全 文 ： 第 vy卷 第 x期u s s s年 | 月
林 业 科 学
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国外对杨树湿心材的研究
祖勃荪
k中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 杨树是我国主要速生造林树种之一 ∀杨树的利用对我国林业和林产工业的发展有重要影响 ∀湿
心材是树木生长中的一种反常现象 o在杨树中表现甚为突出 o是杨树加工利用中的一大难题 ∀国外对湿心材
的研究于上世纪初即已开始 o已取得许多研究成果 ∀本文扼要介绍国外研究的进展和一些重要观点 o涉及湿
心材的形成 o湿心材中的细菌 !气体和水分 o湿心材的酸度 !材色 !力学强度 !渗透性和湿心材对干燥 !人造板
生产和刨削等工艺过程的影响 ∀
关键词 } 湿心材 o杨树 o形成 o性质
收稿日期 }t|||2s|2s| ∀
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( Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Ωοοδ Ινδυστρψ, ΧΑΦ Βειϕινγ tsss|t)
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Κεψ ωορδσ: • ·¨«¨ ¤µ·º²²§o°²³¯¤µoƒ²µ°¤·¬²±o°µ²³¨µ·¬¨¶
杨树是我国主要速生造林树种之一 o分布范围广 o蓄积量大 o对改善生态环境和解决用材问题起着
重要作用 ∀杨树的优点是生长速度快 o容易成活 o但同时也存在病虫害多发和湿心材两大难题 ∀杨树
中普遍存在的湿心材 o即所谓红心或黑心材 o增加了木材加工利用的难度 o降低了木材的使用价值 o造
成巨大经济损失 ∀从湖北 !山东 !河北 !内蒙等地采集的杨木试材 o湿心材所占比例也都很高 o这个问题
已经引起了科技人员有关方面的关注 ∀此方面的研究已有所开展 ∀
国外从本世纪初就开始对湿心材进行研究 o涉及到针叶树材和阔叶树材的许多树种 o迄今已发表
了大量研究报告 ∀ • ¤µ§ ετ αλ.kt|{yl研究了 zt种 zux株美国针叶树和阔叶树材 o在 ut种针叶树材
中 otv种有湿心材 ~xs种阔叶树材中 ov{种有湿心材 ~并且有湿心材的树中都发现了厌氧菌 ∀对杨树湿
心材的系统研究较晚 o始于 xs年代初 ∀本文拟就国外对杨树湿心材的研究作一扼要介绍 ∀
t 概述
湿心材 o又名水心材k • ·¨º²²§o日文叫/水食材0l }是树木生长过程中的一种反常现象 o在针叶树
和阔叶树中均有发生 o多见于阔叶树材 ∀心材含水率比正常心材高 o甚至可等于或高于相邻边材的含
水率k一般正常材的心材含水率均比边材低l o并往往伴随有木材变色 ∀杨树湿心材含水率平均比正常
边材高 ws h ∗ xs h ∀从外观看 o湿心材比正常心材湿 o材色比正常材深 o酸度也比边材低 o有些树种呈
明显碱性 o湿心材部分的浸提物含量一般都比正常材高 ∀由于细菌活动 o在有些湿心材中生成多种脂
肪酸 o在另一些湿心材中则产生各种气体 o由于压力较高 o能从虫孔或树干组织破损处排出k≤ ¤¯∏¶¨±
t|xul ∀湿心材特有的一些性质与腐生生物或寄生菌在活树中活动所产生的后果有关 ∀
