全 文 ：第 4 卷 第 3 期
1 9 9 1 年 6 月
林 业 科学研 究 V o l。 4
Ju n
。 ,
,
N o
。
3
FO R E ST R E S E A R C H 1 9 9 1
林地施肥对 I 一2 14杨木材性质的影响’
柴修武 陆熙娴 相亚明 黄洛华
(中国林业科学研究院木材工业研究所 )
摘要 本文系统地研究了林地施肥与 I 一21 4杨木材性质的关系 。 其结果 : 林地施肥后 , 木 材
纤维的长度、 宽度 、 壁厚及化学组成的a 一纤维素的数均值呈上升趋势 , 木材细胞 次 生 壁 S , 层的
微纤丝角由19 . 4度减至 1 8 . 3度 , 纤维素的相对结晶度由5 4 . 5 %增加为5 6 。 3 % , 木材的物理力学 性
质诸项指标 , 虽互有高低 , 经方差分析验证 , 尚未达到差异显著水平 , 化学机械浆(C M P) 制浆特
征和浆张的物理性质 , 除多量施肥的化学预处理后得率(8 9 。 2 % )稍高外 , 其他各项指标相近 。
关幼词 I 一 2 14 杨 , 木材性质
林地施肥的目的 , 在于满足杨树生长发育所需的营养元素 , 以求在较短时间内获得较多
的林木生长量和较好的木材材质 。 I 一21 4杨林地施肥与生长效应材料 , 由中国林业科学研究
院林业研究所刘寿坡研究员提供 l‘] , 致于林地施肥对 I 一2 14 杨 木材性 质的影响 , 本文进行了
研究 , 其结果为杨树集约栽培提供科学参考依据 。
1 试验林地概况
I 一2 14杨(P o p : lu : 又 。: : a m e r ic a n a (D o d e ) G u it ie r e v 。 ‘卜2 1 4 ’ ) 林地施肥效应试验
林设在山东省在平县苗圃内 。 该林地位于 36 “35 ‘ N , 1 16 0 10 ’ E , 黄河下游 , 徒骇河东侧 。年均
气温 1 3 . 2 ℃ , 年降雨量为6 0 m m , 地下水 位 3 m , 雨 季为 l m 左右 。 土壤 为黄河淤积形
成的粘壤质黄潮土 , 土壤容重 为 1 。 3 ~ 1 . 4 9 / c m “。 速 效氮(N )含 量低 , 形成土壤养分相对
贫乏 。 1 9 8 1年全面机耕深4 0 c m , 1 9 8 2年初穴 状整地 l m 见 方 , 同年造林 , 株行距为 4 m x
s m
,
50 。株/ h a 。 造林后每年施肥一次 , 沟施于植株两侧 , 共 8 年 。 林地施肥与林木生长状
况见表 1 。 试材采自试验林内三个不同处理小区中 , 选有代表性的平均木各三株 。
表 1 1 一21 4栩林地施肥与生长t 关系
年施肥量 ¹
( k g / h a )
未 施 肥
树 龄 树 高
施肥处理
( a ) ( m )
胸 径
( e m )
单株材积 单株材积 相对值
(m 3) (% )
公顷材积
(m 3/ h a )
未 施 肥 15 . 1 17 . 3
中量施肥 氮 8 1
.
46 -
钾 7 0 . 7 5 , 17 2 22
.
5
多量施肥 氮 16 2
.
94
钾 23 . 5 8
砰 2 90 . 7 ,
绿肥 10 0 0 0
, 磷 5 8 · 14 ,
, 绿肥 5 0 0 0 17
.
9 23 2
0
.
1 46 2
0
.
20 1 0
0
.
3 02 3
10 0 7 2
.
38 8 9
13 8 9 9
.
5 15 2
20 7 149
.
