全 文 :木材加工 Timber Processing
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绢毛稠李木材材性测试及利用分析
张 楠1 高会彬1 姜 勇1 何兴炳1 易桂林2 兰 英2
(1.宜宾市林业科学研究院 四川 宜宾 644000;2.宜宾市林业和园林管理局 四川 宜宾 644000)
[摘要] 对该树种进行了木材基本性质、力学性质等方面的测
试。与黑杨派杨木材性相对比,其材性比黑杨派杨木更优。
[关键词] 绢毛稠李 木材材性 测试及利用
DOI:10.13456/j.cnki.lykt.2014.11.025
绢毛稠李(padus wilsonii Schneid)属蔷薇科、稠
李属。落叶乔木,高10~30m,树皮灰褐色[1]。是目
前发现的一种优良乡土适生用材树种之一,分布海拔
在500~1 300m之间[2-3]。随着林业事业的不断向前
发展,采用当地乡土树种造林的手段已被越来越多的
林业人所认可。其中,绢毛稠李作为一种全新的优良
乡土树种虽然在宜宾有一定的数量分布,但分布较为
分散。一直以来,未见国内有大面积人工栽培的先
例,也未见相关的系统研究成果。针对以上综述现状,
为了先期了解该树种的可利用方向,为今后的苗木培育
手段和推广提供基础支撑。于2012年在珙县王家镇采
集了绢毛稠李树木样本进行木材各项指标测试。
1 取样地点自然概况
取样的地点于宜宾市珙县的王家镇。全镇幅员
作者简介:张楠(1981-),硕士学位,工程师,从事林业工程技术的
工作。
面积103km2,海拔高度在780~1 670m之间,全镇
气候受乌蒙山和大雪山森林气候影响,总体气温偏
低,多雨多雾天气较多,日照时间较短。镇域林业、水
能资源丰富,有湿地生态系统34hm2,原始森林700
hm2,人工林3 400hm2,次生林1 400hm2,森林覆盖
率达56%;具体地点选在王家镇白玉村2队、3队,海
拔1 200~1 300m。土壤类型为山地黄壤。
2 试验设计与研究方法
2.1 选材
选择绢毛稠李分布较多且长势平均的地点,设置
20m×20m标准地,在标准地内进行每木检尺。测量
出各指标的平均值,随机选择3株样地平均木进行取
样,3株样品生长轮为16a左右,树高15m。
2.2 研究方法
首先,采取观察法,从宏观特征和微观构造对绢
毛稠李进行基础材性分析。然后对其早晚材进行纤
维长度测定。根据《GB 10336-89》进行,每个样品测
定200根;试件按《木材物理力学实验方法》《GB/
T1927-1943-91》进行加工。抗弯强度(MOE)和抗
弯弹性模量(MOR)的加荷速度为5mm/min,采用三
点加载方式测定 MOE和 MOR;顺纹抗压强度的加荷
表2 B9和S3307对大丽花花期的影响
药剂
浓度
(mg/L)
现蕾期 初花期 末花期
开花持续
时间/d
清水(CK) 0 9月2日 9月24日 10月18日 24
S3307
10 9月4日 9月25日 10月22日 27
15 9月12日 10月6日 11月4日 29
20 9月20日 10月13日 11月12日 30
25 9月26日 10月19日 11月20日 32
B9
2 9月3日 9月21日 10月17日 26
4 9月10日 9月30日 10月26日 26
6 9月15日 10月6日 11月3日 28
8 9月20日 10月11日 11月9日 29
其现蕾期和初花期分别推迟了23、23、26d,各处理的
开花持续时间也比对照延长,25mg/L S3307处理的开
花持续时间比对照延长了8d,说明B9 和S3307喷施后
具有调控花期的作用,且保持较长的开花时间。
3 结论与讨论
本试验结果证明了B9 和S3307对大丽花植株有极
显著的矮化作用,并且随着处理浓度的增加对植株的
抑制效果越明显。观察结果表明,喷施S3307后大丽花
矮化的主要原因是缩短了植株的节间长度,而节数并
未减少,同时由于生长量的减小,降低了植株自身的
营养消耗,因此使植物叶片肥厚浓绿,可使株型变矮、
节间缩短,叶面积变小,增加了盆栽大丽花的观赏性。
处理后的大丽花植株开花期推迟,开花持续时间延
长。综合分析两种药剂处理后的变化情况,浓度为
20mg/L的S3307对大丽花植株的矮化效果最好。★
(栏目责任编辑 蒋旭东)
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速度为 3 mm/min,横纹抗压强度的加荷速度为
