全 文 ：　　收稿日期 : 2001210222
基金项目 : “九五”国家科技攻关专题“国外松多世代遗传改良及培育技术研究”部分内容
作者简介 : 蔡坚 (19732) ,男 ,江西萍乡人 ,助理研究员 ,硕士.
　　文章编号 : 100121498 (2002) 0320297207
间伐强度对湿地松木材性质的影响规律研究
蔡　坚1 , 潘　文1 , 冯　水2 , 冯顺简2 , 陈瑞炳2
(11 广东省林业科学研究院 , 广东 广州　510520 ; 21 广东省阳江市林业科学研究所 , 广东 阳江　529500)
摘要 : 通过对不同间伐强度处理 (未间伐、弱度 (伐去株数 1816 %) 、中度 (伐去 3517 %) 、强度 (伐去
5219 %) )的 19 年生湿地松林分其林木木材的主要材性指标进行全面测试分析研究 ,结果表明 :间伐
后 8 a ,间伐强度对湿地松木材气干密度、全干密度、径向全干缩率、体积全干缩率、差异干缩、顺纹抗
压强度、抗弯强度、弹性模量、径向抗剪强度及端面硬度有显著影响 ;随着间伐强度的增大 ,树干年生
长轮平均宽度、木材差异干缩是增大的 ,而随间伐强度的增加木材气干密度、全干密度有不同程度的
减小 ,木材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、硬度等主要力学性质则是呈先增加后减小的趋
势。
关键词 : 湿地松 ;间伐强度 ;木材物理力学性质
中图分类号 : S78112 　　　　　　　　文献标识码 :A
湿地松 ( Pinus elliottii Engelmann) 是我国南方引种栽培国外松类中生长最快的树种之一 ,
现已成为南方低丘及沿海地区的重要造林树种 ,其栽培措施与材性关系的研究是湿地松定向
培育的理论基础。间伐是人工林经营的一项重要培育措施 ,它不仅对林木的生长环境予以改
进 ,而且对林木的材质也有重要的影响。因此 ,本文就不同间伐强度对湿地松木材性质的影响
进行了研究 ,以探求其变化规律 ,为湿地松人工林的定向培育和合理利用提供科学依据。
1 　材料与方法
111 　试样采集
试验地位于广东省阳江市林科所虾山凹 ,地处 21°52′N ,111°58′E ,平均海拔 2313 m ,年平
均气温 2213 ℃,极端最低温 - 114 ℃,极端最高温 3710 ℃,年日照时数 2 01119 h ,年降水量
2 46416 mm ,年均相对湿度 81 %。试验地土壤系发育在花岗岩上的赤红壤 ,土层厚度大于
100 cm。
试验林于 1982 年春用 5 个月生苗造林 ,初植密度为 1 111 株·hm- 2。1992 年进行间伐试
验 ,间伐前密度为 1 050 株·hm - 2。采用随机区组排列 ,4 个处理 ,按伐去的株数百分比分别为
对照 (不间伐) 、间伐 1816 %(弱度) 、3517 %(中度)和 5219 %(强度) ,每个处理 1 个小区 ,小区面
积为 01073 hm2 ,3 次重复。目前现有林密度为 452 　945 株·hm - 2。本次试验于 2000 年 3 月取
样 ,每种间伐处理各取 5 株 ,共计 20 株 ,试验样木记录见表 1。所有样木取自胸径 113 m 以上
至枝下高以下 ,截取 2 m 长的试材 2 段 ,取样及试件加工、制作过程参照国家标准《中国林业标
林业科学研究　2002 ,15 (3) :297 　303
Forest Research
准汇编 ———木材与木制品卷》[1 ]中 GB 1927 　29 - 91 (木材物理力学性质试验方法)进行。
112 　测试方法
林木生长轮平均宽度、干材晚材率及各项物理力学性质测试均参照国家标准《中国林业标
准汇编 ———木材与木制品卷》[1 ] GB1930 　43 - 91 (木材物理力学性质试验方法) 。各项力学性
质试验均在型号为 MW - 4 ,测定精度为 10 N 的 40 kN 木材万能试验机上进行 ,试验机的示值
误差不得超过 ±110 % ,各间伐处理的各种力学性质测定的有效样本数均在 30 　40 个以上。
表 1 　试验样木记录
间伐强度/ % 株数 编号 年龄/ a 现有密度/株·hm - 2
平均胸径
/ cm
平均树高
/ m 枝下高/ m
对照 (不间伐) 5 1 - 1 　1 - 5 19 452 19110 13126 7158
1816 5 2 - 1 　2 - 5 19 616 19120 12172 7180
3517 5 3 - 1 　3 - 5 19 781 19156 13136 8146
5219 5 4 - 1 　4 - 5 19 945 21124 13144 7178
2 　结果与分析
根据间伐后 8 a 的测定结果 ,参照国家标准《中国林业标准汇编 ———木材与木制品卷》[1 ]