6 46 0
¹ 氮为尿素 (含 N 46 . 0 3 % ) , 钾 为硫酸钾 (含 K : 0 5 3% ) , 磷为过磷馥钙 (含 P : O : 12 . 9 % ) , 绿肥为紫穗槐嫩枝叶 。
本文于 19 9 0年 1飞月 2 日收到 。
* 本研究为林业部“杨树无性系 良种木材性质的研 究”项 目一部分 。 参加 人员尚有骆秀琴 、 张寿槐 、 丁水汀 、 孙成志 (中
国林科院林化所 ) 、 胡惠仁(天津轻工业学院 ) , 本文承周盗 、 鲍甫成研究员审阅 , 特此致谢 。
29 8 林 业 科 学 研 究 4 卷
2 试验方法
试材离析后采用常规方法和K A JA A N I FS一10 0 自动纤维长度分析仪测定纤维长度 、 宽
度 、壁厚、腔径 , 采用X 射线衍射法 12 ” l测定木材细胞壁 S : 层微纤丝角和 纤 维 素的相对结 晶
度 , 根据国家标准“造纸工业测试方法G B 2 6 7 . 2一81 一 1卜81 ”进行化学成分分析 , 参考国家标
准“木材物理力学试验方法”进行木材物理力学试验和数据处理 , 制浆选用化学机械浆 (c M P)
制浆试验程序 [’] 。
3 结果与讨论
3
.
1 材色
木材淡黄褐色 , 内外部材色较为一致 , 未见 ‘红心材” , 对制浆造纸漂白有益。 施肥与未
施肥的木材材色基本一致 。
3
.
2 纤维形态
林地随施肥量的增加 , 林木生长加快 , 径级加粗 , 纤维的长度增长呈上升趋势(表2 , 3) 。
衰 2 导 , 和 纤 维 形 态 (单位 : “间
施肥处理
导管
长度
佳 长 度 璧腔 比
数均值
纤维 ~
长宽比 柔性系数山宽 度
纤 维
双璧厚
纤 维
腔 径一未 施 肥中t 施肥多t 施肥 5 7 9 . 9 66 11 1 26 34 . 2 7 1 0 25 . 4 31 0 7 5 0 41 1 0 2 . 4 5
标准差 离散系数 º
323
.
28 0
‘
32
315
.
0 0 0
.
29
317
.
38 0
.
29
24
.
40
24
.
89
25
.
50
14
.
7 8
14
.
6 0
14
.
8 2
0 30
0
.
32
0
.
30
¹ 柔性系数系纤维腔径与纤维宽度之 比 ,
º 离放系数系标准差与纤维 长度之 比 , 此 值t 小 , 表示好维的均匀性t 好 。
裹 3 纤 橄 长 度¹
侧 祖根数 算术值º 重址平均值À 二重重且平均值¼ 。. 3m m 以下 纤维 和杂细胞含t 《% )
施肥处理 一 一— -一 - -一 - --一—一—(根 ) ( m m ) ( m m ) (m m ) 算术平均 贡盆平均未 施 肥 439 1 0 . 5 6 0 . 7 3 0 . 8 7 23 . 16 6 . 9 4
中 t 施肥 5 25 7 0 . 6 9 0 . 8 7 1 . 0 2 19 . 6 1 3 . 7 8
多 t 施肥 420 5 0 . 7 2 0 . 9 7 1 . 0 6 19 . 0 3 3 . 49
~ 一 , 。 二 , 。 _ _ . ~ ~ . , 一 ~ ~ , . _ 一 ~ 一 ‘ 一 t _ ~ ‘ . , ~ , 艺耐 ~ ~ ~ ~ . 二 ~ 、 , . ~叨分三 八。 Ju a n l r o 一 i U U 对维农压阅龙认阅足 , 卿界不个阅即维 仗 压 ‘N = 一州= , 创里 皿个刘盯堆伏 灰.‘ 乃
乏n l“
~艺雨产 ¼二重重 t 平均 纤维长度 L w
产 二 艺”1.
