黃敏高

（常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院,常州 213164)

在我國部分地區(qū)，速生人工林通常被視為提升綠化效果的理想樹種。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的木材加工產(chǎn)業(yè)，特別是人造板產(chǎn)業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，國內(nèi)從事木材加工的企業(yè)，為保持木材原料資源供應(yīng)穩(wěn)定，降低對進(jìn)口大徑級木材資源的依賴程度，以速生人工林為原材料，生產(chǎn)鋸材、刨光材以及人造板材?；诖?，國家實施了速生人工林木材資源戰(zhàn)略儲備制度，由地方政府按照實際需要，重新劃定區(qū)域之后專門投入到速生人工林的培育和綜合利用中，這不僅能夠保證木材加工企業(yè)的原料需求，還能避免天然林資源的亂砍濫伐，最大限度地保護(hù)天然林資源[1-3]。

1 速生人工林木材種植意義

隨著“天?！惫こ痰膶嵤?，一系列以“退耕還林”為主的配合措施，政府在政策層面上全面提升了對林木資源的管控力度，這能夠強(qiáng)有力地保護(hù)自然林業(yè)資源，但對于林業(yè)資源的綜合利用，特別是以原木板材加工為主的林木資源商業(yè)化運(yùn)用會產(chǎn)生影響。為有效緩解供需矛盾，確保終端市場的林木資源能夠得到有效保障，以區(qū)域為單位所進(jìn)行的速生人工林培育和綜合化利用工作取得了階段性成果，而且這些速生人工林無論是初加工還是深加工基本實現(xiàn)了機(jī)械化，這為林木資源實現(xiàn)科學(xué)種植、科學(xué)利用積累了寶貴經(jīng)驗[4-5]。

1.1 速生人工林經(jīng)濟(jì)價值

據(jù)原國家林業(yè)局提供的《全國林地保護(hù)利用規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，木材及其制品的國內(nèi)消費(fèi)迅速增長，到 2020年中國木材消費(fèi)總量將突破4.57～4.77億m3，木材供應(yīng)缺口將長期保持在1～1.5億m3。

根據(jù)相關(guān)政策，我國自1998年啟動了天然林保護(hù)工程，所有的“退耕還林”措施都必須充分結(jié)合生態(tài)保護(hù)工程配合落實。這有效緩解了天然林資源因亂砍濫伐而極具銳減的情況。然而，也加劇了林業(yè)產(chǎn)業(yè)源頭與終端市場供需失衡的矛盾。

為有效緩解供需結(jié)構(gòu)性矛盾，各地啟動了速生人工林種植工程，特別是在一些傳統(tǒng)林區(qū)，在封山育林的基礎(chǔ)上，專門劃定一個區(qū)域來進(jìn)行速生人工林的培育和種植，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)逐步形成了“邊保護(hù)、邊開發(fā)”的良性循環(huán)趨勢，這些規(guī)模不等的速生人工林培育措施，不僅在一定程度上滿足了終端消費(fèi)市場的基本需求，而且還創(chuàng)造出較好的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)國家林業(yè)和草原局、商務(wù)部等部門提供的數(shù)據(jù)顯示，我國速生人工林產(chǎn)業(yè)年綜合生產(chǎn)總值已經(jīng)接近5 400億元，約占全國林業(yè)產(chǎn)值的7%[6-8]。

1.2 速生人工林經(jīng)濟(jì)價值

全面啟動速生人工林的培育工程，在強(qiáng)化和突出其綠化作用的基礎(chǔ)上，也在很大程度上扭轉(zhuǎn)了消費(fèi)者的傳統(tǒng)消費(fèi)主張，對于之前一味強(qiáng)調(diào)以“原木”或者“實木”為原材料的木材加工產(chǎn)業(yè)中，以速生人工林資源代替，讓消費(fèi)者體驗到了“綠色環(huán)保消費(fèi)”的全新消費(fèi)主張。這種社會價值所產(chǎn)生的影響效應(yīng)是長期的，甚至有可能在一段時間內(nèi)直接改變該地區(qū)的區(qū)域性產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[9]。

1.3 緩解木材供需矛盾

人工速生人工林經(jīng)過重組、優(yōu)化之后，有效改善了防腐性，這樣就能夠明顯拓展其在終端應(yīng)用環(huán)節(jié)上的適用范圍，提升速生人工林的商業(yè)價值，這對于緩解一段時期以來我國優(yōu)質(zhì)木材的供需缺口意義重大[10-11]。

