全 文 ：陕西林业科技 ２０１５，（５）：７１～７５
Ｓｈａａｎｘｉ Ｆｏｒｅｓｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
收稿日期：２０１５－０３－１０
基金项目：广西林业科技项目（桂林科字［２０１０］６号）
作者简介：陈桂丹（１９８６－），女，广西荔浦人，工程师，主要从事木材识别和材性研究。
任豆木材材性分析及综合开发利用概述
陈桂丹，梁瑞龙，黄腾华
（广西壮族自治区林业科学研究院，南宁５３０００２）
摘 要：本文通过对任豆木材的基本材性及其材质优缺点进行分析，探讨任豆木材的改性处理方式，并
提出综合开发利用的方法。
关键词：任豆；材性；改性；开发利用
中图分类号：Ｓ７８１．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－２１１７（２０１５）０５－００７１－０５
Ｗｏｏｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｚｅｎｉａ ｉｎｓｉｇｎｉｓ
ＣＨＥＮ Ｇｕｉ－ｄａｎ，ＬＩＡＮＧ Ｒｕｉ－ｌｏｎｇ，ＨＵＡＮＧ Ｔｅｎｇ－ｈｕａ
（Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｚｈｕａｎｇ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｒｅｇｉｏｎ，Ｎａｎｎｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ ５３０００２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｗｏｏｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｚｅｎｉａ ｉｎｓｉｇｎｉｓ ａｎｄ ｉｔｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｓ ｗｅｌ ａｓ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｗｅｒｅ
ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｗｏｏｄ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｚｅｎｉａ ｉｎｓｉｇｎｉｓ；ｗｏｏｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
任豆（Ｚｅｎｉａ ｉｎｓｉｇｎｉｓ）又名翅荚木、任木、砍
头树，苏木科任豆属速生落叶大乔木，国家Ⅱ级保
护野生植物。任豆对环境有较强的适应能力，萌
芽能力强，根性深，侧根粗状发达，穿透力强，可在
石缝中生长，是石漠化治理主要造林树种，在我国
南方石山地区得以大面积种植，主要分布于我国
中亚热带至北热带之间的广西、广东、湖南、云南、
贵州等地［１］。
任豆在石灰岩地区种植，可以涵养水源，保持
水土，调节气候，改善生态环境，具有良好的生态
价值［２］。任豆生长迅速，造林容易，种植约１５ａ
就可砍伐，且树形高大通直，其木材是极具经济价
值和开发潜力的短周期工业用材。目前发现最大
任豆树是在靖西县合山乡三鲁村石山，树龄约
２７０ａ，树高４９．５ｍ，胸径１．９ｍ［３］。当前任豆木
材综合利用率不高，不少地区仅把其作为薪材使
用，不能充分发挥其经济价值，造成资源的极大浪
费。为合理开发利用任豆这一南方珍贵速生树种
木材，本文通过对任豆木材主要材性进行分析，并
参考相关研究，提出对其进行开发利用的方法和
途径，以期为该树种木材的综合利用提供参考。
１ 任豆木材主要材性
１．１ 基本构造特征
宏观构造特征：心边材区别略明显，心材淡红
色，边材浅黄褐色。生长年轮明显至略明显，宽度
