摘 要：【目的】探究油松建筑材林齡、密度及林齡密度交互效應(yīng)對木材材性的影響及相關(guān)關(guān)系，為油松建筑材林精準(zhǔn)培育提供理論參考和技術(shù)指導(dǎo)?！痉椒ā窟x取河北省平泉市國有黃土梁子林場油松人工林為試驗材料，開展3種林齡（中齡林（21～30 a）、近熟林（31～40 a）、成熟林（41～60 a））3種密度的交叉對比試驗，分析不同林齡不同密度條件對油松建筑材材性的影響?！窘Y(jié)果】1）低密度各林齡木材材性無顯著差異。中密度下近熟林全干密度、基本密度分別為0.497、0.435 g/cm3，比中齡林大但無顯著差異，比成熟林高15.58%、8.75%（P<0.05）；沖擊韌性、抗剪強度、順紋抗壓強度分別為56.268 kJ/m2、9.136 MPa、45.671 MPa，比中齡林高37.02%、9.73%、19.00%（P<0.05），比成熟林高45.94%、13.75%、10.74%（P<0.05）。高密度下近熟林指標(biāo)也顯著優(yōu)于中齡林和成熟林。2）中齡林低密度林分（900～1 350 株/hm2）氣干密度、全干密度、基本密度分別為0.509、0.503、0.412 g/cm3，比中密度林分（1 350～1 800 株/hm2）大但無顯著差異，比高密度林分（1 800～2 400 株/hm2）高11.14%、17.25%、9.57%（P<0.05）；抗彎彈性模量、沖擊韌性、抗剪強度分別為7 398.879 MPa、49.220 kJ/m2、10.866 MPa，比中密度林分高10.45%、19.85%、30.51%（P<0.05），比高密度林分高27.81%、93.68%、21.87%（P<0.05）。近、成熟低密度林分和中密度林分指標(biāo)顯著優(yōu)于高密度林分。3）林齡與密度交互效應(yīng)對各干縮率、沖擊韌性、抗剪強度、各硬度、順紋抗壓強度指標(biāo)具有極顯著影響（P<0.01），弦向-橫紋抗壓強度具有顯著影響（P<0.05）。4）中、高密度下的中齡林木材綜合強度低于110 MPa，屬于低強度木材，其余各密度下的中、近、成熟林木材綜合強度均處于111～170 MPa之間，屬于中強度木材。各密度下的中、近、成熟林強度品質(zhì)系數(shù)均大于215.6 MPa，屬于高等級材。與主要建筑用材樹種相比，油松屬于中等強度之列（Ⅱ級）。5）相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)油松建筑材氣干密度對抗彎彈性模量（r=0.80）與沖擊韌性（r=0.83）影響最大，為顯著正相關(guān)性?！窘Y(jié)論】油松的物理力學(xué)性質(zhì)隨著林齡的增加先增大后減小，隨著密度的增大而減小，且林齡密度對干縮率、沖擊韌性、硬度等指標(biāo)存在交互效應(yīng)，培育建筑用材林需綜合考慮林齡和密度影響因素，油松屬于中強度、高等級材，與紅松、云杉等主要建筑用材樹種相比屬于中等強度之列（Ⅱ級），可以作為建筑用材進(jìn)行加工利用。

關(guān)鍵詞：油松；建筑材；林分密度；材性；分級

中圖分類號：S791.254 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-923X（2024）07-0077-13

基金項目：國家重點研發(fā)計劃項目（2017YFD0600501）。

Effect of stand age and stand density on building material property of Pinus tabulaeformis

JIN Jinhaoa，b， Abudula·Wumaiera，b， JIA Zhongkuia，b

（a. State Key Laboratory of Efficient Production of Forest Resources； b. Engineering Technology Research Center of Pinus tabulaeformis of National Forestry and Grassland Administration， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China）