~习石了厂 ’ ”为各组分的好维总根数 , ,为各 组分的纤维长度 。
这一结果与 Ch e n g 和 B e n s e n d 研究氮 ( N )素对两个杨树无性 系 ( T r is t i s N o . 1 , P o p“lu s
t r i: 亡注5 x P叩 u lu s 白a lsa 成云fe r a L . , a x W i s e o n si n 一5 , Po p赵lu s d e lt o i do s x P o p赵lu s 刀19 , a )
影响与幼茎解剖的结果相一致 [‘l 。 纤维 的宽度 、 壁厚的数均值同样亦有所增加。 上述纤维形
态的变化 , 经方差分析 , 差异未达到显著水平。 施肥对木材纤维的影响 , 亦有研究者得出不
同的结果困 。
3
. 3 徽纤丝角
林地施肥后 , 微纤丝角随纤维长度的增长 , 数均值减小( 表 4 ) 。 微纤丝角是细胞壁的荃
3 期 柴修武等 : 林地施肥对 I 一 2 14 杨木材性质的影响
本性质之一川 , 角度愈小 , 木材的强度愈大 , 变形愈小 。
表 4 细胞次生壁 52层徽纤丝角和纤维紊的相对结舀度
未 施 肥 中 量 施 肥 多 量 施 肥
施 肥 处 理 株 数
敛均 值
株 数
数均值
株 数
数均值
徽纤丝角 (度 )
相对结晶度 (% )
19
.
2 1 9
.
8 1 9
5 3
.
4 5 5 8 5 4
9
. 返 2 2 . 6 2 0 . 8 1 1 6 1 8 . 3 17 . 1 2 4 . 8 1 5 . 6 1 9 . 2
5 4
.
5 5 7
.
6 5 3
.
7 57
.
6 5 6
.
3 5 5
.
6 5 7
.
0 5 5
.
9 5 6
3
.
4 纤维素的相对结昌度
从表 4 看出, I 一2 14 杨木材纤维素的相对结晶度 , 有上升趋势 。 纤维素结晶度的提高 ,
纤维的抗张强度 、 抗弯弹性模量 、 硬度 、 密度和尺寸稳定性增高 ; 保水值 、 伸长率 、 染料吸
着度、 润胀度 、 柔软性和化学反应性降低 17 ] 。
3
.
5 木材化学成分
I一2 14 杨木材化学成分 , 国内已有报道[vl 。 林地施肥对 I 一21 4杨木材化学成分的影响 ,
从试验结果来看 , 变异不大 , 唯有 a 一纤维素含量随林地施肥量的增加而上升 (表 5 )。 a 一纤
维素的高低 , 标志着木材纤维的优劣。 因而林地按需施肥 , 对提高木材品质是有益的。
表 5 化 学 成 分 (单位 : % )
抽 提 物
施肥处理 灰分 水分— 木素 多戊糖 综纤维素 a 一纤维素冷水 热水 1 %N a O H 苯一乙醉未 施 肥 0 . 76 6 . 3 0 2 . 7 a 3 . ‘7 1 9 . 6马 2 . 5 4 21 . 4 5 2 3 . 色3 7 4 . 9 6 42 . 0 3中徽施施 勺. 8 3 石. 1 3 2 . 6 6 3 . 4 3 20 . 2 0 2 . 7 0 2 1 . 8 2 2 4 . 0 3 7 4 . 2 6 4 2 . 4 3多盈施肥 0 . 6 6 5 . 9 1 2 . 1 1 3 . 3 3 2 0 . 2 4 2 . 8 3 2 1 . 8 7 2 4 . 24 7 5 . 0 1 4 2 . 5 13 . 6 木材物理力学性质随施肥量的增加 , 木材密度数均值呈下降趋势 , 顺纹抗压强度没有变化 , 而端面硬度却有提高 (表 6 )。 木材物理力学指标数均值的变化 , 经方差检验 , 差异并非显著 。3 . 7 化学机械桨制浆特征和桨张物理性质试验结果表明 , 除多量施肥化学预处理后的得率较高外 , 其他诸项数均值都比较接近 ;浆张各项强度相差不大 , 除未施肥林地木材的浆张耐破指数较高和多量林地施肥木材的浆张
