中圖分類號：TS72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI： 10.11980/j.issn.0254-508X.2025.04.014

作者簡介：，博士，工程師；主要從事制漿技術(shù)與生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用等方面的研究。

Pulping and Papermaking Properties of Three Fast-growing Native Broad-leaved Tree Species in Guangxi

[Zhil HU La2YING Guangdong1XU Huilan2 WU Dongshan2 CHEN Hu2YAN Peidong2 WANG Yue1HE Shuilin1CHEN Xingjuan1YANG Zhangqi2*

（1.GuangxiSunPaperIndustryCo.Ld.，BeihaiGuangxiZhuangAutonomousRegion3617；.GuangxiKeyLabofSuperiormber

TreesResourceCuliioKeyLabfiolFstyndGssaddmnstraonCulioofstongmbntl South China，Guangxi Forestry Research Institute，Nanning，Guangxi Zhuang Autonomous Region，） （ E-mail： yangzhangqi@163.com）

Abstract：Woodsicsityberohologiesndpulpingandpeakingpropertisof5t15arsoldMlaiaosesis odoratissima，and Castanopsis fissa as wellas a control of 7-year-old Eucalyptus grandis .urophyllawere investigated，to comprehensivelyevaluatetheapplicabilityoftheseramaterialsforthepulpingandpapermaking.Theresultsshowedthatundertheevaluationofphsical propertiesofteapeacoingtooodnateitegrativeassssmtehod，osfeeetrespeies（O.59＼～9.9）waller thathatfteontrolofucaltus（1.25），andalloftemweresuperiramaterialsfortepulpingndpapermaking.Comparedith diferentreespecies，thefberlength（1.53＼～1.7Omm）fMytilarialosensisaslarger，uttheoverallstrengthindicesofepaper showed no significant advantages. The wood basic density ）of the Albizia odoratissima，residual alkali content（10.0＼～ 1 3 . 8 g / L ）and Kappa value（18. O＼～21.4） of pulp from it were higher. The viscosity （ 1 0 6 6～1 2 3 7 m L / g ） of pulp from Castanopsis fissa was higher，andteoverallstregthidsofteaperwereupeior.Afomparisonamonggroupsithdiferetrages，eplping andpapermaking propertiesof 5-year-old and 12-year-old Mytilaria laosensis，6-year-oldAlbiziaodoratissima，and6to13yearsoldCastanopsis fissa werebetter，while the overall indicesstrengthof papers of13-year-old Mytilaria laosensis，1O-year-old Albizia odoratissima， and15-year-oldCastanopsisfissawerelower，indicatingthatthethree species of fast-growing broad-leaved treeswere suitable for cultivating 《中國造紙》2025年第44卷第4期

制漿與造紙

short-rotation pulp forests.Key words：Mytilaria laosensis； Albizia odoratissima； Castanopsis fissa; tree age;；pulping and papermaking

我國是世界上最大的紙及紙板生產(chǎn)國和消費(fèi)國，2023年，我國紙及紙板的生產(chǎn)量和消費(fèi)量分別為12965萬和13165萬t，生產(chǎn)量約占全球總量的 制漿造紙行業(yè)是典型的資源密集型產(chǎn)業(yè)，林漿紙一體化是促進(jìn)行業(yè)低碳化、可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一，而原料的持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要前提2。我國的再生紙漿已基本實(shí)現(xiàn)自給自足，但品質(zhì)較高的木漿對外依存度高，2023年進(jìn)口木漿占比達(dá) ，紙漿林原料缺口大。廣西地區(qū)林地資源豐富、水熱條件優(yōu)越，具有約占全國林地總面積 5 % 的林地，木材產(chǎn)量占全國 4 0 % 以上，因此，廣西地區(qū)紙漿林的開發(fā)利用是實(shí)現(xiàn)我國漿紙?jiān)媳就粱年P(guān)鍵舉措之一。目前，桉樹是廣西木槳生產(chǎn)的主要來源，但在可持續(xù)發(fā)展要求下，桉樹人工林木材的產(chǎn)量短期內(nèi)難以繼續(xù)擴(kuò)大，且制漿造紙行業(yè)還將長期面臨人造板行業(yè)的原料競爭[3-4]。因此，制漿造紙用新原料樹種的開發(fā)利用已勢在必行。

