马尾松人工林木材主要材性家系间的变异

李清芸，林金国，卞丽萍，王晓娴，巫其荣

（福建农林大学 材料工程学院，福建 福州350002）

马尾松（Pinus massoniana）是我国松属树种中分布最广的一种，也是我国亚热带东部湿润地区典型的针叶树代表树种，是良好的纤维工业原料和重要的产脂树种和重要的用材树种。马尾松木材作为承重构件主要应用于建筑、一般家具、包装材料等。木材物理力学性质是木材科学加工与合理利用的基础，木材尺寸稳定性和力学强度是木材重要的品质因子，直接关系到木材的利用和价值；前人对马尾松人工林木材物理力学性质开展了一些研究［1-3］，也对马尾松木材基本密度的种源变异开展了一些研究［4-5］。但迄今为止，对马尾松人工林木材物理力学性质家系间变异的研究鲜见报道。本研究通过采集不同家系马尾松人工林木材试样，测定其气干密度、干缩性和顺纹抗压强度，分析探讨马尾松人工林木材主要物理力学性能家系间的变异规律，为马尾松人工林木材定向选育和合理利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试材取自福建省漳平五一国有林场，试验地主要分布在福建省漳平市的东南部，地理位置为24°54′-25°47′N、117°11′-117°44′E，林场属博平岭山脉南伸余脉，海拔高400～800m，相对高100～300 m，冬无严寒，夏无酷暑，平均气温20.3℃，年日照时数1 878h，年平均降雨量1 509mm，无霜期300d。马尾松样木来自9年生25个家系，家系号分别为317、318、320、322、323、325、326、327、329、330、332、334、335、341、348、350、363、372、378、380、390、391、392、393、397，自胸高以上分别截取2.0m木段作为试验材料。

1.2 试验方法

试材锯成板坯在室内气干一段时间后，木材含水率达到福建省福州市木材平衡含水率15%左右［6］。然后，按照国家标准 GB19271～1943-2009《木材物理力学性质试验方法》［7］进行加工试验用的无疵小试样及完成试验步骤，木材密度、干缩性和顺纹抗压强度测定分别按照 GB／T1933-2009［8］、GB／T1932-2009［9］和 GB／T1935-2009［10］标准中的方法进行。

1.3 试验设备

木材顺纹抗压强度测定在瑞士欧姆斯诺（AMSLER）公司生产的4t木材万能力学实验机上进行，测定的有效样本数为32个。

2 结果与分析

2.1 马尾松25个家系木材物理性质的差异分析

根据测定数据计算出不同家系马尾松人工林木材气干密度、干缩性的均值和变异统计（表1），25个家系马尾松人工林木材气干密度的准确指数均＜5%，故试验数据准确可靠。

2.1.1 气干密度 气干密度是影响木材最终产品质量的重要因子，是木材重量计算、估计木材工艺性能和力学性能的重要指标［11］。从表1可知，马尾松25个家系木材的气干密度中，家系378马尾松人工林气干密度最大（0.578g／cm3），家系332气干密度最小（0.402g／cm3）。木材气干密度值由大到小居前5位的家系分别为378、329、317、341、335，其中家系378和329木材密度属中等，其余3个家系木材密度为轻。

2.1.2 干缩性 木材干缩是由于吸着水的减少引起的，其结果往往导致木材制品尺寸的变化。由表1可知，25个家系马尾松人工林木材弦向干缩系数为径向干缩系数的1.5～2.5倍，且径向干缩系数变化不大；各个家系马尾松人工林木材的体积干缩系数变化最大，但体积干缩系数均较小（0.290～0.438）。25个家系马尾松人工林木材体积干缩系数由小到大居前五位的家系分别为397、341、332、322、350，家系317体积干缩系数最大。木材差异干缩由小到大居前5位的分别为家系341、318、393、327、350，家系317差异干缩最大。

2.2 马尾松25个家系木材顺纹抗压强度的差异分析

木材顺纹抗压强度是木材作为建筑用材的重要衡量指标，又因其测定简单 、准确，同时与其他力学强度指标存在密切相关关系，是最重要的强度指标［12-13］。根据测定数据计算出25个家系马尾松人工林木材顺纹抗压强的准确指数均＜5%，故试验数据准确可靠。