撕裂指数较高外(表7 , 8) , 其他均无不利影响 。
总之林地施肥后, I讼14 杨木材性质发生了一些变化 : ¹ 木材纤维的长度有所增长 , 纤维
宽度加大 , 但其差异均未达到显著水平。 º 木材细胞次生壁 S : 层微纤丝 角趋 于 减小 , 纤维
素的相对结晶度的百分率增高。 » 木材化学成分含量略同, 只有 a 一纤维素随林地施肥量 的
增加而增加。 ¼木材物理力学诸项指标 , 有较小变化 , 但方差分析 , 差异均不显著 。 ½ 木材
化学机械浆 ( CMP ) 制浆特征 , 除多量施肥化学预处理后得率较高外 , 其他各项指标变化不
大。
从本项研究结果 , 可得出这样的结论 : 合理施肥可提高杨树木材品质 , 特别是木材纤维
的品质。 所以因地施肥是 I 招 14 杨定向培育 、 提高木材品质必不 可少 的集 约 经 营 措 施 之
3 0 0 林 业 科 学 研 究 4 卷
衰 e 木 材 物 班 力 学 性 质
未施肥 (对照 )区 中 量 施 肥 区 多 贫 施 肥 区
施肥处理
均值 标准差 标准误差
变异
系数
准确
指 致 均值 标准 差
标准
误 差
变异 准确
系数 指数 均值 标准差 标准误差
变异 准确
系数 指致
密度 (g / e m 3 )
64闪干缩系数{径向
(% )
’ 弦 向
0
.
4 1 6 0
. 幻2 0 0 ‘ 0 0 3 5
0
.
1 17 0
.
0 10 0
.
0 0 1 8
0
.
2 46 0
.
0 1 0 0
.
00 1 8
4
,
8 9 0
8 93 1
4
. 〔6
7
。
07
0
.
4 0 8 0
.
0 26 0
.
0 0 4 4
0
.
1 18 0
.
0 12 0 0 0 1 9
0
.
2 2 4 0
.
0 15 0
,
CO2 5
:
.
::
1
.
0 8
6
.
1 7 1
0
,
4 0 3 0 0 1 7 0 00 2 9 4
.
3 4 0
.
7 1
D 1 2 5 0
.
0 1 1 0
.
C0 1 7 8
.
5 7 1
.
39
0
.
2 4 9 0
.
0 11 0
. 刃0 1 9 4 . 5 9 0 . 7 6
5OU口‘”灿U户月口‘
抗弯强度
( MPa )
抗弯弹性模量
( G Pa )
顺纹抗压 强度
( MP a )
冲击韧性
( k J/ m Z )
6 1
.
4 4
.
3 1 0
.
7 5
5
.
9 3 0
.
5 4 1 幻 . 0 9 4
1
.
2 1 5 9
.
0 5
.
8 4 0
.
9 0 5 9
.
8 9 1
.
6 5 5 8
.
8 4
.
4 6 0
.
7 1 4 7
.
58 1
.
21
9
.
13 5
.
7 2 0
.
8 06 0
.
1 3 2 1 4
.
1 1 2
.
3 2 5
.
8 4 0
.
5 8 5 0
. 幻9 5 10 . 0 3 1 . 6 3
2 7
.
9 9 7 0
.
3 4 3 7
.
0 6
1 5 9
1
.
2 3 27
.
9 2
.
50 0
.
4 1 8 8
.
99 1
.
5 0 2 7
.
9 1
.
9 3 0
.
3 1 7 6
. 口2 1 . 14
Žbl卜
O四”ŽO目晓U,么n.5口胜..-卜八甘‘100”,人二J几舀上,二七n一b.⋯,工U臼三3 . 8 9 1
.
2 4 0
.
3 叹 3 1 . 7 8 8 . 8 1 3 . 8 5 0 . 9 4 0 . 1 7 2 4 . 4 0 4 . 幻7 3 . 7 3
1 5
.
7 5 4
.
5 5 1 6 8
2 9
.
8 4 5
.