不均匀。散孔材，管孔在肉眼下可见，分布均匀。
轴向薄壁组织丰富，在肉眼下明显，呈傍管带状。
木射线稀少，极细至略细。在肉眼下径切面上射
线斑纹略明显；波痕及胞间道未见。无特殊气味
和滋味。纹理直，结构粗。
微观构造特征：单管孔，少数２～３个径列复
管孔，部分管孔内含树胶。管间纹孔式互列，单穿
孔。轴向薄壁组织环管带状、翼状、聚翼状及环管
状，薄壁组织带宽２～６细胞。木射线叠生，单列
或对列射线较少，多列射线宽２细胞，高４～１２细
胞。射线组织异Ⅲ型，少数异Ⅱ型。射线细胞内
含树胶。
１．２ 纤维形态特征
余光等［４］对福建省南靖县紫胶站引种的１０ａ
生任豆木材进行了测定，任豆木材纤维形态具有
明显的阔叶材特征，纤维平均长度为１．０１ｍｍ，
纤维宽度为２３．１μｍ，长宽比４３．７，和白桦（Ｂｅｔｕ－
ｌａ ｐｌａｔｙｐｈｙｌｌａ）、大叶桉（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｒｏｂｕｓｔａ）等
造纸原料相关指标相当。侯伦灯等［５］对福建省永
安市东坡林场的任豆木材进行了分析，导管平均
弦径１８４μｍ；纤维长度０．９１～１．４９ｍｍ；纤维宽
度１５．０～１８．０μｍ；长宽比５０．６～９９．３。柳新红
等［３］对湖南５ａ生任豆木材的纤维形态特征与同
树龄桉树进行比较，５ａ生任豆木材纤维长度、宽
度分别为１．０１ｍｍ、１９．６μｍ，纤维长宽比为５２，
纤维长度和宽度均大于赤桉（Ｅ．ｃａｍａｌｄｕｌｅｎ－
ｓｉｓ）、尾叶桉（Ｅ．ｕｒｏｐｈｙｌｌａ）等多种桉树。根据国
际木材解剖学会对阔叶树材纤维长度的评等规
定，任豆木材纤维长度属中等（９００～１ ６００μｍ），
长宽比也大于４０，因此是理想的纤维材料。
１．３ 主要物理力学性能
侯伦灯等［５］对任豆木材物理特性进行了测
定，绝对含水率为１９．４％，全干密度为０．３３５ｇ·
ｃｍ－３，气干密度为０．３７８ｇ·ｃｍ－３，基本密度为
０．３１４ｇ·ｃｍ－３，６ｈ的吸水率为４５．６％，２４ｈ的
吸水率为１７８．５％。余光等［４］对任豆木材硬度进
行了测定，端面硬度４９．０ＭＰａ，弦面硬度３２．４
ＭＰａ，径面硬度为３８．０ＭＰ，硬度偏小，但比白桦
（Ｂｅｔｕｌａ ｐｌａｔｙｐｈｙｌｌａ）和杨树（Ｐｏｐｕｌｕｓ ｓｐｐ．）硬
度略高。
１．４ 主要化学组分
余光等［４］对１０年生任豆木材化学组分进行
了测定，纤维素含量５０．１１％，属于高含量的范
畴；木素含量２２．０１％，属中等水平。该两项指标
与白桦、大叶桉指标接近。侯伦灯等［５］的测定结
果为：纤维素４８．７２％，戊聚糖２５．６５％，木质素
２０．３５％，１％ＮａＯＨ抽出物１４．３４％，热水抽出物
３．８％，有机溶剂抽出物２．４２％，灰分０．４８％。
１．５ 燃烧性能
任豆木材燃烧性能好，烟少火旺，燃烧值达
１７ ６１４ＫＪ·ｋｇ－１，与木荷（Ｐｏｐｕｌｕｓ ｓｐｐ．）燃烧值
（１７ ６８６ＫＪ·ｋｇ－１）相当，略高于桑树（Ｍｏｒｕｓ ａｌ－
ｂａ）燃烧值（１６ ７２０ＫＪ·ｋｇ－１）［３］。
２ 任豆材质特点
２．１ 材质优点
任豆木材材质优点，表现在：（１）实木质感好，
心材颜色浅红，花纹美观，色泽高贵淡雅，装饰性
能较好，可用于仿制高档红木家具；（２）木质均匀，
木材收缩率低，制品尺寸稳定；（３）加工性能良好，
切削容易，切面光滑，胶合性好；（４）着色容易，易
与其他木材色调相搭配，油漆涂饰性能良好。
２．２ 材质缺点
任豆木材材质缺点，表现为：（１）密度低，硬度
小，材质轻软，不宜直接用作承重材；（２）生材含水
率高，新砍伐木材易出现开裂现象；（３）材质疏松，
耐久性差，采伐后如果不及时进行处理，易发生变
色、发霉和腐朽等缺陷。
３ 任豆木材处理及改性方法
３．１ 干燥处理
为避免任豆木材产生变色、发霉、腐朽等缺
陷，需对所锯制的板材及时进行干燥处理。李本
贵等［６］通过百度试验法研究了任豆木材的干燥特