湿心材不是腐朽 o也不是腐朽的早期阶段 ∀因为没有从湿心材中分离出真菌 o在显微镜下也没有
发现真菌破坏木材组织的迹象 ∀立木和伐倒材的腐朽是由真菌造成的 o细菌几乎不起作用 ∀对湿心材
的系统研究表明其形成与真菌引起的腐朽不同 o是细菌活动的结果 o与真菌无关 ∀湿心材的存在对树
木生长没有明显影响 o病树可以继续活几十年 o对木材强度也不造成严重损害 ∀湿心材造成的加工问
题 o如难干燥 !刨削 o易产生缺陷呈碱性的湿心材很难用脲醛树脂胶合等 o以及因变色导致的商品价值
大幅度下降却是不容忽视的 ∀
u 湿心材的形成
湿心材的形成除与细菌感染有关外 o还与昆虫活动和物理的 !机械的非生物因素有关 ∀按形成过
程分 o湿心材主要有两种 }ktl边材过渡型 o直接从边材演变成心边材过渡带湿心材 ~kul湿心型 o从早期
形成的正常心材演变而成的湿心材 ∀
采用扦插法种植可能形成杨树湿心材 }苗木幼枝切口不经任何消毒处理 o直接插入土中 o给细菌乘
虚而入提供了机会 o从一开始就在幼苗中播下了产生湿心材的种子 o由此途径形成的湿心材称为原发
性湿心材 ∀形成湿心材的另一种途径是苗木中起初没有细菌 o但在树木生长过程中因受到生物或非生
物的伤害 o细菌从伤口侵入 o例如天牛钻入时将细菌带到树体内 ~修枝或风害吹断树枝 o细菌由断口侵
入 ~树皮机械损伤 o细菌由伤口进入树木形成层等 o都能诱发湿心材 o这种被称为继发性湿心材 ∀
对原发性湿心材而言 o细菌进入苗木后 o因受树木生长活力及其它因素的制约 o暂时处于潜伏状
态 o不能立即大量繁殖 o这时的苗木只是带菌 o并无湿心材发生 ∀但随着树木的生长 o在心材形成后 o细
菌便开始活动 o逐渐形成湿心材 ∀继发性湿心材的形成则有所不同 o细菌侵入后 o有一部分直接进入心
材 o其余部分暂时滞留在边材中 o边材中的细菌能随树液移动穿过边材 o进入心材 ∀侵入的细菌群落中
既有需氧菌 o也有厌氧菌 ∀树木的心材通常都被气体饱和 o这种环境很适合需氧菌活动 ∀需氧菌消耗
完气体中的氧气后 o停止活动 o同时为厌氧菌创造了繁殖的环境 o厌氧菌为了营造无氧发酵环境 o阻隔
空气进入其活动范围 o就必须使心材保持异乎寻常的高含水率 ∀
湿心材是一种以上细菌侵入树木并繁殖所产生的结果 o细菌菌落组成的差别会造成结果的不同 o
并在湿心材的某些性质上反映出来 ∀从湿心材中分离出的专性和兼厌氧性菌 o表明微生物与湿心材的
形成有关 o但在实验室分离和培养专性厌氧菌的方法不同于分离培养需氧菌 !兼厌氧性菌及真菌的方
法 ∀如果不注意区分细菌分离培养方法的适用范围 o得出的结论必然大相径庭 o这也是关于细菌在湿
心材形成过程中所起作用的研究结果往往不一致的原因 ∀
有些研究者提出非生物作用也能引发或形成湿心材 ∀这些研究认为细菌是正常材固有微生物的
一部分 o有生命力 o但处于休眠状态 o只有在树木中发生了某种变化 o能给细菌生长提供营养物质时才
开始活动 ∀例如 o从杨树湿心材分离出的细菌 o就能利用边材和心材的毛细管液作为生长营养基 ∀
普遍认为物理的k气温急剧变化等l !机械的k修枝等l和生物的伤害k天牛等昆虫侵害l也能引起湿
心材 ∀但这种认识大都来自对各种现象的观察和分析 o还需要进行专门实验来证实 ∀
迄今对湿心材的形成过程尚无统一认识 ∀有些树种 o如杨树 o湿心材经常发生 o树龄 u年的幼苗就
