全 文 ：矩 鳞 油 杉 材 性 的 研 究
广西林科所 欧文 刘德让
一 前 言
油杉属 ( Ke t e le e ria )在广 西 境 内分
布颇广 , 其 自然分布区 , 因种 类不 同而异 。
油杉 由于初期生长缓慢 , 过去未引起
人们作为造林树种而重视 。 我区目前所有
油杉林多为天然林 , 呈小片状与其它针阔
叶树混生 。 近年来调查发现 油 杉 适 应性
广 , 能耐寒耐暑 , 耐旱耐瘦 , 其抗病虫害
能力之强 , 更是当前作为大面积造林的几
个树种所不及 , 因而引起人们注意 , 进行
引种试种 。
矩鳞油杉 ( K · 。 b l o n g a ) 是我 区油
杉属中较重要的一种 , 主要分布在桂西地
区 。 为适应科研及生产上的需要 , 1 9 7 7年
在田 阳采集到矩鳞油杉试材 5 株 , 得以进
行此项试验 。
二 、 试材和试验方法
试材 5 株 , 采自田 阳县玉凤公社坤平
大队那敏生产队村后山坡天然林中 , 海拔
5 0 0 ~ 6 0 0米 。 坡向朝西 , 坡度 5 0度左右 。
土壤为 山地红壤 。 林分组成以萌芽更新的
栋类为主 , 混生有枫香荷木 , 桦木 , 余甘
子等 。 郁闭度 0 . 8左右 。 胸高直径 8一 12 厘
米 ; 树高一般 12 ~ 15 米 。 矩鳞油杉为上层
树种散生其中。 林内灌木有黑面神 , 桃金
娘 , 山芝麻等 , 地被物有铁芒箕 , 铁线蔽
等 。 试验样木野外记录如下表 :
表 1 矩 鳞 油 杉 试 材 采 集 记 录
… …。 …胸径 (厘米 ) …* 。 …* 、 * …士树高… 木 段
{ 1
`协 J }
_
} 】同 ,j月 { 己入 昌一 }同 } }
_
采集地 }样木编号一龄 1 。 _ 1 。 } } l处直径 } 一勃 ~ * * } , ,、 。 , 。
}
一
1 1 2亡 、 { 正仅 } 月丈 I t 么!L 、 } 乙习乙 、 } } 山当 仁』 一佳戈月久 】食勺诀j之 } ,J 、 7 屯 1勺二
} 一气二 l一 , { r } _ r } 、 刀 、 , ! 、 刀 、 , ! , 几千护 」仅 、 } 粼爪 1 二干 一 了 \t 工 、 【 , r二 二 、 .t 、— …— }一卜王一理兰…— }— 臀翌卜二一里二兰伴垫竺…卫匕王!竺…一里 一兰…二生…些二…声里兰…竺三一i上玉兰匕竺一…— 一…一…一…一…一…一l三二三哗兰里卜一竺一…卫上兰…州兰色卜竺- {.`竺一{ 吕巴口理一{兰二…兰匕i些…三竺-…
_
…一…_ …_ l_ …_ l_ 巴二三巴旦丝望…些田阳县 1 二二 , _ _ o } o 。 } , 。 } 月。 } 。 , } n o } 。 月 } o _ 1 {, 。 _ 。 。 } 月 。} 万 ` 儿 一 口 { u U { 性 。 } , ` } ` 性 } 。 . 0 } 口任 }口 一 l 产 . 口一 口 . 州 仕 `玉凤公社 …— {— }— }— …— }— }— }— {— }—撇生产叫— …一…一…一…一…一…一阵竺罕兰兰二竺一口竺兰…竺阵i生 }二生…二生…竺些…士竺一…竺生巳11兰些…一竺里 -…— …一 {一…一…一…一…一阵兰骨兰二丫牢兰 ~…Z卫二色…竺…些一…二1 …二生卜些三卜兰}竺三一些脸圣经卜竺一
1 … l … … l … …5 一 2一4 · ”一 6 · 01 4 8
试材锯解 , 试样、 试件的截取 , 制作
及试验方法均按中国林业科学院有关统一
规定 , 并参照苏联国家标准 6 3 3 6一 52 木材
物理力学性质试验方法进行 。
、 试验结果
木材解剖性质
巨观特征
外皮 5 ~ 8 毫米 , 淡棕黄褐 , 具深纵
裂 , 呈不规则片状剥 落 。 内 皮 红 棕 , 厚
10 一 1 5毫米 , 横 切面上石细胞群颗粒状密
布 , 韧皮射线不明显 。 材身平滑 。 木材褐
黄微红 , 心边材区 别不明显 , 纹理直 , 结 ’
构略祖 , 有松脂气味 , 无特殊滋味 , 纵切
面有光泽 。 年轮明显 , 宽狭不均 , 早材至
晚材急变 , 晚材带色深 , 有时窄于早材 ,
有时宽于早材 ; 径切及弦切而均具明显的
生长轮花纹 。 树脂道在横切面的早材带上
肉眼难分辨 ; 在晚材带上呈浅色小斑点 , .
