張雪松 王碩 劉珊杉 楊亮慶

（黑龍江省木材科學研究所，哈爾濱 150081）

楊木清林材樹皮率、密度和含水率的研究

張雪松 王碩 劉珊杉 楊亮慶*

（黑龍江省木材科學研究所，哈爾濱 150081）

以楊木清林材為研究對象，采用樹皮率、基本密度和含水率等材性指標對其樹皮特性及其影響進行研究。結果表明，樹皮體積百分率低于質(zhì)量百分率，分別為7.73%和10.18%；樹皮基本密度明顯高于木材部分，分別為0.504 6和0.384 3g/cm3；樹皮含水率顯著低于木材部分，分別為99%和134%；樹株個體對各項指標均產(chǎn)生顯著影響，其中對樹皮率影響遠高于對基本密度和含水率的影響。

清林材；樹皮率；基本密度；含水率

樹皮是樹木的重要組成部分，也是重要的森林資源之一，不同樹種的樹皮其利用價值也不同，經(jīng)過加工可以得到許多種重要的林副產(chǎn)品，提高森林資源利用率。目前，針對樹皮開展的大量研究主要集中在組分構成分析[1]、成分提取應用[2-3]、功能改良[4]等方面，為樹皮的有效利用奠定了理論基礎。隨著我國木材資源供求矛盾的加劇，清林材等大量以往難以利用的小徑級木質(zhì)類材料引起相關企業(yè)的關注，并開始用于單板、細木工板制造等領域[5]。伴隨該類材料實木化應用領域不斷開發(fā)，徑級較小、樹皮較薄材料帶皮加工應用將成為該類材料開發(fā)的一個重要方向。從已有相關研究來看，針對樹皮尤其是速生楊木樹種樹皮材性特征的研究尚未見報道。本文以5～8 cm徑級速生楊木清林材為研究對象，以樹皮率、含水率和基本密度為指標，對樹皮相關材性特征及其對木材相關性能的影響進行了研究。

1 試驗材料與方法

1.1 材料與設備

試驗材料為樹齡6年青皮楊，產(chǎn)地為黑龍江省慶安縣。截取造段后每根長度2.5 m，選取10根；每根截取3塊約1 cm厚度小圓盤，選用精截鋸片進行加工以保證小圓盤表面光潔度。

設備有烘箱、電子秤、燒杯、固定架、精截鋸。

1.2 基本密度測量方法

由于試件形狀不規(guī)則，其密度測量采用阿基米德定律（水的浮力法）進行測試。首先選擇相對試件徑級有一定余量的燒杯并裝水，將其放在電子秤上，平穩(wěn)后清零；將帶樹皮小圓盤使用自制鐵絲針扎住，放入盛水燒杯中使之完全浸沒，再用試管固定架固定，此時電子秤稱得重量即為試件排除等體積水的重量，換算得出試件的體積；試件取出后去掉樹皮，擦拭掉表面水分，按照上述順序再次獲取無皮試件重量，換算得出去皮后試件的體積；前后體積差值即為樹皮基本密度計算所需體積。將樹皮放入烘箱至絕干，得絕干重，進而計算出樹皮基本密度。楊木基本密度亦照此法測定。

1.3 樹皮率測定

樹皮率分為樹皮體積百分率和樹皮質(zhì)量百分率。樹皮體積百分率通過測量體積計算，用樹皮體積除以所在樹干部位樹皮與木質(zhì)部體積之和得出；樹皮質(zhì)量百分率通過稱量重量計算，用樹皮重量除以所在樹干部位樹皮與木質(zhì)部重量之和得出，此為絕干狀態(tài)時的質(zhì)量。

式中，V皮、V木分別為帶皮和不帶皮圓盤體積（mL）；G皮、G木分別為帶皮和不帶皮圓盤質(zhì)量（g）。

2 試驗結果與分析

2.1 樹皮體積百分率

試驗結果（圖1）表明，不同樹株間樹皮體積百分比波動較為明顯，波動范圍在5～11%之間，最大差異達到了100%。這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能與試件截取部位樹皮形態(tài)有關，因為樹皮表面并不平整，密布著大大小小的隆起，如試件若處于或鄰近枝丫基部，該部位樹皮厚度就較正常部位厚度明顯增大；也有部位因外界原因或災害受到損傷致使厚度變薄甚至消失等。因此，試件制取時要避開一些較大的隆起，但一些數(shù)量較大、體積相對較小的隆起和凹陷則不需要回避。樹皮體積百分率均值約為7.73%左右，與已有的其他樹種成熟材相比明顯要低，據(jù)相關學者對灰木蓮[6]、青鉤栲[7]、香梓楠[8]和刨花潤楠[9]的研究結果，樹皮百分率分別達到16.6%、11.4%、15.8%和12.2%，均明顯高于本試驗對象，而針對楊木類樹種樹皮率的研究未見報道，有待進一步研究。