有湿心材 ~而其他树种 o湿心材仅偶见于单个植株 o且湿心材的株间发育生长变异很大 ∀湿心材的形成
到底是由寄生菌造成的病原后果 o还是腐生菌菌落偶然在病树上繁育的结果 o还是一个有争论的问题 ∀
v 湿心材中的细菌 !气体和水分的关系
311 湿心材中的细菌
目前尚无湿心材细菌菌落组成的系统研究 o但可以肯定所包含的菌种很多 o ∏µ§²¦«从美洲榆树
湿心材组织中就分离鉴定出 tw种细菌和两种酵母菌 ∀边材过渡型湿心材的菌落组成和湿心型湿心材
的有所不同 ∀边材中原有菌落的专性需氧菌都不可能在厌氧环境下生活 ~湿心材浸提物中的多酚对菌
落组成也有影响 o因为有些多酚类成分有灭菌作用 ∀
对边材和湿心材样品进行细菌计数的结果表明 o边材几乎没有细菌 o而湿心材中的需氧和厌氧菌
数量却特别大 o其中主要是专性厌氧菌和兼性厌氧菌 o需氧菌则很少 ∀在所研究过的树中都存在一个
共同的菌种 o即 Χλοστριδιυ µ βυτψριχυ µ ,这是一种专性厌氧菌 o能在果胶质上生长并分泌裂合酶和甲基
y{ 林 业 科 学 vy卷
酯酶型胞外酶 o分解果胶质 ∀从树木流出的难闻液中检出了相同类型的果胶分解酶 ∀该菌种的果胶分
解酶能使正常材中未木质化的纹孔膜降解 o其扫描电镜照片与湿心材中相应组织的照片相同 ∀分离出
的另一些菌种主要在木材的各种单糖及淀粉上生长 o有两种降解半纤维素 o但未发现有降解纤维素的
菌种 ∀这和观察到的湿心材纹孔膜几乎完全被破坏掉 o而高度木质化的纤维素细胞却基本完好是一致
的 ∀
对阔叶树湿心材产生的气体试样进行分析的结果表明其中不含氧气 ∀ ≤ ’u !‘u 和 ’u 是正常材的
主要气体成分 o而所研究的湿心材中不含 ’u 或 ’u 极少 o说明任何细菌都必须是兼性或专性微生物 ∀
在夏季记录到气体压力很高 o这种压力是细菌代谢造成的 o树干中的气体由 ≤ ’u !‹u !≤ ‹w !‘u和 ‹u≥组
成 ∀  ¬¨®∏¶和 • 认为 ≤ ‹w是由一种厌氧菌产生的 ∀这种细菌是一种次生入侵菌 o不是所有湿心材菌
落都有 o甚至在同一寄主树种中也是这样 ∀  ¬¨®∏¶和 ‹ ±¨±¬±ª后来描述了这种产甲醇菌 o并将其命名
为 Μετηανοβαχτεριυ µ αρβοπηιλιχυ µ o土壤和水体中也有这种细菌 ∀此菌只能在专性厌氧条件下生长 o在
活树湿心材中 o它代谢由 Χλοστριδιυ µ 和其它厌氧菌产生的氢气和二氧化碳 o其中的厌氧菌本身必须用
木材成分制造营养物质 ∀ ∂¤± §¨µŽ¤°³ ετ αλ.认为湿心材以其接近无氧的条件为黑杨心材抗腐朽提供
了一个完美的环境 ∀
榆树和其它阔叶树湿心材是由欧文氏菌属细菌 Ερωινια νι µιπρεσσυραλισ引起的 ;杨树湿心材则是
由棒状杆菌属细菌 Χορψνεβαχτεριυ µ ηυ µιφεραν 引起的 ∀细菌在心边材交界处k内部边材 ) 外部心材
区l活动导致水和甲烷的产生和蓄积 o造成压力积蓄 o使气体和水从伤口逸出 ∀用取样锥在树上钻孔 o
取出锥心时 o有时会有液体和气体从孔中喷出 ∀在给榆树和杨树打枝时 o工人有时也会被从锯断处喷
出的难闻液体浇湿 ∀杨树和榆树砍伐后发出的特殊气味主要是细菌代谢产物的气味 ∀
杨树和榆树树干下部的心材中心部分好象浸在略带黄色的液体中 o这种液体或含此液体的木材在
接触空气数小时后 o变成深褐色 ∀液体在春天和初夏大量产生 o呈中性或弱碱性 o散发出恶臭味 ∀伴随