1.4 維護(hù)我國木材安全

在改革開放初期，我國部分地區(qū)，尤其是天然林主產(chǎn)區(qū)，不同程度上存在“以資源換金錢”的現(xiàn)象，這些地方也在短期內(nèi)獲得了較大的經(jīng)濟(jì)利益。然而因為亂砍濫伐情況的加劇，尤其是在毫無保護(hù)性措施的情況下對天然林資源進(jìn)行砍伐之后導(dǎo)致天然林總量銳減，給氣候、土壤、水資源造成不可逆的破壞之后，直接威脅到了我國的木材安全，促使我國木材以及整個林產(chǎn)工業(yè)亟待轉(zhuǎn)型升級[12]。

2 主要速生人工林木材機(jī)械加工特點(diǎn)

由于在終端消費(fèi)市場上對于木材的基本需求存在差異性，有些需要結(jié)合實際應(yīng)用進(jìn)行二次加工，所以在這些速生人工林的分類與加工過程中，都按照初加工、精加工這種加工方式的差異性來進(jìn)行區(qū)分。

2.1 楊木機(jī)械加工特點(diǎn)

按照傳統(tǒng)楊木的生產(chǎn)特性，其并不符合速生人工林木標(biāo)準(zhǔn)，但是經(jīng)過林業(yè)技術(shù)人員優(yōu)化和重新培育的“改性楊木”，其生長周期可以縮短至6～10年，而且因為其木質(zhì)硬度和柔韌性都符合板材加工的基本需要，得到了有效推廣[13]。

2.1.1 楊木板材初加工

由于楊木板材耐腐蝕性較高，因此在粗加工階段，在加工的過程中，會按照楊木的基本尺寸不同程度地增加化學(xué)制劑，從而達(dá)到明顯提升其木質(zhì)結(jié)構(gòu)韌性和防腐性的效果（如圖1所示）。根據(jù)其物理特征來看，經(jīng)過粗加工的LVL單板層積材可以投入使用，經(jīng)過初級階段粗加工的楊木板材其尺寸基本一致，這樣便于消費(fèi)者按照實際需求對其進(jìn)行拼接或者裁切。一般來說，其尺寸大致被控制在：長度為4～8 m長（最長8 m,8 m以內(nèi)可任意鋸割），寬度為任意寬度 （常規(guī)寬度為40～200 mm），厚度為20～200 cm（最厚可以達(dá)300 mm）[14]。

圖1 楊木單板層積材Fig.1 Poplar laminated veneer lumber（LVL）

2.1.2 楊木板材精加工

楊木板材的紋理線條較為美觀，且色調(diào)相對較為豐富，所以無論是作為建筑構(gòu)件還是家具，都能夠傳遞出較為豐富的視覺傳達(dá)信息，特別是在層次結(jié)構(gòu)上的條理性能夠明顯提升板材的立體感效果，將其應(yīng)用于文體器材上，能產(chǎn)生一種視覺效果上的美感，從而拓展楊木板材的實際應(yīng)用范圍[15]。

基于此，楊木板材在進(jìn)行精細(xì)加工的過程中，對于工藝要求比較嚴(yán)格，以至于其價格也從初加工的1 700元/m3增加到精加工的4 500～6 000元/ m3，其中白楊木材質(zhì)的板材市場銷售價格基本在8 000元/ m3以上。

如此高的商業(yè)附加值說明了其精加工的工藝比較復(fù)雜，整個工藝過程主要實現(xiàn)兩個目的，其一是有效降低甲醛含量，相關(guān)部門數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，經(jīng)過精加工工藝的楊木板材甲醛含量較低；其二是進(jìn)一步優(yōu)化尺寸，粗加工的楊木板材尺寸較為固定，可以任意切割，但體積較大，而經(jīng)過精細(xì)加工的板材，其尺寸基本上在長度為500～600 mm之間，厚度不超過100 mm，基本屬于半成品尺寸。

2.2 桉木機(jī)械加工特點(diǎn)

桉木材質(zhì)較軟，其硬度、韌性和抗震性能相對較差，不過由于其天然的氣干性較強(qiáng)，因此被大量應(yīng)用在家具行業(yè)中，因此桉木在進(jìn)行機(jī)械加工的過程中，無論是粗加工還是精細(xì)加工，都應(yīng)圍繞其終端用途來進(jìn)行[16]。

