速生杨清林材基本密度与含水率特性分析*

张倩 周亚菲 刘珊杉 杨亮庆

（黑龙江省木材科学研究所，哈尔滨 150081）

速生杨清林材基本密度与含水率特性分析*

张倩 周亚菲 刘珊杉 杨亮庆**

（黑龙江省木材科学研究所，哈尔滨 150081）

目前速生杨清林材的应用问题已引起业内的关注，认识其基本材性特征对进一步高效应用该类材料具有重要意义。本文以5～8 cm径级清林杨木为研究对象，选用基本密度和含水率2项指标，对其材性特征进行了初步分析。结果表明：离地高度和树株个体均是影响材性指标的重要因素，但树株个体间的材性特征差异更为明显，而同一树株内清林杨的材性特征均一性程度较高，这对后续的干燥及加工应用极为重要。

速生杨木；清林材；基本密度；含水率

随着我国木材工业的进一步发展，现今径级较小（一般径级在9 cm以内）的清林材、间伐材等类木材也已开始被开发应用。以东三省为例，速生林材种的造林数量巨大，产生大量清林材、间伐材；尽管这类材料被广泛应用于人造板、单板乃至胶合板的加工制造，生产技术也相对较为成熟，但针对该类材料材性特征的研究及评价却相对较少，产品科技含量低，影响了该类材料的实木化应用、尺寸稳定性改良处理等的高附加值产品的开发应用，限制了应用范围的进一步拓展。因此有必要对该类材料的材性特征进行深入细化研究。

木材的密度与其物理特性密切相关，在对木材各项物理特性的研究中是一项重要指标；而含水率(MC)则是木材干燥、改良处理重要的影响指标之一，树株内、树株间各项材性指标的均匀程度对后续加工应用至关重要。本文以东北地区蓄积量较大的杨木树种为研究对象，从密度和含水率2个指标入手，对其材性特征进行初步研究，为其后续的加工应用提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 材料与设备

试材为树龄7年的青皮杨，产地为黑龙江省庆安县。截取造段后每根长度2.5 m，径级在5～8 cm之间；选取10根，每根根据离地距离从3个部位截取测试用小圆盘，选用精截锯片进行加工以保证小圆盘表面光洁度。其用于分析离地高度对木材密度的影响，离地高度分别选定为0.4、1.0 和2.5 m。测试用小圆盘试件要求去掉树皮。

试验设备：烘箱、电子秤、烧杯、固定架、精截锯等。

1.2 基本密度测量方法

由于试件形状不规则，体积测量采用阿基米德定律“水的浮力法”进行测试。因为湿材含水率较高，采用浮力法测试时测量精度较高，而绝干试件使用浮力法测量体积时易于吸水造成一定误差，因此测试密度时选用基本密度做为研究指标。浮力法测试时，首先选择相对试件径级有一定余量的烧杯并装水，将其放在电子秤上，平稳后清零；之后将试件使用自制铁针扎住，放入盛水烧杯并完全浸没，再用试管固定架固定，此时电子秤显示的重量即为试件排除等体积水的重量，由此换算得出试件的体积；将试件放入烘箱干燥至绝干，得出绝干重，进而计算出木材的基本密度。

1.3 含水率测量方法

鉴于试件的不规则性，试件含水率的测量参考国家标准“GB1931-91木材含水率测定方法”进行测试，将去皮小圆盘试件绝干前后的重量作为本次含水率计算的基础数据。

2 试验结果与分析

2.1 离地高度对基本密度和含水率的影响

不同离地高度部位木材基本密度和含水率测试的结果（图1）表明，在树轴方向上，杨木清林材基本密度的变化是不规则的。李坚[1]在对成熟材研究时也曾得出这一结论，基本密度与离地高度之间有从下而上先变大后变小的趋势。三处取样试件基本密度分别为0.378、0.392和0.382 g/cm3，最大差异仅为3.6%，这一结果远低于一些成材树种轴向密度不低于10%的变化[2-5]。

图1 离地高度对基本密度和MC的影响

含水率是影响木材干燥的重要指标，从试验数据分析来看，杨木清林材的平均含水率达到134%。离地高度对含水率的影响呈现出与基本密度相同的变化趋势，随着离地高度增加，其含水率呈先增大后减小的趋势(图1)。关于木材基本密度和含水率随着离地高度部位变化是否具有一致性的问题目前并无定论，如陈卫国等[4]在研究青钩栲木材基本密度和含水率时，也曾得出与本研究相一致的结论；而卢翠香等[6]在研究邓恩桉时则得出相反的结论。尽管不同离地高度部位木材含水率存在一定的变化规律，但差异却非常小，最大差异仅为0.97%，可见速生杨木清林材同一树株内含水率具有均一性。

总之，从离地高度对木材基本密度和含水率影响来看，清林材自身材性差异相对较小，均匀程度相对较高，对其干燥性能、物理性能的稳定性更为有利，这一点也突出了该类材料的应用价值。