Abstract：【Objective】To explore the influence and correlation between the age， density and interactive effect of building timber of Pinus tabulaeformis on wood property， and provide theoretical reference and technical guidance for the precise cultivation of building timber of P. tabulaeformis.【Method】A cross-comparison experiment was carried out on 3 kinds of densities of P. tabulaeformis plantation in Liangzi， a state-owned loess plantation in Pingquan city， Hebei province. The effects of different densities of 3 kinds of forest ages （21-30 a）， near-mature forest （31-40 a） and mature forest （41-60 a） were analyzed.【Result】1） There was no significant difference in wood properties of low density trees of different ages. At medium density， the total dry density and basic density of nearmature forest were 0.497 and 0.435 g/cm3， respectively， which were higher than that of middle-aged forest but had no significant difference， and higher than that of mature forest by 15.58% and 8.75% （P<0.05）. The toughness， shearing strength and Compressive strength parallel to grain were 56.268 kJ/m2， 9.136 MPa and 45.671 MPa， respectively， which were 37.02%， 9.73% and 19.00% higher than that of middle-aged forest （P<0.05） and 45.94%， 13.75% and 10.74% higher than that of mature forest （P<0.05）. Under high density， the index of near-mature forest was significantly better than that of middle-aged forest and mature forest. 2） The air-dry density， total dry density and basic density were 0.509， 0.503 and 0.412 g/cm3， respectively， which were higher than those of medium density stands （1 350-1 800 plants /hm2）. It was 11.14%， 17.25%， 9.57% higher than high density stand （1 800-2 400 plants /hm2） （P<0.05）. The flexural modulus， toughness and shearing strength were 7 398.879 MPa， 49.220 kJ/m2 and 10.866 MPa， respectively， which were 10.45%， 19.85% and 30.51% higher than those of medium density stands （P<0.05）. It was 27.81%， 93.68% and 21.87% higher than high density stand （P<0.05）. The index of near， mature low density stand and medium density stand is significantly better than that of high density stand. 3） The interaction effect of forest age and density had significant effects on the shrinkage， toughness， shearing strength， hardness and compressive strength parallel to grain （P<0.01）， and tangential compression perpendicular to grain had significant effects （P<0.05）. 4） Under medium and high density， the comprehensive strength of middle aged forest wood was lower than 110MPa， which belonged to low strength wood. The comprehensive strength of other medium， near and mature forest wood under various densities was between 111-170 MPa， which belonged to medium strength wood. The strength quality coefficient of medium， near and mature forest at all densities was greater than 215.6 MPa， which belonged to high grade. Compared with the main building wood species， P. tabulaeformis belongs to the middle strength （Class II）. 5） The correlation analysis showed that the air-dry density had the greatest influence on flexural elastic modulus （r=0.80） and toughness （r=0.83）， which was a significant positive correlation.【Conclusion】The physical and mechanical properties of P. tabulaeformis first increase and then decrease with the increase of forest age， and then decrease with the increase of density， and the density of forest age has an interactive effect on shrinkage， toughness， hardness and other indicators. The factors affecting forest age and density should be comprehensively considered in cultivating building timber forest. P. tabulaeformis is a medium strength and high grade timber. Compared with the main building wood species such as P. koraiensis and P. asperata， it belongs to the list of medium strength （Class II）， and can be used as building wood for processing and utilization.

Keywords： Pinus tabulaeformis； building timber； stand density； wood properties； classification

木材具有良好的機械和隔熱性能，被廣泛用于造紙、建筑等方面，其綠色可持續(xù)發(fā)展能力受到人們的好評[1]。目前我國森林資源處于一個總量不足、質(zhì)量不高、分布不均的狀態(tài)[2]。特殊的森林資源分布導(dǎo)致國內(nèi)木材供應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足市場需求，只能依賴進(jìn)口來填補空缺[3]。2022年，我國進(jìn)口木材總量8 123.82萬m3[4]，約占當(dāng)年國內(nèi)木材總量的43%。《人民日報》2023年報道，向碳中和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型要增加建筑木材供應(yīng)，提高木材使用效率，但目前我國木材資源短缺的問題仍很突出。發(fā)展建筑材對解決我國木材進(jìn)口和短缺問題具有重要意義。

