宝天曼8种阔叶树木材密度的解剖学决定因素及其与叶性状的协同与权衡

【目的】探究影响木材密度的解剖学机制,揭示茎叶解剖和生理性状的协同与权衡关系,有助于阐明不同树种适应环境的生理生态机制。【方法】选择宝天曼天然林中常见的8种落叶阔叶树,测定木材密度、木质部导管及纤维等解剖性状、叶片压力-容积曲线参数等21个茎叶性状,探究决定木材密度的解剖学性状,分析茎叶性状的协同和权衡关系。【结果】1) 8个树种的木材密度与组成木质部的导管、薄壁组织和纤维组织这3大组织的比例都不相关,更多受到纤维细胞性状的影响。2)对木材密度影响最大的木质部性状是纤维细胞腔占横截面的比例,其次是纤维细胞壁占纤维细胞的比例、纤维细胞壁厚与腔直径比、纤维细胞壁厚度等性状。3)木材密度与叶片单叶面积、失膨压时相对含水量和弹性模量呈负相关。4)失膨压时相对含水量与导管水力直径、最大导管直径、平均导管直径、纤维细胞腔面积、纤维细胞腔直径呈正相关;与导管密度、纤维细胞壁厚与腔直径比、纤维细胞壁占横截面比例呈负相关。【结论】木材密度主要由纤维细胞性状决定,而非导管和薄壁组织性状;高的叶片忍耐失水能力耦合于致密的茎纤维细胞和木材密度。

尾叶桉家系木材性状的变异研究

对75个月生32个尾叶桉家系的6个与木材相关的性状进行了研究。6个木材性状在家系间存在显著或极显著差异,说明通过家系选择可以获得性状优良的家系/无性系;木材基本密度、木材含水量、纤维宽、纤维长宽比与生长、形质性状间的相关关系不显著,表明该4个研究性状能各自遗传,可以分别独立选择;纤维长与树高、胸径及单株材积相关关系达到显著或极显著水平,说明纤维长度随树龄增长而增加,材性逐渐得到改善;所有木材性状间的遗传力均在0.5左右,说明各性状受到中等水平的遗传控制;水分含量、基本密度、树皮厚度、纤维长宽比性状的遗传变异系数较高,表明尾叶桉家系在4个性状上具有较丰富的遗传变异,进行性状遗传改良可获得较高遗传增益,按25%入选率,预期遗传增益可达5.68%～17.66%。

树干水分分布及运移的高密度电阻率成像法时空监测

在砍伐树干周围四个特定高度环形布置一定数量的金属电极,测定了对应横截面上各点视电阻率,再利用有限元反演计算,获得了树干各截面上电阻率的空间分布图像.由于树干内的水分含量和对应部分的导电特性密切相关,可以从得到的电阻率平面分布图上反映出树木内水分含量的空间分布和动态变化特征.结果表明,树干横截面上电阻率的空间分布呈现一系列的同心圆结构,且从核心部到外边缘的韧皮部电阻率有一个减小的趋势,说明截面内树木水分的含量沿径向向外有逐渐递增的趋势.时间变化过程中,各监测截面上的电阻率的分布和变化基本反映了截面水分的流逝过程,表明高密度电阻率成像法动态监测树干水分分布及变化是可行的.

吸湿范围内毛白杨木材径向透气性的研究

文章利用自行研制的木材透气性实验装置,探讨了木材含水率、厚度和压力对毛白杨透气性的影响。实验证明:实验装置结构合理,气密性较高,操作方便,满足测量要求;在吸湿范围内:木材透气性与含水率呈负二次曲线关系,含水率为10%左右透气性最大;透气性随着压力差的增加而增加,并呈直线上升趋势;透气性随着厚度的增加而减少,并呈指数下降趋势;在本实验探讨的影响因素中,含水率和厚度对透气性的影响显著。