由表1可知，马尾松25个家系木材的顺纹抗压强度中，家系335的顺纹抗压强度值最大（37.465 MPa），家系323顺纹抗压强度值最小（26.164 MPa），家系335顺纹抗压强度值比家系323顺纹抗压强度值高出43.2%。除家系323、332、341、363、393、397的木材顺纹抗压强度＜29MPa外，其余均＞29MPa。木材顺纹抗压强度值由大到小居前5位的家系分别为335、350、372、325、329，且木材顺纹抗压强度均属中等。

2.4 气干密度值最大的5个家系马尾松人工林木材物理力学性质的差异显著性检验

为了进一步探明木材气干密度、干缩性和顺纹抗压强度在各马尾松家系间的变异规律，对气干密度最大的378、329、317、341、335 5个家系的木材密度、干缩性和顺纹抗压强度进行方差分析（表2）和多重比较（LSD最小显著差数法）分析（表3）。数据分析采用Excel和SPSS13.0软件。由表2可知，气干密度值最大的5个家系马尾松人工林木材间的主要物理力学性能的方差检验对应的Sig.均为0.000，远小于显著性水平0.05。可见，不同家系间的主要物理力学性能均存在差异。由表3可知，马尾松人工林木材气干密度各家系间表现为：家系378-317、378-341、378-335间差异极显著；家系378-329、329-335、329-341间差异显著；家系317-329、317-341、317-335、335-341间差异不显著。马尾松人工林木材的体积干缩系数各家系间表现为：除家系378-335、329-335、378-329间差异不显著外，其他均差异极显著。马尾松人工林木材差异干缩各家系间表现为：家系378-329、378-335、329-335间差异不显著，其他两者间均差异极显著。马尾松人工林木材顺纹抗压强度各家系间表现为：家系378-329、317-341间差异不显著，329-335间差异显著，其他两者间均差异极显著。

表2 气干密度值最大的5个家系马尾松人工林木材主要物理力学性能差异的方差分析Table 2 Analysis of variance in main physical and mechanical properties of P.massoniana wood between 5families with bigger air-dried density

表3 气干密度值最大的5个家系马尾松人工林木材间主要物理力学性能差异比较分析Table 3 Comparative analysis in main physical and mechanical property of P.massoniana wood between 5families with bigger air-dried density

3 结论与讨论

对马尾松25个不同家系木材主要物理力学性能进行测定和分析，结果表明，木材密度是衡量木材质量的最重要指标，是判定木材各项力学强度的重要依据，因此，木材密度是林木品质和材性遗传改良中首先要考虑研究的重要指标［5］。根据我国木材气干密度的分级情况可知，密度在0.402～0.578g／cm3的木材属轻偏中等，密度范畴（0.36～0.55g／cm3属于轻，0.56～0.75g／cm3属于中等）［14］，马尾松25个不同家系木材属于轻偏中等，易于进行旋切或刨切等机械加工［15］。

木材干缩性反映了木材干燥过程的开裂势，与其尺寸稳定性呈负相关关系。差异干缩越小，木材的尺寸稳定性越好，干燥时不易翘曲和开裂［16］。25个家系马尾松人工林木材体积干缩系数均属小（＜0.45）［14］，差异干缩也较小，木材尺寸均较为稳定，干缩性对马尾松产品尺寸的影响较小［15］。家系341、350马尾松人工林木材体积干缩系数和差异干缩均较小，尺寸性稳定较好，宜作为木材优良品质选育材料。

根据我国木材顺纹抗压强度的分级情况可知，顺纹抗压强度在26.164～37.465MPa的木材属轻偏中等（≤29MPa属于轻，29～44MPa属于中等）［14］，马尾松25个不同家系木材顺纹抗压强度属于轻偏中等，且大部分家系的马尾松人工林木材顺纹抗压强度属于中等。家系335、350、378木材的气干密度和顺纹抗压强度值均较大，宜作为结构用材选育的优良材料；其中，家系350气干密度大、顺纹抗压强度高、尺寸性稳定较好，是结构用材选育的首选材料。

气干密度值最大的5个家系马尾松人工林木材主要物理力学性能方差分析和多重比较分析表明：家系378-317和378-341间的各主要物理力学性能间的差异均极显著；家系329-341间除气干密度显著外，其他均极显著；家系317-335、317-329和335-341间除气干密度不显著外，其他均极显著。

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