韓黎雪 常德龍 張云嶺 黃文豪 胡偉華 關 倩

(國家林業(yè)局泡桐研究開發(fā)中心，鄭州，450003)

泡桐是我國長江、黃河流域栽種面積大，短中期速生工業(yè)用材樹種之一，具有材質輕軟、密度低、尺寸穩(wěn)定性好等特點，可用于制造板材、家具等產(chǎn)品［1－2］。材色是衡量泡桐木材表面性質的一個重要視覺物理量，直接影響木材表面質量的評定，對泡桐產(chǎn)品的質量評價及加工利用有重要意義［3－5］。泡桐的缺點是生材鋸解后，在貯存和干燥過程中，會產(chǎn)生淺紅色條狀、塊狀色斑，隨后色斑會日漸加深，最后變?yōu)樯詈稚螯S褐色，整個板面的顏色也加深變暗，失去光澤，嚴重影響制品的外觀質量。泡桐木材變色成為泡桐資源擴大和出口創(chuàng)匯的一大障礙，也一直是國內外學者十分關注的一個科學難題［6－8］。針對不同樹種的生長位置進行材色研究，可以找到不同生長部位間的材色差異，按不同等級的材質顏色需要進行取材，進而提高木材的利用率。段新芳等研究了毛白楊邊材材色的株內變異情況［9］;趙榮軍等比較了5 種人工林桉樹木材的顏色參數(shù)［10］;茹廣欣等對無性系泡桐的白度進行了測定［11］;武恒等測定了人工林楊樹心、邊材在不同表色系統(tǒng)中的色度學特征值［12］;常德龍等對4 種泡桐的材色參數(shù)進行測定［13］。針對我國主要泡桐品種不同生長部位材色差異的研究還未見報道。筆者對幾種人工林泡桐不同生長位置的材色進行測試及綜合評判分析，進而為桐材的加工生產(chǎn)、利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試材采集與制作方法

分別從不同地區(qū)采取樹齡相近的6 種泡桐各6株。所取試材信息見表1，試材采集地生態(tài)因子見表2。選定離地面2、4 m 及第一大枝以下為截斷點，將每株試材截為3 個原木段。先在每個原木段底部鋸制一個厚度為8 cm 圓盤，表示試件底部、中部和頂部的不同干位;再在每個圓盤的心材、中材、邊材3 個不同盤位，取樣8 塊，用于測試不同干位、盤位的顏色。試件尺寸為70 mm×50 mm×12 mm。對不同泡桐樹種的干位、盤位進行標注，用砂紙進行人工打磨使其表面平整光滑，氣干3 個月后借助烘箱烘干至含水率(10±2)%，以供材色指標測試。

表1 試材信息

表2 試材采集地生態(tài)因子

1.2 顏色指標測試方法

采用WHSC－100 測色儀，分別在試件的兩面取4 點，共8 點，取其平均值為試件的測量值。對顏色指標L*、a*、b*表色系進行測定。L*為亮度，也稱明度，全黑物體的明度為0，完全白的物體明度為100;a*為變紅度(紅綠色品指數(shù))，正值越大表示顏色越偏向紅色，負值越小越偏向綠色;b*為變黃度(黃藍軸色品指數(shù))，正值越大表示顏色越偏向黃色，負值越小越偏向藍色;E*為總色差，表示色差變異程度，值越大色差變化越大，反之，顏色變化幅度小，穩(wěn)定;W 為白度，表示木材的白度，其值越大，白度越好。

1.3 統(tǒng)計分析方法

采用統(tǒng)計分析軟件Spss 進行實驗數(shù)據(jù)的處理和分析，材色指標平均值間的比較采用單因素方差分析;不同樹種間的差異采用多變量分析;顯著水平設定為α=0.05，極顯著為0.01。使用Excel 2007 軟件制作圖表。

2 結果與分析

用Spss 對試驗數(shù)據(jù)進行多變量分析，結果如表3所示。

表3 6 種泡桐材色指標方差顯著性分析

2.1 亮度指標(L* )

亮度為評判木材材色的重要指標。亮度越高，明快、華麗、整潔的感覺越強。從表4可以看出，不同干位上6 種人工林泡桐的亮度均是從小到大依次為底部、中部、頂部。盤位上湖南白花泡桐邊材的亮度最小，心材和中材差異不大，甘肅蘭考泡桐亮度從大到小依次為心材、邊材、中材，而其它4 種泡桐亮度都是從大到小依次為邊材、心材、中材。對不同樹種進行比較，可以看出湖南白花泡桐的亮度明顯高于其它樹種，山東楸葉泡桐次之。從表1可知，不同干位和盤位的F 值分別為411.506、345.737。顯著性分別為5.6×10－176、2.0×10－148，均達到極顯著水平，說明不同的干位和盤位的木材亮度有著顯著 差異。

表4 6 種泡桐不同生長部位亮度(L* )指標對比

2.2 變紅度指標(a* )