水分条件变化对哀牢山亚热带常绿阔叶林林下幼苗死亡率的影响

为探讨环境水分条件变化对亚热带森林林下乔木幼苗动态的影响,以及木材密度和幼苗在干旱中死亡率的关系,研究了哀牢山常绿阔叶林2005—2011年的总体和主要树种幼苗(黄心树、多果新木姜子、多花山矾、鸭公树和大花八角)的死亡率,并分析了幼苗死亡率和旱季幼苗根系所在土层土壤质量含水量、旱季降水量、旱季降水日数以及木材密度的关系。结果表明:1)幼苗死亡率与旱季降水日数、旱季浅层土壤平均质量含水量有显著的负相关关系,和旱季降水量无显著相关性;2)总幼苗及5种乔木幼苗的死亡率均在2010年(西南干旱)达到有观测以来最高,是2009年的2—10倍,其中多花山矾、黄心树幼苗的死亡率最高,大花八角幼苗的死亡率最低;3)在种间,幼苗2010年干旱中的死亡率和木材密度显著正相关,即木材密度较大的物种幼苗死亡率更高。研究表明林下幼苗由于根系较浅,对降雨变化较为敏感,因而受到了这次干旱的较大影响。由于木材密度较低的树种在干旱中有较低的死亡率,干旱频度和强度的增加可能使低木材密度幼苗的丰富度增加,森林的组成也将受到影响。

含水量和装载量对松木片吸附溴甲烷的影响

在18℃、RH为60%～70%室内恒温条件下,对不同含水率和不同装载量的松木片的熏蒸结果表明:松木片含水量对溴甲烷熏蒸处理效果影响明显。在18℃、8g/m3处理24h,松材线虫死亡率(y)与碎木片含水量(x)之间关系式为:y=129.654-1.062x(R=0.967);碎木片对溴甲烷的吸附随水分含量升高而增加,58%、55%、49%含水率的碎木片对溴甲烷的吸附与含水率为30%、37%碎木片的吸附差异显著。载量对溴甲烷熏蒸处理松木片中松材线虫影响显著,松材线虫死亡率(y)与松木片载量(x)之间关系式为:y=105.809-0.247x(R=0.973);随实验碎木片载量的增加,对溴甲烷的吸附量也加大。

木材含水量的无损检测

针对测量木材含水量时失重法耗时,电阻法误差大的缺点,设计了一种利用介电常数原理测量木材含水量的单片机控制的数字式检测仪。该设备不会对木材表面造成任何损伤,且测量误差<8%。

高压细水雾灭火对古建筑木构件的水渍损失研究

高压细水雾灭火系统喷雾后会对木构件造成一定的水渍损失,为了探明木构件的水渍损失情况,对10种木材喷雾后含水率、阴干速率和腐朽状态进行研究。通过搭建实验平台进行模拟实验,测定了不同大气湿度、环境温度下高压细水雾喷雾后实验木块含水率变化情况,分析了实验木块的含水率变化趋势、阴干速率和腐朽状态。实验结果表明,高压细水雾灭火系统喷雾后实验木块含水率测定值在35%以内,阴干2 h后木材含水率下降至20%,阴干5 h后木材含水率下降至河南地区平衡含水率以内,封存45 d后实验木块肉眼观察无腐朽症状。通过对济渎庙玉皇殿消防改造工程的介绍,阐明高压细水雾灭火系统在古建筑消防改造中的技术优势,为古建筑消防系统的设计提供参考。

利用核磁共振测定木材吸着水饱和含量

利用核磁共振(NMR)技术研究了室温与-3℃条件下5种树种木材内水分质子的自旋-自旋弛豫时间(T2)特性,室温下各树种木材试样T2弛豫时间特性的不同是由木材微观构造导致的.通过对比冷冻前后各树种试样的信号反演峰面积,确定了其吸着水饱和含量,樟子松38.3%,杉木38.5%,杨木36.0%,白蜡木35.6%,轻木47.6%,均高于通过吸湿外推法估算数值,与溶剂排出法、多孔板法、离心法等实测法获得的吸着水饱和含量的结果相近,核磁共振技术可作为木材内吸着水含量快速测定的实验方法.