0 4
硬 度
( N )
径面 18 . 9 2 . 5 7 0 . 7 40 1 3 . 8 4 4 . 0 0
弦面 18 . 8 2 . 5 7 0 . 7 6 2 1 3 . 3 4 3 . 8 5
端面 2 2 . 8 2 . 3 6 0 . 6 8 4 1 0 . 3 6 2 , 9 9
17
.
6
19
.
3
2 5
.
4
2
.
7了
1
.
8 7
1
.
4 9
0
.
7 98
0
.
5 40
0
.
4 30
6 8 2
.
8 0 1 8
.
4
8 5 1
.
6 9 2 5
.
1
2 1
.
7 4 6
.
2 8
1 1
.
0 1 3
.
18
6
.
4 1 1
.
3 5
注 : 木材密度 、 抗弯强度 、 抗弯弹性棋且、 顺纹坑压强度 、 冲击韧性 、 硬度均 为含水率 15 % 的值 。 单位名称 : I M P。
( 兆帕 ) = 10 . 1 9 2 k g f / c m Z , G Pa (千兆帕 ) ; k J / m : (千焦耳/ m Z ) , N 二 (牛顿 ) 。
衰 7 化学机旅滚( C MP ) 翻泉特征
废液中N a : 5 0 3
施 肥 处 理 含 贵
( g / l )
磨桨后打桨度
、。S R )
未漂浆 白度S BD
( % )
漂 白浆白度S BD
( % )
未 施 肥
中至施肥
多址施肥
8 7
.
5
8 6
.
9
8 9
.
2
3
.
0 9
3
.
0 3
3
.
0 6
4 0
.
5
3 7
.
5
3 7
.
5
4 6
.
5
4 7
.
3
4 6
.
7
6 3
.
2
6 2
.
5
6 1
。
8
未 派 魏 桨 张 物 理 性 质
施肥处那
打 桨 度
(
。S R )
衰 8
定 盆
( g /
e m “ )
抗张指数
( N
·
m Z / g )
表观密度
( g / e m 3 )
耐破指致
( k Pa
·
m “/ g )
抓裂指数
( m N
·
m Z / g )
耐折度( 双折 )
( 次 )
30
,自. .二f鑫,未 施 肥
中皿施肥
多龙施肥
4 0
.
5
3 7
.
5
3 7 5
4 9
.
2
4 9
.
!
4 9
.
2
4 3
.
85
4 4
.
57
4 4
.
92
0
.
42
0
.
4 1
0
.
4 1
2 0 5
1
.
8 8
王. 6 3
5
.
0 5
4 3 9
5
.
1 8
, 考 文 献
〔1〕刘寿坡 , 19 8 6 , 意大利2 14 场人工 幼林施肥效应 , 土城通报 , ( 幻 。
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仁3〕阮错根等 , 1 9 8 2 , 应用X 射线一 (0 0 2 )衍射孤法侧定纤维次生璧的徽纤 丝角 , 林业科学 , 18 ( 1 ) : 64 ~ 70 。
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.
e t a l
. , 19 7 9
, I n flu e n e e o f N itr o g e n o n St e m A n a t o m y o f t w o Po p u lu s C lo n e s
, 附 o o d
S c ie n c e , 1 1 ( 3 )
: 27 6一 1 8 1 .
仁6〕 D a s s w e ll H . E . , 19 8 , , T h e E ffe e t o f S i lv ie u lt u ra ] P r a e t ie e s o n w o o d p r o P e r t ie s , W o o d V a r i a -
t io n
, I t s Ca u s e s a n d C o n t r o l, 2 1 0 ~ 2 3 1
.
