盧翠香，陳健波，劉 媛，周 維，毛 純，項(xiàng)東云＊

(1.廣西林業(yè)科學(xué)研究院 國(guó)家林業(yè)局中南速生材繁育實(shí)驗(yàn)室 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530002；2.廣西七坡林場(chǎng)，廣西 南寧 530225)

鄧恩桉生材含水率、年輪寬度及木材密度研究

盧翠香1，陳健波1，劉 媛1，周 維1，毛 純2，項(xiàng)東云1＊

(1.廣西林業(yè)科學(xué)研究院 國(guó)家林業(yè)局中南速生材繁育實(shí)驗(yàn)室 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530002；2.廣西七坡林場(chǎng)，廣西 南寧 530225)

為了解鄧恩桉的木材性質(zhì)，本研究采用排水法和《GB/T 1930—2009》方法測(cè)定鄧恩桉的生材含水率、年輪寬度以及木材密度。結(jié)果表明：全樹(shù)生材含水率、年輪寬度、生材密度和基本密度均值分別為114.61%、4.73 mm、1.164 g·cm-3、0.522 g·cm-3。隨著樹(shù)高的增加，年輪寬度、木材密度呈―大―小―大‖趨勢(shì)，生材含水率呈―小―大―小‖趨勢(shì)；由髓心向外，木材密度逐漸減小，生材含水率逐漸增大，年輪寬度先增加后減小。4個(gè)材性指標(biāo)在樹(shù)干徑向不同位置間差異極顯著，在不同樹(shù)高間差異不顯著(除年輪寬度外)?；久芏扰c3個(gè)材性指標(biāo)間存在極顯著或顯著相關(guān)。

鄧恩桉；生材含水率；年輪寬度；木材密度

木材材性是木材加工和合理利用的基礎(chǔ)和前提[1]。木材生材含水率是指樹(shù)木砍伐后，斷面水分未蒸發(fā)前的含水率，與樹(shù)木的構(gòu)造有關(guān)，直接影響木材的物理、力學(xué)性質(zhì)[2]。年輪寬度反映樹(shù)木生長(zhǎng)速度和生長(zhǎng)規(guī)律[3]。木材密度反映木材細(xì)胞壁中物質(zhì)含量的多少，是木材性質(zhì)的重要指標(biāo)。樹(shù)木的生材含水率、年輪寬度和木材密度因樹(shù)種不同，樹(shù)種內(nèi)不同單株，同株內(nèi)心、邊材，樹(shù)干不同部位，不同生長(zhǎng)季節(jié)和不同立地條件都有差別。生材含水率、年輪寬度和木材密度在樹(shù)干內(nèi)的分布和變異規(guī)律是影響生材干燥和加工利用的重要因數(shù)之一。

鄧恩桉(Eucalyptus dunnii)為桃金娘科(Myrtaceae)桉樹(shù)屬(Eucalyptus)樹(shù)種，天然分布于澳大利亞昆士蘭州東南部和新南威爾士州東北區(qū)域[4]。我國(guó)于 20世紀(jì)80年代末開(kāi)始引種，目前在廣西、福建、云南、湖南、海南等地都有栽培[5]，現(xiàn)已成為我國(guó)人工林定向培育的主要樹(shù)種之一。由于鄧恩桉木材易收縮、變形、開(kāi)裂等原因，致使該種木材未能得到有效的開(kāi)發(fā)利用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鄧恩桉的生長(zhǎng)和材性研究逐漸重視。羅建中等[6]研究表明鄧恩桉木材密度在種源間差異不顯著，在家系間差異顯著。任世奇等[7]對(duì)鄧恩桉不同樹(shù)干位置的基本密度和干縮率的變異規(guī)律進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)密度與氣干弦向干縮存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。Roger[8]研究認(rèn)為與多數(shù)桉樹(shù)相比，鄧恩桉具有更高的木材密度和紙漿量。李賢軍等[9]也對(duì)鄧恩桉木材干燥特性進(jìn)行了研究。為進(jìn)一步了解鄧恩桉的木材性質(zhì)，本文就柳州沙塘林場(chǎng)鄧恩桉為對(duì)象，探討其生材含水率、年輪寬度和木材密度在樹(shù)干內(nèi)的分布和變化規(guī)律，以期為今后鄧恩桉木材的合理加工和高效利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試材采集地情況

