全 文 ：林业科学研究 2005, 18( 2) : 191~ 194
Forest Research
文章编号: 10011498( 2005) 02019104
5种不同品系相思木材的化学性质
I 木材化学组成及差异性
秦特夫, 黄洛华
(中国林业科学研究院木材工业研究所,北京 100091)
摘要:对大叶、厚荚、卷荚、马占和黑木等 5种不同品系相思木材的灰分、综纤维素、纤维素、半纤维素、1%NaOH 抽
出物、苯醇抽出物、多缩戊糖、木质素、相对结晶度等主要化学组成及变异进行了系统的研究, 揭示了 5 种不同品系
间相思木材主要化学组成的变异及差异性。研究结果表明:在 5 种品系的相思木材中大叶相思、厚荚相思和马占相
思木材具有基本相同的化学组成;而厚荚相思与卷荚相思、黑木相思之间, 马占相思与卷荚相思之间以及卷荚相思
与黑木相思之间的主要化学组成均存在不同程度的差异显著性。大叶、厚荚、卷荚、马占和黑木相思木材的综纤维
素含量分别为: 7125%、7084%、7547%、7238% 和 71 77% ;纤维素含量分别为: 4530%、4647%、5015%、
4648%和 4399% ;木质素含量分别为: 22 83%、2412%、1854%、2198%和 2077% ;相对结晶度分别为: 5874%、
4336%、4342%、3974%和 4189% ; 1%NaOH 抽出物含量分别为: 2202%、2120%、2273%、22 00%和 2620% ; 聚
戊糖含量分别为: 22 98%、2120%、24 68%、2320% 和 2472% ; 苯醇抽出物含量分别为: 578%、538%、613%、
620%和 625%。
关键词:相思木材; 化学组成;化学性质; 变异性
中图分类号: S7814 文献标识码: A
收稿日期: 20040819
基金项目: 中国 OPEC科技产业合作基金资助项目中部分内容
作者简介: 秦特夫( 1954 ) ,男,湖南沅江人,研究员.
Study on the Difference of Chemical Properties
among Five Acacia Species Woods
I. Study on the Difference of Chemical Composition
QIN Tef u, HUANG Luohua
(Research Institute of Wood Industry, CAF, Beijing 100091, China)
Abstract: The difference of chemical composition among five acacia species woods ( Acacia auriculaef ormis , A . crassicarpa , A .
cincinnata , A . mangium and A . melanoxylon ) were compared . The ash, holocellulose, cellulose, 1%NaOH extract ive,
benzeneethanol extractive, pentosan, lignin and relative crystallinity contents were investigated. By this study, the chemical com
position variable disciplinarians among the five acacia species woods were found . The results showed that they had almost the
same chemical properties for A . auriculaef ormis, A . crassicarpa and Acacia mangium ; the chemical composition of A . crassi
carpa had significant differences with that of A . cincinnata and A . melanoxylon , while the chemical composition between Acacia
magnium and A . cincinnata as well as between A . cincinnata and A . melanoxylon also had remarkable difference. The cont