中的 GB1928 - 91 的规定 ,对各间伐强度的各项物理力学指标进行统计 ,同时 ,利用郎奎健等
IBM - PC系列程序[2 ] ,对不同间伐强度的湿地松木材性质进行统计分析 ,结果列于表 2。
211 　年生长轮平均宽度和晚材率
林木的年生长轮平均宽度直接反映了树木生长速度的大小。从表 2 可以看出 ,随着间伐
强度的增加 ,生长轮平均宽度也增加 ,这一结论与大多数研究者的研究结果相同[3 ,4 ] 。与对照
相比 ,间伐强度为 1816 %、3517 %和 5219 %时 ,年生长轮平均宽度分别增加了 512 %、713 %和
918 %。这主要是由于间伐后 ,拓宽了林木的有效生长空间 ,使树冠和树干发育加快 ,生长率增
大 ,引起年轮宽度增加。间伐强度对林木晚材率的影响 ,熊平波[4 ]对 20 年生左右的杉木、吴义
强等[5 ]对 21 年生 (间伐后 6 a)的日本落叶松研究后认为 ,强度间伐 ,晚材率低 ,弱度间伐 ,晚材
率高 ,而本次试验结果表明不同间伐强度对 19 年生湿地松晚材率的影响不大 ,无明显变化规
律。经方差分析 (表 3)表明 ,间伐强度对生长轮平均宽度和晚材率的影响均不显著。
212 　木材物理性质
21211 　木材密度 　间伐强度对林木木材密度影响的研究尚未有一致结论。Myers[6 ]对北美黄
松 ( Pinus ponderosa) 研究后指出 ,间伐材和未间伐之间木材密度没有差别 ,Cown[7 ]对辐射松
( Pinus radiata D. Don)研究认为强度间伐会降低木材密度 ,周 [8 ]研究 6 年生的落叶松 ( Larix
gmelini (Rupr) Kuz. )间伐幼龄材后认为间伐使木材密度下降。Lowery 等[9 ]甚至发现 ,美国落叶
松间伐后 15 a 内保留木的木材密度始终大于对照木的木材密度。本次试验结果 (表 2) 表明 :
间伐对湿地松木材密度的影响 ,呈现与年生长轮宽度相反的趋势 ,即随着间伐强度的增大 ,木
材的气干和全干密度都不断减小 ,以强度 (伐去 5219 %) 间伐材下降最多 ,分别比对照下降了
918 %和 1110 %。方差分析 (表 3)表明 ,间伐强度对湿地松木材的气干和全干密度的影响均极
显著。进一步多重比较 (表 4) 发现 ,强度 (伐去 5219 %) 间伐与未间伐材之间的差异达显著水
平 ,其余无显著差异 ,说明强度间伐使湿地松的木材密度降低。
892　 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 15 卷
表 2 　湿地松木材材性指标统计值 (19 年生)
项目 平均值 X 间伐强度/ % 标准误差 Sr 变异系数 V/ % 准确指数 P/ % ①
生长轮宽度/ mm
5174
6104
6116
6130 对照181635175219 01706017440184601853 1213121313171315 41215414304178041864
晚材率/ %
51101
51160
53164
51152 对照181635175219 91568189411173111964 1717171422112312 61076612547170681343
气干密度/ (g·cm - 3)
01634
01611
01606
01572 对照181635175219 01079010590105701058 12159189141012 41063310932197531254
全干密度/ (g·cm - 3)
01609
01582
01575
01542 对照181635175219 0108010600105701060 1311101410101111 41257312843115131548
全
干
缩
率
/
%
弦向
31327
31239
31088
31148 对照181635175219 01573017480156001674 1712231118112114 51669714945180571041
径向
31431
21790
21630
21546 对照181635175219 01899016480155501711 2612231221112719 81611714416175791065
体积
71020
61191
51950
51978 对照181635175219 11473112901107711529 2110201818112516 61900616755187581408
差异干缩
11013
11140
11168
11222 对照181635175219 01161011700117301177 2015141914181415 51015414734168441579