米老排（Mytilaria laosensis）、黑格（Albiziaodo-ratissima）和大葉櫟（Castanopsisfissa）是廣西適生范圍廣、生長速度快的主要鄉(xiāng)土闊葉樹種。米老排具有干形直、材質(zhì)優(yōu)和抗性強(qiáng)等特性5；黑格屬于固氮樹種，與其共生的根瘤菌具有固氮功能，能起到改良土壤的作用；大葉櫟具有樹干通直、萌芽力強(qiáng)和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，木材品質(zhì)優(yōu)良，樹皮和殼斗可提取栲膠，是廣西優(yōu)先開發(fā)的鄉(xiāng)土樹種之一。早在20世紀(jì)90年代展開的研究表明，6＼～24年生米老排是優(yōu)良的制漿造紙?jiān)?8]。同時，相關(guān)木材性質(zhì)分析表明，23年生米老排的纖維長度、長寬比和壁腔比分別為 、78.68和 ，黑格側(cè)枝的纖維長度、壁腔比和柔性系數(shù)分別為 、0.75和 33年生大葉櫟的纖維長度為 ，表明這3個樹種的木材纖維品質(zhì)均處于較好和優(yōu)良等級區(qū)間內(nèi)?，F(xiàn)有研究已初步證實(shí)，米老排、黑格和大葉櫟是較優(yōu)的制漿造紙?jiān)?，但受限于造林?guī)模、林分蓄積量等因素，尚未實(shí)現(xiàn)其規(guī)?；瘧?yīng)用。近年來，速生鄉(xiāng)土樹種在遺傳多樣性分析、子代遺傳評價及選擇等方面均取得較大進(jìn)步[12-14]，選育的4年生黑格優(yōu)良家系的平均胸徑和樹高分別達(dá) 1 1 . 4 7 c m 和 ，為優(yōu)質(zhì)紙漿林培育奠定了良好基礎(chǔ)，但尚缺少現(xiàn)有原料制漿造紙適用性的系統(tǒng)研究。

因此，本研究選取5＼～15年生的米老排、黑格和大葉櫟人工林為研究對象，以尾巨桉（Eucalyptusgrandis × E .urophylla）為對照，通過對比分析不同林齡樣木的木材密度、纖維形態(tài)、制漿特性及造紙性能，綜合評價不同原料的制漿造紙適用性，為3個速生闊葉樹種在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用提供重要依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)

1. 1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑

來老排、黑格和大葉櫟樣木，分別取自廣西國有派陽山林場、廣西國有雅長林場、橫州市鎮(zhèn)龍林場的人工林林分。每個樹種選取4＼～5個不同林齡的樣木參與實(shí)驗(yàn)，每個林齡選取1＼～3株樣木。作為對照的尾巨桉為7年生，取自廣西國有派陽山林場。樣木基本信息見表1。

氫氧化鈉、硫化鈉、鹽酸、硫酸、高錳酸鉀、碘化鉀、氯化鋇，均由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；硫代硫酸鈉，由天津奧普升化工有限公司提供。以上試劑均為分析純。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

纖維分析儀（MORFINeo，法國），實(shí)驗(yàn)蒸煮器（TD1-15，容積 1 5 L ，咸陽通達(dá)輕工設(shè)備有限公司），抗張強(qiáng)度測定儀（Lamp;W066，瑞典），耐破度測定儀（BSM-1600，中建材智能自動化研究院有限公司），紙張撕裂度儀（DCP-SLY1000，四川長江造紙儀器有限責(zé)任公司），耐折度測定儀（TiniusOlsenMIT#1VS，美國）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 原料的采集與處理

在林地將樣木伐倒后，全部截成長度為 1 . 3 m 的木段，選取近稍部1＼～2個木段去皮、切片，用于纖維形態(tài)測定及制漿造紙實(shí)驗(yàn)。在最頂端的木段大頭處截取厚度約 5～1 0 c m 的圓盤用于測定木材基本密度。

1.3.2 木材基本密度測定

依據(jù)GB/T1927.5—2021《無疵小試樣木材物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)方法第5部分：密度測定》將圓盤加工成 2 0 m m×2 0 m m×2 0 m m 的木塊，測定木材基本密度。

1.3.3 纖維形態(tài)測定

選取具有代表性的木片試樣，沿縱向切成火柴棍大小的木條，利用雙氧水/冰醋酸離析法制得木材纖維懸浮液，用纖維分析儀測定纖維長度、寬度和粗度。

1.3.4 蒸煮實(shí)驗(yàn)

