全 文 ：第 27卷　第 1期 西　南　林　学　院　学　报　　　　 Vo1. 27　No. 1
　 2007年 2月　　　　　　　　　　　　　　 JOURNAL OF SOUTHWEST FORESTRY COLLEGE　　　　 Feb. 2007　
山油柑木材中灰分和二氧化硅含量的测定*
邱　坚 ,杨　燕 ,闭梅松 ,欧志翔
(西南林学院 木质科学与装饰工程学院 ,云南 昆明 650224)
摘要:采用重量法对山油柑木材不同轴向分布 、不同径向分布中灰分和二氧化硅含量进行分
析 ,结果表明:山油柑木材中灰分和二氧化硅含量随树体高度的增加而降低 ,且含量从心材部
位向边材部位逐渐减少.
关键词:山油柑;木材;灰分;硅石;重量法
中图分类号:S781. 41　　文献标识码:A　　文章编号:1003 - 7179(2007)01 - 0072 -05
　　很多热带树种木材细胞中都含有少量二氧化
硅 、草酸钙 、碳酸钙等无机晶体 , 这些矿物质不仅
能够维持自身正常的生命活动 ,而且可以影响木
材的物理化学性质 ,它们在木材中起到了提高木
材本身机械强度 、物理力学强度 ,克服木材自身缺
陷等作用 ,木材中很少的矿物质含量都会带来物
理 、力学性能的大大提高[ 1] . 国内外很多学者对木
材中矿物质的分布和含量进行了研究 ,国内学者
周崟等研究发现:裸子植物紫果冷杉 (Abies recur-
vata)木材细胞中含有硅的沉积物 ,该硅石在光镜
下是透明的 ,大小为 2 ～ 5 μm ,半定量的分析结果
表明:硅元素的含量为 93.75%, 钠 1.80%, 钾
0.87%,铝 1.42%,钙 2.30% [ 2] .张耀丽等采用重
量法定量测定了 21种苏里南商用木材的灰分及二
氧化硅含量 ,认为铁线子 (Manilkara hexandra)、双
柱苏木 、上位独蕊木 、圭亚那双柱苏木等树种的硅
含量较高 , 分别为 0.934%, 0.759%, 0.740%和
0.698%;孪叶苏木 、尾状绿心樟 、红色绿心樟等树
种的硅含量较低 , 分别为 0.026%, 0.035%,
0.040%;蚁木及小花马蒂奥豆等树种的硅含量则
分别为 0.006%, 0.007%[ 3] .从宏观角度看木材中
二氧化硅的含量因树种而异 , 且差异很大. N.
To re lli等的研究表明:有些树种的二氧化硅含量仅
为 0.000 1%或根本不含有 ,而有些树种的二氧化
硅含量可达 1.4%[ 4] . 此外 ,值得注意的是有研究
表明:当木材的硅含量 >0.5%时 ,对木材的机械加
工性能具有决定性的影响[ 5] .
本文采用重量法测定山油柑木材中灰分和二
氧化硅的含量.
1　实验方法
1. 1　试验材料
(1)试材　山油柑 (Acronychia peduncu la ta)为
芸香科(Rutaceae)常绿乔木.本研究试材采自云南
省西双版纳自治州勐海县山上 , 2株试材采自同一
地方 ,树种产地情况见表 1.将不同高度 、不同径向
分布 (每 3 ～ 4个年轮分作一层 )的试样材料置入
粉碎机中研磨成木粉 ,截取能通过 40目筛但不能
通过 60目筛的部分木粉 ,风干 ,贮存于为磨砂玻璃
的广口瓶中 ,供灰分和二氧化硅含量测定使用 ,见
表 2.
表 1　2株山油柑树种采集数据
* 收稿日期:2006 -06 - 21
基金项目:国家自然科学基金(30471357)资助项目;云南省自然科学基金(2003C 0050M)资助项目;生物质材料科学与技术教育部
重点实验室 2004年度开放课题基金联合资助项目.
作者简介:邱　坚(1965 - ),男 ,浙江湖州人 ,教授 ,博士 ,主要从事木材学及木材功能性改良的教学与研究.