顺纹抗压强度/ MPa
4919
5111
5413
4817 对照181635175219 51709415075186751479 111481810181113 31620218273145831514
抗弯强度/ MPa
92199
94163
99114
90191 对照181635175219 1019391316879199871754 111814151011815 31768416323118921767
992第 3 期 蔡 　坚等 :间伐强度对湿地松木材性质的影响规律研究
续表 2
项目 间伐强度/ % 平均值 X 标准误差 Sr 变异系数 V/ % 准确指数 P/ % ①
抗弯弹性模量/ MPa
9 96515
10 00018
11 23614
8 68111 对照181635175219 1 3901651 3141941 4291581 837199 1410131112172112 41527412664112861869
冲击韧性/ (kJ·m - 2)
21157
15189
20189
19188 对照181635175219 111548155111359127 1314131513161117 41880419104196241251
抗剪强度/ MPa
弦向
10114
9192
9191
9175 对照181635175219 1140113411241139 1318131512131413 41875417674142351050
径向
12109
12185
11181
11149 对照181635175219 1167117611561165 1318131713121410 41892418364167541974
硬度/ N
径面
4 47812
4 73518
4 855139
4 25219 对照181635175219 9821988561449281131 154198 2210181119112712 71528614966165591755
弦面
4 19119
4 40513
4 64218
4 24515 对照181635175219 1 0441817961081 0641821 337138 2419181122193115 81549614917198591315
端面
4 48417
5 23413
5 28618
4 74116 对照181635175219 8001031 1421789811081 069163 1718211818162216 61119718436146181103
　　①准确指数 P = (2Sr/ X) ×100 %
表 3 　不同间伐强度间材性方差分析
项目 组间均方差 组内均方差 F 值 F0105 F0101 差异显著性
年生长轮宽度 4174 364162 0101 2168 3194 N1S
晚材率 56101 113198 0149 2168 3194 N1S
气干密度 01026 01044 6125 2166 3192 3 3
全干密度 01028 01004 6182 2166 3192 3 3
弦向 01413 01414 0199 2166 3192 N1S
全干缩率 径向 61013 01506 11187 2166 3192 3 3
体积 91351 11826 5112 2166 3192 3 3
差异干缩 01308 01110 2180 2166 3192 3
顺纹抗压强度 234114 29137 7197 2166 3192 3 3
抗弯强度 480114 117103 4110 2166 3192 3 3
抗弯弹性模量 41 370 540 2 271 227 18122 2166 3192 3 3
冲击韧性 193135 104196 1184 2169 3196 N1S
抗剪强度 弦向径向
01808
10178 118052176 01453190 21682168 31943194 N1S3
弦面 1 350 635 1 159 808 1116 2168 3194 N1S
硬度 径面 2 307 797 971 80517 2137 2168 3194 N1S
端面 4 970 902 1 003 389 4195 2168 3194 3 3
　　注 :N1S—无显著差异 , 3 —在 0105 水平下差异显著 , 3 3 —在 0101 水平下差异显著。
003　 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 15 卷
21212 　全干缩率　由表 2 和表 3 可见 ,间伐强度对林木干材弦向全干缩率的影响不显著 ,对
干材径向和体积全干缩率的影响极显著 ,对干材差异干缩的影响显著。与对照相比 ,各间伐强
