人工林与天然林红松木材力学性质的差异

人工林红松木材及木制品碳素储存的研究

对闽楠人工林和天然林木材物理和力学性质进行了测定和比较分析,结果表明:闽楠天然林木材气干密度和全干密度分别为0.721g.cm-3和0.680g.cm-3,人工林木材气干密度和全干密度分别为0.572g.cm-3和0.535g.cm-3,闽楠天然林木材密度大于人工林且差异达到极显著水平,但人工林木材密度变异系数却小于天然林。闽楠人工林和天然林木材气干状态下体积干缩率分别为4.935%和6.439%,全干状态下分别为9.330%和11.376%,闽楠人工林木材的尺寸稳定性稍差于天然林,但从木材的差异干缩来看,闽楠天然林和人工林相近,分别为1.75和1.76。闽楠天然林木材端面、径面和弦面硬度分别为7583n、6183n和6625n,稍大于人工林,但差异不显著。闽楠天然林与人工林旋切板背面裂隙率分别为53%和67%,单板厚度的偏差人工林和天然林分别为0.08mm和0.09mm。由此可知,发展闽楠人工林可以得到质量与闽楠天然林相近的板材。

通过应力波测试仪对红松木材试件进行的检测试验,研究了木材轴向孔洞的分布、数量和端部孔洞的分布对应力波传播时间、传播速度的影响,并对孔径大小与应力波传播参数之间关系进行回归分析。试验结果表明,应力波传播时间与孔径大小、数量呈正相关,而应力波传播速度与孔径大小、数量呈负相关。端部孔洞对应力波传播参数没有显著影响。

运用协整分析对我国东北地区人工林红松木材密度与气候变化的关系进行了研究。结果表明,红松木材密度与气候因素之间存在长期均衡的协整关系和显著的短期动态调整机制。在1973～1997年,2、3月平均日照时间的延长有利于提高早材密度,而7月份的日照时间延长却不利于提高早材密度;2月气温升高,不利于提高整个生长轮密度平均值;误差修正模型和格兰杰检验证实,2月气温短期内对生长轮密度的影响存在2～3年的滞后期。人工林红松的优质培育需要充分考虑气候变化的影响。

研究了不同培育措施(初植密度、间伐强度、坡向、坡位)对人工林樟子松(pinussylvestrisvar.mongolica)木材的密度和力学性质(横纹抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、冲击韧性、端面硬度)的影响。初植密度(1.5m×1.0m,1.5m×2.0m和1.5m×2.5m)对木材密度和抗弯弹性模量有显著的影响。初植密度为1.5m×1.0m时,木材主要力学指标值最大。适当间伐可提高木材的抗弯弹性模量和顺纹抗压强度,但重度间伐则会降低木材的力学强度。坡向(阳坡和阴坡)对木材的抗弯弹性模量影响显著,阳坡高于阴坡。坡位(上坡位和下坡位)对除端面硬度外的木材力学性质指标影响都显著,各项力学指标值均是坡下高于坡上。表5参9。

我国南方五省区湿地松木材的密度、晚材率和各项力学强度,随纬度的增加,呈递减状态。纬度与气干容重之间的直线回归方程为:g=1.28—0.027l,相关系数r=0.984.产生此现象的主要原因是,木材的管胞宽度和厚度随着纬度的增加逐渐变窄、变薄。产地的年平均气温和年降水量对湿地松树木的年轮宽度和晚材带宽度影响较大;年轮和晚材带的平均宽度随产地自北向南依次增加,随着山地海拔的升高而减小。

为分析应力波在木材中传播的影响因素,研究应力波传播规律,在实验室内,采用arbotom应力波测试仪测试60个红松无疵小试件在不同含水率(从绝干到饱湿)和不同温度(-30,-20,-10,-5,0,5和20℃)下的应力波传播速度。在此基础上,分别分析应力波传播速度随含水率或温度变化的规律,探讨导致应力波传播速度变化的原因,并建立三者之间的回归模型。结果表明:含水率和温度是影响木材中应力波传播速度的2个重要因素。应力波传播速度随含水率增加或温度升高均呈逐渐下降趋势。在含水率32%(纤维饱和点附近)以下,传播速度随含水率增加下降幅度较大,反之则较小;当含水率低于50%时,传播速度随温度升高呈线性下降趋势;当含水率高于50%时,传播速度在0℃上下有一明显的跳跃。含水率、温度与应力波传播速度之间的二元线性回归模型拟合优度较高,决定系数r2均高于0.95。

