李曉清 唐森強 隆世良 龍漢利 張 煒

(四川省林業(yè)科學研究院，成都，610081) (長寧縣林業(yè)局) (四川省林業(yè)科學研究院)

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，社會對珍貴用材木材的需求與日劇增。木材物理力學性質(zhì)是木材主要材性指標，對木材加工處理和利用都有著十分重要的實際意義，木材化學成分中抽出物含量影響著木材天然耐久性、材色和木材加工利用［1］。目前主要開展了人工林與天然林的比較［2-3］、立地條件［4-5］、經(jīng)營措施［6-7］、病蟲害［8］對木材物理力學性質(zhì)的影響研究。

楨楠(Phoebe zhennan)為樟科常綠大喬木，是國家二級重點保護樹種［9］，是素以材質(zhì)優(yōu)良聞名于國內(nèi)外的特有珍貴用材和優(yōu)良觀賞樹種。其干形通直，材質(zhì)致密堅韌，耐腐而不易反翹開裂，加工容易，削面光滑，紋理美觀，為上等建筑、家具、造船及工藝雕刻等木材，主要分布于四川、重慶、貴州、湖南和湖北省。目前尚未見對其物理力學性質(zhì)的系統(tǒng)研究，筆者對楨楠木材物理力學性質(zhì)做了較為系統(tǒng)的研究，以期為楨楠的開發(fā)和利用提供一定的數(shù)據(jù)基礎，為培育楨楠資源和滿足人民生活對優(yōu)質(zhì)木材的需求提供科學指導。

1 試驗地概況

試材采自四川省宜賓市長寧縣雙河伏頭村楨楠與楠竹天然混交林，104.89°E，28.33°N，海拔 492 m。試驗地屬典型的亞熱帶季風濕潤氣候，年均氣溫18.3℃，年最高極端氣溫40.7℃，最低氣溫-4.2℃，1月平均氣溫8℃，3月中旬均溫達到12℃以上，7、8月是最熱月，均溫27.5℃以上，年均降水量1 104 mm，降水量集中在6—9月份，以8月份最多，12月份最少。平均日照時間1 112 h，年均空氣濕度83%，≥10℃的積溫為6 000℃左右。土壤為山地黃壤，土層深厚。

2 材料和方法

2.1 材料

測試樣木：樹高34 m，胸徑47 cm，樹齡94 a，枝下高8 m;樣木生長地：海拔300 m，土壤為黃壤，土壤厚度＞100 cm。

2.2 試件制作及試驗方法

按林分平均胸徑和平均樹高選取標準木2株伐倒(由于楨楠為我國特有的國家二級珍稀瀕危樹種，目前已列為名木古樹保護，采伐受到極為嚴格限制，因此只伐1株平均木)，將伐倒樣木距樹基部1.3 m處向上截取230 cm長原木一段，根據(jù)樹齡，按20 a為1個處理制作各力學強度試材(表1)。試材的采集按照國家標準《木材物理力學性質(zhì)試驗方法》GB 1927-43—1991所規(guī)定的方法加工成木材基本密度、順紋抗壓強度、抗彎強度、抗彎彈性模量、順紋抗剪強度、抗劈力、沖擊韌性、表面耐磨、硬度試樣，然后按上述國家標準測試方法，分別測定木材含水率、基本密度、順紋抗壓強度、抗彎強度、抗彎彈性模量及硬度等。

表1 試件制作

3 結(jié)果與分析

3.1 楨楠木材物理性質(zhì)

木材密度用以表示木材細胞壁物質(zhì)的多少，是木材諸項物理性質(zhì)中的一項重要指標。通?？梢愿鶕?jù)木材密度的大小估算木材的質(zhì)量，判斷木材的工藝性質(zhì)及其他物理性質(zhì)，它的大小與木材的強度、硬度、干縮、耐磨性和發(fā)熱值有很大的關系，還會影響木材的加工質(zhì)量、制漿得率和漿的質(zhì)量。木材密度受多種因子的影響，不同樹齡、不同部位、同種異株、同種不同生長條件等，木材密度存在差異。楨楠木材基本密度隨年齡變化而變化(表2)。