液体从虫孔或取样孔流出 o有大量气体逸出 ∀气体主要由 ≤ ‹w !‘u !≤ ’u 组成 o有时含极少量 ‹u o不含
’u ∀难闻液体含大量乙酸盐k酯l o脂肪酸和脂肪醇类 o如丙酸盐k酯l !丁酸盐k酯l和乙醇等 ∀这些典型
的发酵产物显然来自微生物的活动 ∀
312 湿心材中的气体
湿心材中的气体具有一定压力 ∀榆树树液在冬季的压力为 t1st ≅ tsx°¤o夏季的压力为 u1su ≅
tsx°¤∀也有压力高达 w1sw ≅ tsx°¤的报告 ∀边材中气体组成和大气相似 o’u含量稍低一些 o≤ ’u含量
高出较多 ~湿心材气体可能含多达 xs h的 ≤ ‹w ∀如果湿心材的高含水率在渗透上保持不变 o那么气体
压力就只起简单的缓冲作用 ∀由于渗透在此体系中的作用非常缓慢 o气体压力可能反映湿心材树液压
力的日常平均值 ∀整个系统范围是如此之大 o事实上很可能永远不能达到真正的平衡 ∀
新伐倒的湿心材有一种发酵过程的气味 o这表明厌氧菌的影响 ∀湿心材的气味各种各样 o从酸败
味到恶臭味 o应有尽有 o是细菌对木材成分 o尤其是浸提物和半纤维素进行代谢作用的产物发出的 ∀从
银杉湿心材检出乙酸 !丙酸和正丁酸等 o但边材中却没有 ∀说明这些脂肪酸是细菌在湿心材中活动产
生的 ∀
313 湿心材中的水分
¬°° µ¨°¤±±kt|{vl从生理学角度说明了湿心材形成过程的水分关系 o试图解释在与具有负压的
边材相邻的心材中为什么能保持高含水率和正压 ∀认为湿心材含水率高 o甚至比边材含水率还要高 o
液体处于正压下 o边材树液沿负压梯度移动 o是一种反常情况 ∀树干中木材含水率最高的通常是新形
成的年轮 o总的趋势是朝髓心方向递减 ∀正常树木的心材由于大多数管胞分子的胞腔被气体堵塞 o是
木质部含水率最低的部分 ∀树干内的心材在局部范围内要形成正压 o就必须处于封闭状态 o即周围存
在封闭层 ∀如果这种封闭层是半通透的 o且中间湿心部分溶质的浓度足够大 o心材空间就能通过渗析
作用从边材吸取水分 o直至渗透压达到平衡 ∀另一种可能是封闭层不透水 o起内胚层带k凯氏带l样作
用 ∀在这种情况下 o湿心材中的溶质含量无关重要 o但必定有一个内在的水分和压力源 ∀水分可由微
生物分解胞壁物质产生 o压力则由细菌发酵产生的气体而来 ∀
美洲榆树k Υλµ υσ αµεριχαναl是湿心材多发的树种 o当榆树枝干折断 !发生冻裂 !或为了注射杀真
菌药剂而在树干上钻孔后 o就能看到湿心材发生 ∀液体从孔洞流出后 o沿树干而下 o此现象可持续相当
z{ 第 x期 祖勃荪 }国外对杨树湿心材的研究
长时间 ∀这种液体往往是二次感染产物 o在树干上留下难看的痕迹 ∀如果边材吸收了过量流出液 o就
可能随树液移动被带到树冠 o对树木造成伤害 o甚至导致死亡 ∀湿心材液体的渗透势相当大 ∀美洲榆
树湿心材树液渗透势的平均值为 p tw1z ≅ t1st ≅ tsx°¤k变化范围从 p y1y ≅ t1st ≅ tsx°¤到 p uv1u ≅
t1st ≅ tsx°¤l o而边材树液的渗透势只有 t1st ≅ tsx°¤的若干分之一 ∀测得的边材树液表观压力平均
值为 p s1x ≅ t1st ≅ tsx°¤o由于其中包含了薄壁细胞液压 o此值肯定比边材树液压大 ∀假如二者之间
的封闭层是半通透膜 o心边材树液渗透压差使心材至少在木质部应力较小期间产生压力积聚 ∀