變紅度表示米制(紅綠軸)色度指數(shù)，正值偏紅，負值偏綠。木材的變紅度分布在－2 ～20，超出這一范圍將偏離木材的本來顏色。由表5得知6 種人工林泡桐的變紅度均在正常范圍內變化。干位上，幾種泡桐的底部、中部和頂部的變紅度平均值變化無明顯規(guī)律;甘肅蘭考泡桐的變紅度為中部最大，底部和頂部相差不大;湖南白花泡桐和河南蘭考泡桐變紅度都為頂部最大，底部和中部差異不明顯;山東豫林泡桐變紅度為底部指標最小，中部和頂部變差異不明顯;湖北毛泡桐和山東楸葉泡桐的不同干位變紅度指標均達到顯著差異。盤位上甘肅蘭考泡桐、湖北毛泡桐、山東楸葉泡桐和山東豫林泡桐的變紅度指標都為邊材最大，心材和中材差異不明顯，表明邊材的偏紅程度高于心材和中材;湖南白花泡桐的不同盤位變紅度指數(shù)差異不大，在4.5 左右;河南蘭考泡桐的中材變紅度度最小，心、邊材差異不大。不同生長部位變紅度指標差異在干位和盤位均達到極顯著差異水平。

表5 6 種泡桐不同生長部位變紅度(a* )指標對比

2.3 變黃度指標(b* )

從表6可以看出幾種人工林泡桐不同生長部位變黃度的變化規(guī)律和差異。相同樹種的不同干位的變黃度平均值相差不大，在視覺上無明顯差別;變動誤差均未超過2.0，表明幾種泡桐的變黃度指標較為穩(wěn)定。盤位上，除湖北毛泡桐，其它幾種人工林泡桐的邊材變黃度都高于心材;湖北毛泡桐為心材最大，邊材次之，中材最小?？芍?，干位的變黃度F 值為91.221，顯著性為3.61×10－40，達到極顯著性水平;盤位的F 值為241.363，顯著性為2.4×10－104，也達到極顯著水平，表明任意兩棵樹的任意兩個生長部位的變黃度都有著極顯著的差異。

表6 6 種泡桐不同生長部位變黃度(b* )指標對比

2.4 總色差指標(E* )

總色差表示總體綜合色差，數(shù)值越大表示被測物和對照樣顏色差異越大，是顏色穩(wěn)定性的指標，對泡桐板材的拼接有重要意義。從表7可以看出，干位中，6 種泡桐底部的總色差略高于頂部和中部;湖北毛泡桐、湖南白花泡桐和山東豫林泡桐的中部略高于頂部，差異顯著;其它3 種泡桐的中部和頂部的總色差則相差不大，差異不明顯。盤位上，心材、中材和邊材的總色差平均值都相差不大;種內不同盤位差異最大的為湖南白花泡桐的中材和邊材，差異為2.85。干位和盤位總色差的F 值為441.103、83.711，顯著性為2.5×10－188、6.18×10－37，均達到極顯著水平。

表7 6 種泡桐不同生長部位總色差(E* )指標對比

2.5 白度指標(W)

從表8可以看出，白度指標與亮度指標的變化相一致。干位中，6 種泡桐白度均從小到大依次為底部、中部、頂部。盤位中湖南白花泡桐為心材和中材白度相差不大，邊材最小，而甘肅蘭考泡桐為中材最小，邊材小于心材;其它4 種泡桐都為邊材白度最大，心材大于中材?？芍獛追N人工林泡桐的白度在干位的F 值為449.803，顯著性為6.1×10－192。盤位的F 值為222.818，顯著性為1.82×10－96，均達到極顯著水平，表明不同的盤位和干位的白度值均達到極顯著差異，體現(xiàn)著不同的經(jīng)濟價值。

表8 6 種泡桐不同生長部位白度(W)指標對比

從以上分析可以看出，在不同干位的材色指標中，6 種泡桐的變化規(guī)律趨于一致，亮度和白度指標都為頂部最高。這與武應霞研究泡桐不同高度的材色變化結果相一致［14］，可能與木材生長特征有關。泡桐的水分分布由基部向上隨著樹干的升高，水分逐漸減小。水溶性酚類物質的含量也可能逐漸減?。?5］。在盤位的材色指標中，6 種泡桐的變化規(guī)律各不相同，可能是在鋸解或干燥過程中產(chǎn)生變色。國內外大多數(shù)學者認為是木材內的可溶性抽提物或者真菌引起的變色。泡桐為邊材樹種，心、邊材顏色差異不明顯，加之泡桐中的變色物質分布不均勻，多集中于生長輪附近，晚材向早材處過渡，這就解釋了為什么盤位中心材、中材和邊材的變化趨勢不一致［16－17］。

3 結論

泡桐作為一種生物質材料，具有極大的變異性。對泡桐的不同生長部位進行方差分析，得出6 種泡桐的色度指標亮度、變紅度、變黃度、總色差和白度在不同干位、盤位的差異均達到極顯著水平，說明干位或盤位在顏色上都是不盡相同的，有一定區(qū)別和很大的選擇潛力。綜合5 個材色指標可以看出，干位中6 種泡桐的頂部材色質量最優(yōu)，亮度平均值為65.82，比中部高1%，比底部高3%;變紅度最大為3.20，變黃度適中為15.09;總色差為29.04，最小，材色最穩(wěn)定;白度為62.37，優(yōu)于中部和底部。盤位中，不同樹種的盤位材色質量不一。湖南白花泡桐為心材和中材材色相差不大，邊材次之，湖北毛泡桐、河南蘭考泡桐、山東楸葉泡桐和山東豫林泡桐為邊材最優(yōu)，甘肅蘭考泡桐為心材較優(yōu)。泡桐木材的材色質量對其經(jīng)濟價值具有重要意義。了解幾種人工林泡桐不同生長部位顏色的差異，選擇材色指標相近的泡桐材作為桐木拼接板的原材料，以提高桐材的利用率。在泡桐實體加工利用時，為木材表面顏色歸類、分級提供依據(jù)，達到材盡其用的目的。

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