材性是連接森林培育和木材利用方向的紐帶，直接影響木材加工利用[5]。材性受到林齡、密度等多種因素的影響[6]，林齡可以判斷材性變化情況及木材收獲時間，調(diào)控林分密度可以培育優(yōu)質(zhì)干材決定木材用途。眾多學(xué)者從林齡、密度對木材材性的影響展開研究。劉迎濤等[7]發(fā)現(xiàn)紅松成熟林材性優(yōu)于幼齡林；周賢武等[8]發(fā)現(xiàn)日本落葉松隨著林齡（17～43 a）增大材性越好；邵亞麗等[9]發(fā)現(xiàn)長白落葉松林分密度為580 株/hm2時材性優(yōu)于200 株/hm2。但關(guān)于林齡、密度對油松Pinus tabulaeformis建筑材材性影響的研究較少。張龍玉[10]發(fā)現(xiàn)在全生命周期（20～60 a）中，50年生油松材性最佳，且50年生中密度（900 株/hm2）油松林最適合作為建筑材培育。眾多學(xué)者僅考慮了林齡或者密度單一因素對材性的影響，缺乏林齡與密度相互交叉對油松建筑材材性影響的研究。

油松是我國北方地區(qū)的主要造林樹種，具有適應(yīng)性強、結(jié)構(gòu)細(xì)密、材質(zhì)優(yōu)良等特點，作為結(jié)構(gòu)用材在建筑行業(yè)中廣泛使用[11]。目前我國木材供需矛盾突出，油松作為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ慕ㄖ牧謽浞N[12]，合理高效地培育油松建筑材能有效緩解木材需求問題。因此，本研究以河北平泉油松建筑材林為研究對象，分析林齡、密度及林齡密度交互效應(yīng)對油松建筑材材性的影響，探究培育油松建筑材林的合理林分密度與收獲林齡，對了解該地區(qū)不同密度不同林齡油松林的材性變化規(guī)律及油松建筑材培育有重要意義，同時可為類似地區(qū)油松林的經(jīng)營管理及建筑材培育提供理論參考與技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

試驗地位于河北省平泉市國有黃土梁子林場，地理坐標(biāo)為115°34′～119°15′E、40°12′～42°40′N，平均海拔660 m。林場位于平泉市西北部，距平泉市25 km。林區(qū)屬于溫帶大陸性干旱季風(fēng)山地氣候，年平均氣溫7.4 ℃，年日照時數(shù)2 000～2 900 h，年平均降水量540 mm，主要集中在每年7—9月[13-14]?，F(xiàn)有主要樹種包括油松、華北落葉松Larix principis-rupprechtii、刺槐Robinia pseudoacacia等，主要林下灌木有多花胡枝子Lespedeza floribunda、土莊繡線菊Spiraea pubescens、鼠李Rhamnus davurica等，主要草本有披針薹草Carex lancifolia、裂葉堇菜Viola dissecta、黃花蒿Artemisia annua等。

1.2 試驗材料

在試驗區(qū)內(nèi)設(shè)置不同林齡（中齡林、近熟林、成熟林）、不同密度（低密度、中密度、高密度）交叉處理樣地，根據(jù)林場油松各林齡的二類信息及實地調(diào)查情況，各林齡劃分3種相對密度。每種處理設(shè)置3個重復(fù)，共計27塊樣地，樣地面積20 m×20 m。在樣地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，測定胸徑、樹高、枝下高并做好記錄。每塊樣地選取1株平均木作為標(biāo)準(zhǔn)木進(jìn)行木材物理力學(xué)性質(zhì)分析，共計27株。樣地林分的立地條件和培育措施基本一致，標(biāo)準(zhǔn)木選取參照《無疵小試樣木材物理力學(xué)性質(zhì)試驗方法 第1部分：試材采集》（GB/ T 1927.1—2021）進(jìn)行采集，并記錄基本指標(biāo)，小班調(diào)查基本情況見表1。

1.3 測定指標(biāo)和方法

測定木材物理力學(xué)性質(zhì)的試材選取自根系往上1.3～3.3 m的樹干，采集后編號并標(biāo)明南北向運回實驗室，在室溫條件下干燥至本地平衡含水率12%。再根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1927—2021《無疵小試樣木材物理力學(xué)性質(zhì)試驗方法》中的各項具體要求的試樣尺寸進(jìn)行加工。

1.3.1 木材物理指標(biāo)測定

各試材的物理性質(zhì)包括基本密度、全干密度、氣干密度、弦向全干干縮率、徑向全干干縮率、體積干縮率、差異干縮率的測定按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1927—2021規(guī)定的方法進(jìn)行。