ents of holocellulose for the woods ( Acacia auriculaef ormis, A . crassicarpa, A . cincinnata, A . mangium and A . melanoxylon)
were 71. 25% , 70. 84% , 75. 47% , 72. 38% and 71. 77% respectively; the contents of cellulose: 45. 30% , 46. 47% ,
50. 15% , 46. 48% and 43. 99% ; the contents of lignin: 22. 83% , 24. 12% , 18. 54% , 21. 98% and 20. 77% ; the contents of
relative crystallinity: 58. 74% , 43. 36% , 43. 42% , 39. 74% and 41. 89% ; the contents of 1% NaOH extractive: 22. 02% ,
21. 20% , 22. 73% , 22. 00% and 26. 20% ; the contents of pentosan: 22. 98% , 21. 20% , 24. 68% , 23. 20% and 24. 72% ;
the contents of benzeneethanol extractive: 5. 78% , 5. 38% , 6. 13% , 6. 20% and 6. 25%。
Key words:Acacia wood; chemical composition; chemical properties; variability
相思属( Acacia Mill. )又称金合欢属, 是我国南
方于 20世纪 30年代初由澳大利亚和巴布亚新几内
亚引入的用材树种。近年来相思类树种的引种品系
和人工栽培面积逐年增加, 主要分布在广东、海南、
广西、云南、福建等地。造林总面积已超过 1533万
hm
2
,其中大叶相思种植面积已达 8万 hm2 , 居第一
位。马占相思为667万 hm2。目前相思树的栽培区
域已扩展到华南 6个省区的 95万 hm2 的土地。相
思作为我国南方主要造林树种, 已列入华南各省区
的林业生产发展计划。随着相思木材产量的逐年增
加,相思木材的使用范围也更加广泛,除作为重要的
纸浆材原料外, 还可作为生产胶合板、实木家具和细
木工板等木材加工类用材[ 1]。为了实现对相思木材
的有效利用,近年来对于相思木材的研究已逐渐开
展,但主要研究重点均在相思木材的加工方面,如对
相思木材的干燥特性[ 2, 3] ,物理性质[ 4] ,制浆性能[ 56]
和防腐性能 [7] 等都进行过较为系统的研究, 而对于
不同品系之间相思木材的化学性质的差异性研究却
尚未见报道。
为了全面了解相思的不同品系间木材化学性质
及其差异性,实现相思木材的 适材适用!, 对在我国
种植面积较大的大叶相思( Acacia auriculaef ormis A.
Cunn. )、厚 荚相 思 ( A . crassicarpa A. Cunn. ex
Benth. )、卷荚相思( A . cincinnata F. Muell. )、马占相
思( A . mangium Willd. ) 和黑木相思( A . melanoxylon
R. Br. )等 5种不同品系相思木材的综纤维素、纤
维素、半纤维素、1%NaOH 抽出物、苯醇抽出物、聚
戊糖、木质素、冷水抽出物和热水抽出物等化学组成
及变异进行了系统的研究,以揭示不同品系相思木
材间主要化学成分和性质的变化规律及差异性。
1 材料和方法
11 试验材料
在广东省广州市龙眼洞中国林业科学研究院热
带林业研究所试验林场按国家标准( GBT2677193)
选择马占、黑木、卷荚、大叶和厚荚等 5种品系相思
树种各 3株, 在胸高部位截取 10 cm 圆盘 1个, 试样
气干后按国家标准制备成木材化学分析样品。
12 主要化学成分测定
大叶、厚荚、卷荚、马占和黑木等 5种品系相思
树种的综纤维素、纤维素、1%NaOH 抽出物、苯醇
抽出物、聚戊糖、木质素按照国家标准( GBT267710
95, GBT74489, GBT2677593, GB2677694 GB
2677994,GB2677894)进行测定和计算。
2 结果与讨论
对于大叶、厚荚、卷荚、马占和黑木等 5 种品系