常呈弦列或斜列 ; 纵切面呈小沟状 。 木射
线在横切面 肉眼不见 , 10 倍镜下可分辨 , 、
大小近似 , 间距不等 ; 径切面上略现淡褐
色花纹 , 弦切面上肉眼难分辨 。
显微构造
年轮界明显 。 树脂细胞分散在树脂道 1
周 围及年轮外侧 , 具筛状末端竿。 无径向
树脂道 ; 轴向树脂道直径一 般 4 5` 75 丙 ·
早材管胞多角形 , 方形 、 近圆形 , 大小不
一 , 排列不整齐 , 晚材管胞长方形 、 多角
形 , 径向排列整齐 。 早材管 胞 径 向 直径
3 0一 8 0 , 一般 4 0~ 6 0林 , 弦向直 径 2 5一 7 5一
般 3 0~ 5 0协; 晚材管胞径向直 径 1 5一 4 0一
般 2 0 一 3 0 协 , 弦 向 直 径 2 0 一 5 0 一 般
3 0一 45 林。 早晚材的壁厚差 异甚大 , 早 材
壁厚 3 一 3 。 5协, 晚 材 壁 厚 7 . 5一 1 件。 早
材管胞长度 1 . 5一 4 . 9一 般 2 一 4 m m ; 晚
材管胞长度 1 . 2一 6 . 5一 般 2 . 5一 4 . s m m 。
早材管胞径面上具缘纹孔 1一 3 列 , 通常
2 列 , 圆形 , 直径 15 一 21 协 , 具圆形 内含
孔 口 , 斡孔上下眉条明显 ; 晚材纹孔 口为
纵向裂隙状 , 内含。 薄壁细胞见于年轮界
外侧 , 径面上具单纹孔 。 木射线在横切面
.上间距” 。= 40 梦 (约 2 一 10 个管 胞 ) ;
弦面上射线通常单列 , 偶见 2 列 , 射线高
2 二 54通常一 6一灯个细胞 , 射线细胞圆形
或椭圆形: 两端的略 尖 , 宽 1 0一 1 8 ; , 常
含有树脂, 径切面上射线边沿细胞壁薄 ,
外侧璧不规整 , 略呈波浪起伏 , 胞腔内常
有吗边形结晶体 , 其它射线细胞多为长方
热 水平壁具单纹孔 , 垂直 壁 肥 厚 稍倾斜。 _ 射线交叉场早材部具 1一 4 个 通 常
召 ` 多个杉型纹孔 , 晚材部通常 1个 , 具
系牌碑竹内含孔比
一
_ 玄 、 木材化学成分
灰分 冷水抽 热水抽 1肠N a Q H 一 笨碑抽 乙 醚 多缩戊糖 木素 纤维素提 物 提 物 ’ 抽提物 ` 1 ’ 提 物州 抽提物 (克贝法 )
3
。
0 2 3
。
7 1
,
3 ` 1 9 一 O。 6 4
.