1.3.2 木材力學(xué)指標(biāo)測定

各試材按照GB/T 1927—2021規(guī)定的方法進(jìn)行，力學(xué)性質(zhì)中橫紋抗壓強度、抗彎強度、彈性模量、順紋抗剪強度、硬度、順紋抗壓強度采用微機控制人造板萬能試驗機（型號MMW-50，最大試驗力50 kN）測定；沖擊韌性采用100J人造板沖擊試驗機測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2019和SPSS 27.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，利用Origin 2021軟件作圖。采用ANOVA單因素方差分析不同林齡不同密度油松建筑材的物理力學(xué)性質(zhì)，并進(jìn)一步進(jìn)行多重比較和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 林齡及林分密度對油松建筑材木材物理性質(zhì)影響分析

2.1.1 林齡對油松建筑材物理性質(zhì)影響分析

低密度下各林齡木材物理性質(zhì)無顯著差異（表2）。中密度下，中、近、成熟林全干密度（0.468、0.497、0.430 g/cm3）、基本密度（0.407、0.435、 0.400 g/cm3）均隨林齡增加先增大后減?。唤炝秩擅芏群突久芏确謩e比成熟林高15.58%、8.75%（P<0.05）；氣干密度無顯著差異。高密度下，中、近、成熟林全干密度（0.429、0.493、0.470 g/cm3）隨林齡增加先增大后減??；基本密度（0.376～0.406 g/cm3）隨林齡增大而增大；氣干密度無顯著差異。中、高密度林分干縮率等指標(biāo)也隨林齡增加先增大后減小。整體來看，近熟林物理指標(biāo)優(yōu)于中、成熟林，但個別指標(biāo)受林齡密度交互效應(yīng)發(fā)生規(guī)律變化。油松建筑材近熟林時物理性質(zhì)最優(yōu)。

2.1.2 密度對油松建筑材物理性質(zhì)影響分析

中齡林中，低、中、高密度林分氣干密度（0.509、 0.498、0.458 g/cm3）（圖1）、全干密度（0.503、0.468、0.429 g/cm3）、基本密度（0.412、0.407、0.376 g/cm3）均隨密度增加而減??；低密度林分氣干密度、全干密度和基本密度分別比高密度林分高11.14%、17.25%、9.57%（P<0.05）。近熟林中，低密度（750～1 200 株/hm2）、中密度（1 200～1 650 株/hm2）、高密度（1 650～2 100 株/hm2）林分氣干密度與全干密度無顯著差異；基本密度（0.413、0.435、0.400 g/cm3）隨林分密度增加先增大后減小。中、近熟林各干縮率無明顯規(guī)律變化。成熟林中，低密度（450～750 株/hm2）、中密度（750～1 050 株/hm2）、高密度（1 050～1 350 株/hm2）林分各木材密度無顯著差異；各干縮率隨林分密度增加而增大。整體來看，中齡林低密度林分物理指標(biāo)優(yōu)于中、高密度林分；近、成熟林低密度和中密度林分物理指標(biāo)優(yōu)于高密度林分，但個別指標(biāo)會由于林齡密度交互效應(yīng)發(fā)生規(guī)律變化。綜合考慮物理指標(biāo)強度與建筑材產(chǎn)出量，建筑材培育最適密度為中密度。

2.1.3 林齡密度交互效應(yīng)對油松建筑材物理性質(zhì)影響分析

分析不同林齡不同密度對物理性質(zhì)的交互效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)各干縮率受到顯著影響（表3），如在高密度條件下，徑向干縮率隨林齡增大而增大，而低密度條件下則不增加，表明林齡和密度對徑向干縮率交互效應(yīng)強（P<0.001）。其他干縮率也有類似規(guī)律。