的相思,虽然在树木形态学特征方面都同属相思属
树种,但由于受到树种间遗传性能差异的影响,使得
这 5种品系的相思木材在物理、化学方面会表现出
不同的性质。
21 5种品系相思树种综纤维素的含量及其差异
从纤维形态和木材解剖性质的角度进行选择,
相思木材是一种优质纸浆用材, 且被广泛用于制浆
造纸。所以在各品系间选择综纤维素含量较高的品
种用于纸浆材的培育,从相同的木材生物量中获得
更多的纸浆,这对于相思木材的合理利用非常重要。
从表1所示的 5种相思的综纤维素测定结果可见:
在 5种相思木材中,卷荚相思的综纤维素含量最高,
达到 7547% ,而厚荚相思木材的综纤维素含量最低
为 7084% ,两者间相差 463%, 其它 3种相思木材
的综纤维素含量差别不大, 均在 72%左右。由此可
见:作为纤维用材而言, 这 5 种相思木材与杨树一
样,均具有较高的综纤维素含量[ 8]。但仅从综纤维
素得率方面考虑,在 5种相思中以卷荚相思作为纸
浆材在经济上更为合理。
22 5种品系相思树种木材中 纤维素的含量及
其差异
纤维素是木材综纤维素中聚合度最高且最稳
定的部分,其含量的变化对纤维素质量的评价具有
重要意义。表1列出了 5种相思木材中 纤维素的
变化。
192 林 业 科 学 研 究 第 18 卷
表 1 5 种相思木材的主要化学成分 %
树种 综纤维素 纤维素 相对结晶度 木质素 1%NaOH抽出物 聚戊糖
苯醇
抽出物
冷水
抽出物
热水
抽出物 灰份
大叶 7125 4530 5874 2283 2202 2298 578 464 605 068
厚荚 7084 4647 4336 2412 2120 2120 538 535 745 0076
卷荚 7547 5015 4342 1854 2273 2468 613 726 896 017
马占 7238 4648 3974 2198 2200 2320 620 483 704 0062
黑木 7177 4399 4189 2077 2620 2472 625 643 910 027
由表1可见: 5种相思木材的综纤维素和纤维素的
含量变化并不完全一致。以卷荚相思含量最高为
5015%, 黑木相思 最低为 4399%, 两者 相差
616%, 其它 3种相思木材的含量相差不大,其中马
占相思和厚荚相思均为 46%左右, 而大叶相思为
4530%。从 5种品系相思木材 纤维素所占综纤
维素的比例可见:黑木相思木材的纤维素品质最差,
纤维素仅占综纤维素的 6129% ,而卷荚相思的纤
维素品质最 好, 纤维素可占到综 纤维素的
6645%, 其次是厚荚相思 ( 6560%) , 马占相思
( 6422% )和大叶相思( 6357%)。
23 5种品系相思树种木材的相对结晶度及其差异
木材的相对结晶度主要反映木材中纤维素的结
晶程度。一般来说, 随着结晶度的增加,纤维素的断
裂强度、弹性模量、硬度、密度、尺寸稳定性等都有所
提高;但延伸性、吸湿性、润胀性、吸附性、韧性、柔软
性和化学反应性等都会有所降低。因此, 纤维素的
相对结晶度是评价木材力学性质和纤维素品质的重
要依据。从表 1中可见: 大叶相思木材具有较高的
相对结晶度为 5874% ,而纤维素含量较高的马占相
思木材的相对结晶度却只有 3974%。因此,大叶相
思木材中的纤维素品质最高, 其它 3种相思木材的
相对结晶度均在 43%左右。
24 5种品系相思树种木材中木质素含量及其差异
木材中的木质素除赋予木材强度外, 还给予木
材一定的尺寸稳定性。因此木材中木质素含量的变
化对木材的物理、力学性质都有一定的影响。从表
1中列出的5种品系相思木材中木质素含量的测定
结果可见:在 5种品系的相思树种中,厚荚相思木材
具有较高的木质素含量, 达到 2412%, 而卷荚相思
木材的木质素含量最低为 1854%,其它 3种相思木
材中木质素含量变化依次为: 大叶相思( 2283% ) ,
马占相思( 2198%)和黑木相思( 2077% )。
25 5种品系相思树种木材中聚戊糖含量及其差异
在 5种相思木材中黑木相思和卷荚相思中聚戊
糖含量较高, 分别为 2472% 和 2468% , 其次是马
占相思( 2320% )和大叶相思( 2293%) ,厚荚相思含
量最低为 2120%。
26 5种品系相思树种木材中 1%NaOH 抽出物含
量及其差异
从表 1可见, 5种相思木材均具有较高的 1%
NaOH 抽出物含量, 其中黑木相思的 1%NaOH 抽出
物含量最高为 2680% ,而其它 4种相思木材的含量