2mm/min,压缩厚度为试件厚度的50%,进行径向大
变形横纹抗压能量吸收。根据《GB/T1931-1933-
1934-1940-2009》进行标准试件的制作,并调整含
水率到12%,然后进行含水率、密度、吸水性、干缩率
和冲击韧性的测定。
3 结果与分析
3.1 原木宏观构造特征
年轮较宽且明显,局部地方宽窄不一,早材宽度
大于晚材,早晚材渐变。管孔较明显,肉眼或放大镜
下可见,介于环孔材与散孔材之间,属半环孔材或半
散孔材,无浸填体。木射线宽、窄相间,很明显,肉眼
可见,大多属于复合木射线。木材结构较细,纹理较
直。无特殊气味。
样本1 横切面 径切面 弦切面
样本2 横切面 径切面 弦切面
样本3 横切面 径切面 弦切面
图1 样本横、径切面结构
3.2 切片微观构造特征
横切面上,管孔多且密,单管孔和复管孔疏密相
间,复管孔以2~7个单管孔组合而成,有直线型的,
也有团状型的,管孔直径相差不大,晚材管孔相对较
小,排列非常均匀,管孔内无浸填体;木射线宽窄相
间,且明显;早晚材区分不是很明显,晚材部分木纤维
相对较致密。径切面上,木纤维细胞排列较整齐,木
纤维细胞上有明显的单纹孔;木射线明显呈带状排
列,复合木射线由单个射线薄壁细胞构成;导管分子
间有明显的网状穿孔。弦切面上,复合木射线和单列
木射线清晰可见,复合木射线呈纺锤形,且较宽、较
高,非常明显,单个木射线几乎没有;导管分子间的网
状穿孔非常明显;木纤维细胞壁上有较明显的单纹
孔。根据绢毛稠李的宏观和微观构造特征,可以认
为:绢毛稠李木材材质中等偏上,木材易于进行机械
加工、化学改性处理,但在木材干燥方面由于木射线
较宽且密,应采用较软的基准(缓慢提高温度)进行干
燥,否则,木材易于开裂。
3.3 木材离析
从绢毛稠李木材离析试验结果(表1)来看:木材
纤维细胞长度在早晚材方面区分不是很明显,木纤维
细胞直径上有一定的区别,致使长度与直径的比值存
在一定的差异。单个试验样木由于生长的地段不同
而略有差异。
表1 绢毛稠李木材离析平均值
样本
编号
木纤维
早材 晚材
长度
/mm
弦向直径
(u)
长/直径
长度
/mm
弦向直径
(u)
长/直径
1 1.45 19.84 81.53 1.45 19.29 88.94
2 1.09 21.93 61.77 1.12 19.74 67.40
3 1.26 20.13 67.33 1.27 20.03 70.75
平均值 1.26 20.58 70.21 1.28 19.68 75.69
考察木材的纤维细胞长度以及长径比,其主要目的是
为造纸和人造板加工利用提供一定的科学依据。
3.4 木材年轮宽度和晚材率
表2 绢毛稠李木材年轮宽度和晚材率
样木编号 年轮总宽度/mm 早材宽度/mm 晚材宽度/mm 晚材率/%
1 4.275 0 2.942 6 1.332 4 30.943 7
2 6.309 8 4.679 5 1.630 4 25.980 2
3 4.287 8 3.628 8 0.659 1 16.769 6
平均值 4.958 0 3.750 0 1.207 0 24.565 0
如表2,绢毛稠李年轮平均值宽度为4.958mm,
早材年轮平均宽度为3.75mm,晚材年轮平均宽度为
1.207,晚材率为24.565%。这说明绢毛稠李树生长
较快,尤其是生长季节早期。晚材率较低,这直接影响
到木材的性质和材质。由于绢毛稠李属于半散孔材,早
晚材区分不是很明显,故晚材率仅作为一般参考。
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3.5 木材物理性质
如表3、表4,绢毛稠李基本密度为0.444g/cm3,
气干密度为0.554g/cm3,密度相对较大,而密度又是
衡量木材材质非常重要的指标之一。木材干缩率相
对较小(不超示10%),弦向干缩大于径向干缩;木材
湿胀性也相对较低;木材吸水性随着时间的推移,逐
渐降低。说明木材的材质和尺寸稳定性均较好。
表3 绢毛稠李木材物理性质
样木
编号
含水
率%
基本密度
(g/cm3)
气干密度
(g/cm3)
木材干缩率/% 全干/气干
径向 弦向 体积
1 14.03 0.427 0.524 8 5.090 7/3.087 1 4.417/3.871 14.688/8.144
2 15.22 0.445 0.569 2 7.892/3.630 11.392/5.372 21.149/9.916
3 16.67 0.461 0.568 5 6.222/2.228 8.541/2.917 16.581/6.303