榆树湿心材区象一个巨大的 !具有渗透性的单细胞 o由半透膜与边材区分隔开 ∀可以假定湿心材
中的微生物使半透物质沉积在胞壁上和胞间隙中 o在湿心材区周围形成一层膜 o这种膜在受压下也不
会破坏 ∀  ∏µ§²¦«从美洲榆树湿心材组织中分离出 tw种细菌和 u种酵母菌 ∀可以设想其中有一种或
多种能产生起分隔作用的封闭层 ∀
总之 o湿心材区周围肯定有一层对水分扩散通透的膜 o否则湿心材不可能数天以至数周持续流出
树液 ∀溶质含量k浓差l也会产生渗透压 o而且体系往往被气体压力缓冲 ∀渗透性一定很差 o否则湿心
材树液或气体压力的昼夜变化必定能测出来 ∀湿心材区的伤口能长时间流出树液 o好象排出的液流成
了水源 o尽管在排液期间的大部分时间排出液的压力都是负压 o这的确是一种奇怪现象 ∀
有些树种心材中有时包含湿心材k¶¬±®¨ µ¶·²¦®l形成湿斑 ∀这是一种轻度感染或部分腐朽的心材 o
含水率比正常材高 ∀这些湿斑大都边界清析 o比其它部分干燥慢得多 o甚至一块木头在 t ) u°°范围
内的含水率可以从 tx h变到 {s h ∀这是由于分解果胶微生物的活动破坏了纹孔膜 o打开了水分的通
路 o在毛细管力或渗透压的作用下 o导致木材中水分积聚失控 ∀
湿心材中的水分 o细菌在湿心材中的活动有助于增加木材的保水能力 ∀细菌分泌的粘液和湿心材
中浸提物含量增加都导致木材的吸水性和保水性增大 ~细菌分泌的酶使木材细胞中纤维间隙之间的生
物化学环境发生变化也有利于保留水分 ∀湿心材还能从相邻边材吸收水分 o靠近树根的树干中的湿心
材则通过毛细作用和流体静压从树木根系获得水分 ∀湿心材的高含水率有助于保持无氧环境 o有利于
厌氧菌的生存和繁殖 o同时防止木材腐朽菌的生长 ∀
w 湿心材的酸度
普遍认为湿心材的 ³‹ 值比正常材高 o但不是所有湿心材的 ³‹ 值都高 ∀总的来说 o阔叶树材的湿
心材偏碱性 o针叶树材的偏酸性 o但不同树种 o甚至在同一树种 !同一株树内也有差异 ∀和正常边材 !心
材相比 o欧洲杨k Ποπυλυστρε µ υλα ql湿心材的酸性更强 o而明尼苏达产的杨树湿心材既有酸性的 o也
有碱性的 ∀ ≤¤µ·¨µ测定的榆树湿心材均为碱性 o正常材则略显酸性 ∀但 ≥¨¯¬¶®¤µ发现榆树湿心材既有
酸性 o也有碱性 o而箭杆杨k Ποπυλυσ νιγρα √¤µqιταλιχα  ∏¨ ±¦««ql湿心材均偏碱性 ∀香杨k Ποπυλυσ βαλ2
σαµιφερα ql湿心材略显碱性 o边材略偏酸性 o心材实际上呈中性 ∀树木中的微生物群落可能是导致
³‹变化的原因 o但一定要结合立地条件和树木化学作通盘考虑 ∀ ≥¨¯¬¶®¤µ注意到榆树在恶劣的立地条
件下形成碱性湿心材 o而在良好的条件下形成酸性湿心材 ∀东部杨湿心材是显酸性还是碱性和细菌群
落的菌种组成有关 ∀杨树和榆树之类的所谓碱性湿心材可以看作是一些厌氧菌在专性厌氧环境中通
过生成乙酸酯和其他发酵产物的途径 o降解果胶质 !淀粉 !某些半纤维素和木材单糖 o产生 ≤ ‹w 和 ≤ ’u
的结果 ∀果胶分解微生物的活动破坏了纹孔膜 o打开了水分的通路 o在毛细管力或渗透压的作用下 o导
致木材中水分积聚失控 ∀这类湿心材的 ³‹ 升高ky1{ ∗ z1yl是木材的酸性成分在厌氧条件下几乎完全
转化为 ≤ ‹w和 ≤ ’u的结果 ∀木材的酸性成分包括游离有机酸 o如乙酸 o以及糖酸类 !聚半乳糖醛酸和