均在 22%左右。
27 5种品系相思树种木材中苯醇抽出物、冷水、
热水抽出物和灰份含量及其差异
5种相思木材的苯醇抽出物含量在 538% ~
625%之间,以黑木相思木材的含量最高为 625% ,
厚荚相思含量最低为 538%。
5种相思木材的冷水抽出物含量在 464% ~
726%之间,以卷荚相思木材的含量最高为 726% ,
大叶相思含量最低为 464%; 5种相思木材的热水
抽出物含量在 605% ~ 910%之间, 以黑木相思木
材的含量最高为 910%, 大叶相思含量最低为
605%。
大叶相思木材的灰份含量最高为 068% , 黑木
相思次之为 027%, 而马占相思和厚荚相思木材中
的灰份含量很低,仅为 0062%和 0076%。
28 5种品系相思树种木材主要化学成分之间差异
性分析
为了了解5种品系相思树种的各主要化学成分
含量之间是否存在显著差异, 采用 单因素方差分
析!方法对 5种相思的各主要化学成分间在 005水
平的差异显著性进行了分析,分析结果见表 2。
193第 2期 秦特夫等: 5 种不同品系相思木材的化学性质 I 木材化学组成及差异性
表 2 5 种不同品系相思木材的主要化学成分间方差分析结果( F 值)
差异源 1%NaOH 抽出物 苯醇抽出物 聚戊糖 木质素 综纤维素 纤维素
大叶相思与厚荚相思 0007 7 045 248 146 200 427
大叶相思与马占相思 991∀ 10- 6 036 0061 058 276 292
大叶相思与卷荚相思 158 077 301 1569* 3213* 2388*
大叶相思与黑木相思 5314* 062 327 291 053 413
厚荚相思与马占相思 0004 3 262 298 1316* 835* 023
厚荚相思与卷荚相思 112 399 1565* 11026* 4295* 1802*
厚荚相思与黑木相思 3544* 435 1684* 1978* 647 3057*
马占相思与卷荚相思 061 004 117 3106* 1760* 893*
马占相思与黑木相思 241* 011 187 220 211 1191*
卷荚相思与黑木相思 1069* 0026 0002 9 828* 3486* 4366*
注:临界值 F005= 7708; * 表示显著
从表 2可见: 在大叶相思木材与厚荚相思木材
和马占相思木材之间的化学主要成分的各项指标之
间差异性均不显著, 表明大叶相思、厚荚相思和马占
相思具有基本相同的化学性质。大叶相思与卷荚相
思在木质素、综纤维素和 纤维素等 3个组分之间
存在着显著性差异。由于木质素和综纤维素的含量
占到木材总量的 90%以上, 是影响木材化学性质的
主要因素,因此可以判定大叶相思与卷荚相思的化
学性质存在差异。大叶相思与黑木相思之间除 1%
NaOH抽出物差异性显著外,其它指标之间的差异性
均不显著。在厚荚相思与马占相思的各项化学组成
指标中,木质素和综纤维素两项指标之间差异显著。
厚荚相思与卷荚相思的聚戊糖、木质素、综纤维素和
纤维素等 4 项指标差异显著, 表明厚荚相思与卷
荚相思的化学性质具有明显的差异。厚荚相思与黑
木相思之间 1%NaOH 抽出物、聚戊糖、木质素和
纤维素4项指标差异显著。马占相思与卷荚相思的
木质素、综纤维素和 纤维素 3项指标差异显著。
在马占相思与黑木相思之间 1%NaOH 抽出物
和纤维素两项指标差异显著。卷荚相思与黑木相
思之间 1%NaOH 抽出物, 综纤维素, 木质素和 纤
维素 4项指标差异显著。
3 小论
( 1)在 5种品系的相思木材中,卷荚相思具有最
高的综纤维素和 纤维素含量, 大叶相思木材的相
对结晶度最高, 厚荚相思木材具有较高的木质素含
量,达到 2412% ,而卷荚相思木材的木质素含量最
低为 1854%。
( 2) 5种品系的相思木材均具有较高 1% NaOH
抽出物, 其中黑木相思含量最高达到 2680%; 5 种
相思木材的苯醇抽出物含量在 538% ~ 625% 之
间。
(3) 5 种相思木材的聚戊糖含量在 2120% 和
2472%之间,其中黑木相思含量最高, 厚荚相思含
量最低。
( 4)方差分析结果显示, 在 5种品系的相思木材
中大叶相思、厚荚相思和马占相思木材具有基本相
同的化学性质;而厚荚相思与卷荚相思、黑木相思之
间和马占相思与卷荚相思之间以及卷荚相思与黑木
相思之间木材的主要化学组成均存在不同程度的差
异。
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