林木植入磁條對樹干生長和木材加工的影響

劉全仁，陵軍成

（1.甘肅祁連山國家級自然保護區管理局哈溪保護站，甘肅 天祝 733206；2.甘肅省天祝縣林業工作站，甘肅 天祝 733299）

在森林野外觀察，科學研究和林木采伐、運輸中都需要對樹體和林木進行標記，傳統的標記方法是樹體掛牌、噴漆和利用號錘打號。這些方法形成的標記都處在樹體外表和林木表層，隨著時間的推移和延長，標記容易受風吹、日曬和雨淋侵蝕變得模糊不清，且部分標記還會受到人為破壞，給森林野外觀察，科學研究，林木采伐和運輸監督檢查帶來諸多不便。磁條是由鈷、鎳、鐵、硅、硼等金屬材料在高溫下熔合而成，磁條具有很高的導磁性，靠近磁場（感應器）時，磁條被磁化，產生多次諧波，感應器接受諧波后可發出聲頻信號［1］。目前，磁條報警防盜技術已被廣泛應用到超市、書店等領域各類商品防盜檢測中［2］。本試驗借鑒圖書館、書店磁條防盜技術，在林木中植入磁條作為標記，研究了磁條對信號感應、林木生長和木材加工的影響，為林木科學、持久、隱蔽標記提供了一定技術參考，在林木調查、檢測、防盜和執法取證等活動中具有一定的應用前景。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省天祝縣哈溪鎮古城村，該地位于祁連山東端北麓，為河谷盆地，海拔2280m，屬于大陸性高原季風氣候，年平均氣溫5℃，年平均降水量400mm，土壤類型為林灌草甸土。試驗地臨近哈溪河，河灘上長有大面積青楊（Populus davidiana Dode）人工林，林地內側是農田和村莊。

1.2 試驗材料

試驗用磁條及感應器（檢測儀器）均由龍口市伍洋電子有限公司生產，磁條釘子形，長3cm，直徑3mm。試驗用林木為試驗地青楊植株，胸徑≥30cm，生長健壯，樹干基部光滑無分枝。磁條植入工具為裝潢用GZ25型空壓機汽釘槍，由廣州江城空壓機廠生產。

1.3 試驗方法

1.3.1 植入磁條對信號感應的影響 2014年1月15日用GZ25型空壓機汽釘槍將磁條射入青楊樹干，每株樹干射入磁條數量分別為1個、2個、3個和4個，射入深度分別為3cm、6cm、9cm和12cm，每個磁條數量和射入深度組合隨機處理30株，重復3次，磁條在樹干上的射入部位隨機選擇。處理完成后用磁條感應器（檢測儀器）貼近樹干表皮上下移動檢測磁條，感應器（檢測儀器）發出報警聲音并顯示聲音大小分貝值（dB），統計不同處理聲音大小分貝值（dB）。2014年—2017年每年12月31日對每株樹干射入磁條數量3個，射入深度3cm處理用感應器（檢測儀器）測定報警聲音大小分貝值（dB）。

1.3.2 植入磁條對樹干生長的影響 2014年-2017年每年12月31日隨機抽取10株測定每株樹干射入磁條數量3個，射入深度3cm處理樹皮射入磁條時在樹皮上留下的損傷孔直徑（mm），沿射入磁條將樹干鋸開，測定磁條周圍心材褐化面積（cm2），并肉眼觀察射入磁條時在樹皮上留下的疤痕，用有和無進行評價。

1.3.3 植入磁條對木材加工的影響 2017年12月31日隨機抽取10株，每株樹干射入磁條數量3個，射入深度3cm處理，將其采伐后截成長2m圓木，用MJ-3210型帶鋸（鄭州科農機械設備有限公司生產）鋸成厚3cm木板，并在BC6030型刨床（山東宇誠工礦設備有限公司生產）上將其板材兩面刨光，加工成長2m，寬20cm的板材。加工完成后觀察和測定帶鋸鋸齒損傷程度和刨床刀片損傷程度，并肉眼觀察板材外觀。

所有數據求平均值，測定完成后利用Excel2003和DPS9.05軟件對實驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 植入磁條對信號感應的影響

表1 植入磁條數量和深度對聲音信號強度（dB）的影響

由表1可以看出，青楊樹干植入磁條后，在植入相同數量磁條處理下，磁條感應（檢測）后報警器發出的聲音大小分貝值隨著植入深度的增加而減弱；在相同植入深度處理下，磁條感應（檢測）后報警器發出的聲音大小分貝值隨著植入磁條數量的增加而增加。人耳可清晰辨別80～100dB之間聲音大小，過高的聲音比較刺耳，損傷聽力，過低的聲音難以辨別［3］。以此判斷，在每株青楊樹干植入3個磁條后，在不同植入深度3cm、6cm、9cm和12cm處理下，報警器發出的聲音大小分貝值分別為102.89dB、95.82dB、90.37dB 和 86.12dB，在人耳清晰可辨聲音范圍80～100dB之內。所以，可將每株青楊樹干植入3個磁條作為各類用途植入磁條數量參考值。