采用硫酸鹽法制漿，蒸煮工藝參照本公司現(xiàn)用生產(chǎn)工藝，結(jié)合多次蒸煮實(shí)驗(yàn)，最終確定蒸煮條件為液比 1 ： 3 . 5 、硫化度 2 8 % 。纖維分析表明，米老排的纖維長度較大（ ），因此選用較高的用堿量（以N a O H 計(jì)，下同， 2 2 % ），而其余樹種用堿量為 2 1 % 。將各組試樣的木片與蒸煮液均勻混合，裝入電熱回轉(zhuǎn)式蒸煮器中，先將溫度升至 $1 2 0 ＼ { ^ ＼circ } ＼mathrm { C }$ ，進(jìn)行小放氣，排出蒸煮器內(nèi)的空氣，消除假壓，之后繼續(xù)升溫至 ，保溫時間 1 8 0 m i n 。

反應(yīng)結(jié)束后，將漿料充分洗滌，采用平板篩分儀（篩縫寬度 0 . 1 5 m m ）篩選去除未煮開的纖維束類雜質(zhì)，測定篩后的木漿得率，即為細(xì)漿得率。獲得的細(xì)漿經(jīng)平衡水分后，分別按照GB/T1546—2018《紙漿卡伯值的測定》和GB/T1548—2016《紙漿銅乙二胺（CED）溶液中特性粘度值的測定》，測定木漿的卡伯值和黏度。

1.3.5打漿抄片及紙張物理強(qiáng)度測定

按照GB/T29287—2012《紙漿實(shí)驗(yàn)室打漿PFI磨法》對篩后木漿進(jìn)行打漿實(shí)驗(yàn)，打槳至游離度為4 0 0±1 0 ）mL后，用TAPPI抄片器抄片，紙張定量為 。紙張的撕裂指數(shù)、耐破指數(shù)、抗張指數(shù)和耐折度等物理強(qiáng)度指標(biāo)，按照文獻(xiàn)[15]中的方法進(jìn)行測定。

采用坐標(biāo)綜合評定法計(jì)算物理強(qiáng)度指標(biāo)的綜合得分值 [1，計(jì)算步驟如下。

1）將觀測值列成原始數(shù)據(jù)矩陣，以 表示。

2）將每列中的數(shù)據(jù)與該列數(shù)據(jù)中的最大值作商，即 ，得出相應(yīng)矩陣數(shù)據(jù)的相對值，該結(jié)果稱為“矩陣坐標(biāo) ）”。

3）第 i 個數(shù)據(jù)點(diǎn)到標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)距離 按式（1）計(jì)算，按照相同的重要程度，設(shè)定撕裂指數(shù)、耐破指數(shù)、抗張指數(shù)和耐折度的權(quán)重系數(shù) （ K ） 分別為25、25、25和25。

4）按照式（2）計(jì)算矩陣中各數(shù)據(jù)點(diǎn)到標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)間距離的和 。

2 結(jié)果與討論

2.1木材基本密度和纖維形態(tài)

不同林齡樣木的木材基本密度和纖維形態(tài)如表2所示，圖1為3個鄉(xiāng)土闊葉樹種的纖維形態(tài)分布情況。綜合考慮制漿能耗和設(shè)備生產(chǎn)能力，制漿造紙企業(yè)一般選擇木材基本密度 的樹種作為較優(yōu)原料7。由表2可知，除CF-8的基本密度略低于0.35外，各試樣的基本密度均在 范圍內(nèi)，表明5＼～15年生的3個速生闊葉樹種均適于制漿造紙。黑格的木材基本密度為 ，高于米老排 ）和大葉櫟（ 0 . 3 4 2 ～ ），作為紙漿林培育時在木材干物質(zhì)量生產(chǎn)上具有明顯優(yōu)勢。與桉木相比，AO-10、AO-12、AO-15及CF-15的木材基本密度高出 1 . 2 % ～ 1 2 . 7 % ，而其余樣木基本密度低 7 . 3 % ～ 3 4 . 2 % 。隨著林齡增加，木材基本密度整體呈上升趨勢，與黑木相思、火炬松等其他樹種的研究結(jié)果相一致[18-19]

纖維形態(tài)是決定紙張物理強(qiáng)度的重要指標(biāo)[20-21]。由表2可知，3個闊葉樹種的纖維長度為 0 . 8 2 ～ 1 . 7 0 m m ，均超過桉木（ ）；長寬比為 3 8 . 0 ～ 65.1，均滿足造紙?jiān)侠w維長寬比大于35的基本要求。因此，從纖維基本形態(tài)考慮，3個樹種均適于制漿造紙。