度下林木干材的弦向、径向、体积全干缩率都有下降 ,其中弦向、体积全干缩率均以中度间伐
(伐去 3517 %)为最低 ,比对照分别减小 712 %和 1512 % ,径向干缩则以强度 (伐去 5219 %) 间伐
最小 ,比对照减小达 2314 %。而差异干缩随间伐强度的增大而增大 ,各间伐强度分别比对照
增加 1215 %、1513 %、2016 % ,这与鲍甫成[10 ]对北京杨 ( Populus ×beijingensis W. Y. Hsu) 的研究
结果相一致。干材差异干缩过高 ,在木材干燥过程中极易产生变形和开裂 ,因此认为 ,间伐对
木材的干缩有不良的影响。
表 4 　不同间伐强度木材密度和主要力学性质多重比较
间伐强
度/ %
气干密度/ (g·cm - 3)
均值 显著性
全干密度/ (g·cm - 3)
均值 显著性
顺纹抗压强度/ MPa
均值 显著性
抗弯强度/ MPa
均值 显著性
弹性模量/ MPa
均值 显著性
对照 01634 a 01609 a 4919 b 92. 99 ab 9 965. 5 c
18. 6 0. 611 a 0. 582 a 51. 1 ab 94. 63 ab 10 000. 8 b
35. 7 0. 606 a 0. 575 a 54. 3 a 99. 14 a 11 236. 4 a
52. 9 0. 571 b 0. 542 b 48. 7 b 90. 91 b 8 681. 1 d
　　注 :显著性一栏中 ,小写表示 0105 水平下的差异显著性 ,同一列中 ,相同字母表示无显著差异。
213 　木材主要力学性质
21311 　顺纹抗压、抗弯强度和抗弯弹性模量　由表 2 可见 ,试验林木的顺纹抗压、抗弯强度和
抗弯弹性模量 ,随间伐强度的增大 ,呈先增大后减小的变化规律 ,均以中度间伐 (伐去 3517 %)
时最高 ,此 3 种指标分别比对照提高 8196 %、6161 %和 12175 % ,以强度间伐 (伐去 5219 %)为最
低 ,分别比对照降低 2135 %、2124 %和 12189 %。方差分析 (表 3) 表明 ,间伐强度对干材顺纹抗
压、抗弯强度和抗弯弹性模量的影响均极显著 ,这个结果与卫广扬[3 ] 、熊平波[4 ]等对杉木的研
究结果一致。进一步进行多重比较 (表 4) 发现 ,中度间伐与对照和强度间伐间的干材顺纹抗
压强度 ,中度间伐与强度间伐间干材抗弯强度 ,中、强度间伐与对照、弱度间伐间 ,中、强度间伐
相互间的干材抗弯弹性模量的差异均达显著水平。由此可见 ,中度间伐 (伐去 3517 %) 能提高
木材强度 ,而间伐强度过大使木材强度明显降低。
21312 　抗剪强度 　由表 2 可见 ,试验林木干材的弦向抗剪强度随间伐强度的增大而略有减
小 ,但差异不显著 ;径向抗剪强度以弱度间伐 (伐去 1817 %) 为最大 (12185 MPa) ,比对照提高
6129 % ,其次是对照。方差分析 (表 3)表明 ,强度 (伐去 5219 %) 间伐对径向抗剪强度的影响显
著 ,对弦向抗剪强度的影响不显著。
21313 　冲击韧性 　由表 2、3 可见 ,间伐强度对林木干材的冲击韧性的影响不显著 ,且变化规
律无明显 ,以对照最大 (21. 57 kJ·m - 2) ,而弱度间伐 (伐去 1816 %)时最小 (15189 kJ·m - 2) 。
21314 　硬度 　对于木材硬度指标来说 ,针、阔叶材均以端面硬度比侧面硬度高 ,本次试验也证
实了这一点。从表 2 中看出 ,木材的弦面、径面、端面硬度也有与顺纹抗压、抗弯强度和抗弯弹
性模量相同的变化规律 ,即随着间伐强度的增大 ,各项硬度指标先增大后减小 ,亦是在中度间
伐 (伐去 3517 %) 时达到最大 ,其弦面、径面、端面硬度分别比对照提高了 1017 %、814 %和
1719 %。方差分析 (表 3)表明 ,间伐强度对弦面、径面硬度无显著影响 ,对端面硬度的影响极
显著。
103第 3 期 蔡 　坚等 :间伐强度对湿地松木材性质的影响规律研究
3 　结　论
(1)间伐强度对 19 年生 (间伐后 8 a)湿地松林木 (初值密度 1 111 株·hm - 2) 干材年生长轮
平均宽度的影响 ,随间伐强度的增大而增大 ;而对晚材率的影响不大 ,无明显变化规律。方差
分析表明 ,本次试验条件下不同间伐强度间林木干材年生长轮平均宽度和晚材率差异均不显
著。
(2)随着间伐强度的增大 ,19 年生 (间伐后 8 a) 湿地松木材的气干密度和全干密度及全干
缩率随之减小 ,而差异干缩则随间伐强度的增大而增加。方差分析表明 ,间伐强度处理对林木
干材的气干密度、全干密度、径向全干缩率、体积全干缩率和差异干缩有显著影响。进一步多
重比较发现 ,强度间伐 (伐去 5219 %)与对照 (未间伐) 之间的气干密度和全干密度的差异达显