果胶质等酸性高分子成分 ∀这些物质可能是造成正常木材心材 ³‹ 值较低kx1x ∗ y1{l的成分 ∀这种解
释比早先认为是细菌使湿心材中的蛋白质发生降解 o放出的氨积聚造成 ³‹ 升高的说法更有说服力 ∀
实际上 o心材的蛋白质含量非常低 o在湿心材中也难得检出游离氨 o而且湿心材中的大量固氮菌和乙炔
还原活性表明不可能有氨的积聚 o氨的浓度仅在生长需要的限度内 ∀
x 湿心材的材色
511 细菌活动对木材变色的作用
湿心材中是需氧还是厌氧条件在很大程度上是由其中的细菌菌落组成及其活动决定的 ∀但代谢
{{ 林 业 科 学 vy卷
活动本身则取决于营养物质的供应 !氧气对木材组织的渗透 o可能还要受到特殊酚类浸提物的制约 ∀
各种类型湿心材的难闻液体 o在接触空气后往往变成褐色 o新鲜难闻液试样的最大吸收峰是简单酚和
低聚酚类的特征吸收 ∀还不清楚在湿心材形成过程中 o树木为了防御微生物入侵 o是否主动地分泌酚
类化合物 o也不清楚这些酚类化合物是不是难闻液中的酸类和醇类从木材组织中溶出的成分 ∀可以设
想 o在无氧条件下 o酚类物质不起灭菌作用 o因此 o在厌氧型湿心材中 o酚类可以蓄积很高的量而不影响
厌氧菌的生存 ∀简单酚类聚合形成可见的变色需要氧气参加 o一旦厌氧湿心材和空气接触 o就会发生
变色 ∀碱性条件能加速聚合反应过程 ∀因此 o需氧湿心材的变色在树干内已经发生 o而厌氧湿心材只
有在砍伐后并暴露在空气中才发生变色 ∀厌氧湿心材中酚类的蓄积可能使其变色比需氧湿心材要深
得多 o而且在碱性条件下的变色要比在酸性条件下快得多 ∀细菌本身并不直接参加污染的形成和变
色 o但很可能在很大程度上通过代谢活动的类型及程度来决定变色发生的条件 ∀
512 化学褐变前体
将湿心材从树木的无氧环境中取出后 o暴露在有空气或氧化条件下 o湿心材表面往往变成深色或
出现化学褐变 ∀这种化学或氧化褐变的程度随木材干燥条件 !树种及树木个体而变化 ∀杨树 !白杨 !东
部白松等一些树种湿心材的颜色都会变深 ∀在干燥时 o细菌降解正常材中的糖和多酚类成分可能产生
深色氧化变色 ∀糖松 !西部铁杉 !和太平洋银杉则与细菌对浸提物的作用有关 ∀林产品研究所kƒ°l的
调查发现加利福尼亚白杉 !杨树等树种的新鲜锯材发生化学褐变和湿心材有关 o而且仅发生在湿心材
区 ∀但这种变色不是所有这些树种湿心材中都有 o细菌的菌落组成是一个重要变化因素 ∀菌落中有酚
氧化菌对发生深色化学褐变是必不可少的 ∀
湿心材的化学褐变和所谓发酸木段褐变相同 ∀ ¬¯¯ ·¨·观察到糖松树木中的褐变前体可能来自储
存木段中的酶或水解降解产物 ∀两种褐变类型的生物化学来源可能相同 ∀细菌被认为是西部松发酸
木段边材褐变的因素 ∀ Ž±∏·«发现化学褐变不是腐朽 o会在浸没于细菌培养液的木材表面发生 ∀在培
养前高压消毒会加速变色 o而且有氧条件对变色的产生是必须的 ∀ ∞√¤±¶和 ‹¤¯√²µ¶²±研究了西部铁杉
水存边材和湿心材的褐变化学 o提出细菌酶k可能是多酚氧化酶l将无色花色素单体缩合成水溶性聚合
物 o这些聚合物在干燥过程中迁移到木材表面 o暴露在空气中 o经氧化缩合 o最后变成深褐色聚合物 ∀
y 湿心材的力学强度 !渗透性
和正常边材和心材相比 o文献中关于湿心材的强度性质有许多互相矛盾的报告 ∀有些研究者发现
湿心材强度比正常材差 o有些报告则说二者强度相当 o甚至湿心材比正常材强度高 ∀通过各种试验发