2.2 林齡及林分密度對油松建筑材力學(xué)性質(zhì)影響分析

2.2.1 林齡對油松建筑材力學(xué)性質(zhì)影響分析

低密度下，各林齡整體力學(xué)性質(zhì)無顯著差異（表4～5）。中密度下，中、近、成熟林抗彎強度（70.013、81.953、79.020 MPa）、抗彎彈性模量（6 699.121、7 467.657、7 272.750 MPa）、沖擊韌性（41.067、56.268、38.556 kJ/m2）均隨林齡增加先增大后減?。粡较驒M紋抗壓強度、抗剪強度、順紋抗壓強度也有類似規(guī)律；近熟林沖擊韌性、抗剪強度、順紋抗壓強度分別比中齡林高37.02%、9.73%、19.00%（P<0.05），比成熟林高45.94%、13.75%、10.74%（P<0.05）；各硬度隨林齡增加先減小后增大。高密度下，中、近、成熟林抗彎強度（64.365、70.086、66.206 MPa）、抗彎彈性模量（5 789.020、6 763.374、6 573.263 MPa）、沖擊韌性（25.413、46.199、37.212 kJ/m2）均隨林齡增加先增大后減??；各硬度也有類似規(guī)律；其余指標(biāo)無顯著規(guī)律。整體來看，近熟林力學(xué)指標(biāo)優(yōu)于中、成熟林，但個別指標(biāo)會由于林齡密度交互效應(yīng)發(fā)生規(guī)律變化。油松建筑材近熟林時力學(xué)性質(zhì)最優(yōu)。

2.2.2 密度對油松建筑材力學(xué)性質(zhì)影響分析

中齡林中，低、中、高密度林分抗彎強度（76.118～64.365 MPa）（圖2）、抗彎彈性模量（7 398.879～5 789.020 MPa）、沖擊韌性（49.220～25.413 kJ/m2）均隨林分密度增加而減??；低密度抗彎彈性模量、沖擊韌性、抗剪強度分別比中密度高10.45%、19.85%、30.51%（P<0.05），比高密度高27.81%、93.68%、21.87%（P<0.05）；其他指標(biāo)無顯著規(guī)律。近熟林中，低、中、高密度林分抗彎強度（84.332～70.086 MPa）、抗彎彈性模量（7 788.006～6 763.374 MPa）均隨林分密度增大而減?。粵_擊韌性（34.552、56.268、46.199 kJ/m2）隨林分密度增加先增大后減?。黄渌笜?biāo)無顯著規(guī)律。成熟林中，低密度、中密度、高密度林分抗彎強度（76.729、79.020、 66.206 MPa）隨林分密度增加先增大后減??；抗彎彈性模量（7 365.539～6 573.263 MPa）、沖擊韌性（48.063～37.212 kJ/m2）均隨林分密度增加而減小；其他指標(biāo)無顯著規(guī)律。整體來看，中齡林低密度林分力學(xué)指標(biāo)優(yōu)于中、高密度林分；近、成熟林低密度和中密度林分力學(xué)指標(biāo)優(yōu)于高密度林分，但個別指標(biāo)會由于林齡密度交互效應(yīng)發(fā)生規(guī)律變化。綜合考慮力學(xué)指標(biāo)強度與建筑材產(chǎn)出量，建筑材培育最適林分密度為中密度。

2.2.3 林齡密度交互效應(yīng)對油松建筑材力學(xué)性質(zhì)影響分析

分析不同林齡不同密度對力學(xué)性質(zhì)的交互效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)沖擊韌性、弦向橫紋抗壓強度、抗剪強度、各硬度、順紋抗壓強度受到顯著影響（表6），如低密度條件下，沖擊韌性隨林齡增大先減少后增加，而高密度條件下則先增加后減少，表明林齡和密度對沖擊韌性交互效應(yīng)強（P<0.001），其他指標(biāo)也有類似規(guī)律。

2.3 林齡及林分密度對油松建筑材木材品質(zhì)影響分析

木材品質(zhì)可以用木材綜合強度評價，即順紋抗壓強度和抗彎強度之和[15]。也可以用強度品質(zhì)系數(shù)來評價木材品質(zhì)，即木材綜合強度極限與基本密度之比[16]。

按照木材綜合強度大小，可將木材綜合強度分為3類[17]：低強度木材（<111 MPa）；中強度木材（111～170 MPa）；高強度木材（>170 MPa）。按照強度品質(zhì)系數(shù)大小，也可將木材分為3類：低等級材（<196.0 MPa）；中等級材（196.1～215.6 MPa）；高等級材（>215.6 MPa）。

中、高密度下的中齡林木材綜合強度低于111 MPa，屬于低強度木材。其余各密度下的中、近、成熟林木材綜合強度均處于111～170 MPa之間（表7），屬于中強度木材。各密度下的中、近、成熟林強度品質(zhì)系數(shù)均大于215.6 MPa，屬于高等級材。