运用近红外光谱技术结合偏最小二乘法(pls),对所采集光谱进行一阶导数和二阶导数处理,并对未处理原始光谱、一阶导数处理光谱和二阶导数处理光谱分别在7个不同波段范围内建立红松含水率预测模型。结果表明红松样本近红外光谱经一阶导数处理,波段在1000~2100nm范围内所建模型最优,其校正集相关性系数为0.9925,校正标准偏差和校正均方根误差分别为0.0259和0.0257,验证集相关系数为0.9917,预测标准误差与预测均方根误差分别为0.0318和0.0317。研究表明,结合样本特性选取特定光谱波段范围建立预测模型可大幅度减少建模时间、降低建模成本,同时可以提高模型的预测精度。

采用时间序列分析法,分析了人工林落叶松木材生长轮密度的变异规律,并选择建模方法和模型参数估计,建立了变异规律模型和预测模型,经过残差分析表明:短期预测值与实测值非常吻合;长期预测值与实测值存在差异,但实测值仍在可信区间内。

为了研究树木南北向与径向位置的变化对人工林木材力学性质与气干密度的影响,该文通过对红锥、西南桦人工林木材南北向、近髓心和近树皮2个不同径向位置的力学性质以及气干密度进行测定,分析了南北向和不同径向位置2个因素对两种木材力学性质和气干密度的影响,以及木材密度与抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度的相关性.结果表明:南北向的不同对红锥和西南桦人工林木材的大多数力学性质测定项目和气干密度无显著影响,仅有红锥的弦面顺纹抗剪强度、径向握钉力和西南桦3个面的表面硬度表现为南北向差异显著.近髓心和近树皮径向位置的不同对红锥的抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和气干密度无显著影响,但对西南桦的影响则全部达到差异显著水平.两个树种木材的气干密度与木材力学性质均表现为显著的正相关关系.

对乐昌含笑人工林和天然林木材纤维形态的测定表明:(1)10年生乐昌含笑天然林木材的木纤维长度在1-4年间属短,在5-10年间属中等;木纤维长宽比在1-3年间较小,在4-10年间>45,较大;(2)10年生乐昌含笑人工林木材的木纤维长度在1-5年间属短,在6-10年间属中等;木纤维长宽比在1-5年间较小,在6-10年间木纤维长宽比>45。从木纤维的长度和长宽比综合来看,乐昌含笑天然林木材纤维质量略优于人工林。

对采自广西南丹县山口林场8年生、14年生和28年生的秃杉taiwaniaflousiana和杉木cunninghamialanceolata人工林木材进行了主要物理力学性质的测定和比较。结果表明:秃杉和杉木的木材密度及主要力学强度均随树龄增加而增大。秃杉木材的气干密度(含水率为12%)、基本密度、径向干缩系数、弦向干缩系数、体积干缩系数、弦面硬度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、径面抗剪强度和弦面抗剪强度的平均值与杉木相比分别低2.3%,4.4%,1.6%,2.6%,1.5%,3.6%,3.8%,3.4%,17.5%和14.4%,但其端面硬度、径面硬度、抗弯强度、冲击韧性、径面抗劈力和弦面抗劈力的平均值与杉木相比则分别高6.6%,6.1%,3.4%,2.3%,15.0%和16.3%。差异显著性t检验表明,秃杉与杉木人工林的木材密度、硬度、顺纹抗压强度、抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗剪强度和抗劈强度均差异显著或极显著,但干缩系数和冲击韧性均差异不显著。图2表3参12

以人工林班克松的木材解剖性质为研究对象,分析研究其株内木材材质径向变异模式,对其幼龄材和成熟材进行初步界定。结果表明:早材管胞径弦向直径和晚材胞壁率的变化符合panshinⅰ模型,早材胞壁率的变化符合panshinⅲ模型;回归分析中早材拟合度较晚材好;幼龄材和成熟材的初步界定年限为9～11a。

以人工林杉木为试材,分别用空气和菜子油为介质,在温度为180,200和220℃对其分别热处理1,3和5h,研究试材的抗弯强度(mor)、抗弯弹性模量(moe)、顺纹抗压强度、表面硬度对高温热处理条件变化的响应,同时对处理材的主要化学成分进行分析,用扫描电镜对处理材横切面微观结构进行观察。结果表明:人工林杉木试材的4种主要力学性质对不同条件热处理的响应程度不同。无论是空气热处理还是油热处理,试材的mor,moe,顺纹抗压强度与对照比有不同程度的降低,且随处理温度升高、时间延长,下降幅度增大,相比于时间,温度的影响更显著;180℃热处理1,3和5h时,试材的mor,moe与对照比未发生明显变化(降幅在3%以内),而顺纹抗压强度则明显低于对照,两介质中降低幅度分别在3.29%～9.58%和3.89%～7.18%;200℃以上处理时,不同时间处理的3种主要力学性质不仅显著或极显著低于对照,且各性质间的差异也达显著或极显著水平;对硬度的测试结果表明:180℃热处理时,试件的径面硬度和弦面硬度均随时间的延长而增大;200℃热处理3h时,试件的硬度达最大,与对照差异达显著水平;随后热处理试件的硬度开始降低,220℃热处理5h后试件的硬度又明显低于对照。在隔氧的油介质中进行热处理,4种主要力学性质的变化程度低于空气介质处理材,当温度高于200℃时,两介质处理间的差异达显著水平。而热处理过程中木材主要化学组成与横切面微观结构变化的差异,反映了4种主要力学性质对不同条件热处理时表现出的响应差异。