表 2　材料的制备
注:从边材向心材开始编号.
(2)仪器设备　植物粉碎机 (北京中兴伟业
仪器厂 )、箱式电阻炉 (上海市崇明实验仪器厂 )、
电热鼓风恒温干燥箱 (上海市崇明实验仪器厂 )、
电子分析天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司 ,
精密度:0.000 1 g), 40目及 60目标准铜丝网筛 、
瓷坩埚 、瓷坩埚钳 、干燥器 (内装有变色硅胶应保
持蓝色 )、滤纸 、漏斗 、烧杯.
(3)试剂　浓盐酸 、硫酸银.
1. 2　试验方法
试验采用重量法测定山油柑木材中灰分和二
氧化硅的含量.
(1)水分的测定按国家标准 GB /T 2677. 2 -93
的方法进行.
(2)灰分的测定按国家标准 GB /T 2677. 3 -93
的方法进行.
(3)木材中硅化物含量的测定 [ 6] 　在灰分含
量测定后 ,加入一定量的浓盐酸(比重 1.19)于装
有灰分的坩埚中 ,至残渣全部溶解后 ,再多加 1 ～ 2
mL,在沸水浴上蒸干;再加入浓盐酸至残渣全部润
湿 ,再蒸干 ,然后将坩埚移入烘箱 ,在 105 ℃ ～ 110
℃下烘干 1 h后 ,取出冷却. 加入浓盐酸至残渣全
部润湿 ,再加入热水以溶解残渣 ,并将其移入 150
mL烧杯中.加水至溶液总量约为 100 mL,煮沸 ,趁
热用滤纸过滤 ,以热水洗涤至洗液中不含有氯化
物为止.将残渣连同滤纸移入已恒重的瓷坩埚 ,烘
干 ,灼烧至恒重 ,所增加的重量 (减去滤纸的灰分
重量 ,若为无灰滤纸可不用减 ),即为二氧化硅重
量.二氧化硅含量计算公式如下:
S iO 2(%)=m 3 -m 2
m
×100
式中:m2—坩埚重 +滤纸灰分 ,单位为 g;m 3—含有
二氧化硅的坩埚重和滤纸灰分 ,单位为 g;m—绝干
试件重 ,单位为 g.
以上 3次测定的算术平均值报告结果 ,要求
准确到小数点后第 2位 , 3次测定计算值间误差不
应超过 0.05%.
2　结果与分析
2. 1　山油柑木材中硅石的分布及微观构造
导管横切面为卵圆形 ,少数椭圆形 ,短径列复
管孔 (2 ～ 4通常 2 ～ 3个 ),少数单独及管孔团径
列. 壁薄 ,侵填体极少 ,螺纹加厚缺如. 单穿孔 ,卵
圆形及圆形 ,穿孔底壁略平行至倾斜. 管间纹孔或
互列 ,多角形. 轴向薄壁组织略叠生 ,轮界状与星
散状 ,及环管状与部分傍管带状(长短不一 ),含硅
石(见图 1位置 1). 薄壁细胞端壁节状加厚不明
显. 树胶及晶体未见. 木纤维壁厚 ,具缘纹孔圆形.
木射线非叠生 ,射线组织异形 Ⅱ型 ,稀 I型.直立或
方形射线细胞比横卧射线细胞高. 射线细胞不含
树胶与晶体 ,硅石普遍 (见图 1位置 2 , 3),端壁节
状加厚及水平壁纹孔不明显.胞间道未见.
2. 2　木材轴向分布上灰分和二氧化硅含量
对 2株 10年生山油柑木材灰分和二氧化硅含
量的定量测定可知:基部的灰分和二氧化硅含量
高于 1.3m处 ,高于树高 1 /2处即枝下高处.树干
基部灰分含量达 1.187 5% ～ 2.613 4%,二氧化硅
含量达 0.940 6% ～ 1.161 5%;树干 1.3m处灰分
含量达 1.181 1% ～ 1.488 3%,二氧化硅含量达
0.840 0% ～ 0.857 1%;枝下高处灰分含量达
0.886 5% ～ 1.142 1%,二氧化硅含量达 0.557 3%
～ 0.756 5%(见表 3,图 2, 3). 这一结果和柠檬桉
木材中不同轴向分布上灰分和二氧化硅含量的结
果是一致的 [ 7] .
