全 文 ：第 37卷 第 12期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.37 No.12
2009年 12月 JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITY Dec.2009
不同林分密度人工林赤松物理力学性质的比较 1)
　　　　　　　　　　　　 崔京日　　　　　金春德
(延吉市林业局 ,延吉 , 133000)　　　　　(浙江林学院)
　　摘　要　对延吉市帽儿山不同林分密度的人工林赤松(Pinusdensiflora)的物理力学性质差异进行研究。 结果
表明:2个不同林分密度材绝干密度平均值相同;弦向 、径向和纵向干缩率 , 林分密度相对低的林分人工林赤松大
于林分密度相对高的林分人工林赤松;抗弯强度 、抗弯弹性模量 、顺纹抗拉和抗压强度 、横纹弦向和径向抗压强度 ,
林分密度相对低的林分人工林赤松要高于林分密度相对高的林分人工林赤松;弦面和径面抗剪强度 , 林分密度相
对低的林分人工林赤松低于林分密度相对高的林分人工林赤松;2个不同林分密度人工林赤松的径向干缩率 、抗
弯弹性模量 、顺纹抗压强度 、横纹弦向和径向抗压强度差异达 0.01显著水平 , 抗弯强度差异达 0.05显著水平 , 绝
干密度 、弦向干缩率 、纵向干缩率 、顺纹抗拉强度无显著差异。
关键词　赤松;林分;人工林;物理力学性质
分类号　S781
Physico-mechanicalPropertiesofPinusdensifloraPlantationsofDifferentStandDensities/CuiJingri(theForestry
BureauofYanjiCity, Yanji133000, P.R.China);JinChunde(ZhejiangForestryColege)//JournalofNortheastFor-estryUniversity.-2009, 37(12).-20 ～ 21, 29
Anexperimentwasconductedtostudythediferencesinphysico-mechanicalcharacteristicsofPinusdensifloraplanta-
tionsofdiferentstanddensitiesinMaoerMountainofYanjiCitywerestudied.Resultsshowedthattheoven-drydensities
ofwoodsamplesfromtwodifferentstandsexhibitedthesameaveragevalue.Thetangentialshrinkagerate, radialshrinkage
rate, andlongitudinalshrinkageofP.densiflorawoodfromthestandwithlowdensitywerehigherthanthosefromthestandwithhighdensity.Themodulusofrupture(MOR), modulusofelasticity(MOE), tensilestrengthparalleltograin, com-
pressivestrengthparalleltograin, tangentialcompressionstrengthperpendiculartograin, andradialcompressionstrength
perpendiculartograinofP.densiflorawoodfromthestandwithlowdensitywerealsohigherthanthosefromthestandwith
highdensity.TheshearingstrengthintangentialfaceandshearingstrengthinradialfaceofP.densiflorawoodfromthestandwithlowdensitywerelowerthanthosefromthestandwithhighdensity.Thediferencesinradialshrinkagerate,
MOE, compressivestrengthparaleltograin, tangentialcompressionstrengthperpendiculartograin, andradialcompres-
sionstrengthperpendiculartograinofP.densiflorawoodfromthetwostandsofdifferentdensitiesreachedthe0.01 level