試材采自廣西柳州沙塘林場(chǎng)鄧恩桉試驗(yàn)林區(qū)。該區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，光照充足，熱量豐富，雨熱同季、夏濕冬干，干濕季節(jié)明顯，年均氣溫20.1℃，年均日照時(shí)1 558 h，年均降雨量1 429.7 mm，年均蒸發(fā)量1 599.8 mm，相對(duì)濕度78%，無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)356.8 d。主要地貌類(lèi)型為丘陵，最高海拔242.6 m，最低海拔99.1 m。土壤種類(lèi)主要為砂巖發(fā)育成的紅壤。林下植被有鳳尾蕨(Pteris multifida)、五節(jié)芒(Miscanthus floridulus)、白茅(Imperata cylindrica)、鐵芒萁(Dicranopteris dichotoma)等。

1.2 試材采集

在廣西柳州沙塘林場(chǎng)采集鄧恩桉樣木5株，編號(hào)分別為A、B、C、D、E，樹(shù)齡22 a，胸徑21 ~ 24 cm。依照木材物理力學(xué)試材方法[10]進(jìn)行采集，樣木伐倒前先測(cè)量樹(shù)高、胸徑，在樹(shù)高1.3 m處用油漆標(biāo)記北向。樣木伐倒后，每株樣木沿樹(shù)高方向 0.0 m、1.3 m、3.3 m、5.3 m、7.3 m、9.3 m處各取一個(gè)約5 cm厚圓盤(pán)，標(biāo)記株號(hào)、樹(shù)木高度及北向，立即置于塑料袋中密封，用于測(cè)定木材密度、年輪寬度、含水率等指標(biāo)。

1.3 木材密度測(cè)定

1.3.1 生材密度

每個(gè)圓盤(pán)過(guò)髓心沿北偏東方向劃1個(gè)弦長(zhǎng)2 cm的扇形，用圓臺(tái)鋸鋸取扇形。在扇形靠近髓心、中間部分、靠近樹(shù)皮部分 3個(gè)區(qū)域分別取長(zhǎng)×高為1 cm × 1 cm木樣，寬度以扇形寬度為準(zhǔn)，每區(qū)域至少包括2個(gè)年輪。用電子天平稱(chēng)重，精確至0.001 g，記W生，采用排水法測(cè)定生材體積，記V生。根據(jù)公式ρ生=W生/ V生計(jì)算生材密度。

1.3.2 基本密度

用測(cè)定生材密度的木樣，待測(cè)定完生材質(zhì)量W生和生材體積V生后，把木樣置于鼓風(fēng)干燥箱烘至絕干，稱(chēng)重，記W絕。根據(jù)公式ρ基=W絕/ V生計(jì)算基本密度。

1.4 生材含水率測(cè)定

與密度測(cè)定方法、木樣相同，根據(jù)生材含水率=(W生?W絕)/W絕×100 %公式計(jì)算生材含水率。

1.5 年輪寬度測(cè)定

年輪寬度測(cè)定方法依據(jù)《GB/T 1930—2009年輪寬度及晚材率測(cè)定方法》進(jìn)行[11]。刨光鋸取扇形后剩下的圓盤(pán)，沿圓盤(pán)的南北、東西方向過(guò)髓心劃2條線，數(shù)出圓盤(pán)的完整年輪個(gè)數(shù)，用鋼尺沿直線測(cè)出4個(gè)方向每個(gè)年輪的寬度，精確至0.1 mm。

1.6 數(shù)據(jù)分析

本文所有相關(guān)數(shù)據(jù)均采用Excel 2007進(jìn)行初步整理，采用SPSS 16.0進(jìn)行差異性檢驗(yàn)和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鄧恩桉生材密度變化

鄧恩桉生材密度的縱向變化如圖1所示，隨著樹(shù)高的增加，生材密度呈―大–小–大‖趨勢(shì)，樹(shù)高0.0 m處為最大值，3.3 m處為最小值。全樹(shù)生材密度均值為1.164 g·cm-3，比符韻林等[12]測(cè)量的速生桉結(jié)果1.037 g·cm-3稍大，變化范圍為1.156 ~ 1.188 g·cm-3，最大值較最小值高0.032 g·cm-3。

鄧恩桉生材密度的徑向變化如圖2所示，由髓心向外，生材密度呈逐漸減小趨勢(shì)。靠近髓心、中間及靠近邊材位置3個(gè)部分的生材密度分別為1.176 g·cm-3、1.171 g·cm-3、1.145 g·cm-3，均值為1.164 g·cm-3。