性，试样尺寸为２０ｃｍ×１０ｃｍ×２ｃｍ，四面刨光，
试验得出任豆木材干燥性能良好，初期干裂和内
裂级别分别为１级，截面变形为２级，扭曲值３
级，干燥速度４级，通过试验得到了合理的干燥基
准：（１）干燥初期温度为７０℃；（２）干燥初期的干
湿球温度差为４℃；③干燥末期温度为９０℃。在
实际生产中，可参考上述基准进行窑干试验并作
适当调整，并运用到大规模工业生产中。
３．２ 强化处理
木材的强化处理是指应用物理或化学方法，
提高木材密度，使木材强度、硬度得到增加。任豆
木材材质轻软，强度较低，通过进行强化处理可增
强材性、提升档次，对扩大其使用范围具有重要意
义。国内关于这方面研究最多的是浸渍处理和压
缩处理［７］。利用已开发的处理技术，并结合国内
外现有对其它材质相似树种的研究经验，开展针
对性的研究将会取得巨大收获。
３．２．１ 浸渍处理 木材浸渍是指将木材浸泡在
水溶性低分子量树脂溶液中，树脂通过扩散进入
木材细胞壁，而使木材增容，然后经干燥除去水
分，最后加热使树脂固化的木材改性技术［８］。傅
婷等［９］采用松香和紫胶的甲醇溶液对思茅松
（Ｐｉｎｕｓ ｋｅｓｉｙａ）现代木材进行常压浸渍处理，经处
理后基本密度、尺寸稳定性均得以显著提高，木材
顺纹抗压强度、抗弯强度及抗弯弹性模量都有不
同程度的提高。稀土的注入对提高杨树硬度也有
·２７· 陕 西 林 业 科 技
良好的增强效果［１０］。采用改良的脲醛树脂处理
杉木（Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａ ｌａｎｃｅｏｌａｔａ）间伐材做地板
木，处理后的杉木间伐材物理力能提高，符合了地
板木尺寸稳定、硬度、耐磨等性能的要求［１１］。采
用聚乙烯树脂（ＰＰ）处理云杉（Ｐｉｃｅａ ａｓｐｅｒａｔａ）木
材，硬度增加约３０％，耐磨性增大８倍，抗弯强度
增加约２０％［１２］。将旱冬瓜（Ａｌｎｕｓ ｎｅｐａｌｅｎｓｉｓ）、
枫香（Ｌｉｑｕｉｄａｍｂａｒ ｆｏｒｍｏｓａｎａ）、烟苞木、西南桦
（Ｂｅｔｕｌａ ａｌｎｏｉｄｅｓ）４种云南常见轻质木材，用改性
单体苯乙烯（ＳＴ）和甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）在
５０℃条件下进行减压浸渍，然后在高频高压电子
加速器上按设定的辐射剂量进行辐射处理，经过
改性，木材的密度、硬度和压缩强度均可提高
５０％～１００％［１３］。参照思茅松、杨树、杉木等树种
的浸渍处理方式对任豆木材进行改性，将能有效
增强其材性。
３．２．２ 压缩处理 木材压缩是指通过热压处理，
制成质地坚硬、密度大、强度高的材料的改性技
术。木材经压缩密实后，其组织构造、物理力学性
质都发生了重大变化，力学强度增强，木材变形将
变小，耐磨性、耐久性好，从而有效地改善了木材
的性能，提高了木材的利用价值。经压缩处理的
软质人工林木材，可以代替普通硬质甚至高档阔
叶树材［８］。目前世界上大多采用的是横向压缩技
术，在进行木材横向压缩时，壁薄腔大的早材管胞
发生变形被压密实，木材密度得到了提高而且应
力较小，而晚材管胞几乎不变，早材管胞的变形从
表层到中心层几乎一致，基本消除了木材材性的
不均匀性［１４］。陈玉和等用泡桐（Ｐａｕｌｏｗｎｉａ ｆｏｒ－
ｔｕｎｅｉ）进行热压实验，结果表明，试材含水率为
１３．８９％，热压温度为１９０℃，时间为８ｍｉｎ，压缩
木的回弹率较小，尺寸稳定性提高，表面密度增
强，实验结果较理想［１５］。杉木速生材经过热压制
成压缩木后，不仅保留了木材本身的结构特性，而
且密度增大，物理力学性能得到很大提高［１６］。如
对任豆木材进行高温压缩处理，其密度、强度及硬
度等性能可显著提升。
３．２．３ 浸渍＋压缩处理 浸渍＋压缩处理是浸
渍处理和压缩处理两种方式的结合，处理效果更
优。沈晓玲等［１７］用天然有机物改性剂对杉木进
行真空加压浸渍，然后再进行热压，结果表明：处