表 3　木材轴向分布上灰分和二氧化硅含量
编号 部位 灰分含量
/%
二氧化硅
含量 /%
山油柑 A A 1 基 部 1. 187 5 0. 940 6
A 2 1. 3m处 1. 181 1 0. 840 0
A 3 枝下高 1. 142 1 0. 756 5
山油柑 B B1 基 部 2. 613 4 1. 161 5
B2 1. 3m处 1. 488 3 0. 857 1
B3 枝下高 0. 886 5 0. 557 3
2. 3　木材径向分布上灰分和二氧化硅含量
2株 10年生山油柑木材不同径向分布上灰分
和二氧化硅含量的测定结果见图 4 ～ 7和表 4.可
以看出:心材中灰分和二氧化硅含量要高于边材 ,
心材和心边材交界处灰分和二氧化硅含量基本接
近 ,基本上是从心材向边材灰分和二氧化硅含量
呈递减趋势. 其中边材中灰分含量达 0.966 1% ～
1.008 1%,二氧化硅含量达 0.408 5% ～ 0.658 1%;
73第 1期　　　　　　　　　　　　　　　　邱　坚等:山油柑木材中灰分和二氧化硅含量的测定
心材中灰分含量达 1.116 2% ～ 1.563 4%,二氧化硅
含量达 0.838 8% ～ 1.132 8%.树高位置不同木材中
灰分和二氧化硅的径向分布模式是一致的 ,据 Oka-
da. N等 [ 8]对日本柳杉 (Cryptomeria japonica)等的研
究可以说明这一点 ,如 K和 Mn的含量从心材到边
材是逐渐减少的 ,即使在不同高度 K和 Mn的含量
74 西　南　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 27卷
从心材到边材也是逐渐减少的. Ca在不同树高位置
的径向分布模式亦不变 ,总是保持稳定.即这些元素
即使在不同的树高位置 ,也将保持它们特有的径向
分布.矿质元素的径向分布主要受树木的生理因素
影响 ,尤其是心材化.在心边材界 ,一些元素在边材
转化为心材时增加 ,另一些减少.
同一树种木材中无机物含量的径向分布模式
是一致的 ,但树种不同木材中无机物的分布和含
量也可能存在着一定的差异 ,柠檬桉木材不同径
向分布上灰分和二氧化硅含量从边材向心材依次
递减 [ 6] ,和山油柑木材的径向分布相反. Okada等
研究了 8种针叶树木材中矿质元素的分布 ,发现无
机元素的含量在心边材中有 3种变化类型:类型 1
是元素含量由心边材界向外增加;类型 2是元素含
量由心边材界向外减少;类型 3是元素含量在心边
材界上有一峰值 [ 9] .
表 4　木材径向分布上灰分和二氧化硅含量
编号 部位 径向分布 灰分含量
/%
二氧化硅
含量 /%
山油柑 A A1 -1 基部 边材 1. 008 1 0. 408 5
A1 -2 基部 边材和心材交界处 1. 652 7 1. 272 7
A1 -3 基部 心材 1. 563 4 1. 132 8
A2 -1 1. 3m处 边材 0. 967 4 0. 462 1
A2 -2 1. 3m处 边材和心材交界处 1. 309 3 1. 012 6
A2 -3 1. 3m处 心材 1. 223 3 0. 894 7
山油柑 B B1 -1 基部 边材 0. 994 9 0. 644 8
B1 -2 基部 边材和心材交界处 1. 231 0 0. 837 5
B1 -3 基部 心材 1. 316 2 0. 845 5
B2 -1 1. 3m处 边材 0. 966 1 0. 658 1
B2 -2 1. 3m处 边材和心材交界处 1. 015 1 0. 761 5
B2 -3 1. 3m处 心材 1. 116 2 0. 838 8
3　结　论
采用重量法对山油柑木材不同高度 、不同径
向分布中灰分和二氧化硅的含量进行了测定 ,研
究结果表明:
(1)山油柑木材中灰分和二氧化硅含量随高度
的增加而降低 ,树干基部灰分含量达 1.187 5% ～
2.613 4%,二氧化硅含量达 0.940 6% ～ 1.161 5%;
1.3m处灰分含量达 1.181 1% ～ 1.488 3%,二氧化
硅含量达 0.840 0% ～ 0.857 1%;枝下高处灰分含量
达 0.886 5% ～ 1.142 1%, 二氧 化 硅含 量 达
0.557 3%～ 0.756 5%.