秦岭火地塘天然次生油松林倒木密度与含水量变化特征研究

以秦岭火地塘天然次生油松林内的油松和漆树倒木为研究对象,测定了2个树种不同腐烂等级的倒木密度和含水量的年变化。结果表明:油松和漆树的倒木密度达到极显著差异,同一树种五个腐烂等级间的倒木密度差异同样达极显著。对油松和漆树倒木的密度-腐烂等级间的关系进行拟合结果表明,倒木随腐烂等级的增加,密度呈直线下降。油松和漆树倒木含水量与腐烂等级间存在显著的线性关系,随腐烂等级的增加,倒木含水量呈直线上升。对秦岭火地塘林区降雨量和相对湿度与油松和漆树不同腐烂等级倒木含水量间进行相关分析表明,油松和漆树不同腐烂等级的倒木含水量与降雨量间存在显著相关性,而与空气相对湿度间相关性不显著。

竹材热压干燥过程中的水分迁移特性研究

研究了竹材热压干燥过程中的水分迁移特性.结果表明:在整个干燥过程中,前期含水率降低较快,后期含水率降低较慢.竹材平均干燥速度与次表层竹材的干燥速度相近;在含水率较高的干燥初期,水分迁移的阻力在竹材表面,水分迁移主要靠毛细管张力作用;在含水率较低的干燥后期,水分迁移的阻力在竹材内部,水分迁移主要以扩散方式进行,干燥速度取决于木材内部水分移动的速度.竹材热压干燥过程中的水分移动,主要受温度梯度和含水率梯度的共同作用.

基于拉曼光谱分析的热处理松木吸湿机理研究

木材热处理可以显著降低木材的吸湿性,是提高其尺寸稳定性的有效改性方法。以南方松热处理材和对照材为试材进行动态水蒸气吸附试验,并借助拉曼光谱对两种试材的化学组分进行比较,探索热处理对木材吸湿性能的改性机理。结果表明:在本试验条件下,热处理不仅降低了木材的吸湿量,也改变了其吸湿特性,表现为热处理材平衡含水率变化率的降低和吸湿滞后性的增强。在实际应用中,这表明热处理材即使在环境湿度变化较大的情况下也能保持较好的尺寸稳定性。拉曼光谱分析表明,木素的结构变化是热处理材形成其吸湿特性的主要内在原因之一。热处理后木素在细胞壁中的相对含量有所上升,结构发生了重组,使木材细胞壁结构变得更加稳固而缺乏弹性,对木材的吸湿和平衡起到了阻滞作用。

加拿大糖槭嫩枝扦插技术

2014年6月上旬到7月下旬,选择生长健壮、无病虫害的加拿大糖槭嫩枝为材料,剪取直径(d)和长度(l)分别为4 mm≤d≤6 mm和10 cm≤l≤15 cm的插穗,比较激素种类、激素质量浓度、基质含水量、扦插深度、扦插时间等对生根的影响。结果表明:外源激素能显著提高加拿大糖槭插穗生根能力,以1 000 mg·L-1的吲哚丁酸(IBA)处理10 s根系效果指数可达0.69,生根效果最佳,其次为100 mg·L-1的IBA浸泡插穗6 h,根系效果指数为0.55。加拿大糖槭对高温比较敏感,当温室环境的温度超过32℃,大面积的插穗开始失水枯亡。在含水量为50%的轻基质中,扦插深度为5 cm时,6月初的扦插效果为最佳,生根率可达52.2%。

玫瑰香葡萄插条扦插成活率预测方法的研究

对经不同越冬时间“冻旱”处理的葡萄插条,经检测分析结果表明,芽原始体变褐率,芽包被变褐率、插条含水量和电导度与扦插成活率存在显著的线性(或负线性)关系,可以做为插条扦插成活率的预测指标。在采集和保存葡萄插条时要特别注意芽和枝条含水量的选择与维护。

