全 文 ：第 35卷 第 2期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.35 No.2
2007年 2月 JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITY Feb.2007
中山杉与落羽杉木材物理力学性质比较研究 1)
赵荣军　费本华　虞华强　刘君良
(中国林业科学研究院木材工业研究所 ,北京 , 100091)
　　摘　要　对中山杉 302和落羽杉两种木材的部分物理力学性质进行了测试比较分析。结果表明:中山杉 302
木材的基本密度 、气干密度 、抗弯强度 、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的平均值均比落羽杉高 , 而弦向全干干缩率 、
体积全干干缩率 、弦向气干干缩率 、体积气干干缩率均比落羽杉低;其差异都在 0.05水平显著。中山杉与落羽杉
树干上段(3.3 ～ 5.3m)木材的基本密度 、气干密度 、抗弯强度和抗弯弹性模量均低于下段(1.3 ～ 3.3m);两种木
材的气干密度与弦向气干干缩率 、体积气干干缩率呈显著的正相关 , 与抗弯强度 、顺纹抗压强度呈正相关 , 与抗弯
弹性模量呈负相关。
关键词　中山杉;落羽杉;密度;干缩;强度
分类号　S781
PhysicalandMechanicalPropertiesofTaxodium`zhongshansha302 andTaxodium distichum Wood/Zhao
Rongjun, FeiBenhua, YuHuaqiang, LiuJunliang(ResearchInstituteofWoodIndustry, ChineseAcademyofForestry,
Beijing100091, P.R.China)//JournalofNortheastForestryUniversity.-2007, 35(2).-4 ～ 6ThephysicalandmechanicalpropertiesofTaxodium` zhongshansha302 andTaxodiumdistichumwerestudied.Re-
sultsshowthatthebasicdensity, air-drydensity, bendingstrength, modulusofelasticity, andcompressivestrengthparal-
leltograinofT.` zhongshansha302 arehigherthanthoseofT.distichum, andtheoven-dryshrinkageandtheair-dry
shrinkageintangentialandvolumearelowerthanthoseofTaxodiumdistichum, andthediferencesarealprominentatthe
0.05level.Thebasicdensity, air-drydensity, bendingstrengthandmodulusofelasticityofthetwospeciesofwoodfromthelowerpartoftrunkarelower.Asignificantlypositivecorrelationwasfoundbetweenair-drydensityandair-dryshrink-
ageintangentialandvolume, andair-drydensityisalsopositivelycorrelatedwithbendingstrengthandcompressive
strengthparaleltograin, andisnegativelycorrelatedwithmodulusofelasticity.
Keywords　Taxodium` zhongshansha302 ;Taxodiumdistichum;Density;Shrinkage;Strength
　　中山杉 302(Taxodiumdistichum×T.mucronatnm)是从落
羽杉(Taxodiumdistichum)和墨西哥落羽杉(T.mucronatnm)
的种间杂种群体中选育出来的优良无性系 , 它既具母本落羽
杉的速生特性 , 又有父本墨西哥落羽杉的耐盐碱特性 [ 1-2] 。
在对江苏省宝应县碱性地种植的中山杉 302和落羽杉的对比
试验中发现 , 中山杉 302比落羽杉具有明显的生长优势;在射
阳和如东县滨海盐土上栽植的中山杉 302也表现出显著的速
生 、耐盐碱特性 [ 2-6] 。因此 , 从中山杉 302的生长表现 、适应
性和发展前景来看 , 它可以作为平原绿化 、人工用材林和长江
中下游地区综合治理的优良树种 [ 2-6] 。