ofsignificance, andMORreachedthe0.05levelofsignificance.Nosignificantdiferenceswereobservedbetweenthetwo
standsinoven-drydensity, tangentialshrinkagerate, longitudinalshrinkage, andtensilestrengthparaleltograin.Keywords　Pinusdensiflora;Stands;Juvenilewood;Physico-mechanicalproperties
　　林分密度是影响树木杆形和材性的主要因素之一。在人
工林的培育过程中经常采用间伐抚育措施 , 改变树木的径向
和纵向的生长速度及木材物理力学性质。本研究是在前期研
究不同林分赤松木材密度及管胞形态特征的变异 、人工林赤
松幼龄材与成熟材力学性质的比较和不同坡位条件下人工林
赤松木材材性的径向变异等 [ 1-5]基础上 , 再进一步研究不同
林分人工林赤松物理力学性质的差异的 , 以揭示林分密度对
人工林赤松材性的影响规律。
1　材料与方法
于 2001年 2月末在吉林省延吉市林业局帽儿山林场 20
林班 39小班人工林赤松纯林内 ,采集 10株赤松为试验材料。
采样地位于帽儿山山顶陡坡的天然蒙古栎(Quercusmonglica)
次生林的下部缓坡上 , 1号和 2号样地土壤条件相似 ,距离约
为 1.2km。取样方法按 GB1927— 91《木材物理力学试件
1)国家自然科学基金资助项目(30060070)。
第一作者简介:崔京日 , 男 , 1964年 4月生 ,延吉市林业局 , 工程
师。
通信作者:金春德 ,浙江林学院工程学院,教授。
收稿日期:2009年 8月 5日。
责任编辑:潘　华。
采集方法》的规定进行。标准地和样地的基本情况见表 1和
表 2所示。
表 1　标准地基本情况
标准地
代号
海拔 /
m
坡度 /
(°) 坡向 坡位
林分
种类
林分
组成
林分密度 /
株· hm2
土壤
类型
1 360 4 北坡 坡中 人工林 赤松纯林 1 128 暗棕壤
2 350 4 北坡 坡中 人工林 赤松纯林 1 533 暗棕壤
表 2　样木基本情况
标准
地
样木
号
胸径 /
cm
树高 /
m
第 1活
枝高 /m
含水
率 /%
树龄 /
a
1号 1 16.3 14.85 6.82 162.52 35
2 15.8 14.36 7.32 159.32 35
3 16.1 15.24 7.85 159.35 35
4 15.8 14.68 8.12 156.78 35
5 15.6 13.74 6.45 168.26 35
2号 1 14.3 13.86 6.74 165.56 35
2 14.1 12.47 8.60 174.36 35
3 15.3 11.75 5.66 196.30 35
4 14.8 12.55 7.55 175.86 35
5 14.7 10.90 6.25 184.21 35
　　木材力学性质测试方法:在表 2所示的 1号和 2号标准地的
5棵标准样木的每株样木中截取 1.3 ～ 3.3m段 ,并将此段按高度
方向依次分成 A、B、C、D4段,其每段尺寸大小如图 1所示。
图 1　赤松木材物理力学性能试样的取标标准
在 A段的南北方向取抗弯强度 、抗弯弹性模量 、顺纹抗
压强度 、横纹弦向抗压强度 、横纹径向抗压强度试样;在 B段
的南北方向取密度 、弦向干缩率 、径向干缩率 、体积干缩率等
物理性质试样;在 A段和 B段的东西方向取顺纹抗拉强度试
样;在 C段和 D段分别取径向和弦向抗剪强度试样;木材物
理力学性质测试方法 ,按照国家标准 GB1927— 1943— 91《木
材物理力学性质试验方法》,分别对人工林赤松 1号与 2号标
准地材的绝干密度 、弦向干缩率 、径向干缩率 、纵向干缩率等
物理性质和抗弯强度 、抗弯弹性模量 、顺纹抗拉强度 、顺纹抗
压强度 、横纹弦向抗压强度 、横纹径向抗压强度 、弦向抗剪强
度 、径向抗剪强度等力学性质进行测试。
2　结果与分析
2.1　不同林分密度人工林赤松的物理性质比较
物理性质的测试结果及方差分析结果见表 3 ～表 5。在绝
干密度、弦向干缩率 、径向干缩率 、纵向干缩率等 4项物理性质
中:2个不同林分密度材绝干密度平均值相同, 其差异相对值
为 0;弦向干缩率 、径向干缩率 、纵向干缩率 , 林分密度相对低
的林分人工林赤松大于林分密度相对高的林分人工林赤松 , 其
差异相对值分别为 -8.59%、 -19.51%、 -3.33%。其中 ,径向
干缩率达 0.01显著水平,弦向干缩率和纵向干缩率差异不显著。
这些现象可能与生长速度快的赤松管胞微纤丝角相对大有关。
