全 文 ：第 3 6卷第 2期 江　苏　林　业　科　技 Vol.3 6No.2
2 0 0 9年 4 月 JournalofJiangsuForestryScience＆Technology Apr.2 0 0 9
文章编号:1001-7380(2009)02-0023-05
木荷 、枫香树不同树龄木材理化性能差异性研究
徐漫平 1 ,周侃侃 2 ,黄丽霞2
(1.浙江省林产品质量检测站 ,浙江　杭州　310023;2.浙江林学院 ,浙江　临安　311300)
　　收稿日期:2009-02-10;修回日期:2009-03-10
　　作者简介:徐漫平(1975-),女,浙江杭州人 ,工程师 ,硕士,主要从事林产品质量检测 、技术服务及研究工作。E-mail:xump66@hotmail.com
摘要:通过采集浙江各地不同树龄的木荷 、枫香树木材 , 进行木材主要物理性质 、力学性能 、化学成分 、化学性质的
分析测定和比较分析 , 初步揭示了木荷 、枫香树木材不同年龄材性变化差异规律 , 为更好地利用木材 、培育资源提
供了依据。
关键词:木荷;枫香树 , 理化性质;树龄;差异规律
中图分类号:S781.29　　文献标识码:A
ThephysicalandchemicalcharacteristicsofwoodofSchemasuperbugand
Liquidambarformosanawithdifferentages
XUMan-ping, ZHOUKan-kan, HUANGLi-xia
(1.ZhejiangForestryProductTestingStation, Hangzhou310023, China;2.ZhejiangForestryUniversity, Lin an311300, China)
Abstract:Wetestedandanalyzedthephysicalcharacteristics, mechanicalcontent, chemicalpropertiesofwoodofSchima
superbaandLiquidambarformosanawithdiferentagesinZhejiang.Theresultsshowedthediferencesrulesofwoodproper-
tiesinSchimasuperbaandLiquidambarformosanawithdifferentages.Ourstudymaybehelpfulforwoodusageandcultiva-
tion.
Keywords:Schimasuperba;Liquidambarformosana;Physicalandchemicalcharacteristics;Treeages;Diferencelaw
　　木荷(Schimasuperba)、枫香树(Liquidambarfor-
mosana)是我国重要的优良乡土速生阔叶树种 ,近
年来已是浙江 、湖南 、安徽 、福建 、江西等地最主要的
人工造林树种。木荷树干高大通直 ,木材坚硬 、韧性
强 ,结构细密 、均匀 ,切面光滑 、有光泽 ,油漆胶粘性
质良好 ,旋切性能良好 ,为制纱管 、线心和其他旋刨
制品的优良用材 ,同时也是很好的胶合板用材 ,主供
家具 、胶合门等使用;枫香树树形优美 ,易长成擎天
大树 ,树干通直圆满 ,木材纹理细致 ,强度 、硬度中
等 ,易加工 ,旋刨性能良好 ,是食品包装 、车辆 、室内
装饰 、家具 、乐器等优质材料 [ 1 -3] 。木荷树冠浓密 ,
叶片较厚 ,革质 ,抗火性 、萌芽性强;枫香树树体高大
雄伟 ,早春嫩叶绯红 ,金秋丹枫似火 。 2个树种作为
用材 、防火 、景观树种而被大面积广泛栽培 ,也是马
尾松 、杉木 、火炬松 、湿地松较理想的混交造林
树种[ 4] 。
本研究以木荷 、枫香树为对象 ,选取不同树龄的