圖1 鄧恩桉生材密度縱向變化

圖2 鄧恩桉生材密度徑向變化

2.2 鄧恩桉基本密度變化

鄧恩桉基本密度縱向變化如圖3所示，隨著樹(shù)高增加，基本密度呈―大–小–大‖趨勢(shì)。木材密度沿軸向的變化也有類(lèi)似Panshin等[13]、萇姍姍[14]的3種類(lèi)型，由圖3可知，鄧恩桉屬于第2種類(lèi)型。鄧恩桉全樹(shù)基本密度均值為0.522 g·cm-3，比任世奇等[7]測(cè)量的17年生鄧恩桉結(jié)果0.536 g·cm-3稍小，變化范圍為0.519 ~ 0.576 g·cm-3，最小值出現(xiàn)在樹(shù)高1.3 m處，最大值出現(xiàn)在樹(shù)高9.3 m處。

圖3 鄧恩桉基本密度縱向變化

鄧恩桉基本密度的徑向變化如圖4所示，由髓心向外，基本密度逐漸減小?？拷栊?、中間及靠近邊材位置3個(gè)部分的基本密度分別為0.612 g·cm-3、0.551 g·cm-3、0.491 g·cm-3，均值為0.551 g·cm-3。

圖4 鄧恩桉基本密度徑向變化

2.3 鄧恩桉生材含水率變化

鄧恩桉生材含水率縱向變化如圖5所示，隨著樹(shù)高增加，生材含水率總體先增加、后降低，這與劉盛全等[15]對(duì) 69楊樹(shù)(Populus)生材含水率的研究結(jié)果(自樹(shù)干基部向上逐漸降低)有所差別。全樹(shù)生材含水率均值為114.61 %，變化范圍為104.05 % ~ 133.37 %，樹(shù)高1.3 m處為最大值，樹(shù)高9.3 m處為最小值，最大值較最小值高29.32 %。

圖5 鄧恩桉生材含水率縱向變化

鄧恩桉生材含水率徑向變化如圖 6所示，由髓心向外，生材含水率呈逐漸增大趨勢(shì)，這與張軼中[2]對(duì)杉木(Cunninghamia lanceolata)生材含水率的研究結(jié)果一致。靠近髓心、中間及靠近邊材位置3個(gè)部分的生材含水率分別為92.93 %，114.54 %、137.29 %，靠近邊材部分含水率為靠近髓心部分的1.48倍。

圖6 鄧恩桉生材含水率徑向變化

2.4 鄧恩桉年輪寬度變化

鄧恩桉年輪寬度縱向變化如圖7所示，隨著樹(shù)高的增加，年輪寬度變化呈―大–小–大‖趨勢(shì)。全樹(shù)年輪寬度均值為4.7 mm，變化范圍為4.3 ~ 5.0 mm，樹(shù)高1.3 m處為最小，樹(shù)高9.3 m處為最大值。

圖7 鄧恩桉年輪寬度縱向變化

鄧恩桉年輪寬度徑向變化如圖8所示，由髓心向外，年輪寬度先增加達(dá)到峰值后逐漸減小。鄧恩桉生長(zhǎng)較快，第7 a達(dá)到峰值，為6.9 mm，第8 a以后就開(kāi)始明顯下降，但仍保持較高的直徑生長(zhǎng)，直至第17 a年輪寬度才小于3.5 mm，第22 a為最小值2.6 mm，徑向年輪寬度均值為4.5 mm。

圖8 鄧恩桉年輪寬度徑向變化

2.5 4個(gè)材性指標(biāo)在樹(shù)干徑向上差異性分析

從表1的方差分析得知，生材含水率、年輪寬度、基本密度和生材密度4個(gè)材性指標(biāo)在樹(shù)干徑向不同位置間表現(xiàn)均為差異極顯著。

表1 4個(gè)材性指標(biāo)在樹(shù)干徑向不同位置的方差分析

2.6 4個(gè)材性指標(biāo)在樹(shù)干不同高度間差異性分析

從表2的方差分析得知，生材含水率、生材密度和基本密度3個(gè)材性指標(biāo)在樹(shù)干不同高度間表現(xiàn)為差異不顯著，年輪寬度表現(xiàn)為差異極顯著。

