全 文 ：oe sig 。 a n d Rea e e s r h设计与研究
坡向对马占相思人工林生长和材质的影响 ’ ·
E fe e ts o fs lo Pei de e r ti o o n ng o rw tha n dW o o dqu a li y toA fcaCia a m
ng 川 m P la n ta ti o ns
林金国 ’ 陆继策 2何明辉3 林思祖 , ” 肖正福 ’
( 1
. 福建农林大学 2 . 屏南县古峰林场 3 . 漳浦县 中西林场 )
摘要 : 通过对阴坡和阳坡马占相思人工林生长特性和木材物理力学性质的测定和比较分析 ,结果表
明 : 阳坡马占相思人工林林分胸径 、冠幅 、 树高和枝下高大于阴坡 ;阴坡马 占相思人工林木材密
度 、 干缩系数和各项力学性质指标均小于阳坡马占相思人工林 ;阴坡马古相思人工林木材物理
力学性质的分散程度略大于阳坡 .马占相思人工林 ,差异显著性 t 检验表明 : 阴坡和阳坡马古相
思人工林林分胸径 、树高 、冠幅和枝下高以及差异干缩 、 顺纹抗压强度 、抗弯强度 、抗弯弹性模
量 、 弦面抗劈力差异均为极显著或显著 ;而木材密度 、 径向干缩系数 、 弦向干缩 系数和体积干缩
系数以及顺纹抗剪强度 、硬度 、径面抗劈力和冲击韧性均差异不显著 。 研究结果为马 占相思人
工林培育和木材合理利用提供科学依据 。
关键词 : 马占相思 人工林 坡向 生长 材质
中图分类号 : 57 26 . n 6 , 57 81 . 29
相思类树种属含羞草科 ( M im os a c e ac )金合欢
属 ( A c ac ia ) , 全世界约有 1 20 种 , 主要分布于热
带 、亚热带干旱 、半干早地区 , 部分分布在湿润 、 半
湿润地区川喜光照 , 耐干旱 、瘩薄 , 耐寒能力差 , 根
系发达 ,具根瘤 , 萌生力较强 . 乔木类相思树种约
占 10% 一 2 0% , 生长迅速 , 树高可达 35 m , 胸径可
达 l m , 适应性强 , 属速生型多用途树种 。 我国从
20 世纪 70 年代末开始引进相思类树种 , 至今引种
成功的已有 20 多种 , 我国相思树人工林正以每年
2 万多 h扩 的速度发展 , 目前面积已超过 25 万
hm
, 。 马占相思 ( cA ac ia m a gn iu m )原产于澳大利亚
昆士兰沿海及印度尼西亚东部 , 为我国主要引进
且较为成功的相思类树种之一 , 19 7 9 年开始从澳
大利亚引种 , 20 世纪 80 年代初在广东 、 广西和海
南等亚热带及热带地区大面积种植 。 20 世纪 90
年代初在福建闽南各地成功营造了较大面积马占
相思人工林 , 其生长迅速 、 树干通直 , 是我国热带
地区和南亚热带地区短周期人工林的主要树种之
一 ,在我国主要引种造林树种中 , 马占相思的培育
技术研究已取得突出的成绩 z[] . 当马占相思人工
林进人成熟期后必然要考虑其材性及利用问题 ,
木材密度 、 尺寸稳定性和力学强度是木材重要的
品质因子 ,它们直接关系到木材的利用和价值 [ ’ 〕 。
福建沿海台风频繁 , 沿海防护林树干抗风折能力
与木材冲击韧性密切相关 ,研究木材冲击韧性对
沿海防护林体系建设有着重要的实际意义 。 而迄
今为止 ,坡向如何影响马占相思人工林生长和木
材性质的研究尚未见报道 , 而这方面 的研究对马
占相思人工林定向培育和木材的高效合理利用意
义重大 , 因为林型材质变异规律是培育优质木材
的理论依据 , 具有重要的研究价值 [’] 。 本文通过
对采自福建省漳浦中西林场阳坡和阴坡的马占相
思人工林生长和木材品质进行测定和 比较分析 ,
揭示坡向对马占相思人工林生长和木材品质的影
响规律 , 为马占相思人工林的定向培育 、沿海防护
林建设和木材高效合理利用提供科学依据 。
1 材料和方法
1
.