现湿心材木材细胞复合胞间层的结合强度比正常材低 ∀通过统一试验条件 o如样品含水率 !试件尺寸
和制作方法 !试材密度等对试验结果进行校正 o可以减小湿心材强度性质比较时的误差 ∀阔叶树湿心
材的力学试验所用试材均为生材 o结果表明其强度比正常材低 o而且湿心材的密度比相邻正常材小 ∀
试件要从干燥过的湿心材上锯 o而不是从生材上锯下 o然后再干燥是很重要的 ∀在干燥过程中 o湿心材
比正常材更容易发生多种裂纹 ∀湿心材的强度下降似乎与细菌 o尤其是专性厌氧菌 Χλοστριδιυ µ 产生
的果胶质降解酶有关 ∀ • ²±ª和 °µ¨ ¦¨¨ 观察到由能分泌果胶分解酶的兼性厌氧菌 Ερωινια σαλιχισ对柳
木胞间层的降解 ∀ ‹¬¯¯¬¶ ετ αλ.kt|{zl认为树木环裂是由湿心材细菌造成的 ∀杨树湿心材的强度性质
平均比正常边材低 t{ h ∗ u{ h o有时湿心材菌落没有果胶质降解菌 o木材就不出现活心 !深裂和蜂窝裂
等现象 ∀
由于干燥十分缓慢及在干成材中常有湿囊 o必须估价湿心材浸提物 !纹孔通透性 !浸填体和细菌代
谢产物对渗透性的影响 ∀湿心材中浸提物浓度集中不仅可以堵塞细胞腔和纹孔 o而且造成渗透压比正
常材高 ∀针叶树材渗透性下降与具缘纹孔堵塞有关 o阔叶树材则与浸填体有关 ∀细菌在针叶树材和阔
叶树材的湿心材中都能产生粘液物质和胞外多糖 ∀细菌粘液物质能堵塞细胞 o增加渗透压 ∀和湿心材
相反 o细菌活动能增加 o而不是降低水存木材的渗透性 ∀水存木材的渗透性增大是由于细菌降解破坏
了纹孔膜和薄壁细胞 o特别是射线薄壁细胞 ∀水存木材的边材在一定程度上可能被细菌剥蚀或浸蚀 o
说明细菌可能是在有氧条件下 o而不是在无氧条件下破坏木材 ∀
z 湿心材加工利用中的问题
711 湿心材对干燥的影响
|{ 第 x期 祖勃荪 }国外对杨树湿心材的研究
方材和单板干燥时的开裂和皱缩主要是由复合胞间层结合不良造成的 ∀复合胞间层结合不良使
树木容易形成环裂和冻裂 ∀湿心材干燥开裂可在径向和弦向发生 ∀径向开裂可能表面深裂和蜂窝裂 ~
弦向开裂是环裂的早期形式 o在树木中已经形成 o只是在受到收缩应力作用后才表现出来 ∀
在干燥的早期阶段 o带湿心材的生材比正常边材和心材容易发生皱缩 ∀湿心材细胞间结合不良 o
加之胞腔被堵 o内部水分逸散通路不畅 o发生皱缩是毫不奇怪的 ∀有一种被普遍接受的理论 o即皱缩只
能在被水完全饱和的胞腔中发生 ∀但 Ž¨ °³kt|x|l却发现未被水完全饱和的杨树湿心材细胞产生了皱
缩 ∀蜂窝裂和沿年轮开裂常和湿心材的皱缩有关 ∀
造成干燥时皱缩的 u种主要应力是 }ktl由细胞毛细管力产生的液态水张力 o在干燥速度快时这种
力很大 ~kul由整个板材中差别很大的含水率梯度引起的垂直于纹理的压缩应力 ∀ Ž¨ °³发现人为水饱
和的杨树心材仅在比湿心材产生皱缩温度高时才发生皱缩 ∀干燥温度高能导致木材塑化 o使产生皱缩
的应力不易释放 ∀当树木受到极大的水分应力作用时 o外部边材新形成的早材薄壁细胞就皱缩了 ∀
杨树等许多树种材的湿心材干燥时发生的皱缩 !蜂窝裂和沿年轮开裂是损失巨大的缺陷 ∀浸填体
堵塞胞腔增加了杨树等阔叶树材发生皱缩的趋势 ∀
湿心材蜂窝裂和皱缩的严重程度通常随干燥长期和中期阶段温度提高而增大 ∀出现这些缺陷的
起始温度随树种 !立地条件和湿心材类型而异 ∀在干燥初期阶段采用温和的条件有助于减少杨树湿心