2.4 油松建筑材林木材指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析顯示，氣干密度與全干密度、徑向干縮率、抗彎強度顯著（P<0.05）正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.78、0.67、0.71（圖3），與基本密度、抗彎彈性模量、沖擊韌性極顯著（P<0.01）正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.99、0.80、0.83；全干密度與基本密度顯著（P<0.05）正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)0.71；基本密度與徑向干縮率、抗彎強度、抗彎彈性模量、沖擊韌性顯著（P<0.05）正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.73、0.69、0.76、0.80，與差異干縮率顯著（P<0.05）負(fù)相關(guān)，負(fù)相關(guān)系數(shù)-0.68；徑向干縮率與差異干縮率顯著（P<0.05）負(fù)相關(guān)性，負(fù)相關(guān)系數(shù)-0.70；弦向干縮率與差異干縮率、硬度-徑切面顯著（P<0.05）正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.79、0.69，與體積干縮率極顯著（P<0.01）正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)0.85；抗彎強度與彈性模量極顯著（P<0.01）正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)0.94。綜上所述，油松建筑材各指標(biāo)之間相互影響，物理性質(zhì)氣干密度對力學(xué)性質(zhì)抗彎彈性模量與沖擊韌性影響最大。

2.5 油松建筑材與其他建筑材樹種材性的比較

選取材性最佳的低密度近熟油松林與主要建筑用材樹種進(jìn)行分級比較，表中除油松之外其他樹種數(shù)據(jù)引用于文獻(xiàn)[18]（表8）。發(fā)現(xiàn)物理指標(biāo)與紅松、馬尾松相似。力學(xué)指標(biāo)與馬尾松、白榆基本相似。按照國內(nèi)木材物理力學(xué)指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)，低密度近熟油松林強度為Ⅱ級，屬于中等強度之列，可以作為建筑用材進(jìn)行加工利用。

3 討 論

3.1 林齡及林分密度對油松建筑材物理力學(xué)性質(zhì)的影響

林齡是影響木材干形和材性的主要因素之一[19]，生產(chǎn)上對建筑材林的收獲時間是由林齡來判斷的。本研究發(fā)現(xiàn)，油松建筑材物理力學(xué)性質(zhì)均隨林齡增加先增大后減小，與張龍玉[10]研究結(jié)果一致。這表明油松建筑材要在近熟林收獲，才能得到材性最佳的木材。建筑材用于橋梁、建筑梁柱時對胸徑要求高，生產(chǎn)上根據(jù)實際用途可適當(dāng)延緩收獲時間，選擇成熟林收獲。

林分密度也是影響木材干形和材性的主要因素之一，不同林分密度對林木生長速度及木材材性有不同的影響[20]，可以根據(jù)培育目的對林分密度進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)培育目標(biāo)材種和優(yōu)質(zhì)木材的目的。本研究發(fā)現(xiàn)，油松建筑材物理力學(xué)性質(zhì)均隨林分密度變化而變化，這與崔京日等[21]、邵亞麗等[9]研究結(jié)論一致。中齡油松建筑材低密度林分物理力學(xué)性質(zhì)優(yōu)于中、高密度林分，近、成熟油松建筑材低密度和中密度林分物理力學(xué)性質(zhì)優(yōu)于高密度林分。這表明培育出優(yōu)質(zhì)油松材應(yīng)合理控制油松林分密度。

本研究發(fā)現(xiàn)，林齡密度交互效應(yīng)對干縮率、沖擊韌性、弦向橫紋抗壓強度、抗剪強度、硬度、順紋抗壓強度具有顯著影響，這些指標(biāo)隨林齡增大呈現(xiàn)的趨勢會因為林分密度的介入而發(fā)生改變。例如，低密度下，沖擊韌性隨林齡增加先減小后增大，而高密度條件下則先增大后減小。因此，分析影響因素時要將密度和林齡結(jié)合分析，才能更精確地把控油松建筑材材性變化。對樹木材性的影響因素有很多，本文只選取了林分密度、林齡兩種主要因素進(jìn)行分析，沒有考慮立地[22]、海拔[23]、林分結(jié)構(gòu)[24]等因素，在以后的研究中可以加入。