1试验材料
试材采自福建省漳浦中西林场 , 土质为山地
红壤 ,树龄均为 13 年 。 在不同坡向的马占相思林
分人工林内建立 20 m x 20 m 样地 , 每木检尺 , 测定
基金项目 :福建省相思树种科技产业文化攻关项目 (闽林综〔2 0 3〕127 号 )
木工扫让未 2 00 5 N o
设补与研究 Ds e jg n an d Rs e e ac r h
胸径 、 树高 、 冠幅 、 枝下高 。 在试验林中调查生长
及形态因子的基础上 ,按《木材物理力学试件采集
方法 》 GB1 927 e刁 1 的规定分别采集 5 株样木 , 阳坡
马占相思林分人工林试材胸径为 26 . 3 一 29 . gc m 、
树高为 20 . 6 一 2 3 . o m 、冠幅 5 . 2 一 6 . g m 、枝下高 4 . 5
一 6
.
3m ;阴坡马占相思林分人工林试材胸径为 18 .
6 一 Z I
.
s e m
、 树高为 14 . 5 一 17 . 3m 、 冠幅 4 . 5 一 5 .
7 m
、枝下高 4 . 4 一 5 . 6 m 。 自胸径以上截取 Zm 长的
木段作为试材 ,运同实验室待测 。
1
.
2 试验方法
试材在室内气干后 , 加工供试验用的无疵小
试样及试验步骤均按照国家标准 BG 19 27 一 19 43 -
91 《木材物理力学性质试验方法》 lS[ 进行 。 在欧姆
斯诺 ( Am s le r )四吨木材力学试验机上测定各力学
性质指标 , 各项物理力学性质指标测定的有效样
本数为 犯 个 。
2 结果与分析
2
.
1 坡向对马占相思人工林生长的影响
根据外业测定数据 , 计算出不同坡向马占相
思人工林林分胸径 、树高 、冠幅和枝下高的均值见
和标准差 s( 表 1 ) , 阳坡和阴坡样地内林木株数均
为 4 8 株 ,均值准确指数均小于 0 . 05 。
表 1 不同坡向马占相思人工林生长状况
坡向 胸径 c/ m 树高 / m 冠幅 / m 枝下高 / m
X S X S X S X S
阳坡 2 8 . 2 1 2 . 5 2 2 0 . 6 7 1 . 9 8 6 . 18 0 . 7 2 5 . 3 2 0 . 6 1
阴坡 2 0 . 2 6 2 . 6 1 1 6 . 53 2 . 0 1 5 . 17 0 . 8 1 5 . 0 1 0 . 6 5
阳坡马占相思人工林林分的胸径 、冠幅 、 树高 异均为极显著或显著 (与. 05 ( 9 4 ) 月 . 98 , 与. 。 , ( 9 4 ) =
和枝下高均大于阴坡上的 (表 1 ) ,说明阳坡马占相 2 . 6 5 ) .
思人工林生长优于阴坡马占相思人工林 , 这是由 2 , 2 坡向对马占相思人工林木材材质的影响
于马占相思为阳性树种 , 更适宜在阳光充足的环 2 . 2 . 1 坡向对马占相思人工林木材物理性质的影响
境中生长 。 对不同坡向马 占相思人工林林分胸 根据测定数据 , 计算出阴坡和 阳坡马占相思
径 、树高、 冠幅和枝下高进行差异显著性 t 检验 6[] 人工林木材物理性质的均值和变异统计数据 (表
表明 :两者之间胸径 ( t 二 巧 . 26 ” ) 、 树高 ( t 二 10 . 2 ) ,均值准确指数均小于 0 . 05 .