木材样品 ,开展了木材物理性质 、力学性能 、化学成
分 、化学性质的分析测定 ,以了解不同树龄间木材性
质的差异性 , 为更好地利用木材 、培育资源提供
依据 。
1　实验方法
1.1　试件采集与制作
试材为 2008年 4月采自浙江省淳安县大市镇
和富溪林场 、杭州市午潮山 、磐安县黄壇林场 。在木
荷 、枫香树分布较多的天然林内设置典型样地 8个
(30 m×30 m),选择不同径级的木荷 、枫香树作为
样木各 2 ～ 5株采集试材 ,利用圆盘查数树木年龄。
各调查样地基本情况见表 1,调查结果样木年龄基
本分布在 10 ～ 50 a之间 ,其中以 15 , 25年生和 35
年生为主 ,各年龄段分别取 3株样木试材测定物理
力学性能 ,作化学分析的各年龄段样木不少于 2株 ,
其他木材用于各种加工适应性试验。木材物理力学
性能测定试材采集与制样按照国家标准[ 5]的规定
进行;每株样木在树干下部(树高 1.3 m处)、中部
(全长 1/3处)、梢部(直径 10cm处)分别截取 3 ～ 5
cm厚圆盘各 1个 ,将圆盘去皮后通过髓心对剖成 4
等份 ,取 2对相对等份 , 1对作为化学分析试材 ,另 1
对留存以备用 。试材在运输和存放中避免雨淋 、水
浸 、霉变 、腐朽和用化学药品处理等。
表 1　各调查样地基本情况
地点 样地号 林型 坡向坡位 郁闭度 土层厚度 /cm 样木数
1 　　10阔 阴 、下坡 0.9 >60 　木荷 12
淳安大市 2 　　6松 4阔 阳 、中坡 0.8 40～ 60 　木荷 4枫香树 10
3 　　2松 8阔 阴 、中坡 0.8 >60 　木荷 6枫香树 12
4 　　10阔 阴 、下坡 0.9 >60 　木荷 8枫香树 4
淳安富溪
5 　　5松 5阔 阳 、下坡 0.7 40～ 60 　木荷 6枫香树 12
6 　　10阔 阴 、下坡 0.9 >60 　木荷 9
磐安黄壇
7 　　4松 6阔 阴 、中坡 0.8 40～ 60 　木荷 6枫香树 10
杭州午潮山 8 　　10阔 阴 、中坡 0.8 >60 　木荷 10
1.2　物理力学性能测定方法
将试材在室内气干 ,木材含水率达到浙江杭州
的木材平衡含水率 (16.5%左右)后 , 按照 GB/T
1927 ～ 1931-1991《木材物理力学试验方法 》的有
关规定进行制样 。分析测试各种木材的基本密度 、
气干密度 、全干密度 、径向全干缩率 、弦向全干缩率 、
体积全干缩率 、抗弯强度 、顺纹抗压强度 、径向顺纹
抗剪强度 、弦向顺纹抗剪强度 、端面硬度 、弦面硬度 、
径面硬度等物理力学性质 。
主要试验设备包括日本岛津万能试验机(型
号:SFL-50KNAG,量程:50KN)、济南试金木材万能
力学试验机(型号:MWD-10,量程:10KN)、电热恒
温干燥箱 (型号:101A-1, 量程:300 ℃, 精度:
±1℃)、电子天平(型号:SPN402F,量程:400 g,精
度:0.01 g)等 。
试样数量:有效样本数 30个以上 。试验数据统
计分析使用 dps软件。气干密度和其他力学强度均
折算为木材含水率为 12%时的数值 。
1.3　化学性质测定方法
木材化学性质 [ 6] 测定包括含水率 、灰分 、pH
值 、(冷水 、热水 、氢氧化钠 、苯醇)抽出物 、综纤维
素 、多戊糖 、酸不溶木素等指标 。
木粉制备 [ 7] :将试材破碎后置于通风良好 ,无
酸 、碱性气体的室内气干 。均匀混合后取约 200 g,
用植物原料粉碎机全部制成通过孔径 0.45 mm但
不能通过孔径 0.30mm筛的木粉 ,置于具有磨口玻
塞的广口瓶中备用 。
冷水 、热水抽出物含量依据 GB/T2677.4-
1993
[ 8] ;苯 醇抽出物含量依据 GB/T2677.6-
1994
[ 9] ;1%氢氧化钠 抽出物含量依据 GB/T
2677.5-1993[ 10] ;多戊糖含量依据 GB/T2677.9-
1994