平均值 15.307 0.444 0.554 0 6.674/2.982 8.117/4.053 17.473/8.121
表4 绢毛稠李木材物理性质
木材湿胀性/%(气干时/吸水时) 木材吸水性/%
径向 弦向 体积 6h 1d 2d 4d 8d
3.00/6.28 3.83/8.01 7.67/17.22 57.542 92.805 109.91 136.78 160.312
4.63/8.57 6.79/12.86 14.25/26.82 58.854 94.408 114.136 135.584 155.921
4.26/6.23 6.15/9.34 12.32/19.88 51.701 82.179 98.118 123.317 144.324
3.963/7.027 5.59/10.07 11.413/21.307 56.032 89.797 107.388 131.894 153.519
3.6 木材力学性质
表5 绢毛稠李木材力学性质
样木编号
抗弯强度
/Mpa
抗弯弹性
模量/Mpa
顺纹抗压
强度/Mpa
顺纹抗拉
强度/Mpa
顺纹抗剪强度
(弦面/径面)
冲击韧性
(kJ/m2)
1 106.72 12 891.99 42.37 51.148 13.83/13.48 57.2
2 108.81 12 187.94 39.65 56.54 10.708/11.08 85.62
3 113.5 13 185.72 42.87 54.272 15.56/11.25 65.41
平均值 109.67 12 755.21 41.63 53.987 13.366/11.937 69.41
试验结果来看,绢毛稠李木材抗弯强度、抗弯弹
性模量、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度以及顺纹抗剪
强度和冲击韧性均较大,适合于建筑和家具等结构
用材。
3.7 绢毛稠李与杨木力学性质比较
表6 绢毛稠李与杨木木材力学性质对比
品种
抗弯强度
/Mpa
抗弯弹性
模量/Mpa
顺纹抗压
强度/Mpa
顺纹抗拉
强度/Mpa
顺纹抗剪强度
(弦面/径面)
冲击韧性
(kJ/m2)
绢毛稠李 109.677 12 755.217 41.63 53.987 13.366/11.937 69.41
黑杨
派杨木
64.73 8 937.42 41.45 64.8 9.91 62.07
差异(%) +40.98 +29.93 +0.004 -20.03 +25.86/+10.09+10.57
注:”+”、”-”符号分别表示为绢毛稠李各项数值减去杨木各项数
据的正负;差异为(绢毛稠李-杨木)×100%/绢毛稠李的百分比数值。
我们选择在全国范围内木材使用较为广泛、评价
较高的黑杨派杨木进行对比。如表6验结果显示[4],
绢毛稠李与黑杨派杨木相对比,绢毛稠李的木材抗弯
强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、以及顺纹抗剪强
度和冲击韧性均对黑杨派杨木有所提高,分别增加了
40.98%、29.93%、0.004%、25.86%、10.09% 和
10.57%。只有顺纹抗拉强度一项指标黑杨派杨木比
绢毛稠李高出了20.03%。综上说明,相对于评价较
高的黑杨派杨木来说,绢毛稠李在抗压、抗扭曲、抗冲
击等性能更优。
4 小结与讨论
试验结果表明:该树种生长速度较快,年轮比较
均匀,木纤维较长(长径比较大);密度中等偏上,材质
较好;木材的干缩率、湿胀性和吸水性均较小,木材的
尺寸稳定性较好,不易变形,由于木射线较宽,干燥时
控制不当易开裂;木材的力学性质优异;中等硬度。
适合于建筑、家具、造纸及人造板生产,其机械加工性
能良好,易加工,动力消耗较低;因其木射线较宽,年
轮比较明显,也可作为刨切薄木进行贴面装饰,尤其
是弦向刨切薄木,其装饰效果较好。该乡土树种可作
为特种用途木材进行定向培育、推广。
参考文献:
[1] 中国植物志编委会主编 .中国植物志[M].北京:科学出
版社,1997.
[2] 金 辉,易同培,金爱梅,等 .峨边彝族自治县乡土树
种———绢毛稠李的初步调查和研究[J].四川林业科技,
2011(04):80,85-86.
[3] 云南高黎贡山国家自然保护区腾冲分局 .不同处理方法
对绢毛稠李发芽率影响初探[Z].出版单位不详 .
[4] 谭飙崛 .黑杨派杨木特性及胶合板制造工艺[J].林产工
业,1999(03):21-23.★
(栏目责任编辑 蒋旭东)