2 2
’ 中
)
、冠幅 ( t = 6 . 4 9 ” )和枝下高 ( t = 2 . 4 2 ’ )差
表 2 不同坡向马占相思人工林木材物理性质的均值及变异统计
试验项 目 平均值 标准差 标准误差 变异系数 / % 准确指数 / %
阴坡 阳坡 阴坡 阳坡 阴坡 阳坡 阴坡 阳坡 阴坡 阳坡
气干密度 / g · c扩 0 . 5 16 0 . 5 3 3 0 . 03 9 0 . 0 3 7 0 . 0() 6 9 0 . 0() 6 5 7 . 6 6 . 9 2 . 7 2 、 5
基本密度g/ · c时 0 . 4 4 7 0 . 464 0 . 03 9 0 . 0 3 8 0 . 0{) 6 8 0 , 0 0 6 7 8 . 7 8 . 2 3 . 1 2 . 9
干缩系数 径向 0 . 1 26 0 . 12 9 0 . 0 17 0 . 0 18 0 . 0() 3 0 0 . 003 2 1 3 . 5 13 , 9 4 . 7 4 . 9
/ %
弦向 0 . 2 8 1 0 . 2 9 1 0 . 0 3 5 0 . 0 3 2 0 . 006 2 0 . (X) 57 1 2 . 4 1 1 . 0 4 . 4 3 . 9
体积 0 . 4 1 9 0 . 43 1 0 . 04 1 0 . 0 3 9 0 . 0 7 2 0 . (X) 69 9 . 8 9 . 0 3 . 5 3 . 2
差异干缩 2 . 16 2 , 2 6 0 . 0 8 6 0 . 0 8 3 0 . 0 15 2 0 . 0 15 5 4 . 0 3 . 8 1 . 4 1 . 5
W O O DW O R K IN G M A C H IN ER Y
o e s ign an R d e s e ar e h设计与研究
2
.
2
.
1
.
1坡向对马占相思人工林木材密度的影响
密度是木材单一性质中最重要者 , 一般认为 ,
木材作为承重结构材料 , 它的品质主要取决于密
度〔’ ] ,它是判定木材各项力学强度的重要指标 。
因此 ,研究木材密度对掌握木材的材性及合理利
用意义重大川 。 阴坡和阳坡马占相思人工林木材
气干密度分别为 0 . 5 16 『 c扩 和 0 . 5 3 岁 c时 ,基本
密度分别为 0 . 447 岁 c扩 和 0 . 4 64 留 c时 , 气干密度
和基本密度均为前者小于后者 , 而前者标准差均
略大于后者 (表 2 ) ,说明阴坡马占相思人工林木材
密度的分散程度略大于 阳坡马占相思人工林 , 较
后者不均匀 〔吕 ] 。 这是由于作为刚性树种的马占思
林木在阴坡表现出更强烈的竞争 ,林木分化更为
激烈 。 对阴坡和阳坡马占相思人工林木材密度的
差异显著性 t 检验 6[] 表明 : 两者之间差异不显著
(气干密度 t 二 1 . 80 ,基本密度 t = 1 . 78 均小于 与. 。 5
( 6 2 )
= 1
.
9 8 )
。
2
.
2
.
1
.
2 坡向对马占相思人工林木材干缩性的影
响
木材的干缩影响木材的加工利用 , 阴坡和阳
坡马占相思人工林木材体积干缩系数和差异干缩
分别为 0 . 4 19 和 2 . 1 6 以及 0 . 4 3 1 和 2 . 2 6 (表 2 ) 。
从干缩性数据可知阴坡马占相思人工林木材的尺
寸稳定性稍好于阳坡马 占相思人工林 。 对阴坡和
刚坡马占相思人工林木材干缩性的差异显著性 t
检验 6[J 表明 : 两者之间径向干缩系数 ( t = 0 . 的 ) 、
弦向干缩系数 ( t 二 1 . 2 0) 和体积干缩系数 ( t = 1 . 21
小于 t0 . 05 ( 6 2 ) 二 1 . 98 )差异不显著 , 差异干缩 ( t =
4
.
7 7 ” 大于 t o . 。 , ( 6 2 ) = 2 . 6 6 )差异极显著 。
2
.
2
.
2坡向对马占相思人工林木材力学性质的影响
根据测定数据 ,计算出阴坡和阳坡马占相思
人工林木材力学性质的均值和变异统计数据 (表
3 )
,均值准确指数均小于 0 . 05 。
木材力学性质是木材合理利用 的一个重要依
据 。 阴坡和刚坡马 占相思人工林木材的综合强度
(顺纹抗压强度与抗弯强度之和 )[ ’ ]分别为 174 .