表2 4個(gè)材性指標(biāo)在樹(shù)干不同高度的方差分析

2.7 4個(gè)材性指標(biāo)間的相關(guān)性分析

從表3可知，木材基本密度與生材含水率、年輪寬度之間存在極顯著相關(guān)，與生材密度相關(guān)性不顯著。

表3 基本密度與3個(gè)材性的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

鄧恩桉全樹(shù)生材密度均值為1.164 g·cm-3，基本密度均值為0.522 g·cm-3，密度值在紙漿材適宜范圍(0.40 ~ 0.60 g·cm-3)內(nèi)；縱向變化與萇姍姍[14]對(duì)尾巨桉木材性質(zhì)的研究(先減小后增加)相符，徑向變化與任世奇等[7]對(duì)鄧恩桉基本密度研究結(jié)果(邊材顯著大于心材)相反。這是否因?yàn)殡S著樹(shù)齡增加，木材中的抽提物含量增加而導(dǎo)致心材密度大于邊材密度，有待于進(jìn)一步研究。

鄧恩桉全樹(shù)生材含水率均值為114.61%，靠近邊材部分含水率為靠近髓心部分的1.48倍。這說(shuō)明鄧恩桉生材含水率大且在樹(shù)干上分布不均勻，這可能也是鄧恩桉木材在干燥過(guò)程中容易出現(xiàn)內(nèi)裂原因之一。生材含水率包括自由水和吸著水，吸著水在各種木材中含量幾乎近似。木材的自由水含量隨木材空隙度的增大而增多，空隙度愈大，則容重愈小[3]。鄧恩桉生材含水率大，說(shuō)明木材自由水含量多，木材的空隙度大，則容重不大。這與本試驗(yàn)測(cè)得鄧恩桉木材基本密度(0.522 g·cm-3)不高是相符的。木材容重是反映木材強(qiáng)度的最佳指標(biāo)[3]，所以生材含水率也可作為材性的一個(gè)參考指標(biāo)。因此，對(duì)鄧恩桉木材進(jìn)行加工利用時(shí)，要充分考慮其生材含水率變化的特點(diǎn)，從而對(duì)工藝性質(zhì)加以改進(jìn)。

鄧恩桉年輪寬度值大(均值為4.7 mm)，且第17 a后年輪寬度才小于3.5 mm，這說(shuō)明鄧恩桉生長(zhǎng)速度快，后期直徑生長(zhǎng)表現(xiàn)出較強(qiáng)的趨勢(shì)，這利于中大徑材的培育。

基本密度與2個(gè)材性指標(biāo)間存在極顯著相關(guān)，可以通過(guò)木材基本密度的變化判斷生材含水率和年輪寬度的變化。

本文僅研究了鄧恩桉的生材含水率、年輪寬度、生材密度和基本密度4個(gè)材性指標(biāo)，未與其生長(zhǎng)性狀及其它材性指標(biāo)聯(lián)合分析，有待進(jìn)一步完善研究，這樣才能對(duì)該樹(shù)種木材性質(zhì)做出全面的評(píng)價(jià)。

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Research on M oisture Content of Green Wood, Annual Ring W idth and Wood Density of Eucalyptus dunnii

LU Cui-xiang1, CHEN Jian-bo1, LIU Yuan1, ZHOU Wei1, MAO Chun2, XIANG Dong-yun1
(1. Guangxi Forestry Research Institute, Key Laboratory of Central South Fast-growing Timber Cultivation of Forestry M inistry of China, Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Resource Cultivation, Nanning 530002, Guangxi, China; 2. Qipo Forest Farm of Guangxi, Nanning 530225, Guangxi, China)

This study investigated the wood properties of Eucalyptus dunnii. Green wood volume was determ ined by the drainage method and the annual ring w idth was determ ined by the GB/T 1930-2009 method so as to study the moisture content, annual ring w idth and wood density of this species. Averages for moisture content, annual ring w idth, green density and basic density were 114.6%, 4.7 mm, 1.16 g·cm-3and 0.52 g·cm-3respectively. With increasing tree height, the annual ring width, green density and basic density showed a trend of "big–small–big". From pith to sapwood, density gradually decreased and moisture content gradually increased. In contrast, annual ring w idth increased at first but then decreased. Moisture content, annual ring w idth, green density and basic density were significantly different between different radial directions but no significant differences were found between stem heights. Basic density showed highly significant correlations w ith the other wood properties assessed.

Eucalyptus dunnii; green wood moisture content; annual ring width; wood basic density

S781.31

A

2014-03-20

廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題(12B0101)；廣西林業(yè)科技項(xiàng)目(桂林科字〔2009〕1號(hào))

盧翠香(1982― )，女，工程師，主要從事木材科學(xué)研究.E-mail:nnlucuixiang@126.com

＊通訊作者：項(xiàng)東云(1960― )，男，教授級(jí)高工，主要從事林木育種和森林培育研究.E-mail:xiang-dongyun@aliyun.com