理后试件平均气干密度增加了３０％～１００％；端
面硬度提高了４５％～１４４％；弦面硬度提高了
２３％～１２３％；径面硬度提高了２１％～２２５％；顺
纹抗压强度提高了４５％～１３４％；抗弯强度提高
了３５％～５９％；抗弯弹性模量提高了３５％～
１８６％，处理效果理想。
４ 任豆木材综合开发利用
４．１ 制作实木家具
近年来，随着人们生活水平的提高和环保意
识的增强，对家具材料的追求更加注重天然化和
实木化。目前市场上常见的实木家具多是采用红
酸枝（Ｄａｌｂｅｒｇｉａ ｃｏｃｈｉｎｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）、花梨木（Ｄａｌ－
ｂｅｒｇｉａ ｏｄｏｒｉｆｅｒａ）、水曲柳（Ｆｒａｘｉｎｕｓ ｍａｎｄｓｈｕｒｉ－
ｃａ）、榉木（Ｚｅｌｋｏｖａ ｓｃｈｎｅｉｄｅｒｉａｎａ）、榆木（Ｕｌｍｕｓ
ｐｕｍｉｌａ）等中高档硬木树种为原材料，少部分中
低档家具采用杨树、松树、枫香等速生软质木材。
速生林木材由于生长速度快，具有材质软、密度
小、强度低等缺点，用其制作出来的家具强度不
够，易变形，使用寿命短，一般适宜做硬木家具的
挡板、抽屉里板等附料，未经改性处理的任豆木材
亦可用于该方面。孙德林等［１８］在利用速生材设
计实木家具结构上也开展了研究，根据速生材的
基本特性，结合现代家具的设计与制造技术，研究
得出通过嵌入木楔和改变榫孔的形状的方式，诸
如采用木模、梯形榫孔、塞角、弹簧垫圈等多种方
法来增强结构和家具零部件的连接，该研究进一
步扩展了任豆等速生材在实木家具中的应用范
围。近些年来，红木资源遭大量砍伐及使用，再加
上国际环保组织制定了一系列的限制措施，致使
红木资源严重紧缺。由于任豆木材颜色与红木颜
色相仿，经过强化处理的任豆木材物理力学性能
得到大幅度提升，可用于制作仿红木家具，迎合市
场需求，且该原料来源广泛，产品价格会大大低于
红木家具，市场前景广阔。
４．２ 加工装饰薄木
随着家具和木制品生产中各种木质人造板的
应用，需要采用各种贴面作表面装饰处理。装饰
薄木是家具制造与室内装修中最常采用的一种木
质高级贴面材料。装饰薄木是木材经一定的加工
或处理后，再经过刨切或旋切成厚度一般小于
０．８ｍｍ的表面装饰材料。装饰薄木按结构可分
为天然薄木、集成薄木和人造薄木［１９］。天然薄木
·３７·２０１５年第５期 陈桂丹等 任豆木材材性分析及综合开发利用概述
与集成薄木一般都需要珍贵木材或质量较高的木
材，生产上受资源限制较大，因此，出现以普通树
种制造高级装饰薄木的人造薄木工艺技术。它是
用一般树种的木材单板经染色、层压和模压后制
成木方，再经刨切而成。人造薄木可仿制各种珍
贵树种的天然花纹，也可制出天然木材没有的花
纹图案。任豆来源广泛，生长迅速，径级较大，纹
理通直，质地均匀，易于切削，涂饰、胶合性能好，
是制作人造薄木的理想树种。任豆木材加工的人
造薄木可用作刨花板、中密度纤维板、胶合板等人
造板材的贴面材料，也用于家具部件、门窗、楼梯
扶手、柱、墙等的饰面和封边，大大提高其经济价
值。随着国家禁伐措施和天然林保护政策的实
施，可利用的珍贵树种日渐减少，使得人造薄木成
为天然装饰材料的替代品，将具有广阔的开发
潜力。
４．３ 制作单板层积材
单板层积材（ＬＶＬ）是用旋切的厚单板，经施
胶、顺纹组坯、施压胶合而得到的一种结构材料。
单板层积材是近年来从胶合板生产工艺中派生出
来的一种结构功能人造板材料，其强度高，韧性
大，稳定性好，最大程度地再现了木材各项异性的
特点，在结构受力时木材的纵向强度可以得到充
分利用，从而减少非受力方向木材资源的浪费，提
高木材原料的利用率，在板子密度较低情况下仍
可获得较大的纵向强度，比实木锯材在强度、韧性
方面提高了３倍，且出材率可达６０％～７０％［２０］。
速生任豆木材强度低、密度小，利用其生产单板层
积材可代替大径级原木锯制的大规格锯材，可实
现其高效利用。侯伦灯等［５］开展了任豆阻燃单板
