速生楊清林材基本密度與含水率特性分析*

張倩 周亞菲 劉珊杉 楊亮慶

（黑龍江省木材科學研究所，哈爾濱 150081）

速生楊清林材基本密度與含水率特性分析*

張倩 周亞菲 劉珊杉 楊亮慶**

（黑龍江省木材科學研究所，哈爾濱 150081）

目前速生楊清林材的應用問題已引起業內的關注，認識其基本材性特征對進一步高效應用該類材料具有重要意義。本文以5～8 cm徑級清林楊木為研究對象，選用基本密度和含水率2項指標，對其材性特征進行了初步分析。結果表明：離地高度和樹株個體均是影響材性指標的重要因素，但樹株個體間的材性特征差異更為明顯，而同一樹株內清林楊的材性特征均一性程度較高，這對后續的干燥及加工應用極為重要。

速生楊木；清林材；基本密度；含水率

隨著我國木材工業的進一步發展，現今徑級較小（一般徑級在9 cm以內）的清林材、間伐材等類木材也已開始被開發應用。以東三省為例，速生林材種的造林數量巨大，產生大量清林材、間伐材；盡管這類材料被廣泛應用于人造板、單板乃至膠合板的加工制造，生產技術也相對較為成熟，但針對該類材料材性特征的研究及評價卻相對較少，產品科技含量低，影響了該類材料的實木化應用、尺寸穩定性改良處理等的高附加值產品的開發應用，限制了應用范圍的進一步拓展。因此有必要對該類材料的材性特征進行深入細化研究。

木材的密度與其物理特性密切相關，在對木材各項物理特性的研究中是一項重要指標；而含水率(MC)則是木材干燥、改良處理重要的影響指標之一，樹株內、樹株間各項材性指標的均勻程度對后續加工應用至關重要。本文以東北地區蓄積量較大的楊木樹種為研究對象，從密度和含水率2個指標入手，對其材性特征進行初步研究，為其后續的加工應用提供理論依據。

1 試驗材料與方法

1.1 材料與設備

試材為樹齡7年的青皮楊，產地為黑龍江省慶安縣。截取造段后每根長度2.5 m，徑級在5～8 cm之間；選取10根，每根根據離地距離從3個部位截取測試用小圓盤，選用精截鋸片進行加工以保證小圓盤表面光潔度。其用于分析離地高度對木材密度的影響，離地高度分別選定為0.4、1.0 和2.5 m。測試用小圓盤試件要求去掉樹皮。

試驗設備：烘箱、電子秤、燒杯、固定架、精截鋸等。

1.2 基本密度測量方法

由于試件形狀不規則，體積測量采用阿基米德定律“水的浮力法”進行測試。因為濕材含水率較高，采用浮力法測試時測量精度較高，而絕干試件使用浮力法測量體積時易于吸水造成一定誤差，因此測試密度時選用基本密度做為研究指標。浮力法測試時，首先選擇相對試件徑級有一定余量的燒杯并裝水，將其放在電子秤上，平穩后清零；之后將試件使用自制鐵針扎住，放入盛水燒杯并完全浸沒，再用試管固定架固定，此時電子秤顯示的重量即為試件排除等體積水的重量，由此換算得出試件的體積；將試件放入烘箱干燥至絕干，得出絕干重，進而計算出木材的基本密度。

1.3 含水率測量方法

鑒于試件的不規則性，試件含水率的測量參考國家標準“GB1931-91木材含水率測定方法”進行測試，將去皮小圓盤試件絕干前后的重量作為本次含水率計算的基礎數據。

2 試驗結果與分析

2.1 離地高度對基本密度和含水率的影響

不同離地高度部位木材基本密度和含水率測試的結果（圖1）表明，在樹軸方向上，楊木清林材基本密度的變化是不規則的。李堅[1]在對成熟材研究時也曾得出這一結論，基本密度與離地高度之間有從下而上先變大后變小的趨勢。三處取樣試件基本密度分別為0.378、0.392和0.382 g/cm3，最大差異僅為3.6%，這一結果遠低于一些成材樹種軸向密度不低于10%的變化[2-5]。

圖1 離地高度對基本密度和MC的影響

含水率是影響木材干燥的重要指標，從試驗數據分析來看，楊木清林材的平均含水率達到134%。離地高度對含水率的影響呈現出與基本密度相同的變化趨勢，隨著離地高度增加，其含水率呈先增大后減小的趨勢(圖1)。關于木材基本密度和含水率隨著離地高度部位變化是否具有一致性的問題目前并無定論，如陳衛國等[4]在研究青鉤栲木材基本密度和含水率時，也曾得出與本研究相一致的結論；而盧翠香等[6]在研究鄧恩桉時則得出相反的結論。盡管不同離地高度部位木材含水率存在一定的變化規律，但差異卻非常小，最大差異僅為0.97%，可見速生楊木清林材同一樹株內含水率具有均一性。

總之，從離地高度對木材基本密度和含水率影響來看，清林材自身材性差異相對較小，均勻程度相對較高，對其干燥性能、物理性能的穩定性更為有利，這一點也突出了該類材料的應用價值。