材发生皱缩 ∀
许多树种的湿心材渗透性差 o比正常材干燥到要求的含水率需时长得多 o而且即使达到要求的平
均含水率 o板材表面已经很干 o板心局部部位的含水率仍在纤维饱和点以上 o水分分布很不均匀 ∀
板材中局部湿囊在刨削时暴露出来 o水分慢慢蒸发 o发生皱缩 o造成成材降等 ∀用杨木湿心材作门
板板心时 o其中的湿囊可能只有铅笔杆那么大 o但当胶合时用电烙铁加热熨烫 o却足以产生形成爆炸的
蒸汽压 o冲破木材表面 o造成次品 ∀
712 湿心材对人造板生产的影响
湿心材给胶合板生产和产品质量都能造成严重问题 o如环裂 !冻裂材在旋切机上旋转滑行 o单板撕
裂 ~在胶合组坯期间单板含水率降不到要求值 ~湿心材含水率异常导致胶合剂固化不良 o透胶 !缺胶 o热
压时鼓泡 !放炮等 ∀湿心材对胶合强度的影响和单板含水率分布不均匀有关 o面板氧化变色造成胶合
剂对木材黏附不好 o也影响胶合强度 ∀湿心材对刨花板和纤维板的强度性质有不利影响 o杨木湿心材
华夫板的强度比正常材的低 o厚度膨胀也大得多 o湿法纤维板的弹性模量 !破坏强度和内结合强度均比
正常材的低 ∀但用杨木湿心材生产的硬质板 o尺寸稳定性比用边材生产的要好 ∀
湿心材的化学褐变成材 !单板和纤维制品的外观质量造成特别严重的缺陷 o针叶树材发生褐变后 o
看起来象腐朽材 ∀化学褐变不是腐朽真菌造成的 ∀湿心材褐变多发生在心边材过渡区或感染细菌的
心材部分 ∀气干和窑干材均会发生褐变 o高温喷气干燥能防止杨木褐变 o但会造成湿心材皱缩和开裂 o
杨木湿心材不宜造纸 o因为漂白成本过高 ∀
713 湿心材对刨削工艺的影响
刨削木材时发生各种层状剥离现象 o其中有些是湿心材造成的 o有些则是早期环裂造成的 ∀皱缩
实质上是细胞壁内部破坏的一种综合结果 o由干燥板材或单板表面压力下降引起 o用刨削的方法往往
不能除去皱缩造成的缺陷 ∀有些成材存在表面深裂 o但因在干燥结束时 o板材表面含水率为 ux h o板心
含水率仍在 vs h以上 o板面的裂口处于闭合状态 o很难觉察 ∀
参 考 文 献
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s| 林 业 科 学 vy卷
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5植物学通报6是中国植物学会创办的植物学综合性科技刊物 ∀国内统一刊号 ≤‘tt p t|wxr± o国
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主要刊登内容 }t1 植物学各分支学科及其有关的农 !林 !牧 !药 !环保和轻工等方面有一定理论水平
和应用价值的专论与综述 ~u1 新技术 !新方法 ~v1 研究论文和简报 ~w1 高等院校植物学教学研讨 ~x1 信
息动态 ~y1 科学家园地 ∀全国性植物学专题学术讨论会论文或摘要以专辑发表 ∀
5植物学通报6的主要读者对象是从事植物学以及有关的农 !林 !牧 !医药 !轻工 !环保等方面的科
技 !教学人员 o深受广大读者的欢迎 ∀据中国科学院上海文献情报中心对生命科学 wxs种中文期刊近
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t| 第 x期 祖勃荪 }国外对杨树湿心材的研究