全 文 ：香杨与大青杨的木材构造及物理力学性质
吉林省林业科学研 究所
香杨 ( Po pu lu s ko re a a nKe h d .)及大
青杨 ( P .u u s s ri e s ni sK no .)广泛分布于小
兴安岭和长 白山林区 , 当地统称大青杨 (或
哈达杨 ) , 其外形与生长环境彼此接近 , 在
利用上亦不加以 区分 。 树干通直 , 可高达 40
米 , 通常 25 一 3 5米 ; 胸径可达 2 米 , 一般 40
~ 8 0厘米 , 是东北林区最大的落叶阔叶树 。
但是老龄立木易罗心腐 , 幼壮树的干材往往
心部变为暗灰褐色 , 形成 “ 假心材 ” , 俗称
“ 水心材 ” 。 杨树木材质地轻软 , 力学强度
低 , 过去常被轻视 , 以致 多遗留于采 伐 迹
地 , 任其 自生 自灭 。 近年随着祖国社会主义
建设事业的飞跃发展 , 木材需要急剧增长 ,
杨木也用作造纸 、 人造纤维 、 火柴等工业原
料及建筑材等。 因而需要了解杨树木材材性
方面特征 , 作为合理利用的依据 。 我 所 于
1 9 6 2年开始进行杨树方面的研究 , 曾发现本
省汪清产大青杨的 “ 水心材 ” 严重变色 , 物
理力学性质 明显降低 。 因此又于 1 9 6 4年在小
兴安岭采集香杨试材 , 特地进行了未变色的
“ 边材 ” 与暗色 “ 水心材 ” 的解剖构造及物
理力学性质的观测 , 并提出试验结果 , 以供
利用此 等木材之参考 。
一 、 材料与方法
试验用标准木先后共采 8 株 , 计本省汪
清产大青杨 3 株 , 黑龙江省朗 乡 产 香 杨 5
株 。 标准木状况及取样部位等详列于表 1 。
试材采集记录及取样 表 1
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{编 号{ “
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试样号
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木材粗视构造系据标准木描记 。 显微构
造检查用试材共取 n份 , 计由 3 株香杨的胸
高园盘上各取外 (边材 ) 、 中 、 内 (水心
材 ) 3 份 , 另由 1 株大青杨胸高园盘取 “ 边
材 ” 与 “ 水心材 ” 2 份试样 。 每份一般制 5 张
切片 , 包括 3 个方向的切片或仅制横切片 。
木材离析试验用硝酸— 氯酸钾等药物 。 切片的观察测定以显微投影法或以显微镜直接
观测 。 显微摄影系将切片的显微投影映于放
大纸上 , 制成负相 。 各种组织 比量系从横切
片显微照片上 (香杨 9 张 , 大青杨 3 张 ) ,
剔剪下不同组织 , 再分别秤量 , 而后算出其
相对数值 。
物理力学试验共用标准木 8 株 , 计大青
杨 3 株 , 香杨 5 株 。 关于试材采集及物理力
学试材解锯与试样制作 , 均参照中国林业科
学研究院的方法 〔 1〕 〔2〕 进行 。 试验基本
是按照全苏国定标准 r O C T 6 3 3 6一 52 的方
法 〔 3 〕 进行的 。 此外 , 为便于比较 , 木材容
积 重与干缩性 、 静曲 、 弹性模量试样均由同
一试条上制取 。 “ 水心材 ” 的试样亦取自与
“ 边材 ” 相对应部位 。
二 、 观察测定结果