预处理方式对速生杨木试件密实及密闭性的影响

为将木材制备成具有密闭性的包装材料,以速生杨木试件为材料,探讨浸泡、喷水2种处理方式对速生杨木试件水分分布、密实化后断面密度与密闭性的影响。结果表明,经过浸泡、喷水处理,试件表层含水率由5.21%分别提高到28.38%、24.08%,喷水和浸泡处理几乎可达相同的效果;无论喷水还是浸泡处理,试件的最大含水率与密实化后试件的最大密度均出现在试件表层,经浸泡、喷水处理的密实化试件表层密度分别达1.17、1.06 g/cm 3;随着最大断面密度的增加,密实化试件的平均透气速率从106.08×10-7 L·mm-2·min-1降到2.76×10-7 L·mm-2·min-1,降低了97.97%,泄漏率从28.78×10-2 h-1降到0.58×10-2 h-1,降低49.62倍,密封等级提高到3级。

不同含水率下木构件起裂荷载试验研究

为准确判定木构件损伤断裂时裂纹萌生规律,有效评估木材损伤程度,该文以含水率0%、20%、40%、60%的杉木为研究对象,基于声发射(Acoustic Emission,AE)技术和数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术对不同含水率试件的损伤过程进行原位检测,通过分析声发射参数变化和裂纹表面区域应变曲线变化特征,探究不同含水率下木材裂纹的萌生规律以及起裂荷载。结果表明,木材内部损伤程度可基于声发射累计振铃计数和振幅反映,DIC能够实时检测木材表面裂纹尖端区域的应变变化,根据应变特征变化可有效判断裂纹萌生与扩展;通过建立木材裂纹萌生、扩展行为与声发射和表面应变关系,能够准确确定起裂荷载。试验结果可为研究具有不同物理性能的木材损伤机理提供理论依据。

木结构的性能

对张弦木梁试件弹性模量、抗弯强度及梁的含水率的测定进行了试验分析,得出相应的试验结果,分析了影响木材强度的因素,最后得出木节及缺陷对木材顺纹抗拉强度影响很大,张弦木梁以受拉区先破坏的结论。

15年生桉树生材性质研究

为研究大径级桉树人工林木材的基本木材性质,采用排水法、质量法对15a生桉树人工林木材的生材密度、基本密度、树皮率、心材率、生材含水率等指标进行了测试。结果表明:15a生桉树的树皮体积百分率、树皮质量百分率、生材密度、基本密度、生材含水率分别为11.47%、11.88%、1.01g·cm-3、0.53g·cm-3和92.3%。

一种饱水木质文物含水率无损检测方法的研究

含水率是评估饱水木质文物糟朽程度最常用的物理参数之一。目前含水率检测常用方法有烘干法、电阻法、近红外光谱法等,但这些方法或属于破坏性分析,或检测范围不适用。为寻找一种适用于饱水木质文物含水率的无损检测方法,基于饱水木材组成理论模型,建立了含水率与湿态密度、灰分含量三者之间关系,进而提出一种检测含水率的便捷方法——溶液密度法。采用上述方法对天长、淮北等地出土饱水木质样品含水率进行测试,并与烘干法测得标准值进行验证。结果发现两者数据较为接近,相对误差在10%以内,证明了该方法的可靠性。进一步研究发现,样品越糟朽,使用该方法获取的数据与标准值之间相对误差越小。说明该方法更适用于糟朽饱水木材含水率的检测。

含水率对木材缺陷红外热成像效果的影响

为研究含水率对不同木材缺陷红外热成像效果的影响,选择冷杉和枫桦2个树种,采用红外热成像技术对试材不同含水率条件下的节子、裂纹和孔洞3种缺陷经红外热成像获得热图进行分析。结果表明:(1)对于冷杉和枫桦,当含水率不同时,其热图效果具有明显的差异;(2)对于同一树种,含水率相同而缺陷不同时,所获取的热图反应缺陷的效果也不一样;(3)对于同一种缺陷,含水率相同,树种不同时,所获得的热图反应缺陷的效果也不同;(4)利用红外热成像技术对木材检测时,不同树种和木材的缺陷种类会对应一个成像效果最好的含水率。在不同情况下,最佳含水率分别为:冷杉和枫桦的孔洞缺陷48%;冷杉裂纹缺陷52%;枫桦裂纹缺陷32%;冷杉节子缺陷48%;枫桦节子缺陷36%。本研究结果为实际生产中的木材无损检测提供参考。