著水平 ,中 (伐去 3517 %) 、弱度 (伐去 1816 %)间伐与对照之间的差异不显著。
(3)湿地松木材的顺纹抗压强度、抗弯强度、弹性模量、弦面硬度、径面硬度和端面硬度随
间伐强度的增大 ,呈先增大后减小的变化规律 ,均以中度间伐 (伐去 3517 %) 时达到最大 ,分别
比对照 (未间伐) 增加 8196 %、6161 %、12175 %、1017 %、814 %和 1719 % ,而强度间伐 (伐去
5219 %)的干材顺纹抗压强度、抗弯强度、弹性模量、径面硬度最小。不同间伐强度之间 ,其干
材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、端面硬度、径向抗剪强度达到显著或极显著差异。
(4)从湿地松木材的基本密度和顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、硬度等主要力学
性质分析 ,初植密度为 1 111 株·hm - 2时 ,保留密度在 616 　781 株·hm - 2的中 (伐去 3517 %) 、弱
度 (伐去 1816 %)间伐不但可以加快林木生长 ,还可适当地提高木材强度 ,有利于提高木材材
性 ,而强度 (伐去 5219 %)间伐则使木材材性明显降低。
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203　 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 15 卷
Effects of Thinning Intensity on Wood Properties of Slash Pine
CAI Jian1 , PAN Wen1 , FENG Shui2 , FENG Shun2jian2 , CHEN Rui2bing2
(1. Guangdong Forestry Research Institute , Guangzhou 　510520 ,Guangdong , China ;
2. Yangjiang Forestry Research Institute of Guangdong Province , Yangjiang 　529500 ,Guangdong , China)
Abstract : Wood properties of 19 years old slash pine from four plots subjected different thinning intensity
(0 %、1816 %、3517 %、5219 %) were determined and analyzed. Results show that thinning intensity had
significant or highly significant effects on air2dry specific gravity , oven2dry specific gravity , radial and
volume total shrinkage , shrinkage ratio (tangential to radial direction) , compression strength parallel to
grain , bending strength , modules of elasticity , radial shearing strength , and the cross section hardness
after thinning for 8 years ; with the increase of thinning intensity , the width of growth ring and the shrink2
age ratio increased , whereas the air2dry specific gravity and oven2dry specific gravity decreased to certain
degree , and the compression strength parallel to grain , bending strength , modules of elasticity , and hard2
ness increased at first and then decreased.
Key words : slash pine ; thinning intensity ; physical2mechanical properties of wood 303第 3 期 蔡 　坚等 :间伐强度对湿地松木材性质的影响规律研究