2.2 樹株個體對木材基本密度和MC的影響

從不同樹株間木材含水率和基本密度變化測試對比情況（圖2）可以看出，不同樹株間含水率存在較為明顯的波動，波動范圍在125%～150%之間，波動范圍較大，最大差異達到16%，遠大于同一樹株內木材含水率的變化，可見立地條件等環境因素的差異對清林楊含水率變化有顯著影響。

圖2 樹株對基本密度和含水率影響

從不同樹株間基本密度對比結果看，各樹株基本密度存在一定差異，范圍在0.37～0.40 g/cm3之間，這一差異可能與試材種植密度、遺傳品種改良、立地條件[7]等有關。李大綱等[8]通過研究不同造林密度對Ⅰ-63楊木基本密度的影響時指出，造林密度是影響木材密度的一個重要因素。何貴平等[9]在對杉木改良生長性狀時不同世代對密度的影響進行研究時，建議將木材密度改良納入多世代改良中，通過雜交育種來培育速生優質材料。不同樹株間木材基本密度的波動相對含水率來說要小，最大為7%，說明基本密度指標受環境等影響要小于含水率這一指標。何貴平等[10]對杉木造林密度影響材質密度進行研究時也得出相同結論，其指出：造林密度與木材比重間存在較微弱的正相關關系，但對木材比重影響較小。但不論怎樣，本研究證實，同一樹株自身的材性特征差異，要明顯低于不同樹株間的材性特征差異，說明同一樹株內材性特征盡管存在差異，但仍有著較高的穩定性。不同樹株間存在的顯著差異可能與立地條件、種苗遺傳差異等有關。

3 結果與討論

3.1 研究表明，木材各部位基本密度與其離地高度之間呈自下而上、先變大后變小的趨勢，但這一差異變化較小，遠低于一些成材樹種軸向密度變化；離地高度對木材各部位含水率的影響呈現出與基本密度相同的變化趨勢，但這一指標變化更小，因此楊木清林材同一樹種內含水率具有高度的均一性。

3.2 不同樹株間木材的含水率存在較為明顯的波動，且波動范圍較大；各樹株木材基本密度存在一定差異，造林密度是影響木材密度的一個重要因素，不同樹株間基本密度波動則相對較小，可見基本密度指標受環境等因素的影響要小于含水率這一指標。

3.3 研究表明，速生楊清林材自身材性比較穩定，均勻程度相對較高，對其干燥性能、物理性能的穩定性更為有利，體現出對該類材料進一步開發應用的價值。

［1］李堅.木材科學［M］.北京:科學出版社,2014.

［2］韋善華,唐天,符韻林,等.灰木蓮樹皮率、心材率及木材密度研究［J］.西北林學院學報,2011(3):152-155.

［3］黎小波,張鈺雯,符韻林.香梓楠樹皮率、生材含水率及木材密度研究［J］.陜西林業科技,2014(4):1-4.

［4］陳衛國,劉德承,梁志斌,等.青鉤栲樹皮率、含水率及木材密度研究［J］.廣西林業科學,2014(2):179-183.

［5］曾輝，陳衛國，李秀蕓，等.陰香樹皮率、心材率及木材密度研究［J］.森林工程,2014,30(2):13-16.

［6］盧翠香,陳健波,劉媛,等.鄧恩桉生材含水率、年輪寬度及木材密度研究［J］.桉樹科技,2014(2):23-27.

［7］Geoffrey M.Downes,Carolyn A.Raymond,彭彥.桉樹人工林木材密度的變化［J］.桉樹科技,1999(1):48-57.

［8］李大綱,徐永吉.造林密度對l-63楊木材密度的影響［J］.江蘇林業科技,1994(1)：6-8,11.

［9］何貴平,齊明,張建忠,等.杉木生長改良的不同世代對木材密度的影響［J］.江西農業大學學報,2014(4):790-794.

［10］何貴平,陳益泰,周建革.不同造林密度杉木家系生長及材性的差異［J］.林業科技通訊,1997(4):23-24.

第1作者簡介：張倩（1988-），女，碩士，研究實習員，研究方向：木材干燥。

Study on Basic Density and Moisture Content of Fast-growing Clear Poplar

ZHANGQian
（Heilongjiang Institute of Wood Science,Heilongjiang academy of Forestry,Harbin150081）

Application of fast-growing poplar is important to understand the basic material properties of these materials for further high-value application，which has aroused the concern of the industry.This paper studyed on basic density and MC of 2～8 cm diameter grade clear poplar.The results showed that height of the ground and individuals of the trees are the important factors affecting the wood properties，but the latter effect is more significant.The higher homogeneity of material characteristics in the same plant was of great significance for the subsequent drying and processing applications.

Fast-growing poplar;Clear wood;Basic density;MC

S781.25,S792.11

A

楊亮慶（1981-），男，博士，副研究員，研究方向：木材干燥及木材改性。

2017-01-15

（責任編輯：潘啟英）

*黑龍江省森工總局應用研究項目資助(2015030)

1001-9499（2017）03-0025-03