0 8 M P a 和 1 9 0 . 7 9 M P a 。 阴坡马占相思人工林木材
各项力学性质指标均小于阳坡马占相思人工林
(表 3 ) ,然而 ,前者标准差略大于二后者 ,说明阴坡
马占相思人工林木材力学性质的分散程度大于 阳
坡马占相思人工林 , 较后者不均匀 〔吕〕 , 这是由于作
为阳性树种的马占相思林木在阴坡表现出更强烈
的竞争 ,林木分化更为激烈 。 对阴坡和阳坡马占
相思人工林木材力学性质的差异显著性 t 检验 〔` ]
表明 ,两者之间抗弯强度 ( t 二 6 , 24 ” ) 、 抗弯弹性
模量 ( t = 5 . 26 ` ’ ) 、 弦面抗劈力 ( t 二 4 . 79 ” )均差
异极显著 ;顺纹抗压强度 ( t 二 2 . 35 ’ ) 差异显著 ;径
面顺纹抗剪强度 ( t = 1 . 03 ) 、 弦面顺纹抗剪强度 ( t
二 0
.
7 9 )
、 端面硬度 ( t 二 1 . 科 ) 、 径面硬度 ( t = 1 .
5 4 )
、 弦面硬度 ( t = 1 . 8 5 ) 、径面抗劈力 ( t = 1 . 54 )和
冲击韧性 ( t = 1 . 75 )均差异不显著 。
表 3 不同坡向马 占相思人工林木材力学性质的均值及变异统计
试验项目 平均值 标准差 标准误差 变异系数 / % 准确指数/ %
阴坡 阳坡 阴坡 阳坡 阴坡 阳坡 阴坡 阳坡 阴坡 阳坡
顺纹抗压强度 / M aP 4 7 . 18 4 9 . 0 9 3 . 3 2 3 . 2 3 0 . 5 8 6 0 . 5 7 1 7 . 0 6 . 6 2 . 5 2 . 3
抗弯强度/ M P a 12 6 . 9 14 1 , 7 9 . 6 6 9 . 4 5 1 . 7 0 7 1 . 6 7 1 7 . 6 6 . 7 2 . 7 2 . 4
抗弯弹性模量 / M aP 1 18 3 0 1227 0 3 5 6 . 7 3 15 . 8 6 3 . 0 5 5 5 . 8 3 3 . 0 2 . 6 1 . 1 0 . 9
顺纹抗剪 径面 7 . 0 1 7 . 2 6 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 16 9 0 . 17 5 13 . 6 1 3 . 6 4 . 8 4 . 8
强度 / M aP 弦面 9 . 1 2 9 . 3 5 1 . 14 1 . 1 8 0 . 2 0 1 0 . 2 0 9 12 . 5 12 . 6 4 . 4 4 . 5
端面 4 9 . 2 5 5 0 . 4 7 3 . 4 5 3 . 3 6 0 . 6 0 9 0 . 5 9 4 7 . 0 6 . 7 2 . 4 2 . 4
硬度/ M aP 径面 4 1 . 8 4 4 3 . 0 1 3 . 12 2 . 9 8 0 . 5 5 1 0 . 5 2 7 7 . 4 6 . 9 2 . 6 2 . 4
弦面 4 7 . 2 0 4 6 . 2 3 2 . 2 3 1 . 9 7 0 . 3 9 4 0 . 3 4 8 4 . 7 4 . 3 1 . 7 1 . 5
抗劈力/ 径面 9 . 8 7 10 . 2 2 0 . 9 7 0 . 85 0 . 17 1 0 . 15 0 9 . 8 8 . 3 3 . 5 2 . 9
N
.