[ 11] ;综纤 维素 含量 依据 GB/T 2677.10-
1995
[ 12] ;酸不溶木素含量依据 GB/T 2677.8-
1994
[ 13]进行测定。
2　结果与分析
2.1　木材物理性质差异
2.1.1　木材密度　木材密度是木材重要的品质因
子 ,也是判断木材各项力学强度的重要指标。研究
木材密度对掌握木材的相关材性及其合理利用意义
重大 [ 14] 。由表 1看出 ,木荷 、枫香树的木材密度均
随着树龄的增加而增大 ,就平均值而言 ,木荷材的基
本密度 、气干密度和全干密度分别为 0.557, 0.693
g/cm3和 0.661g/cm3;枫香树材的基本密度 、气干密
度和全干密度分别为 0.478, 0.610 g/cm3和 0.594
g/cm3。对试样值进行差异显著性 P检验表明:15
年生与 25年生木荷的全干密度差异极显著 ,基本密
度差异显著 ,气干密度差异不显著;枫香树的气干密
度差异显著 ,全干密度 、基本密度差异都不显著。 25
年生与 35年生木荷的全干密度差异显著 , 基本密
24 江　苏　林　业　科　技 第 36卷
度 、气干密度差异不显著;枫香树的全干密度 、基本
密度 、气干密度差异都极显著。 15年生与 35年生
木荷的全干密度差异极显著 ,基本密度 、气干密度差
异显著;枫香树的全干密度 、基本密度 、气干密度差
异都极显著 。
2.1.2　木材干缩性　木材的干缩性能影响木材的
加工利用 ,差异干缩(弦向干缩与径向干缩的比值)
则反映了木材弦向干缩与径向干缩的差别程度 ,差
异干缩越小 ,木材的尺寸稳定性越好 。由表 2看出 ,
木荷材干缩率均随着树龄的增加而增大 ,枫香树材
干缩率跟树龄相关不明显。就平均值而言 ,木荷木
材的径向全干缩率 、弦向全干缩率 、体积全干缩率和
差异干缩分别为 6.7%, 8.6%, 15.2%和 1.30;枫香
树材分别为 6.1%, 9.2%, 15.1%和 1.63。对试样
值进行差异显著性 P检验表明:15年生与 25年生
木荷的弦向全干缩率差异显著 ,径向全干缩率 、体积
全干缩率 、差异干缩差异不显著;枫香树的弦向全干
缩率 、体积全干缩率差异极显著 ,径向全干缩率差异
显著 ,差异干缩差异不显著。 25年生与 35年生木
荷的径向全干缩率 、体积全干缩率 、差异干缩差异显
著 ,弦向全干缩率差异不显著;枫香树的径向全干缩
率 、体积全干缩率 、差异干缩差异显著 ,弦向全干缩
率差异不显著 。 15年生与 35年生木荷的弦向全干
缩率 、差异干缩差异极显著 ,径向全干缩率 、体积全干
缩率差异显著;枫香树的弦向全干缩率 、体积全干缩
率 、差异干缩差异极显著 ,径向全干缩率差异显著。
2.2　木材力学性质差异
木荷 、枫香树材硬度 、抗弯强度 、抗弯弹性模量 、
顺纹抗压强度 、径向顺纹抗剪强度和弦向顺纹抗剪
强度总体上随着树龄的增加而增大(见表 3)。
2.2.1　木材硬度　木荷材的端面硬度 、弦面硬度和
径面硬度平均值分别为 7 740, 6 689, 6 651 N;枫香
树材的端面硬度 、弦面硬度和径面硬度分别为
7 548, 7 239, 6 592 N。对试样值进行差异显著性 P
检验表明:15年生与 25年生木荷的端面硬度 、弦面
硬度 、径面硬度差异不显著;枫香树的端面硬度差异
显著 ,弦面硬度 、径面硬度差异不显著。 25年生与
35年生木荷的端面硬度差异极显著 ,径面硬度差异
显著 ,弦面硬度差异不显著;枫香树的弦面硬度 、径
面硬度差异显著 ,端面硬度差异不显著。 15年生与
35年生木荷 、枫香树的端面硬度 、径面硬度差异均
极显著 ,弦面硬度差异显著。
表 2　不同树龄木荷和枫香树天然林木材物理性质比较
树种 树龄/a
基本密度
/(g/cm3)
气干密度
/(g/cm3)
全干密度
/(g/cm3)
径向全干
缩率 /%
弦向全干
缩率 /%
体积全干
缩率 /%