此外，由表2和圖1還可知，3個樹種相比，米老排的纖維平均長度（ 1 . 5 9 m m， ）分別較黑格和大葉櫟高6 9 . 1 % 和 7 1 . 0 % ，纖維長度分布較為集中，纖維平均粗度（ 2 5 . 5 7 m g / 1 0 0 m ）分別是黑格和大葉櫟的2.9和2.0倍，纖維明顯較長、較粗；黑格纖維的平均寬度（ 1 6 . 8 μ m ）分別比米老排和大葉櫟低 4 9 . 1 % 和 2 4 . 0 %

與桉木接近，纖維形態(tài)更為細(xì)小。

對于3個速生鄉(xiāng)土闊葉樹種而言，纖維形態(tài)隨林齡的變化在不同樹種間存在差異。隨著林齡的增大，米老排和黑格纖維的長寬比呈降低趨勢，而纖維粗度則呈上升趨勢；米老排的纖維寬度呈上升趨勢；大葉櫟的纖維長度和長寬比均呈上升趨勢；其余指標(biāo)呈波動式變化，且變化幅度相對較小。此外，不同林齡樣木的纖維長度和寬度的分布狀況整體上無明顯差異。

2.2 制漿特性

不同林齡樣木所制備木漿的基本性能如表3所示。由表3可知，各組樣木的細(xì)漿得率為 4 0 . 7 % ～ 5 4 . 2 % ，均超過 4 0 % ，3個闊葉樹種屬于細(xì)漿得率較高的制漿原料，其中黑格木漿和大葉櫟木漿的平均細(xì)漿得率分別為 4 8 . 6 % 和 4 7 . 1 % ，與對照樣桉木漿（ 4 7 . 5 % ）接近；米老排木漿的細(xì)漿得率略低，平均值為 4 3 . 6 % 。黑格木漿的殘堿量（ 1 0 . 0～1 3 . 8 g / L ）和卡伯值（18.0＼～21.4）均較高，其平均值分別比其他2個樹種及桉木高出 3 3 . 6 % ～ 1 0 8 . 6 % 和 5 . 9 % ～ 1 9 . 6 % ，表明黑格木材蒸煮比較困難，木質(zhì)素不易被脫除[22]。大葉櫟木漿的黏度（ 1 0 6 6～1 2 3 7 m L / g） 較高，黑格木漿的黏度（ 8 9 2～9 8 7 m L / g ）較低，而米老排木漿的黏度（ 9 4 7～1 0 9 3 m L / g ）與桉木漿接近。

由表3還可知，隨著林齡的增加，米老排木槳和大葉櫟木漿的細(xì)漿得率整體呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，均在8年生時達(dá)到最大值 4 5 . 3 % 和 4 9 . 0 % ，該變化趨勢與落葉松木漿的相關(guān)研究結(jié)果一致[22]，在一定程度上反映了制漿原料的纖維含量。AO-6的細(xì)漿得率1 5 4 . 2 % ）遠(yuǎn)高于其余3組黑格試樣，這主要是因?yàn)槠淠静幕久芏容^其余試樣低了 1 7 . 4 % ～ 2 4 . 6 % （表2），從而導(dǎo)致成槳效率更高。米老排、黑格和大葉櫟木漿的最小卡伯值對應(yīng)林齡分別為5、6和11年，此時木槳中殘余木質(zhì)素較少，表明生長早期形成的木材，其脫木質(zhì)素程度較高，蒸煮效率較高[2]

2.3 紙張性能

不同林齡闊葉木漿所制備紙張的物理性能如圖2所示。由圖2可知，盡管米老排纖維長度遠(yuǎn)大于黑格和大葉櫟（表2），但其紙張的整體強(qiáng)度指標(biāo)未表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，表明除了纖維長度外，纖維結(jié)合力、纖維本身的強(qiáng)度和纖維在紙張中的排列也會影響紙張整體強(qiáng)度[23-24]。不同林齡米老排所制紙張的撕裂指數(shù)整體上與桉木所制紙張接近，變化規(guī)律不明顯，ML-13所制紙張撕裂指數(shù)最大（ 。隨著林齡的增加，米老排所制紙張的耐破指數(shù)、抗張指數(shù)和耐折度變化基本一致，整體呈下降趨勢，5年生米老排所制紙張的強(qiáng)度指標(biāo)數(shù)值最高，其耐破指數(shù)、抗張指數(shù)、耐折度分別為 、 和2108次，而13年生米老排所制紙張的強(qiáng)度指標(biāo)數(shù)值最低。綜合比較，以5年生米老排為原料所制紙張的整體強(qiáng)度指標(biāo)較好。