目前 , 我国对中山杉 302的引种及其生长性状等方面的
研究已有报道 , 但对其木材性质的研究未见正式报道。木材
性质是评价一个树种优劣的重要指标 ,它不仅能更好地反应
树木的生长规律 , 使我们能更深入地了解树木生长与木材特
性之间的关系 , 而且对该树种的进一步推广 、合理高效利用具
有重要的意义。本文对中山杉 302和落羽杉木材的部分物理
力学性质进行了测试和比较分析 , 旨在为中山杉木材的合理
加工利用提供科学依据。
1　材料与方法
中山杉 302和落羽杉试材采自江苏省射阳县射阳林场 ,
该林场为北亚热带向南暖湿带过渡区海洋性湿润气候 ,平均
1)国家林业局中试推广项目 [ 2002]林科中字 15号资助。
第一作者简介:赵荣军 ,女 , 1966年 1月生 ,中国林业科学研究院
木材工业研究所 ,副研究员。
收稿日期:2005年 5月 9日。
责任编辑:张　玉。
湿温度 14.5℃, 年降雨量 1 200mm, 无霜期 220d;立地条件
是海滨滩涂湿地生态类型 , 海拔高 1.6 ～ 2.0m, 土壤为粉沙
壤土 , pH值 8, 土层厚度 80cm;树龄为 12a, 采伐株数为每种
树各 3株 ,中山杉 302在 1.3 m处的平均胸径为 18.8cm, 落
羽杉的为 20.2cm, 具体样木生长情况见表 1。各种物理力学
的测试项目试样数均为 34个 , 按照国家标准 GB1927 -1943
-91制取试样并进行测试。
试验数据统计分析使用 SPSS软件。
表 1　样木生长情况
树种 编号 树龄 /a 胸径 /cm 树高 /m
中山杉 302 1 12 18.6 12.0
2 12 18.8 12.4
3 12 19.0 11.5
落羽杉 1 12 20.3 13.3
2 12 20.1 13.6
3 12 20.2 13.6
2　结果与分析
2.1　密度
由表 2可见 , 中山杉 302树干下段(1.3 ～ 3.3 m)的基本
密度 、气干密度均比落羽杉下段(1.3 ～ 3.3m)的高 , 但其上
段的基本密度 、气干密度却比落羽杉上段的略低。中山杉
302与落羽杉树干的上段的基本密度和气干密度均低于下
段。总的来说 ,落羽杉木材密度较低 , 两种木材的密度小 , 质
量较轻。
考虑树种 、高度两个因素 ,对中山杉 302和落羽杉的基本
密度 、气干密度进行方差分析(见表 3)认为:
表 2　中山杉 302、落羽杉不同高度木材的基本密度和气干密度
树种 高度 /m
基本密度
试样
数
平均值 /
g· cm-3
标准差
δ值
气干密度
试样
数
平均值 /
g· cm-3
标准差
δ值
中山杉 302 1.3～ 3.3 34 0.380 9 0.019 5 34 0.414 7 0.023 3
3.3～ 5.3 34 0.343 2 0.062 4 34 0.368 1 0.067 0
平均 — 0.362 0 0.049 6 — 0.391 4 0.055 0
落羽杉 1.3～ 3.3 34 0.350 8 0.014 4 34 0.384 3 0.015 9
3.3～ 5.3 34 0.343 9 0.014 5 34 0.372 6 0.016 3
平均 — 0.347 4 0.014 8 — 0.378 5 0.017 0
表 3　中山杉 302、落羽杉木材的基本密度和气干密度方差分析
密度 来源 平方和 自由度 均方 F 显著性
基本密度 树种 7.32×10-3 1 7.32×10-3 6.244 0.014
高度 1.69×10-2 1 1.69×10-2 14.446 0
气干密度 树种 5.66×10-3 1 5.66×10-3 4.078 0.045
高度 2.88×10-2 1 2.88×10-2 20.757 0
　　(1)两个树种的基本密度 、气干密度在 0.05水平有显著
性差异 , 这可能与木材的组织构造有关 [ 7] , 也从侧面说明了
中山杉 302作为新一代品种的优越性能。
(2)高度对基本密度 、气干密度的影响在 0.01水平上有
显著性差异 , 可见 ,两种木材随高度不同 ,密度变化较大 , 下段
木材的密度均高于上段 , 这与骆秀琴等研究结果一致 [ 8] , 对
研究该树种的其它性质提供了参考。
2.2　干缩
对中山杉 302、落羽杉两个高度部位的气干和全干干缩
率进行了测试 , 结果见表 4。从表 4中可以看出 ,两个树种的
径向干缩率很低 , 弦向干缩率中等偏高 , 因此其差异干缩较
大 ,干燥过程中容易发生翘曲开裂 , 使用时也易发生湿涨 , 尺
寸稳定性较差。
考虑高度 、树种两个因素 , 对中山杉 302、落羽杉的各种
干缩率进行方差分析(见表 5)认为:
(1)两个树种的径向全干干缩率 、弦向全干干缩率和径
向气干干缩率差异不显著。中山杉的体积全干干缩率 、弦向