差异干缩
(弦 /径)
15 0.507bA 0.621bA 0.589cB 5.6bA 7.8bB 14.5bA 1.39cC
木荷 25 0.561aA 0.696abA 0.666bA 6.2bA 8.7aAB 14.7bA 1.40aA
35 0.603aA 0.761aA 0.729aA 8.3aA 9.2aA 16.5aA 1.11bB
15 0.472bB 0.586cB 0.583bB 4.9aB 10.9aA 16.7aA 2.22aA
枫香树 25 0.473bB 0.608bB 0.588bB 5.3bB 9.3bB 13.5cC 1.75aA
35 0.490aA 0.635aA 0.611aA 8.2bB 7.4cC 15.2bB 0.90bB
　　各项指标值均为平均值 , a、b和 c为差异显著 , A、B和 C为差异极显著。
表 3　不同树龄木荷和枫香树天然林木材力学性质比较
树种 树龄/a
抗弯弹性
模量 /MPa
抗弯强度
/MPa
顺纹抗压
强度 /MPa
径向顺纹
抗剪强度
/MPa
弦向顺纹
抗剪强度
/MPa
端面硬度
/N
弦面硬度
/N
径面硬度
/N
15 4 667bB 105.2bB 54.8bB 13.3bA 13.7aA 7 064aA 6 531aA 6 343aB
木荷 25 6 108aAB 105.5bAB 54.3bB 14.4abA 15.7bB 7 377aA 6 686abA 6 585aAB
35 6 602aA 107.0aA 56.1aA 15.5aA 16.2bB 8 778bB 6 850bA 7 024bA
15 5 354bB 86.3bA 41.2bA 12.4bB 13.3bA 6 986bB 7 070bA 6 911aA
枫香树 25 5 334bB 91.9aA 49.1aA 13.2abAB 14.3aA 7 825aA 7 095bA 6 648aAB
35 6 656aA 93.4aA 47.7aA 13.8aA 14.1aA 7 832aA 7 553aA 6 217bB
　　各项指标值均为平均值 , a、b和 c为差异显著 , A、B和 C为差异极显著。
25第 2期 徐漫平等:木荷 、枫香树不同树龄木材理化性能差异性研究
2.2.2　抗弯强度和抗弯弹性模量　木荷材的平均
抗弯强度和抗弯弹性模量分别为 5 792 MPa和
105.9 MPa,枫香树分别为 5 781 MPa和 90.5 MPa。
对试样值进行差异显著性 P检验表明:15年生与 25
年生木荷的抗弯弹性模量差异显著 ,抗弯强度差异
不显著;枫香树的抗弯强度差异显著 ,抗弯弹性模量
差异不显著 。 25年生与 35年生木荷的抗弯强度差
异显著 ,抗弯弹性模量差异不显著;枫香树的抗弯弹
性模量差异显著 ,抗弯强度差异不显著 。 15年生与
35年生木荷的抗弯强度 、抗弯弹性模量差异都极显
著;枫香树的抗弯弹性模量差异极显著 ,抗弯强度差
异显著 。
2.2.3　顺纹抗压强度　木荷 、枫香树材的顺纹抗压
强度都为 55.1 MPa。对试样值进行差异显著性 P
检验表明:15年生与 25年生木荷的顺纹抗压强度
差异不显著 ,枫香树的顺纹抗压强度差异显著 。 25
年生与 35年生木荷的顺纹抗压强度差异极显著 ,枫
香树的顺纹抗压强度差异不显著。 15年生与 35年
生木荷的顺纹抗压强度差异也极显著 ,枫香树的顺
纹抗压强度差异显著 。
2.2.4　抗剪强度　木荷材的径向顺纹抗剪强度和
弦向顺纹抗剪强度分别为 14.4 MPa和 15.2 MPa,
枫香树分别为 13.1MPa和 13.9 Mpa。对试样值进
行差异显著性 P检验 ,表明:15年生与 25年生木
荷 、枫香树的弦向顺纹抗剪强度差异均显著 ,径向顺
纹抗剪强度差异不显著 。 25年生与 35年生木荷 、
枫香树的径向顺纹抗剪强度 、弦向顺纹抗剪强度差