m m
一 ’ 弦面 13 . 2 6 14 . 5 4 1 . 18 0 . 9 6 0 . 2 0 8 0 . 17 0 8 . 9 6 . 6 3 . 1 2 . 3
冲击韧性 / 心 · m 一 ’ 7 0 . 3 3 7 2 . 8 2 5 . 80 5 . 6 1 1 . 0 25 0 . 9 9 2 8 . 2 7 . 7 2 . 9 2 . 7
木工扫V未 2 005 N.o
设计与研究 D e s ign an d R e s e ar ch
3小 结
通过对阴坡和 阳坡马占相思人工林林木胸
径 、树高 、冠幅 、 枝下高和木材物理力学性质的测
定和比较分析 ,结果表明 : 阳坡马占相思人工林林
分胸径 、冠幅、 树高和枝下高大于阴坡 , 但阴坡马
占相思人工林木材密度 、 干缩系数和各项力学性
质指标均小于阳坡马占相思人式林 ;阴坡马占相
思人工林木材物理力学性质的分散程度略大于阳
坡马占相思人工林 , 较后者略不均匀 。 差异显著
性 t检验表明 :阴坡和阳坡马占相思人工林林分胸
径 、 树高 、冠幅和枝下高差异均为极显著或显著 ;
气干密度 、基本密度 、 径向干缩系数 、 弦向干缩系
数和体积干缩系数差异不显著 , 差异干缩差异极
显著 ;抗弯强度 、 抗弯弹性模量 、 弦面抗劈力均差
异极显著 , 顺纹抗压强度差异显著 , 顺纹抗剪强
度 、硬度 、 径面抗劈力和冲击韧性均差异不显著 。
在森林培育时应注意阴坡和阳坡马占相思人工林
生长的差异 ,在利用时 ,应注意阴坡和 阳坡马占相
思人工林木材材质的差异 。
参 考 文 献
【l] 韦增健 、 相思类树种在广西的发展前景 f J〕. 广西
林业科学 , 19 96 , 25 ( 3 ) : 15 8 一 16 1 .
〔2〕钟铭降 、黄开勇 . 影响马占相思造林效果的几个因
素 [ J〕. 广西林业科学 . 200 1 , 30 ( 3 ) : 14 2 一 14 ·
【3丁尹思慈 、 木材品质和缺陷【M 〕. 北京 : 中国林业出
版社 , 1990 : l 一 7 , 59 一 60 .
【4 〕李坚 . 生物木材学 〔M 〕. 哈尔滨 :东北林业大学出
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木材物理力学性质试验方法〔M」. 北京 . 中国标准出版社 ,
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大连 :大连海运学院出版社 , 19 88 : 105 一 11 .0
【7」申宗沂 . 木材学 (第二版 ) 【M」北京 : 中国林业出版
社 , 199 3 : 143 一 17 8 .
【8 ]北京林学院. 数理统计【M ] . 北京 : 中国林业出版
社 , 1980 : 38 ·
第 1作者 :林金国 福建农林大学材料工程学院副教
授 、博士
* * 通讯作者 :林思祖 福建农林大学林学院教授 、
博士 。 ( 收稿 日期 : 20 05 . 11 . 8 )
(上接第 20 页 )的参数化特征造型技术建立一个
能够反映同类零件所有特征的复合零件的三维模
型 ,通过变量表操作建立设计变量 ,建立变量之间
的约束关系 , 确定主控变量 ;再采用二次开发程
序 ,通过用户界面获得用户输人的设计数据并进
行设计计算 ;然后打开复合零件的三维模型 , 获得
变量表中的所有设计变量 , 给各变量的值赋予设
计计算结果 ,便自动修改生成新的零件模型 。
关键技术 。 此系统可以减少根多重复性的工作 ,
从而节省时间 ,提高工作效率和设计质量 。
参 考 文 献
〔1 李启炎 ,陆大峋 ,张齐冰等 . S iol d E dge 二次开发高
级指南〔M } . 上海 : 同济大学出版社 , 20 0
【21 宋伟 ,吴建国 . 中文 vi 。 己 B as i。 6 . 0 高级编程
〔M I . 北京 :清华大学出版社 , 19 9 .
5 结语
本文简要介绍用 iV su al aB is 。 作为开发工具 ,
在 so ild E d g e 平台上二次开发人造板热压机液压
CA D 系统的方法 。 重点阐述了一次开发的流程和
作者 : 刘倩蜻 , 中南林学院在读硕士研究生 , 邮编 :
4 1X(J 04
(收稿 日期 : 2X() 5 . 11 . 15 )
WO O DWO R K!N G M A C H IN ER Y