气干干缩率 、体积气干干缩率均比落羽杉的低 ,而且其差异在
0.05水平都有显著性。由此可见 , 中山杉 302的干燥性能优
于落羽杉 ,比落羽杉的变形小 ,因此其使用价值和应用前景也
较好。
(2)不同高度部位的径向全干干缩率的差异不显著。 不
同高度部位的弦向全干干缩率 、体积全干干缩率 、弦向气干干
缩率 、径向气干干缩率 、体积气干干缩率的差异在 0.05水平
都具有显著性 ,而且下段的干缩率均比上段的大 ,恰好与密度
的变化相一致 ,呈正相关 ,也与日本落叶松等木材的干缩性能
轴向变异相似 [ 9] 。所以 ,在应用中需要结合干燥基准及产品
的后期处理对不同高度木材采取不同的加工工艺 , 合理利用
好现有的木材资源。
表 4　中山杉 302、落羽杉不同高度木材的干缩率 %　
树种 高度 /m 弦向全干平均值 标准差
径向全干
平均值 标准差
体积全干
平均值 标准差
弦向气干
平均值 标准差
径向气干
平均值 标准差
体积气干
平均值 标准差
中山杉 302 1.3 ～ 3.3 8.314 0.826 2.860 0.265 12.844 1.171 5.522 0.673 1.736 0.235 8.119 0.885
3.3 ～ 5.3 7.644 0.646 2.626 0.262 11.006 0.623 4.906 0.485 1.483 0.200 6.778 0.544
平均 7.979 0.810 2.743 0.287 11.925 1.313 5.214 0.660 1.609 0.251 7.448 0.994
落羽杉 1.3 ～ 3.3 8.388 0.525 2.628 0.277 13.382 0.667 5.783 0.431 1.669 0.188 8.717 0.560
3.3 ～ 5.3 7.958 0.757 2.698 0.354 12.018 0.921 5.359 0.583 1.646 0.265 7.708 0.711
平均 8.173 0.682 2.663 0.318 12.700 1.053 5.571 0.552 1.658 0.228 8.213 0.813
表 5　中山杉 302、落羽杉木材的干缩率方差分析
树　种 干缩率 来源 平方和 自由度 均方 F 显著性
中山杉 弦向全干 树种 1.274 1 1.274 2.617 0.108
高度 10.268 1 10.268 21.086 0
径向全干 树种 0.217 1 0.217 2.549 0.113
高度 0.229 1 0.229 2.685 0.104
体积全干 树种 20.417 1 20.417 26.754 0
高度 87.113 1 87.113 114.151 0
落羽杉 弦向气干 树种 4.326 1 4.326 14.258 0
高度 9.184 1 9.184 30.270 0
径向气干 树种 7.96×10-2 1 7.96×10-2 1.584 0.210
高度 0.645 1 0.645 12.827 0
体积气干 树种 19.867 1 19.867 41.888 0
高度 46.952 1 46.952 98.996 0
2.3　力学性质
中山杉 302、落羽杉树干两个高度部位木材的抗弯弹性
模量(MOR)、抗弯强度(MOE)和顺纹抗压强度测试结果见表
6。由表 6可知 ,这两种木材的抗弯弹性模量、顺纹抗压强度都
很低 ,中山杉 302的力学强度比落羽杉高。方差分析表明(见
表 7),两个树种的 MOE、 MOR和顺纹抗压强度差异在 0.05水
平上显著;中山杉 302和落羽杉下段的 MOR高于上段 , 但
MOE下段低于上段;不同高度顺纹抗压强度在 0.05水平上
差异不显著 , MOE、MOR差异显著。
表 6　中山杉 302、落羽杉不同高度木材的抗弯弹性模量、抗弯强度和
顺纹抗压强度
树种 高度 /m 抗弯弹性模量 /GPa平均值 标准差
抗弯强度 /MPa
平均值 标准差
顺纹抗压强度 /MPa
平均值 标准差
中山杉 302 1.3 ～ 3.3 3.137 5 0.637 8 70.129 4 13.912 3 29.585 3 1.459 8
3.3 ～ 5.3 3.965 7 0.516 4 64.430 7 11.563 1 29.048 6 1.643 4
平均 3.551 6 0.711 1 67.280 0 13.016 4 29.316 9 1.566 2
落羽杉 1.3 ～ 3.3 2.486 3 0.301 6 64.282 4 6.554 7 26.205 9 2.007 9
3.3 ～ 5.3 2.757 7 0.494 7 58.202 9 16.115 4 27.053 8 2.049 1
平均 2.622 0 0.428 9 61.242 6 12.587 8 26.629 8 2.058 4