表 3　不同林分密度人工林赤松物理性质测试结果
标准
地材
绝干密度
平均值 /
g· cm-3
标准差 /
g· cm-3
变异
系数
弦向干缩率
平均值 /
%
标准差 /
%
变异
系数
径向干缩率
平均值 /
%
标准差 /
%
变异
系数
纵向干缩率
平均值 /
%
标准差 /
%
变异
系数
1 0.422 0.018 0.043 8.50 2.00 0.235 4.50 0.50 0.111 0.91 0.094 0.103
2 0.422 0.019 0.045 7.80 1.70 0.218 3.70 1.00 0.270 0.88 0.131 0.149
　　注:试样数均为 30株。
表 4　不同林分密度材物理性质差异比较
1、 2号标准
地林分密度
绝干密度 /
g· cm-3
弦向干
缩率 /%
径向干
缩率 /%
纵向干
缩率 /%
平均值 0.42 8.15 4.10 0.90
平均值之差 0 -0.70 -0.80 -0.03
差异相对值 /% 0 -8.59 -19.51 -3.33
　　注:平均值之差 =2号样地材平均值 -1号样地材材平均值;差异
相对值 =(平均值之差 ÷不同林分密度材平均值)×100%。
2.2　不同林分密度人工林赤松的力学性质
力学性质的测试结果及方差分析结果见表 6 ～ 表 8。在
力学性质中抗弯强度 、抗弯弹性模量 、顺纹抗拉强度 、顺纹抗
压强度 、横纹弦向抗压强度 、横纹径向抗压强度 ,均林分密度
相对低的林分人工林赤松木高于林分密度相对高的林分人工
林赤松。其中 ,抗弯弹性模量 、顺纹抗压强度 、横纹弦向抗压
强度 、横纹径向抗压强度差异达 0.01显著水平 , 其差异相对
值分别为 -16.28%、 -15.37%、 -17.24%、 -17.89%。 抗
弯强度差异达 0.05显著水平 , 其差异相对值为 -10.57%。
顺纹抗拉强度差异不显著。弦向抗剪强度 、径向抗剪强度 , 林
分密度相对低的林分人工林赤松木低于林分密度相对高的林
分人工林赤松。两者差异均达 0.01显著水平 , 其差异相对值
分别为 32.19%、26.79%。
从以上结果可知 , 林分密度相对低的林分人工林赤松的
多数力学性质优于林分密度相对高的林分人工林赤松。
表 5　不同林分密度人工林赤松物理性质差异的方差分析
物理
性质
离差
来源
自由
度
离差平
方和
均方
差 F值 F0.05 F0.01
物理
性质
离差
来源
自由
度
离差平
方和
均方
差 F值 F0.05 F0.01
绝干 组间 1 0.000 02 0.000 02 0.05 4.01 7.09 径向干 组间 1 0.000 86 0.00086 14.53＊＊ 4.01 7.09
密度 组内 58 0.019 58 0.000 34 缩率 组内 58 0.003 42 0.00006
总计 59 0.019 60 总计 59 0.004 28
弦向干 组间 1 0.000 37 0.000 37 1.12 4.01 7.09 纵向干 组间 1 0.000 001 0.000001 0.01 4.01 7.09
缩率 组内 58 0.019 26 0.000 33 缩率 组内 58 0.007 544 0.00013
总计 59 0.019 63 总计 59 0.007 545
　　注:＊为 0.05水平显著;＊＊为 0.01水平显著。
表 6　不同林分密度人工林赤松力学性质测试
性　质
抗弯强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
抗弯弹性模量
试样
数
平均值 /
GPa
标准差 /
GPa
变异
系数
顺纹抗拉强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
顺纹抗压强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
1号标准地 14 94.07 9.878 0.105 0 14 12.38 1.289 0.097 1 10 113.91 21.849 0.191 8 30 49.67 4.993 0.100 5
2号样地材 14 84.63 13.251 0.156 6 14 11.28 2.381 0.211 0 10 99.32 19.057 0.191 9 30 42.58 5.380 0.126 4
性　质
横纹弦向抗压强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
横纹径向抗压强度
试样
数
平均值 /
GPa
标准差 /
GPa
变异
系数
弦向抗剪强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