1 1
。
9 5 3 1
。
6 3 5 7
。
9
卜。 二
3
、 木材物理力学性质
力学性质测试 , 除冲击及劈开两项产
4 吨手摇油压木材万能试验机上进行外 , -
其余各项试验均在 6 吨万能材料试验机上
进行 。 试验结果如表 3 。 表中除冲击及劈
开为气干试材试验时强度值外 , 其余为含
水率 15 肠的强度值 。
表 3 矩鳞油杉木材物理力学性质 ( W二 15肠 )
一一产坪几
试样数 平均值 标准差 均值误差 变异 系数 准 确
试验项 目 ~ ~ ~一 ( N) (M ) (士 6) (士 m ) ( V肠 ) 指 数
( P肠 )
年轮宽度 (m m ) 1 0 0 3。 5 1。 1 3 6 l3 3。 0 43。 9 2
0
。
1 1 6
晚材率 (肠 ) 1 0 0 5 4。 81 1。 6 4 1。 1 6 4 25。 45 2。 5 4
干缩系数 (肠 ) { 径向 9 l 0。 1 9 5 0。 0 4 0 0。 0 0 4 2 7 .5。 )1 2 . 7 6
一
…弦向 9 1 0。 3 3 3 0。 0 63 0。 0 0 71 8。 9 2 2一 1 0
体积 9 1 丽 i拓 }; 0· 09 2- 0。 1 0 01 7。 410。 9 0
气干容重 (g r /C m“ ) 。 i { 一 0。 5 0 6 0。 0 0 71 0。 3 71。 1 6
0
。
6 0 6
公定容 重 ( g rC /m“ ) 4 O 0。 9 4 8 0。 0 4 2 O。 0 0 7 8。 43 1。 1 4
试验结果表明 , 矩鳞油杉木材 , 晚材
率较高 , 容积重 , 干缩性 , 木材强度及硬
度均属中等 , 物理力学性质与云南的云南
油杉 ( K 。 e v e ly n i a n a ) 贵州 的 黄 枝油
杉 ( K . C a l C a r e a ) , 福 建 的 铁 坚 杉
( K
。
d a v s d i a n a ) 等差异不显著 。
四 、 分析 、 讨论
1
、 矩鳞油杉木材与马尾松及
杉木的材性比较
管胞形态的比较
对制浆造纸来说 , 纤维形态是决定纸
浆性质和纸张性能的重要因素之一 , 常被
作为选料及制定工艺规程的依据 。 木材纤
维形态中 , 以纤维长 、 长宽比及壁厚腔径
比为主要特征 。 纤维长度与纸张撕裂强密
切相关 , 一长宽比愈大 , 则撕裂强愈高 。 纤
维细胞壁的厚薄和胞腔直径的大小 , 也常
和纸张性质有密切联系 。 通常认为壁腔比
小于 1 者为优等原料 ; 等于 1 者为中等原
料 , 大于 l 者为劣等原料 。 矩鳞油杉同马
尾松及杉木的管胞形态 比较如下表 :
表 4 矩鳞油杉与马尾松 、 杉木等管胞形态比较
部 位 管胞尺寸均值 (微米 ) 长宽比
长度 宽度 壁厚 腔宽
矩鳞油杉 早 材 2 9 8 1 5 4 。 9 3。 3 4 8。 4 5 4 0。 1 4
(
晚 材 3 5 6 0 3 0 。 9 9。 2 1 2 。 5 1 1 5 1 。 4 7
马尾松 {一 一 一 一 一一 一 - 一一 - 一 3 4 1 0 4 8 。 7 4。 5 3 9。 7 7O . 0 。 2 3…早 材
一 3 8 1 0 3 5
。
9 8
。
7
.
1 8
。
5 1 0 6 O
。
9 4…晚 材
杉 木 早 材 3 0 9 0 3 4 4 2 6 9 0。 9 0。 3 1
} 晚 材 3 8 6 7 3 0 1 1 8 1 2 8 。 9 2。 7 5
从表 4 看矩鳞油杉管胞长度不及马尾
松和杉木 。 但按早晚材 比率平均 , 其管胞
长度为 3 2 4 6微米 , 在国产针叶材中仍属中
等 。 矩鳞油杉管胞形态特点是早晚材之间
差异十分显著 。 晚材管胞 , 其壁厚约为早
材管胞的三倍 , 其壁腔比为早材管胞的十
倍 , 表明纤维的柔软性及匀质性不佳 , 影
响制浆造纸的质量 。
、 化学成分的比较
表 5 矩鳞油杉与马尾松及衫木木材化学成分比较表
一_ ~贡把 、 目树 种 ~ 一一一乏乏 、一一韭鳞里!趁一一 - _马尾松
水分 卜分{孟兔!鑫氧
杉 木
丝述迢{旦.竺旦旦1—一— }旦三旦多卜丛丝毛:3声 9 }o ·落4! 0·毕3 3
。
2乙、
2
.