1
. 木材粗视构造 : 香杨树皮外表面暗
灰色 , 可有长 10 ~ 70 厘米的纵裂沟 , 沟宽
1
、
2 厘米 。 纵沟 间树皮外表平坦 , 剥片状
剥落 , 剥片略成为矩形 , 质脆 。 树皮厚 5 一
1 2毫米 , 表层 3 ~ 8 毫米 , 棕色 , 里层黑
褐 , 有 2 一 4 毫米。 “ 边材 ” 与 “ 水心材 ”
稍有不 同 , 前者乳 白色 , 后者淡灰褐 , 约占
半径 2 / 4~ 3 / 4 。 纹理直 , 无波痕 。 生长轮不
十分清晰 , 早晚材无显著区别 ; 轮界薄壁组
织不明显 。 散孔材 , 管孔甚小或略小 , 数稍
多 。 木射线极细 , 不显著 。 木材缺乏光泽 ,
无气味与滋味 。 材质软 , 易燃 。
大青杨树皮表面暗粽褐色 , 可有深 1 厘
米的纵沟 。 树皮表面的剥片较软 , 较厚 , 5
一 1 8毫米 , 里层暗棕褐色 。 “ 边材 ” 乳 白微
带黄色 , “ 水心材 ” 淡棕褐色 。 余近于香
杨 。
2
. 木材显微构造 : 香杨木 材系山木纤
维 、 导管 、 木射线和木薄壁组织等构成 , 其
比量依次为 6 4 . 4 、 2 8 . 5 、 6 . 7 、 0 . 4 。 横切 z颐
上 , 生长轮界具有 1 、 2 列轴向木薄壁组织
细胞 。 管孔多单独散在或径向排列 复 合 管
孔 , 散布于生 长轮内 , 晚材部分可有斜列趋
势 。 复合管孔可 由2一 4导管构成 。 每平方毫米
约有 24 一 4 4管孔 。 木射线极细 , 梅毫米 6 一 10
条 ; 射线穿经生长轮界处 稍 有 加 宽。 射线
之间除管孔外 , 充 以排列不规则的木纤维细
胞 。 导管分子长 0 . 4一 1 . 0毫米 , 直径 3 7一 1 0 0
微米 , 具有长或短的尾突 ; 端壁具单穿孔 ;
狈J壁上具缘纹孔成为互列纹孔式 , 邻接或密
集 ; 纹孔成为园形或六角形 ; 直径 1 0 . 8~
1 5
.
4微米 (弦向壁上 ) 。 单列木射线全部由
横卧射 线薄壁细胞构成 , 宽 5 一 10 微米 , 射
线高 5 一 2 1细胞 , 1 1 3一 4 1 3微米 。 射线导管
纹孔式有数个至 20 余单纹孔 , 排列成 2 、 3
列 ; 纹孔直径约 7 . 7一 13 . 9 微米 。 木纤维长
0
.
5 0 ~ 1
.
8 5毫米 , 平均 1 . 1 1 9 毫米 (频率与
分布详表 5 ) , 直径 23 微米左右 , 胞腔直径
约 1 8微米 , 胞壁厚 (单壁 ) 2 . 5微米 , 长度
直径比 ( L / D ) 4 8 . 2 ; 壁厚腔径 比 ( Z w八)
0
.
2 7
。 木纤维端部锐尖 , 纹孔 口 裂隙状 , 纹
孔缘不清楚 , 属于韧型纤维或由纤维状管胞
向韧型纤维过渡的类型 。 在胸高圆盘上木纤
维的长度变异 , 自内 ( “ 水心材部分 ” ) 向外
(
“ 边材 ” )逐渐增加 , 而胞壁厚度则有内部的
(
“ 水心材 ” )薄而外部的 ( “ 边材 ” )厚的趋势 。
生 长轮的晚材部分偶尔 , IJ见髓斑 (表 2 、 3 、
4
、
5
、
6 ; 图版 I 、 1 , 图 1 一 3 , 8 、 9 ) 。
大青杨木材 中木 纤维 、 导管 、 木射线和
木薄壁组织的比量依次是 63 . 1 、 3 0 . 7 、 6 . 1 、
0
.