径向抗剪强度
试样
数
平均值 /
MPa
标准差 /
MPa
变异
系数
1号标准地 30 5.67 1.018 0.179 5 30 4.75 0.354 0.074 5 30 5.76 2.124 0.368 8 30 6.24 2.781 0.445 7
2号样地材 30 4.77 0.315 0.066 0 30 3.97 0.482 0.121 4 30 7.97 1.875 0.235 3 30 8.17 1.470 0.179 9
(下转 29页)
21第 12期　　　　　　　　　　　　崔京日等:不同林分密度人工林赤松物理力学性质的比较　　　　　　
径在 0.2 ～ 0.45mm范围内 , 对落叶松实木的热解转化率和转
化速率影响不大;粒径大于 0.45mm时 , 粒径对落叶松实木的
热解转化率和转化速率影响较大。
落叶松实木热解转化速率大于落叶松树皮热解转化速
率。
参　考　文　献
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(上接 21页)
表 7　不同林分密度材力学性能差异比较
1、 2号标准地 抗弯强度 /MPa
抗弯弹性
模量 /GPa
顺纹抗拉
强度 /MPa
顺纹抗压
强度 /MPa
横纹弦向抗
压强度 /MPa
横纹径向抗
压强度 /MPa
弦向抗剪
强度 /MPa
径向抗剪
强度 /MPa
平均值 89.35 12.28 106.62 46.13 5.22 4.36 6.87 7.21
平均值之差 -9.44 -2.00 -14.59 -7.09 -0.90 -0.78 2.21 1.93
差异相对值 /% -10.57 -16.28 -13.68 -15.37 17.24 -17.89 32.19 26.79
　　注:平均值之差 =2号标准地材平均值 -1号标准地材平均值;差异相对值 =(平均值之差 ÷平均值)×100%。
表 8　不同林分密度人工林赤松力学性质差异的方差分析
性质 离差来源
自由
度
离差平
方和
均方
差 F值 F0.05 F0.01
抗弯强 组间 1 　637.46 　637.46 4.67＊ 4.02 7.13
度 组内 26 3551.26 136.59
总计 27
抗弯弹 组间 1 27980.00 27 980.00 7.63＊＊ 4.02 7.13
性模量 组内 26 195337.81 3 666.84
总计 27 223317.81
顺纹抗 组间 1 1064.34 1 064.34 2.53 4.10 7.35
拉强度 组内 18 7564.91 420.27
总计 19 8629.25
顺纹抗 组间 1 752.60 752.60 27.94＊＊ 4.01 7.09
压强度 组内 58 1562.27 26.94
总计 59 2314.87
弦向横 组间 1 12.06 12.06 18.09＊＊ 4.01 7.09
纹抗压 组内 58 38.67 0.67
强度 总计 59 50.73
径向横 组间 1 9.13 9.13 12.52＊＊ 4.01 7.09
纹抗压 组内 58 42.26 0.73
强度 总计 59 51.39
弦向抗 组间 1 73.48 73.48 12.24＊＊ 4.01 7.09
剪强度 组内 58 348.32 6.01
总计 59 421.8
径向抗 组间 1 55.49 55.49 11.21＊＊ 4.01 7.09
剪强度 组内 58 287 4.95
总计 59 342.49
　　注:＊为 0.05水平显著;＊＊为 0.01水平显著。
3　结论
对相同立地条件的人工林赤松采取适时的间伐抚育措
施 ,不仅能加快人工林赤松的生长速度 ,而且能提高多项力学
性质。所研究的两个不同林分密度的人工林赤松绝干密度相
同。但其弦向 、径向和纵向干缩率 ,林分密度相对低的人工林
赤松 ,比林分密度相对高的人工林赤松大。其中 ,径向干缩率
达 0.01显著水平 ,弦向和纵向干缩率差异不显著;抗弯强度 、
抗弯弹性模量 、顺纹抗拉和抗压强度 、横纹弦向和径向抗压强
度 ,林分密度相对低的人工林赤松高于林分密度相对高的人
工林赤松。其中 , 抗弯弹性模量 、顺纹抗压强度 、横纹弦向和
径向抗压强度差异达 0.01显著水平 , 抗弯强度差异达 0.05
显著水平 , 顺纹抗拉强度差异不显著。弦向和径向抗剪强度 ,
林分密度相对低的人工林赤松要低于林分密度相对高的人工
林赤松。弦向和径向抗剪强度差异达 0.01显著水平。
参　考　文　献
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29第 12期　　　　　　　　　　　　　　　　杜洪双等:落叶松木材的热解特性