5 2
1
。 或习 {
N a O H
抽出物
宝3 。宫4
王4 。 2 3
9
。
4 9
苯醇 多缩 木素
抽出物 戊糖
3
.
19 1 1
。
95 3 1
。
6 3 5 7
。
9
4
。
5 3 1 3
。
9 3 2 7
。
7 6 6 2
。
8 1
3
。
1 4 8
。
8 5 3 3
。
3 8
表 6矩鳞油杉木材与马尾松及杉木等木材的物理力学性质比较几牛 \扭_ 矩鳞油杉 马 尾 松 杉 木(田阳 )(柳州 )(大苗山 )年轮宽 度 (m m )3 。 5了。 7 5。 0
)
晚材率 (肠 )4 5。 8 3 2 1 9 。 8
径向 0 。 1 9 50 。 1 2 3 0 。 1 2 3
弦向 0 。 3 3 3 0 。 2 7 7 0 。 2 8 6
体积 0 。 2 9 0 5。 419 …
0
。
60 0 6
。
9 4 4 0
。
3 9 0
公定容重 (g r / Cm “ )0 。 49 8 0 。 3 0 5 6。 3 0 6
顺纹抗压极限强度 (K g / Cm “ )4 3 6 61 4 3 8 0
,
横纹抗压比例极限强度 径 向 3 9 2 7 2 3
( K g / C m
“
) 弦向 5 4 2 7 2 1
横纹局挤压比例极限强度 径向 5 4 4 3 3 8
( K g /C m
Z
) { 4 1弦向 8 4 一 3 9
静曲极限强度 ( K g /C m “ )弦向 1 0 0 7 6 6 5 7 2 5
静曲弹性模量 ( I 0 0 0K g /C m “ )弦向 13 3 8 9 1 0 2
顺纹拉力极限强度 ( K g / C m “ ) 1 0 1 4 r 6 6 8 7 2 4
一
径面 1 0 4 7 4 5 1
弦面 1 0 4 l 7 5
6 7
硬度 ( K g /。 m “ ) 端面 4 9 8 3 1 0 2 7 8
径面 4 0 6 2 0 8 1 4 5
弦面 3 9 1 i 1 9 5
( 2 5 4
一
冲击韧性 K g c/ m “ 弦 向 0。 4 3 2 0。 2 5 5 0。 2 2 0
劈开 ( K g / e m ) 径面 9。 5 8 。 7 6。 0
弦面 1 2。 1 1 1。 1 7。 9
从表 5 看 , 矩鳞油杉同马尾松 、 杉木
比 , 各类抽提物互有高低 , 但差异不大 。
多缩戊糖 , 木素及纤维素含量均介于马尾
松与杉木之间 。 纤维素含量 57 . 9肠 , 这在
国产针叶材中还是比较高的 。
从表 6 可见矩鳞油杉年轮宽度较小 ,
生长速度不及马尾松和杉木 ; 晚材率和容
积重则 以矩鳞油杉为高 , 干缩性也较大 ,
但差异干缩 (弦向干缩与径向干缩之比 )
矩鳞油杉 (为 i 。 7 1 ) , 比马尾松 ( 2 。 2 5 ) ,
杉木 ( 2 。 1 9 ) 为小 。 力学性 质 的 各 项指
标 , 都是矩鳞油杉显著地高于马尾松及杉
木 。 但衡量一种木材的质量高低 , 通常以
质量系数 (即极限强度与容积重之比 ) 来
比较。 矩鳞油杉同马尾松及杉木质量系数
比较如表 6 。 在反映木材力学性质的一些
指标 中 , 以顺压及静曲最为重要。 通常以
这两项质量系数之和分为三级 , 顺压与静
曲质量系 数梦之 和 小 于 2 0 0 0 的 为 低 ;
2 0 0 1~ 2 2 0 0的为中 ; 大于 2 2 0 0的为高 。 从
表 7 看 , 矩鳞油杉顺压与静曲 , 质量系数
之和为 2 4 3 1 , 属于高质量系数树种 , 马尾
松为 2 1 80 ,属质量系数中等 ; 杉木为 2 8 3 3 ,
则是质量系数甚高的树种 。