层积材的试制试验，阻燃剂使用自行研制的有机
树脂类型阻燃剂，试制过程中采用低温浸泡（５０～
６０℃温水）软化处理木段，避免旋切厚单板产生
背面裂隙，最终所加工出来的单板层积材物理力
学和阻燃性能优良，可进行大规模实际生产。任
豆木材单板层积材可用做弯曲木家具、高档家具
台面的芯材或框架、门窗构架、内部墙壁支柱和门
窗框、楼梯等建筑部件。目前，单板层积材在美
国、加拿大、日本等国有着较高的利用率，我国目
前使用相对较少，但随着优质木材的日益减少，利
用速生材生产的单板层积材将会越来越受到
重视［２１］。
４．４ 加工中密度纤维板和刨花板
任豆树生长迅速，砍伐周期短，丰产，出材量
高，纤维长度适中，是加工中密度纤维板和刨花板
的理想原料，充分利用其枝丫材及林木“三剩”物，
可实现资源的综合利用。目前侯伦灯等［１３］以任
豆木材为加工原料试制阻燃中密度纤维板、刨花
板已成功，采用低温蒸煮软化（１３５～１６０℃）热磨
制浆工艺，保证纤维浆质量和制浆得率，并减少任
豆木材热解产物和可溶物的含量，同时加强纤维
防水性能的处理，使得中密度纤维板的物理力学
性能得以稳定和提升；在试制刨花板过程中使木
段含水率在保持在４０％～６０％范围内，所得刨花
形态、刨花长度和厚度尺寸比较均匀，刨花表面光
滑，质量较好。试验结果表明任豆木材适合用于
生产普通或者特种功能中密度纤维板和刨花板的
生产，且生产工艺简单、生产成本较低、产品物理
力学性能优良，经阻燃处理性能理想，建议人造板
生产企业积极推广应用［２２］。
４．５ 制浆造纸
任豆木材纤维长度中等，长宽比大于４０，软
硬适中，是优良的造纸原料。福建金清远丰产（造
纸）基地有限公司对任豆木材的各种造纸指标进
行测试表明，其出浆率比桉树高，该公司在广东阳
上已将该树种作为纸浆丰产林的首选造林树
种［３］。此外，任豆树生长迅速，据测算５ａ生任豆
树高１２ｍ，胸径１７ｃｍ，平均年轮宽３．４ｃｍ［２３］，推
广和应用这一树种必将具有广阔的实际应用
前景。
４．６ 开发生物质固体燃料
任豆树具有良好的萌芽更新能力，萌株生物
量大，更新周期短，木材燃烧值高，是理想的生物
质固体燃料原料。据统计，在６ａ生头木林中，每
公顷１ ２００～１ ３５０株计，４ａ为一轮伐期，每伐一
次可砍干柴７３．５ｔ［３］。任豆树造林容易，投资少，
见效快，是石灰岩地区燃烧能源林的理想树种。
４．７ 木屑栽培食用菌
任豆木材中含有丰富的木质素、纤维素等营
养物质，并且所含的氮素比一般树种稍高，且无油
脂、无芳香，是海鲜菇、香菇、黑木耳、银耳等食用
菌栽培的良好的材料。王军峰等［２４］采用不同配
方对任豆木屑进行袋料香菇栽培试验，结果表明，
任豆木屑可以作为香菇栽培基质使用。福建省顺
·４７· 陕 西 林 业 科 技
昌县林技中心以任豆木材替代其它树种原料作培
养基辅料成功培育出了海鲜菇［２５］。
５ 展望
任豆树适应性强，易于繁殖，是我国南方短周
期工业原料林建设和石山美化绿化的理想树种。
任豆木材具有花纹美观、木质均匀、加工性能良好
等优点，无论是任豆原木、锯材，还是枝丫材、加工
剩余物、次小薪材，甚至是木屑，均有着广阔的开
发利用空间，不仅可开发应用于家具、装饰薄木、
单板层积材、中密度纤维板、刨花板、生物质固体
燃料等产品的加工制造，还可用于制浆造纸，此外
木屑可用于栽培食用菌，具有巨大的经济价值。
目前国内对任豆树的种子育苗和引种造林技
术已有较多研究，但木材材性方面研究不够全面，
改性处理技术研究尚未开展，综合开发利用较少，
资源浪费率高。建议加大对任豆木材的研究和开
发力度，提升林农及木材加工企业对任豆木材价
值的认识，充分合理利用任豆木材资源，实现任豆
经济价值最大化的同时缓解我国林木资源供需紧
张的矛盾。
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·５７·２０１５年第５期 陈桂丹等 任豆木材材性分析及综合开发利用概述