异都不显著。 15年生与 35年生木荷的弦向顺纹抗
剪强度差异极显著 ,径向顺纹抗剪强度差异显著;枫
香树的径向顺纹抗剪强度差异极显著 ,弦向顺纹抗
剪强度差异显著。
2.3　木材化学性质差异
2.3.1　木荷化学成分　本研究分别收集了 14, 19,
27, 28, 32, 35, 36, 37 , 42, 48等不同年龄的木荷圆
盘 ,对其进行化学成分含量测定 ,结果见表 4。相关
性分析结果说明 , 木荷化学成分中 ,多戊糖和含水
率 、灰分和综纤维素 、灰分和 pH值 、氢氧化钠抽出
物和苯醇抽出物 、冷水抽出物和热水抽出物呈显著
相关 。其中 ,灰分和综纤维素 、氢氧化钠抽出物和苯
醇抽出物呈负相关 ,多戊糖和冷水抽出物呈极显著
负相关。
表 4　不同年龄木荷化学成分含量
化学成分 树龄 /a
14 19 27 28 32 35 36 37 42 48
含水率 /% 5.5 6.2 8.8 8.2 7.9 9.7 9.4 8.4 7.5 10.0
灰分 /% 0.45 0.98 0.48 0.36 0.49 0.46 1.09 0.40 0.50 0.39
冷水 4.98 1.45 1.31 3.22 3.13 2.87 2.01 2.10 2.11 2.00
抽出物 /% 热水 6.24 3.25 2.36 2.89 4.33 4.12 3.03 3.04 3.33 4.84
苯醇 2.5 1.55 1.48 2.45 2.64 0.77 1.82 0.37 2.8 2.79
NaOH 17.92 18.46 13.90 17.89 17.12 17.85 17.85 18.49 16.77 17.44
多戊糖 /% 16.04 22.23 19.32 20.85 18.54 22.31 21.79 20.82 20.21 23.29
酸不溶木素 /% 21.92 21.62 - 22.66 25.91 20.46 23.68 24.17 20.75 21.47
综纤维素 /% 80.04 77.88 81.99 81.96 78.75 80.61 79.74 81.42 81.11 81.47
pH值 5.0 5.8 6.2 5.7 5.6 5.4 7.4 6 5.5 5.7
2.3.2　枫香树化学成分　本研究分别收集了 12,
16 , 17, 20, 22, 29 , 32, 33, 34, 36等不同年龄的枫香
树圆盘 ,对其进行化学成分含量测定 ,结果见表 5。
相关性分析结果说明 ,枫香树化学成分中 ,氢氧化钠
抽出物和酸不溶木素 、氢氧化钠抽出物和综纤维素 、
酸不溶木素和热水抽出物 、热水抽出物和 pH值呈
显著相关 。其中 ,氢氧化钠抽出物和酸不溶木素 、酸
不溶木素和热水抽出物 、热水抽出物和 pH值呈负
相关 ,灰分和苯醇抽出物 、热水抽出物和苯醇抽出物
呈极显著正相关 ,酸不溶木素和苯醇抽出物呈极显
著负相关 。
26 江　苏　林　业　科　技 第 36卷
表 5　不同年龄枫香树化学成分含量
年龄
/a
含水率
/%
灰分
/%
抽出物含量 /%
冷水 热水 苯醇 NaOH
多戊糖
含量 /%
酸不溶素
/%
综纤维素
含量 /% pH值
12 11.0 0.82 2.15 4.02 1.82 18.11 23.45 - 80.09 5.80
12 8.9 0.67 3.00 4.78 1.38 19.70 22.04 22.00 81.34 5.70
16 8.4 0.34 2.49 3.84 1.85 17.50 19.28 21.15 80.20 5.48
16 10.4 0.85 2.42 2.66 1.26 17.72 16.37 22.52 80.00 6.32
17 10.2 0.64 3.03 4.48 0.38 18.06 21.11 24.26 80.82 5.90
17 11.4 0.74 0.86 2.18 1.53 13.25 21.00 25.04 82.37 5.82