为研究树干倾斜角度对应压木木材细胞壁形成过程的影响,以7年生红松苗木为研究对象,对其茎干进行不同角度的倾斜处理。先后测定苗木的树高和胸径、木材形成组织中的木质素和纤维素含量、傅里叶红外变化光谱和极性代谢产物。结果表明:倾斜角度对高生长的抑制作用非常显著,对直径生长无显著影响。倾斜后木质素含量增加,纤维素含量降低;倾斜角度对木质素和纤维素含量均有显著影响。不同倾斜角度ftir吸收峰强度也有明显差异。糖类、脂类、氨基酸、含氮化合物、有机酸等代谢物随倾斜角度呈现不同的变化规律。因此,红松苗木50°倾斜处理形成典型的应压木结构。代谢物相对含量的变化规律与形成的木材宏观性质相吻合。代谢物的变化也反映了树木对应力刺激的响应机制。

红松为抚顺山区重要的用材林、观赏林、水土保持林及经济林树种。在抚顺山区作为用材林和果材兼用林有着重要的地位。如何提高红松人工林综合经济效益,尤其提高木材和红松籽的产量问题,引起林业广泛重视。文章从人工红松林改造成果材兼用林的密度和抚育措施两个方面进行探讨和研究。

word文档可自由复制编辑 实验十木材力学性质的测定（一） 一、目的与要求 掌握测定木材强度的方法、试验结果的计算并熟悉木材力学试验机的构造、性能、 操作方法及注意事项。 二、仪器与设备 万能力学试验机（四吨）、游标卡尺、天平、秒表、千分表等。 三、试验机的构造和原理 （一）试验机的基本构造 试验机的类型很多，其中油压式较为普遍，油压试验机的具体构造虽因各制造工 厂的不同而有所差异，但其基本结构却大同小异。 我院木材力学试验室所用的试验机是日本岛津制作所出产的阿姆期拉（amsler） 四吨万能试验机。所谓万能试验机是对压力试验机、冲击试验机等单一动作和性能 的试验机的相对说法。 一般的万能试验机，可以进行木材的压缩(compression)、拉伸(tension)、剪切 (shearing)、静曲(bending)、劈开(cleavage)和冲击(toughness

本文根据人工林红松木材生长轮密度变异特点，采用时间序列分析法，建立了人工林红松木材生长轮密度的动态模型，对木材生长轮度进行近期预测，预测结果良好，此研究结果实现了木材生长轮内的材质预测，为人工林红松的定向培育提供理论依据。

本文根据人工林红松木材生长轮密度变异特点,采用时间序列分析法,建立了人工林红松木材生长轮密度的动态模型,对木材生长轮密度进行近期预测,预测结果良好。此研究结果实现了木材生长轮内的材质预测,为人工林红松的定向培育提供理论依据

对不同林分结构（纯林、混交林和三株一丛）的人工林红松（ｐｉｎｎｓｋｏｒａｉｓｅｎｓｉｓ）木材材质进行测试和分析．结果表明：红松木材生长速率、生长轮宽度、晚材率差异不显著．红松木材的管胞长度、纤丝角、生长轮密度、干缩率和差异干缩、绝大多数力学性质指标差异显著。采用综合坐标法。对不同林分结构的林分木材材质进行品质评定，综合性能和建筑材评定的优劣顺序为混交林、纯林、三株一丛的林分；纸浆材的优劣顺序为混交林、三株一丛、纯林的林分。

对间伐与未间伐人工林红松(pinuskoraisensis)木材材质进行系统测定、统计分析,结果表明:间伐对木材材质有很大的影响,间伐林的管胞长度、管胞直径、纤丝角、生长速率、生长轮宽度、顺纹抗压和抗拉强度、抗劈力和冲击韧性大于未间伐林;间伐林木材晚材率、生长轮密度、壁厚、壁腔比、抗弯强度和局部抗压强度小于未间伐林。其中管胞直径、生长轮宽度、壁厚、壁腔比、抗弯强度、顺纹抗压和抗拉强度、横纹局部抗压强度的差异达到显著水平,表明间伐能显著地提高木材力学性能。采用综合坐标法,对间伐与未间伐人工林红松木材材质进行评定,其材质的综合性能和纸浆材性能未间伐林好于间伐林,建筑材性能间伐林好于未间伐林

前红松木材解剖研究