2.2 树株个体对木材基本密度和MC的影响

从不同树株间木材含水率和基本密度变化测试对比情况（图2）可以看出，不同树株间含水率存在较为明显的波动，波动范围在125%～150%之间，波动范围较大，最大差异达到16%，远大于同一树株内木材含水率的变化，可见立地条件等环境因素的差异对清林杨含水率变化有显著影响。

图2 树株对基本密度和含水率影响

从不同树株间基本密度对比结果看，各树株基本密度存在一定差异，范围在0.37～0.40 g/cm3之间，这一差异可能与试材种植密度、遗传品种改良、立地条件[7]等有关。李大纲等[8]通过研究不同造林密度对Ⅰ-63杨木基本密度的影响时指出，造林密度是影响木材密度的一个重要因素。何贵平等[9]在对杉木改良生长性状时不同世代对密度的影响进行研究时，建议将木材密度改良纳入多世代改良中，通过杂交育种来培育速生优质材料。不同树株间木材基本密度的波动相对含水率来说要小，最大为7%，说明基本密度指标受环境等影响要小于含水率这一指标。何贵平等[10]对杉木造林密度影响材质密度进行研究时也得出相同结论，其指出：造林密度与木材比重间存在较微弱的正相关关系，但对木材比重影响较小。但不论怎样，本研究证实，同一树株自身的材性特征差异，要明显低于不同树株间的材性特征差异，说明同一树株内材性特征尽管存在差异，但仍有着较高的稳定性。不同树株间存在的显著差异可能与立地条件、种苗遗传差异等有关。

3 结果与讨论

3.1 研究表明，木材各部位基本密度与其离地高度之间呈自下而上、先变大后变小的趋势，但这一差异变化较小，远低于一些成材树种轴向密度变化；离地高度对木材各部位含水率的影响呈现出与基本密度相同的变化趋势，但这一指标变化更小，因此杨木清林材同一树种内含水率具有高度的均一性。

3.2 不同树株间木材的含水率存在较为明显的波动，且波动范围较大；各树株木材基本密度存在一定差异，造林密度是影响木材密度的一个重要因素，不同树株间基本密度波动则相对较小，可见基本密度指标受环境等因素的影响要小于含水率这一指标。

3.3 研究表明，速生杨清林材自身材性比较稳定，均匀程度相对较高，对其干燥性能、物理性能的稳定性更为有利，体现出对该类材料进一步开发应用的价值。

［1］李坚.木材科学［M］.北京:科学出版社,2014.

［2］韦善华,唐天,符韵林,等.灰木莲树皮率、心材率及木材密度研究［J］.西北林学院学报,2011(3):152-155.

［3］黎小波,张钰雯,符韵林.香梓楠树皮率、生材含水率及木材密度研究［J］.陕西林业科技,2014(4):1-4.

［4］陈卫国,刘德承,梁志斌,等.青钩栲树皮率、含水率及木材密度研究［J］.广西林业科学,2014(2):179-183.

［5］曾辉，陈卫国，李秀芸，等.阴香树皮率、心材率及木材密度研究［J］.森林工程,2014,30(2):13-16.

［6］卢翠香,陈健波,刘媛,等.邓恩桉生材含水率、年轮宽度及木材密度研究［J］.桉树科技,2014(2):23-27.

［7］Geoffrey M.Downes,Carolyn A.Raymond,彭彦.桉树人工林木材密度的变化［J］.桉树科技,1999(1):48-57.

［8］李大纲,徐永吉.造林密度对l-63杨木材密度的影响［J］.江苏林业科技,1994(1)：6-8,11.

［9］何贵平,齐明,张建忠,等.杉木生长改良的不同世代对木材密度的影响［J］.江西农业大学学报,2014(4):790-794.

［10］何贵平,陈益泰,周建革.不同造林密度杉木家系生长及材性的差异［J］.林业科技通讯,1997(4):23-24.

第1作者简介：张倩（1988-），女，硕士，研究实习员，研究方向：木材干燥。

Study on Basic Density and Moisture Content of Fast-growing Clear Poplar

ZHANGQian
（Heilongjiang Institute of Wood Science,Heilongjiang academy of Forestry,Harbin150081）

Application of fast-growing poplar is important to understand the basic material properties of these materials for further high-value application，which has aroused the concern of the industry.This paper studyed on basic density and MC of 2～8 cm diameter grade clear poplar.The results showed that height of the ground and individuals of the trees are the important factors affecting the wood properties，but the latter effect is more significant.The higher homogeneity of material characteristics in the same plant was of great significance for the subsequent drying and processing applications.

Fast-growing poplar;Clear wood;Basic density;MC

S781.25,S792.11

A

杨亮庆（1981-），男，博士，副研究员，研究方向：木材干燥及木材改性。

2017-01-15

（责任编辑：潘启英）

*黑龙江省森工总局应用研究项目资助(2015030)

1001-9499（2017）03-0025-03