2
。 生 一长轮界有 1 列轴向木薄壁组织细胞 。
一 2 1 一
木材主要组织比量 表 2
射 线 %木\ ~ ~树 -一~一 退…木 纤( % )维 !管 ( % )木薄壁组织( % )一一
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木材显微构造特征
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2
表 3
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香杨木纤维长度的频率与分布 表 5
长 度 分 级 l 频 率 }分 布
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1
常具有肉眼可见的髓斑 , 一般纵向较长 , 在
横切面上略成为 长椭 园形 , 弦向较长 。 管孔
单独散在 , 或 2 、 3 个成为径向复合管孔 ,
间或形成管孔团 。 每平方毫米约有 3 5~ 56 管
孔 。 其余特征颇似香杨 (洋表 2 、 3 ; 图版
I
、
1
, 图 4 ~ 7 , 1 0 、 1 1 ) 。
乙 . 木材物理性质 : 两种杨 的 木 材 容
重 、 每匣 米年轮数 、 干缩与湿涨系数及吸水
率等试验结 果详列于表 7 , 其主要物理性质
变异列入表 8 。 香杨的容积重比大 青 杨 高
7 %
。 香汤“ 边材 ” 部分比 “ 水心材 ” 高 16 % ;
干缩系数香杨的高于大青杨 , 弦向的比径向
的大 1 倍 。 香杨 , 除弦向干缩外 , 径向与体
积干缩 “ 水心材 ” 的 均 大 于 “ 边 材 ” 的 。
月 . 木材力学性质 : 抗压 、 静曲 、 抗
剪 、 抗拉 、 劈开强度 , 冲击 、 硬度等力学性
质试验结 喂亦列于表 7 。 除弦面顺纹剪 力 、
径面和弦而硬度外 , 其余力学强度指标告为
香杨高于大青杨 ( 后者的试样 不是 按 “ 边
材 ” 与 “ 水心材 ” 分别进行试验的 ) 。 香杨
“ 边材 ” 的力学性质指标高于 “ 水心材 ” ,
16 ~ 27 % 其中顺纹压力高 16 % , 弦面硬度高
31 %
, 径而剪力高 4 2% , 弦面剪力竟高 84 % ,
以上 。 变异统计求出之差异可靠性 (表 9 ) ,
顺压为 1 1 . 3 1 > 3 , 径面剪力为 4 . 16 > 3 , 弦
面剪力为 5 . 0 > 3 , 弦面硬度为 1 0 . 26 > 3 ,
说明 仁述差异可作有力依据 。
5
. 木材物理 力学性质相关系数及所得
直线方程式列入丧 1 0。 从统计结果看 , 除香
杨 “ 水心材 ” 外 , 香杨 “ 边材 ” 及大青杨主
要物理 勺学性质相关程度较为密切 , 相关系
数均为 0 . 4 5以 _ !二 , 可 分别找出相应性质间关
系的直线方程 式 。
三 、 讨 论
1
. 此种杨的木纤维对其他组织 比最均
达 6 0 % 以上 , 香杨木纤维长度 1 . 1 毫米 , 长
度直径比约为 48 , 胞壁厚度与胞 腔 直 径 比
0
.
27
, 所 以从纤维形态看 , 颇适用于作造纸
等纤维工业原料用材 。
2
. 香杨胸高园盘上 , 木纤维长度 自内
向外有渐加 一长趋势 。 胞壁厚度则内部的稍薄
于外部的 (表 6 ) 。 胞 壁厚度变化可能是山
于幼龄时形成的木纤维细胞壁稍薄 , 而年长
时的稍厚 ; 或者是由于真菌活动 , 使 “ 水心
材 ” 部分的细胞壁遇到侵蚀所致 。
3
. 供试验的香杨与大青杨 树 龄 相 近
一 2 3 一
大青杨、 香杨木 材物理力学性质均值及变异统计 (W 二 15 % ) 表 7
乏子一益 一巡一争一洲汾添少
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一 2 4 一
续表 7
试件数 }平均值 均方差 均值
误差
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准确
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准确
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2 6
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11
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( 3 4 ~ 3 5年 ) , 而前者 比后者胸径大 6 6% ,
树高大 15 % (表 1 ) , 每匣米年轮数香杨是
2
.