泞〕 孙成志等 , 1 9 8 8 , 速生杨全树林化学热房机械浆 ( T M P) 的研 究 , 林业化学与工业—林产化学 化工学会学术会认论文集 (互 ) : 3 ~ 1 2 。
3 期 柴修武等 : 林地施肥对 I 一 21 4杨木材性质的影响 3 0 1
E ff
e c t o f F e r til‘z a t‘0 0 0 0 the 研o o d P r o Pe r t‘e s
o
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‘
I 一2 1 4 ’
Ch a i X iu w u L u X ix ia n X ia n g y a 扭in g H u a n g L u o h u a
(T 人e R e s e。: e h 1 0 5 广iro te o f 甲 o o d I n d us tr夕 C A F )
A b str a e t A fte r th e fe r t iliz e r s w e r e a PP lze d t o fo r e st la n d in 尸。训 lu s
‘
I一2 1 4 ’ P la n ta t io n s , th e a v e r a g e va lu e s o f w o o d fib r e le n g th a n d w id th ,
w a ll th ie k n e ss
, r e la t iv e e ry sta llin ity o f e e llu lo se a n d th e eh e m ic a l e o m Po
-
s it io n o f a , c e llu lo s e sh o w e d a r is in g t e n d e nc y b u t th e m ie r o fib r illa r a n g le
o f s
:
la y e r o f s e e o n d a r y w a ll o f the w o o d e e ll a d e e lin in g o n e (fr o m 1 9
。
4
。
~ 1 8
.
3
’
)
。
T h e v a lu e s o f t h e m e e h a n ie a l a n d p hys ie a l P r o Pe r tie s o f w o o d
f r o m t r e a t e d o r u n tr e a te d Pla n ta tio n s w e r e d if fe r e n t
。
B u t a fte r the y w e r e
e h e e k e d by t h e a n a lys is o f va r ia n e e
,
th e r e w e r e n o o b vio u s d iffe r e n e e
b e tw e e n th e m
。
T h e v a lu e s o f th e Phys ie a l Pr o Pe r tie s o f Pu lPin g a n d Pa Pe r
fo r e h e m ie a l a n d m e e h a n ie a l 训 IPin g w e r e s im ila r e x c e Pt th e yie ld r a te
(5 9
。
2 % ) w a s a b it hig h a fte r t h e e h emi
e a l Pr e Pr o e e胎in g o f h e a v ily fe r ‘
t iliz e d w o o d
。
K e y w o r d s Po Pu lu s
‘
I一2 1 4 ’ : P r o Pe r t y o f w o o d
朔孙‘公笋, 茜, 价扣扮‘, 簇, 甸州扮‘分‘公召沉‘朔‘分勺‘分‘分‘, ‘蕊.勺石, ‘介勺‘卜扮朔勒召, ‘, 每‘介‘ , 介朔如笋, 爷, 粉
《松毛虫综合管理》达同类专著的国际先进水平
在林业部科技司主持下 , 经参与攻关研究单位的科技人员的通力合作 , 由陈昌洁先生主编的 《松 毛 虫
综合管理》专著 , 已于 19 9 。年12 月由中国林业出版社正式出版 。该书在汇集我国过去松毛虫研究和 防 治实 践
的基础上 , 着重对我国 “六五 ” 、 “七五”重大科技攻关项目“松毛虫综合管理技术研究”工作的成果进 行系统
科学总结 , . 是该项研究中各专题所取得的重大科技成果的荟萃。
全书重点阐述了松毛虫种群动态的监测技术 , 一松毛虫种群数量变动与环境的关系 , 失叶对松树生长 和
生理的影响 , 营林技术措施对松毛虫种群的影响, 各类松毛虫天敌资源及其作用评价和保护利用技 术 , 白
僵菌 、 拟青霉 、 苏云金杆菌、 松毛虫细胞质多角体病毒等微生物杀虫剂 , 及拟除虫菊酷类、 灭幼脉类 等化
学杀虫剂在综合管理优化决策模型及其计算机软件 , 松毛虫防治决策专家系统 , 松毛虫综合防 治的实践经
验 。
l , 90 年12 月 29 日 , 林业部科技司组织了国内著名林虫专家进行了严格评审 , 认为该书取材广泛 , 内 容
丰富 , 编排合理 , 行文流畅 , 是迄今为止一本系统全面 、 理论水平高 、 实践性强的松毛虫专著 , 全书 已达
到目前同类专著的国际先进水平 。 并认为该书的出版将促进松毛虫综合防治成果的广泛推广应用 , 对进 一
步提高我国森林害虫的研究和防治水平 , 对促进国际间学术交流均具有重大意义。
(林讯)