圖1 不同樹株間樹皮體積百分率

2.2 樹皮質(zhì)量百分率

不同樹株間樹皮質(zhì)量百分比變化情況（圖2）顯示，體積百分率相比樹皮的質(zhì)量百分率受樹株個體影響更為明顯，波動范圍在7%～16%，最大差異達到了125%。樹皮質(zhì)量百分率均值約為10.18%左右，由于此處均采用絕干質(zhì)量進行計算，因此可以推測樹皮密度要高于木材自身密度，后續(xù)計算也驗證了這一點。相比體積百分率，楊木清林材的質(zhì)量百分率則要更高一些，從相關樹種的研究來看，這一結論與對灰木蓮、香梓楠和刨花潤楠、頂果木、山白蘭樹、擎天樹、火力楠和陰香樹等樹種的研究結果一致[10-14]，其質(zhì)量百分率分別達到19%、19.7%、13.2%、11.8%、20.4%、20.1%、14.29%和15.2%，均超過體積百分率。但也有一些樹種的體積百分率高于質(zhì)量百分率，如黎素平、周小金等[15-17]在研究青鉤栲、降香黃檀、人工林紅錐和馬占相思樹等時就得出其樹皮質(zhì)量百分率低于體積百分率的結果。

圖2 不同樹株間樹皮質(zhì)量百分率

2.3 樹皮對木材含水率的影響

不同樹株間木材含水率存在較為明顯的波動（圖3），帶皮試件含水率波動范圍在122%～139%，不帶皮試件含水率波動范圍在125%～146%，最大差異分別達到14%和17%，可見樹株個體對含水率存在顯著影響。

圖3 樹皮對木材含水率的影響

樹皮的存在明顯降低了樹株整體的含水率水平。由于樹皮占比較小，又能引起含水率的顯著下降，可以推測樹皮的含水率要遠低于木材含水率，試驗和計算結果（表1）顯示，樹皮含水率僅為木材含水率的74%。

表1 樹皮及木材的含水率及密度

2.4 樹皮對基本密度的影響

不同樹株間，木材基本密度存在較為明顯的波動（圖4），帶皮試件基本密度波動范圍0.38～0.42 g/cm3，不帶皮試件基本密度波動范圍0.37～0.40 g/cm3，最大差異分別達到9.8%和6.7%，前者差異較大可能與取材部位構成較為復雜有關，如鄰近枝丫基部附近等。可見樹株個體對材性指標存在顯著影響。

從帶皮和不帶皮木材基本密度比較來看，前者基本密度明顯大于后者，說明樹皮密度要明顯高于木材部分，試驗結果也驗證了這一點（表1），樹皮密度達到0.5以上，是木材密度的1.3倍。由于清林材徑級較小，樹皮的存在對該類材料相關性能及后續(xù)應用的影響還有待研究。

圖4 樹皮對木材基本密度影響

3 結果與討論

3.1 以楊木清林材的樹皮體積百分比、質(zhì)量百分比、基本密度和含水率等指標為研究對象，分析了樹株個體對各項指標的影響。

3.2 樹皮體積百分率和質(zhì)量百分率分別為7.73%和10.18%，均低于其他成材樹種的相關值，較低的樹皮率為該類材料的帶皮木制品加工應用提供了條件；樹株個體對樹皮率影響顯著，最大與最小差值達到1倍左右。

3.3 樹皮含水率明顯低于木材部分，而基本密度又明顯高于木材部分，盡管樹皮占比較小，但仍然對帶皮試件的基本密度和含水率產(chǎn)生一定影響；樹株個體是影響基本密度和含水率的重要因素，但最大差別僅在10%和17%以內(nèi)，遠低于樹皮率的影響。

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第1作者簡介：張雪松（1966-），男，助理研究員，研究方向：木質(zhì)復合材料。

（責任編輯：潘啟英）

S781.25,S792.11

A

1001-9499（2017）02-0051-03

楊亮慶（1981-），男，博士，副研究員，研究方向：木材干燥及改性。

2017-01-04