2.2.1 桉木板材初加工

桉木是世界公認(rèn)的三大速生人工林木木材資源之一，在國外，桉木有極為廣泛的市場應(yīng)用空間，由于我國桉木種植起步較晚，所以在初級加工階段，有效解決桉木木材中可溶性物質(zhì)的工藝有待提升，但國內(nèi)的桉木基本被應(yīng)用于家具生產(chǎn)與制造，所以只要將初加工的重點(diǎn)放在防腐性能提升上，就基本能夠滿足客戶的需求（如圖2所示）。通常，將新伐桉木在6周內(nèi)進(jìn)行加工，然后在溫度為65～75 ℃、質(zhì)量濃度為0.8%的氫氧化鈉溶液中浸泡12 h，取出后在通風(fēng)處晾干備用。待水分基本上以風(fēng)干的方式揮發(fā)掉之后，按照長度不超過1 500 mm，寬度不超過300 mm的規(guī)格進(jìn)行初加工之后，就可以投放市場[17]。

圖2 經(jīng)過防腐處理的柳桉木Fig.2 Preserved eucalyptus.saligna Sm.

2.2.2 桉木板材精加工

由于桉木的韌性不如楊木，所以無論是紅柳桉木還是白柳桉木，都需要在完成初加工之后的3～6個月時間內(nèi)完成精細(xì)加工環(huán)節(jié)，這樣才能夠讓桉木的結(jié)構(gòu)特性最大化地顯現(xiàn)出來。其精加工的重點(diǎn)也在拋光和刨光兩個工藝上。已經(jīng)完成初加工的桉木，生材加工容易，切面光滑，磨光性好，握釘力強(qiáng)，干燥處理后，通常都不會對其材料尺寸進(jìn)行進(jìn)一步地裁切，因為有些家具，尤其是組合性質(zhì)的家具其基礎(chǔ)尺寸變量性因素較多。只需注意在刨光過程中控制溫濕度，其中變溫箱的溫度控制在15～50 ℃之間，其物理特征變化很小，經(jīng)機(jī)械或手工加工后，能直接應(yīng)用于家具生產(chǎn)[18]。

2.3 杉木機(jī)械加工特點(diǎn)

老式的家具多為杉木材質(zhì)，然而在現(xiàn)代裝修和家具制造中卻很少用杉木材質(zhì)，這主要是因為之前黃山地區(qū)周圍的杉木資源較為豐富，遵循著就地取材的原則，在杉木的資源利用中其應(yīng)用范圍被擴(kuò)大。再加上杉木的木纖維化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)，不易變形，實木感突出，所以仍然被廣泛使用。隨著一系列護(hù)林措施的實施，黃山地區(qū)的杉木資源被保護(hù)起來?，F(xiàn)在市面上推出的杉木資源，大多都是經(jīng)過人工改良之后的速生杉木，這些杉木由于是速生品種，其機(jī)械加工過程也與傳統(tǒng)的杉木之間存在著一些差異性（如圖3所示）[19-20]。

圖3 杉木材質(zhì)的熏蒸木桶Fig.3 Fumigation barrel made of Chinese fir

2.3.1 杉木板材初加工

杉木表面硬度較軟，外力作用易引起劃痕，同時結(jié)疤多，所以一般較少直接用來做家具，而是用來制作紙漿、細(xì)木工板、密度板、刨花板、龍骨，或是做成指接板用來做家具的內(nèi)擋板（如圖3所示）。所以其初加工工藝較簡單，有些僅僅是將原木材料進(jìn)行去皮處理，因為在其最終用途不確定的情況下，對其尺寸進(jìn)行較為細(xì)致的分割會直接影響其用途。

2.3.2 杉木板材精加工

已經(jīng)完成初加工的杉木通常具有光亮整潔的外觀，顏色從白色到淡黃色，呈致密的通直紋理和光滑的質(zhì)地，其干燥性能良好，經(jīng)過窯干后，其強(qiáng)度高并且性能穩(wěn)定，具有較好的加工性能，適于開槽和鉆孔，易于用釘或螺絲固定。

3 結(jié)語

基于平衡型發(fā)展的原則來看，速生人工林資源的綜合利用，能夠有效緩解我國林木資源供需矛盾。我國速生人工林的健康可持續(xù)發(fā)展，需要制定科學(xué)的木材戰(zhàn)略儲備規(guī)劃，不斷提升木材加工工藝水平，實現(xiàn)木材資源的綜合利用。建議國內(nèi)的木材加工企業(yè)，尤其是以大徑級木材和珍稀木材為原料的企業(yè)，盡快開展“騰籠換鳥”，實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，充分利用速生人工林木材（楊木、桉木、杉木等），生產(chǎn)出滿足人們物質(zhì)文化需要的木制產(chǎn)品，從而為實現(xiàn)我國速生人工林資源的科學(xué)永續(xù)加工利用奠定基礎(chǔ)。