由圖2可知，對于大葉櫟而言，11＼～15年生大葉櫟所制紙張的平均撕裂指數(shù)（ 較6＼～8年生大葉櫟所制紙張高 2 0 . 9 % ，主要是由于6＼～8年生木材的纖維明顯較短（表2），而纖維長度是影響紙張撕裂度的重要因素之一[25]。大葉櫟所制紙張的耐破指數(shù)、抗張指數(shù)和耐折度的變化趨勢基本一致，表現(xiàn)為6＼～13年生大葉櫟所制紙張的強(qiáng)度指標(biāo)接近，耐破指數(shù)、抗張指數(shù)、耐折度平均值分別為 、 和1780次，而15年生大葉

Fig.2Physicalproperties ofthepaperfromMytilaria laosensis，Albiziaodoratissima，and Castanopsisfissofdiffrentages櫟所制紙張的強(qiáng)度指標(biāo)較前者分別低 2 2 . 5 % 、 1 8 . 9 % 和 7 6 . 5 % 。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，11和13年生大葉櫟所制紙張的整體物理強(qiáng)度較優(yōu)。

由圖2還可知，不同林齡黑格相比，6年生黑格所制紙張的撕裂指數(shù)、抗張指數(shù)和耐折度均最高，分別為 、 和1556次，耐破指數(shù)0 ）也較高，僅略小于12年生黑格所制紙張（ 。6年生黑格所制紙張具有較優(yōu)的物理強(qiáng)度，這與其較大的纖維長度和長寬比（表2）相符。10年生黑格所制紙張的耐破指數(shù)、抗張指數(shù)和耐折度均最小，分別較最大值低 1 7 . 6 % 、1 0 . 3 % 和 7 2 . 2 % 。12年生黑格所制紙張的撕裂指數(shù)最小，比最大值低 2 4 . 9 % 。隨著林齡的增加，黑格所制紙張的撕裂度、抗張強(qiáng)度和耐折度均呈下降趨勢，而耐破指數(shù)變化較小。綜合考慮各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)，以6年生黑格為原料所制紙張的強(qiáng)度優(yōu)勢較為明顯。

基于坐標(biāo)綜合評定法獲得的紙張物理強(qiáng)度綜合得分 如圖3所示。研究表明，綜合得分值越小，表明綜合物理強(qiáng)度越高。由圖3可知，各組試樣的綜合得分值（0.59＼～19.91）均小于桉木（21.25），表明3個速生闊葉樹種均可作為造紙行業(yè)的新原料。不同林齡的試樣相比，ML-5、ML-12、AO-6、CF-6、CF-8、CF-11和CF-13的綜合得分值明顯較低，紙張物理強(qiáng)度較優(yōu)；ML-13、AO-10和CF-15的綜合得分值較高，紙張物理強(qiáng)度較低，與上述分析中的結(jié)論基本一致。綜上所述，以3個闊葉樹種生長早期形成的木材為制漿造紙?jiān)希苽涞募垙埼锢韽?qiáng)度較優(yōu)，表明其適于培育短輪伐期紙漿林。

3結(jié)論

本研究以5＼～15年生米老排、黑格和大葉櫟為研究對象，7年生尾巨桉為對照，通過對比分析不同樹種和林齡樣木的木材密度、纖維形態(tài)、制漿特性及造紙性能，綜合評價不同原料的制漿造紙適用性。3.13個速生闊葉樹種的木材基本密度為 0 . 3 4 2 ～ ，纖維長度為 0 . 8 2～1 . 7 0 m m ，纖維長寬比為38.0＼～65.1，細(xì)漿得率為 4 0 . 7 % ～ 5 4 . 2 % ，基于坐標(biāo)綜合評定法獲得的紙張物理強(qiáng)度得分值（ 0 . 5 9 ～ 19.91）小于桉木（21.25），均為較優(yōu)的制漿造紙?jiān)稀?.2不同樹種相比，米老排的纖維長度（ 1 . 5 3 ～ ）較大，但米老排所制紙張整體強(qiáng)度指標(biāo)未表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢；黑格的木材基本密度（0.442＼～ ）較大，殘堿量（ ）和卡伯值（18.0＼～21.4）較高；大葉櫟的木漿黏度（ 1 0 6 6 ～ 1 2 3 7 m L/ g ）較高，大葉櫟所制紙張整體強(qiáng)度較優(yōu)。3.3不同林齡樣木相比，5年生和12年生米老排、6年生黑格以及6＼～13年生大葉櫟的制漿造紙性能較優(yōu)，而13年生米老排、10年生黑格以及15年生大葉櫟所制紙張整體強(qiáng)度較低，表明3個速生闊葉樹種適于培育短輪伐期紙漿林。

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（責(zé)任編輯：魏琳珊）