表2 磁條植入年限對聲音信號強度（dB）的影響

由表2可以看出，每株青楊樹干植入3個磁條，植入深度3cm處理下，磁條感應（檢測）后報警器發出的聲音大小分貝值隨著植入年限的增加而減弱，植入后第1年（當年）年底、第2年年底、第3年年底和第4年年底磁條感應（檢測）后報警器發出的聲音大小分貝值分別為102.06dB、99.65dB、98.52dB和96.24dB，第1年-第4年降幅為5.82dB。青楊樹干植入磁條后，可能隨著年限的增加，生長量不斷增加，年輪向外不斷擴展，磁條逐漸被包裹在樹干里面，植入深度相對增加，磁條感應（檢測）后報警器發出的聲音大小分貝值隨著植入年限的增加而減弱。在青楊樹干植入磁條時，為了降低年輪向外擴展致使磁條植入深度相對增加和磁條感應（檢測）后報警器發出的聲音大小分貝值隨之減弱的不足，在植入磁條時應盡量貼近樹皮表面，降低植入深度。

2.2 植入磁條對樹干生長的影響

表3 植入磁條對樹干生長的影響

由表3可以看出，青楊樹干植入磁條后，在樹皮上留下損傷孔，但隨著植入年限的增加，樹皮生長，損傷孔逐漸愈合，損傷孔疤痕逐漸消失。磁條植入后第1年和第2年年底損傷孔直徑分別為2.92mm和1.57mm，損傷孔疤痕清晰可見，第3年后損傷孔愈合，直徑為0，損傷孔疤痕消失，難以辨認。青楊樹干植入磁條后，磁條在樹干內部對心材的影響是磁條周圍木材褐化，隨著磁條植入年限的增加，磁條周圍褐化面積逐漸增加，磁條植入后第1年、第2年、第3年和第4年年底的褐化面積分別為 2.75cm2、3.41cm2、4.02cm2和 5.35cm2，第1年～第4年增幅為2.60cm2。植入磁條后造成心材褐化的原因可能是磁條受到木質部水分和礦質離子的侵蝕，產生褐色物質，褐色物質滲透到木材中染色和腐蝕木材。

2.3 植入磁條對木材加工的影響

表4 植入磁條對木材加工的影響

由表4可以看出，植入磁條的青楊樹干采伐后在加工成板材的過程中，用帶鋸切割時鋸齒碰撞到磁條發出刺耳的撞擊聲，帶鋸鋸齒上有磁條輕微的劃痕，但不影響帶鋸的正常使用。用刨床刨光時，刨床刀刃遇到磁條也發出刺耳的撞擊聲，在刨床每個刀片上留下4處豁口，豁口寬度2.0～3.5mm，有豁口的刨床刀片能繼續使用，但刨面上留下很多線型裂紋，平整和刨光效果變差。加工后的板材在不同平面有人眼狀褐色磁條疤痕，在視覺上影響板材的美觀性。

3 結論與建議

本試驗結果表明，在青楊樹干植入磁條后，磁條感應（檢測）后發出報警聲，聲音大小分貝值與植入磁條數量正相關，與植入深度和植入年限負相關。每株樹干植入3個磁條，植入深度3cm時能用感應器（檢測儀器）檢測到清晰的聲音信號。植入磁條后，樹皮上留下的損傷孔隨著樹木的生長，逐漸變小，磁條植入后第3年損傷孔愈合，疤痕消失，已無法辨認磁條的植入點。但青楊樹干植入磁條后，磁條周圍心材褐化，加工時磁條對加工工具帶鋸鋸齒和刨床刀片有一定的損傷，且在加工的板材上有磁條疤痕。用樹干植入磁條的方法來標記林木，其標記方法由樹體外表轉向樹體內部，其標記地點隨機，不可辨認，具有一定的隱蔽性，其檢測工具也比較專一，標記后很難被肉眼看到和遭受人為破壞，在林木野外觀察、科學研究和采伐運輸管理中具有一定的應用價值，甚至在破壞林木的執法過程中可利用磁條標記來調查取證。本試驗應用的僅僅是磁條的初級防盜技術，磁條檢測獲得的信號僅是簡單的聲頻信號，獲得的信息僅是磁條標記的有無。隨著磁條技術的不斷發展，普通磁條已向智能磁條轉變，智能磁條已有存儲信息的功能，與計算機、無線網絡相結合可達到接收、存儲、處理信息的功能［4］。如應用智能磁條植入樹干來標記林木，可為林木制作一張微型“身份證”，其存儲林木信息量和功用將進一步擴大。所以，有待進一步研究林木智能標記磁條的生產、安裝和檢測技術。