表 7　中山杉 302和落羽杉力学性质方差分析
力学性质 来源 平方和 自由度 均方 F 显著性
抗弯弹性模量 树种 　29.381 1 　29.388 116.493 0
高度 10.277 1 10.263 40.682 0
抗弯强度 树种 1 239.303 1 1 239.303 7.870 0.006
高度 1 179.163 1 1 179.163 7.488 0.007
顺纹抗压强度 树种 245.501 1 245.308 75.121 0
高度 0.823 1 0.834 0.256 0.614
2.4　气干密度与各物理力学性质之间的相关性分析
中山杉 302和落羽杉木材的物理力学性质之间的相关性
5第 2期　　　　　　　　　　　　　赵荣军等:中山杉与落羽杉木材物理力学性质比较研究　　　　　　　　
分析见表 8。从表 8可以看出:中山杉 302木材的各种干缩率
之间的相关性都在 0.01水平显著;气干密度与各种干缩率之
间的相关关系都达到了显著水平;气干密度与抗弯强度 、顺纹
抗压强度之间的相关性不显著 ,与抗弯弹性模量之间呈负相
关性 , 并在 0.01水平显著。落羽杉木材的弦向气干干缩率与
体积干缩率之间的相关性在 0.01水平显著;气干密度与弦向
气干干缩率 、体积气干干缩率之间的相关性在 0.01水平显
著;气干密度与抗弯弹性模量 、抗弯强度之间的相关性不显
著 ,与顺纹抗压强度之间呈正相关 ,并在 0.01水平显著。
通常 , 很多树种的木材密度与其物理力学性质之间都有
显著的正相关性 , 例如国内学者对 59种针叶材和 205种阔叶
材进行了研究 , 发现木材气干密度与木材顺纹抗压强度 、
MOE、MOR呈正相关 [ 10-11] , 但中山杉 302与落羽杉木材比较
特别 ,其抗弯弹性模量与气干密度呈现了负相关性 , 中山杉
302的负相关性甚至达到了显著水平。 对于这种特殊现象 ,
还需要进一步深入研究。
表 8　中山杉 302木材各物理力学性质之间的相关分析
树种 物理力学性质
弦向气干
干缩率
径向气干
干缩率
体积气干
干缩率
气干
密度
顺纹抗
压强度
抗弯
强度
抗弯弹
性模量
中山杉 302 弦向气干干缩率 1.000 0.450＊＊ 0.850＊＊ 0.291＊ -0.066 0.222 -0.186
径向气干干缩率 1.000 0.645＊＊ 0.396＊＊ 0.110 -0.056 -0.396＊＊
体积气干干缩率 1.000 0.396＊＊ 0.060 0.187 -0.493＊＊
气干密度 1.000 0.208 0.107 -0.313＊＊
顺纹抗压强度 1.000 0.007 -0.100
抗弯强度 1.000 0.210
抗弯弹性模量 1.000
落羽杉 弦向气干干缩率 1.000 0.032 0.835＊＊ 0.334＊＊ -0.335＊＊ 0.031 -0.111
径向气干干缩率 1.000 0.180 0.101 0.024 0.251＊ 0.045
体积气干干缩率 1.000 0.369＊＊ -0.453＊＊ 0.138 -0.331＊＊
气干密度 1.000 0.345＊＊ 0.234 -0.088
顺纹抗压强度 1.000 0.208 0.415＊＊
抗弯强度 1.000 0.330＊＊
抗弯弹性模量 1.000
　　注:＊＊表示在 0.01水平显著;＊表示在 0.05水平显著。
3　结论
中山杉 302和落羽杉的木材密度 、抗弯弹性模量 、抗弯强
度 、径向干缩率低或较低 ,差异干缩大 ,说明两种木材材质轻 ,
干缩大 , 不易干燥 ,加之两种木材的耐久性好 , 若经过加工处
理后可适用于作电杆 、桩木 、露台地板等室外用材。
中山杉 302木材基本密度 、气干密度 、MOE、MOR和顺纹
抗压强度的平均值比落羽杉的高 ,而体积全干干缩率 、弦向气
干干缩率 、体积气干干缩率均比落羽杉的低。 其差异在 0.05
水平显著 , 可见 ,中山杉 302无论是在物理还是力学性能中均
显示了新品种的优越性能。
中山杉 302与落羽杉树干上段的木材基本密度 、气干密
度和 MOR均低于下段 , 上段木材的弦向干缩率和体积干缩
率 、MOE均高于下段 , 其差异在 0.05水平显著。因此树高对
两种木材的性质影响较大 ,在加工利用及制定标准时应注意。
中山杉 302与落羽杉木材的气干密度与弦向气干干缩率、体
积气干干缩率之间具有显著的正相关性 ,与抗弯强度 、顺纹抗压
强度之间呈弱正相关性 ,与抗弯弹性模量之间呈弱负相关性。而
且 ,中山杉 302木材的密度与其抗弯弹性模量呈显著的负相关 ,
这与其它树种正好相反 ,以后需进一步深入研究。
致谢:在试材采集 、物理力学实验中得到姜笑梅研究员 、
骆秀琴副研究员 、赵有科博士的帮助 ,特此致谢。
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