18
, 大青杨 3 . 3 0 , 香杨生长较快。 同样 ,
香杨力学强度也略高于大青杨 , 由此可见生
长速度并非木材性质优劣的决 定 因 素 。 于
此 , 木材容积重可视为木材强度 的 重 要 标
志 〔 4 〕 。 但是 , 变异范围前者大于后者 , 高
低出现亦无规律 , 可能是由于大青杨试样未
区分 “ 边材 ” 、 “ 水心材 ” 之故 。
4
。 香杨 “ 水心材 ” 部分木材物理力学
指标显然低于 “ 边材 ” , 在木材利用上应该
加以 注意。 同时在木材构造上与化学上亦有
差异 , 所以有待于进行生物的 、 化学的和立
木病害上的研究 。
5
。 香杨与大青杨亦属于速 生 树 种 之
一 , 树干通直高大 , 尖 削度小 , 少木节 , 木
材易于加工和干燥 。 可以作为生产胶合板用
材树种 , 至于 “ 水心材 ” 部分色泽欠佳 , 则
进行胶合板的二次加工等方式可子解决 。 此
两树种为小兴安岭与长 白山林区乡土树 种 ,
生活力浊 , 为保证此 类木材的源源供应 , 可
作为森林更新树种之 一 , 或作为良种选育的
主要材料 之一 。
参 考 文 献
仁1 〕木材物理力学试材采集法 中国林
业 科学院木工所 (油印 ) 。
[ 2 〕木材物理力学性质试验试材解锯及
试样截取方法 中国林业科学院木工 所 ( 油
印 )
仁3 〕苏联森林工业部编 , 李源哲等译 ,
苏联国定标准 6 3 3 6~ 5 2 , 木材物理力学试验
方法 。 科学出版社 , 1 9 5 7年 2 2月
仁4 」成俊卿等 , 人工林及天然林长 白落
叶松木材材性比较试验研 究。 林业科学 1 9 6 2
年 1 月
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5.4,3更正 : 本刊 19 7 4年 1 期 38 贝左面倒第 7 行起 , 2 . 3 改为 2
改 4 , 5 , 7 . 5 改 s , 9 . 4 r 页右 面第 5 图 一1: 的 “ d ” 删掉 。 染
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一 2 7 一

图版 n
香杨 与大青杨的术材构造特征 。 a .早
材 1) .晚村 C .轮界薄壁组织 d .导
管 e .木射线 f .未纤维 9 .髓斑 。
!月 1一 7, 又 5 0 。
l冬{ 1 香杨的横向切 l丽 ( p . 8 4 a )
!
`冬12 香杨一` }勺弦 `; l切 }l, i ( P . 8 5 a )
i1[ 3 香 杨的 {翻匀切而 ( p . 8 5 a )
卜! 4 尹( i牙汤 I’ l勺横向切而 ( p . 4 2 1 a ,
以下同此 号 )
图 5 火青杨生长轮中髓斑之一部
图 6 大青杨的弦 {句叨 il
图 7 大青 杨的径 l门切而
图 版 1
图注 h . 木纤维细胞 细胞壁 1 . 导竹
分 子弦向壁上的纹孔 1 . 自寸线一导管纹孔
式 。 图 8 一 1 1 , x 2 2 0 。
图 8 香杨 “ 边材 ” 横向切山汉 !, . 8 3 a )
l习 9 香杨 “ 水心材 ” 横向 t]J 了盲i ( p . 8 3
明说I
版
版图图
图 1 0
图 1 1
大青杨的弦 f厂口切 Ifli ( p . 4 2 1 a )
大青 杨的径向切面 ( p . 4 2 1 a )
一 2 9 一