木材作為承重結(jié)構(gòu)材料，它的品質(zhì)主要取決于密度。表2表明，楨楠木材基本密度在0.5 g·cm-3以上，在60～80 a間達到最大值0.54 g·cm-3，接近中等(0.56～0.75 g· cm-3)［10］，表明楨楠木材在40年生時，其木材基本密度變化趨于穩(wěn)定;而且，隨著樹齡增加，尤其是在80年生后，其木材基本密度開始降低。

表2 楨楠木材基本密度與年齡的關系

3.2 楨楠木材力學性質(zhì)

木材力學性質(zhì)是木材合理利用的一個重要依據(jù)，對其力學性質(zhì)的解析在實際生產(chǎn)應用中具有重要意義。楨楠木材力學性質(zhì)的測試結(jié)果見表3?？箯潖姸萐2高于S1，表明該項指標隨著樹木年齡增加而增大，結(jié)果與金春德等人對赤松的研究結(jié)論一致［11］;但隨著年齡繼續(xù)增加，抗彎強度卻有減小的趨勢?？箯潖椥阅Ａ繀s表現(xiàn)出隨年齡增加而減少的趨勢，與文獻［4］研究結(jié)論不一致，可能是樹種或其他因素影響，還需要進一步研究。順紋抗壓強度、沖擊韌性、抗劈力、順紋抗剪強度隨著樹木年齡增大而增加，在S2或S3達到最大，隨后有所下降。硬度(端面、弦面和徑面)隨樹木年齡增加而增大，其大小順序為端面硬度＞弦面硬度＞徑面硬度，此研究結(jié)論與石雷等人對印度黃檀木材物理力學性質(zhì)研究結(jié)論一致［12］。根據(jù)《木材物理力學性質(zhì)分級表》，劃分木材等級的指標范圍(見表4)。可知，楨楠木材順紋抗壓強度、抗彎強度屬中等，樹木在80年生時木材沖擊韌性屬高等，端面硬度屬很硬。力學性質(zhì)方差分析結(jié)果見表5。隨著楨楠樹木年齡增加，木材抗彎強度差異不顯著，但順紋抗壓強度、沖擊韌性、抗彎彈性模量和端面硬度差異達到0.01顯著水平。

表3 楨楠木材力學性能測試結(jié)果

表4 木材等級指標范圍

采用加權法［3］(其中沖擊韌性、硬度、順紋抗壓強度、抗彎強度、抗劈力、順紋抗剪強度及抗彎彈性模量的比重分別為1/11)，綜合評價楨楠木材的物理力學性質(zhì)。表3表明，楨楠木材在90 a內(nèi)，其木材力學性質(zhì)總的趨勢是隨年齡增大而更優(yōu)，這主要是抗彎彈性模量和硬度這兩個指標決定。如果兼顧其它指標，在楨楠栽培經(jīng)營中，楨楠木材利用成熟期初步確定60～80 a。

表5 楨楠木材力學性質(zhì)差異的方差分析

4 結(jié)論

40年生的楨楠木材基本密度、順紋抗壓強度、抗彎強度、沖擊韌性、端面硬度屬中等，順紋抗壓強度、沖擊韌性、抗劈力、順紋抗剪強度、沖擊韌性、端面硬度隨著樹木年齡增大而增加。在80年生時木材沖擊韌性屬于高等，端面硬度屬于很硬。如果兼顧其它指標，在楨楠栽培經(jīng)營中，楨楠木材利用成熟期初步確定60～80 a。通過對楨楠木材物理力學性質(zhì)的測定，為更好地發(fā)揮其潛在利用價值，充分合理地利用楨楠木材和科學地加工利用具有重要的指導意義。大力營造和培育楨楠人工林，促進其快速生長，這對滿足市場需求、促進生態(tài)良性循環(huán)和林業(yè)可持續(xù)發(fā)展都具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。

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