表 7 矩鳞油杉与马尾松杉木等木材品质系数 比较表立…二…问西聋…介一…三` 燮竺竺一…二塑- ~卜竺竺` - }毕攀一尸竺一 {二 z竺 一卜一些生一一倒醚一…一竺生- …卫竺一 }一竺一卜一竺巴一 {一竺竺` 卜.二竺一
杉 木 … ” 7 4 …1 8 5 9 } _ _哪 _ }_ 1 9 2 1 “ · 5 6 4 { 了3 1
2
、 矩鳞油杉木材物理力学性
质间的关系
木材的各项物理力学性质之间 , 存在
一定的相关联系 。 如针叶树晚材比早材胞
壁厚而胞腔小 , 即晚材单位体积内木材实
质比早材多 , 因而晚材率高者其容积重较
大 , 某些强度也相应较高 。 故木材容重及
晚材率被认为是判断木材物理力学性质的
可靠特征 。 就木材物理力学测试来说 , 容
重或晚材率的测试 , 较力学 强 度 测试简
易 , 故在某种情况下 , 可根据木材容重或
晚材率对木材强度作出估计 , 供初步选材
参考 。 根据我们试验结果与计算 , 矩鳞油
越晚材率 , 容重 , 顺压及静曲等主要材性
指标之间的相关系数及相关方程如表 8 。
从表 8 可见晚材率与容重 , 容重与顺压 ;
顺压与静曲的相关系数都在 0 . 7以 _ L , 表明
相关很密切 , 作为判断木材力学强度的依
据 , 则以容重较晚材率更为可靠。
表8 矩鳞油杉木材性质的相关系数及方程
二草三二所夔亚…二二一 ~蔷j 丫三少生二二一逻竺兰呈兰里 -卜上里 一…一少 些士些 0 0些i 兰坚些 一—一 -逻燮缨生一卜 -生竺呈一 一{ 一 D’三三些王型旦 一 -一一一塑翌兰翌1 -阵上哩一一{ 一处 三些名鹦刊些一 三塑赘些一上查登i 二{ 一 竺 l止 11竺巡生 - -— -一望塑竺子宜壹塾些一卜生些生 -一…一竺 :二当些吕巴士吕丝一一 -—顺压与静曲 1 。 ·8 0 7, “ , 。 = ` · 9 2 8 D , 5 + 1 ` 7
外用材必须进竹防腐处理 。
3
、 矩鳞油衫木材加工性质
及用途 五 、 结 语
矩鳞油杉 , 在国产针叶树材中是晚材
率甚高的树种 。 晚材带宽狭不均 , 早材至
晚材急变 , 早材和晚材的管胞壁厚差异甚
大 , 材质软硬悬殊 , 故横断的锯刨切面难
得光滑 。 木材握钉力中等 , 但板材靠近端
头及边缘钉钉易开裂 。 由于早晚材颜色分
明 , 因而在各种切面上都有显著的生长轮
花纹 , 适于作家具及室内装修用材 。 矩鳞
油杉木材虽然差异干缩较小 , (,J 、 于杉木
及马尾松 ) , 但其体积干缩比杉木及马尾
松大得多 , 在利用前必须经过合理干燥 ,
否则制品或构件容易干缩变形 。 矩鳞油杉
木材虽然顺压及静曲质量系 数 稍 逊 于杉
木 , 但各项极限强度都远 比杉木高 , 亦可
作房屋建筑的承重构件 。 但其天然耐腐性
较差 , 若作枕木 , 矿柱 , 桥梁以及其它室
综上所述 , 矩鳞油杉在针叶树中还是
比较好的用材树种 , 只 由于 初 期 生 长缓
慢 , 过去长期未被人们作为造林树种而重
视 。 但初期生长缓慢这一生物学特性 , , 很
可能同它长期处于野生状态有关 。 通过人
工选种 , 培育 , 是可 能改 变 的 。 东 北 红
松 , 历来被视为生长缓慢 树 种 , 但 据 调
查 , 草河 口林区 20 年生的红松人工林与天
然林比较 , 树高生长为天然林的 6 . 2倍 ;直
径生 一长为天然林的 7 . 5倍多 其木材 物 理力
学性质并不低于天然林 。 这一事实说明 ,
经人工培育是可 以大大加快林木生长速度
的 , 矩鳞油杉不仅材质优良 , 而且病 虫害
少 , 在适宜生长的地 区 , 可作主要推广种
植的树种营造人工林 。
注 :庄逊瑾 、 余瑞娟等同志负责木材化学成份分析 ; 林学分院梁文同志协助进行木材解剖切片 。