(2)山油柑木材中灰分和二氧化硅的含量从
心材部位向边材部位依次减少 ,其中边材中灰分
含量达 0.966 1% ～ 1.008 1%,二氧化硅含量达
0.408 5% ～ 0.658 1%;心 材中灰分 含量达
1.116 2% ～ 1.563 4%,二氧化硅含量达 0.838 8%
～ 1.132 8%.
75第 1期　　　　　　　　　　　　　　　　邱　坚等:山油柑木材中灰分和二氧化硅含量的测定
致谢:感谢西双版纳植物研究院王洪老师 、西南林学
院肖绍琼教授和木乔英老师对试材采集工作的参与和对
论文的指导 
[参　考　文　献 ]
[ 1] 　邱　坚 ,李　坚.纳米技术及其在木材科学中的应用前
景 (Ⅱ)[ J]. 东北林业大学学报 , 2003, 31(2):1 -3.
[ 2] 　周　崟 ,姜笑梅. 中国裸子植物的木材解剖学及超微
构造 [M ] .北京:中国林业出版社 , 1994.
[ 3] 　张耀丽 ,徐永吉 ,陈亚飞 ,等. 苏里南商用木材的灰分
及二氧化硅含量分析 [ J]. 南京林业大学学报 (自然
科学版 ), 2003, 27(4):85 -86.
[ 4] 　N TORELLI, K CUFUR . M ex ican tropical hard w oods
comparative study o f ash silica con tent [ J] . H o lz A ls
Roh -undWerksto ff, 1995 , 53(1):61 -62.
[ 5] 　ROWELL R M. The Chem istry of So lid Wood [M ].
W ashing ton D C :Am erican Chem ical Soc iety, 1984.
[ 6] 　张耀丽 ,徐永吉 ,胡兴焕.苏里南木材二氧化硅含量的测
定方法 [ J].林业科技开发 , 2002, 16(4):15 -17.
[ 7] 　杨　燕 ,邱　坚 ,欧志翔 ,等. 柠檬桉木材中二氧化硅
的分布和含量的测定 [ J]. 林业科技开发 , 2006 , 20
(1):24 - 27.
[ 8] 　OKADA N , IGAWA Y , NISH IZAWAO , e t a.l Trace e le-
ments in the stem s o f treesⅡ. Influence of ageand verti-
ca l position on tad ial distribution in Sugi(C ryp tom eria
japon ica D. Don) [ J]. M okuzai G akka ishi, 1988 , 34
(11):847 - 880.
[ 9] 　OKADA N , N ISH IMURA O , SAKURAI T, e t a.l Trace
elem ents in the stem s o f trees V. C omparisons of rad ial
d istributions am ong so ftwood stem s[ J]. M okuza i Gak-
kaish i, 1993, 39(10):1 111 -1 118.
Determ ination of S iO2 and A sh Contents in the Timber of
Acronych ia pedunculata
Q IU Jian, YANG Yan, BIM ei - song, OU Zh i- x iang
(Facu lty ofW ood S cience and Decoration Engin eering Sou thw est Forestry Co llege, Kunm ing Yunnan 650224, C hina)
Abstract:The con tents of S iO2 and ash in the timber o fAcronych ia pedunculata were determ ined by quan ti-
tative analy ses to show the distribution in va ried vertica l and cross - sectional d irections. The resu lts indica ted
that the ash and S iO 2 conten ts in the timber ofAcronych ia peduncula ta decreased from the bottom to the top of the
stem , and increased from the sapw ood to the heartwood o f the trees.
Key words:Acronychia peduncula ta;wood;ash;silica;quan tita tive ana lysis
76 西　南　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 27卷