20 11.6 0.75 0.80 1.84 1.06 15.40 13.58 22.83 71.98 6.33
22 6.8 1.04 1.51 7.05 4.1 20.13 22.37 17.71 79.67 4.90
29 10.0 0.77 0.57 3.53 1.26 13.67 19.22 26.13 80.21 5.79
32 12.3 0.60 1.92 4.32 1.46 26.03 18.55 20.95 90.98 5.10
33 10.5 0.74 1.30 3.72 1.45 18.06 22.26 22.17 79.46 4.70
34 10.1 0.65 1.46 2.43 1.44 14.34 23.34 25.53 79.38 6.08
36 6.8 0.52 1.84 3.82 1.14 16.37 22.18 24.98 79.03 5.00
3　结论
本研究初步揭示了木荷 、枫香树材不同年龄材
性变化差异规律。木荷 、枫香树木材密度 、干缩率 、
硬度 、抗弯强度 、抗弯弹性模量 、顺纹抗压强度 、径向
顺纹抗剪强度和弦向顺纹抗剪强度等指标均随着树
龄的增加而增大。对试样值进行差异显著性 P检
验表明 , 15年生与 35年生各木材物理力学指标差
异都呈极显著或显著 , 15年生与 25年生木材差异
显著 , 25年生与 35年生木材显著或不显著。木荷
化学成分中 ,多戊糖和含水率 、灰分和综纤维素 、灰
分和 pH值 、氢氧化钠抽出物和苯醇抽出物 、冷水抽
出物和热水抽出物呈显著相关。枫香树化学成分
中 ,氢氧化钠抽出物和酸不溶木素 、氢氧化钠抽出物
和综纤维素 、酸不溶木素和热水抽出物 、热水抽出物
和 pH值呈显著相关 。木荷 、枫香树宜在 25年生后
再进行木材利用为佳 。
参考文献:
[ 1] 　鲍甫成 ,江泽慧 ,朱林锋.中国主要人工林树种木材性质 [ M] .
北京:中国林业出版社 , 1998:162-209.
[ 2] 　李　莉 ,王昌命.工业林木荷木材化学成分及其变异的研究
[ J] .山东林业科技, 2008(2):5-8.
[ 3] 　施季森 ,成铁龙 ,王洪云.中国枫香育种研究现状 [ J] .林业科
技开发 , 2002, 16(3):17-19.
[ 4] 　吴道圣 ,蒋为民 ,吴继伟 ,等.几种速生型落叶阔叶树混交造林
技术初探 [ J] .安徽林业科技 , 2008(1-2):23-25.
[ 5] 　GB/T1927 ～ 1931-1991.木材物理力学试验方法 [ S] .北京:中
国标准出版社.
[ 6] 　肖祥希 ,杨宗武 ,叶忠华 , 等.福建柏与杉木 、马尾松人工林木
材材性比较分析 [ J].林业科技通讯 , 2000(2):3-5.
[ 7] 　GB/T2677.1-1993.造纸原料分析用试样的采取 [ S] .北京:中
国标准出版社.
[ 8] 　GB/T2677.4-1993.造纸原料水抽出物含量的测定 [ S] .北京:
中国标准出版社.
[ 9] 　GB/T2677.6-1994.造纸原料有机溶剂抽出物含量的测定
[ S] .北京:中国标准出版社.
[ 10] GB/T2677.5-1993.造纸原料 1%氢氧化钠抽出物含量的测定
[ S] .北京:中国标准出版社.
[ 11] GB/T2677.9-1994.造纸原料多戊糖含量的测定 [ S] .北京:中
国标准出版社.
[ 12] GB/T2677.10-1993.造纸原料综纤维素含量的测定 [ S] .北
京:中国标准出版社.
[ 13] GB/T2677.8-1993.造纸原料酸不溶木素含量的测定 [ S] .北
京:中国标准出版社.
[ 14] 尹思慈.木材学 [ M] .北京:中国林业出版社 , 1996:179-181.
27第 2期 徐漫平等:木荷 、枫香树不同树龄木材理化性能差异性研究