3.2 林齡及林分密度對油松建筑材木材品質(zhì)影響分析

木材品質(zhì)決定木材用途，品質(zhì)較好的木材，適合用作橋梁、橫梁、船舶等理想材料。韋練鵬等[15]、周維等[16]通過強度品質(zhì)系數(shù)計算，得出廣東瓊楠、大花序桉屬于高等級材，可用作承重構(gòu)件和高檔家具用材。本研究發(fā)現(xiàn)，中、高密度下的中齡油松林木材綜合強度低于111 MPa，屬于低強度木材；分析其原因一方面可能是林齡過低，油松還未生長發(fā)育完全；另一方面是林分密度過高，養(yǎng)分競爭激烈，樹木生長空間不足，導(dǎo)致木材綜合強度低。其余各密度下的中、近、成熟林木材綜合強度均處于111～170 MPa之間，屬于中強度木材。各密度中、近、成熟林強度品質(zhì)系數(shù)均大于215.6 MPa，均屬于高等級材，可作為承重構(gòu)件和高檔家具用材使用。

3.3 油松建筑材林木材指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

本研究發(fā)現(xiàn)油松木材氣干密度與全干密度、徑向干縮率、抗彎強度、基本密度、抗彎彈性模量、沖擊韌性顯著正相關(guān)；全干密度與基本密度顯著正相關(guān)；基本密度與徑向干縮率、抗彎強度、抗彎彈性模量、沖擊韌性顯著正相關(guān)，與差異干縮率顯著負(fù)相關(guān)；徑向干縮率與差異干縮率顯著負(fù)相關(guān)性；弦向干縮率與差異干縮率、硬度-徑切面、體積干縮率顯著正相關(guān)性；抗彎強度與彈性模量極顯著正相關(guān)性。以上研究表明，油松建筑材各指標(biāo)之間相互影響，物理指標(biāo)和力學(xué)指標(biāo)存在顯著相關(guān)性，同類指標(biāo)之間也具有顯著相關(guān)性，與馬永濤等[25]、呂義[26]研究結(jié)論一致。

3.4 油松建筑材與其他建筑材樹種材性的比較

建筑用材主要包括結(jié)構(gòu)用材、裝修用材和施工用材3種[27]，樹種不同則相應(yīng)的材性也有所不同，通過與其他建筑用材樹種進(jìn)行比較可以快速地確定木材的用途。本研究選取材性最佳的低密度近熟油松林與紅松、云杉、落葉松等主要建筑用材樹種的材性進(jìn)行了分級比較，發(fā)現(xiàn)物理指標(biāo)與紅松、馬尾松相似。力學(xué)指標(biāo)與馬尾松、白榆基本相似。按照國內(nèi)木材物理力學(xué)指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)少有樹種能達(dá)到Ⅳ級和Ⅴ級，低密度近熟油松林強度為Ⅱ級，故屬于中等強度之列，可以作為建筑用材進(jìn)行加工利用。

本研究揭示了林分密度、林齡兩種主要因素影響下油松建筑材物理力學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律，立地、海拔等因素沒有展開研究，木材的解剖、構(gòu)造特性等因素也是影響木材質(zhì)量的重要參數(shù)，在今后應(yīng)拓展研究。本文主要研究河北平泉油松建筑材，后續(xù)將加入其他地域的油松建筑材進(jìn)行綜合分析比較，為不同地域的油松建筑材培育提供更精準(zhǔn)、更可靠的理論支撐。

4 結(jié) 論

1）油松建筑材各密度下近熟林物理力學(xué)指標(biāo)優(yōu)于中、成熟林。應(yīng)選擇近熟林收獲，對胸徑要求高可選擇成熟林收獲。

2）中齡林低密度林分物理力學(xué)指標(biāo)優(yōu)于中、高密度林分；近、成熟林低密度和中密度林分物理力學(xué)指標(biāo)優(yōu)于高密度林分。綜合考慮指標(biāo)強度與建筑材產(chǎn)出量，建筑材培育最適林分密度為中密度。

3）林齡密度的交互效應(yīng)對各干縮率、沖擊韌性、弦向橫紋抗壓強度、抗剪強度、各硬度、順紋抗壓強度指標(biāo)具有顯著影響，培育建筑用材林需綜合考慮林齡密度的交互影響因素。可以通過控制林分密度來培育優(yōu)質(zhì)油松建筑林，通過林齡來確定材性最優(yōu)的時間進(jìn)行收獲。

4）低密度近熟油松林木材材性最佳，屬于中強度、高等級材與紅松、云杉等主要建筑用材相比屬于中等強度之列（Ⅱ級），可以作為建筑用材進(jìn)行加工利用。

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[本文編校：吳 毅]