中国主要人工林树种幼龄材与成熟材及人工林与天然林木材性质比较研究

本文对中国１０种人工林和４种天然林的幼龄材与成熟材及４个树种的人工林木材与天然林木材的构造特征、化学性质、物理性质、力学性质的３３项材性指标差异进行了比较研究。结果表明，在幼龄材与成熟材之间，在统计上表现出差异显著性的为幼龄材比成熟材生长轮宽，管胞列数多，管胞短，直径小，微纤丝角大，密度小，径向干缩小，差异干缩大，流体扩散性高，抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、径面顺纹抗剪强度、径面抗劈力和冲击韧性低等１５项，即４６％的测试项目差异显著；表明在木材加工和用作结构材时应将幼龄材和成熟材视作两个性质不同的总体来考虑，在培育结构材时应研究如何缩短幼年期或改善幼年期材性。在人工林与天然林木材之间，采取人工林幼龄材性质与天然林幼龄材性质相比，人工林成熟材性质与天然林成熟材性质相比，结果表明，多数性质在统计上差异不显著，只有人工林木材比天然林木材胞壁率小、顺纹抗压强度低、差异干缩大、流体扩散性高等４项，即只有１２％的很少数测试项目差异显著；表明有可能通过人工培育的方法培育出与天然林木材性质相近的木材。

人工林杉木幼龄材与成熟材的界定及材质早期预测

根据人工林杉木木材的管胞长度、微纤丝角、气干密度、生长轮宽、晚材率５项特性指标的测试结果采用最优分割法分析得出．人工林杉木的幼龄材与成熟材的界限为第１４年。在此基础上、根据材性特征参数变异规律的数学模型．建立了预测方程．实现了材质早期预测。通过对实测值和预测值的误差分析．证明两者有较好的拟合良度。

人工林赤松幼龄材与成熟材力学性质的比较

根据人工林赤松Pinus densiflora木材的管胞长度、微纤丝角、管胞长宽比、基本密度、晚材率及生长轮宽度等材性指标的测试数据,采用最优分割法划分出人工林赤松的幼龄材与成熟材的界限,分析了人工林赤松幼龄材与成熟材力学性质差异的表现。结果表明:赤松的幼龄期为小于12 a,抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度和弦向横纹抗压强度等指标成熟材高于幼龄材,径向横纹抗压强度、弦面抗剪强度、径面抗剪强度、弦向抗劈强度和径向抗劈强度等项指标幼龄材高于成熟材。其中,抗弯强度、抗弯弹性模量、径向横纹抗压强度和弦面抗剪强度差异达0.01显著水平,顺纹抗拉强度差异达0.05显著水平。

杉木幼龄材与成熟材木质素的化学官能团和化学键特征研究

采用有机元素分析、红外光谱、质子核磁共振波谱对从杉木幼龄材和成熟材中提取的磨木木质素的化学官能团和化学键特征进行了研究。结果表明 :杉木幼龄材和成熟材木质素的经验式分别为C9H8 73O2 57(OCH3) 0 84 和C9H9 0 1 O2 2 4 (OCH3) 0 90 ;杉木幼龄材木质素的芳香环结构主要由愈疮木基组成 ,而在成熟材中除愈疮木基外还有紫丁香基基团存在 ;杉木成熟材的木质素中具有较多的芳香族化合物 ;杉木木质素结构中的主要键型为 β -O - 4键、β- 5键、β- β键和 β- 1键 ,且成熟材木质素中各种键型的数量均高于幼龄材。

小黑杨幼龄材与成熟材制浆性能的比较

以小黑杨幼龄材和成熟材为研究对象,分析比较其化学组成、纤维形态和制浆性能。结果表明:幼龄材的苯醇抽出物、纤维素、木质素含量高于成熟材,综纤维素含量低于成熟材;幼龄材的纤维平均长度低于成熟材。分别采用硫酸盐法制浆正交试验,分析得出:保温时间、用碱量对幼龄材的纸浆得率和卡伯值的影响非常显著;用碱量和保温时间对成熟材的纸浆卡伯值影响非常显著;在相同蒸煮条件下,幼龄材比成熟材纸浆得率高,卡伯值和聚合度低。

人工林红松幼龄材与成熟材力学性质的差异

采用最优分割法划分出人工林红松幼龄材与成熟材的界限 ,分析了人工林红松幼龄材与成熟材力学性质差异的表现。结果表明 :所有力学性质反映的基本趋势是成熟材性质高于幼龄材 ,其中 ,人工林红松木材抗弯弹性模量幼龄材与成熟材的差异达 0 .0 1水平显著 ,抗弯强度和弦向横纹抗压强度差异达 0 .0 5水平显著。

栽植密度对小黑杨人工林幼龄材和成熟材生长量的影响

以小黑杨为研究材料,研究不同栽植密度（1 000、500、250株/hm^2）对林木幼龄材、成熟材生长量的影响。结果表明：不同栽植密度的林木幼龄期为12-13 a,栽植密度对林木幼龄材、成熟材年轮数影响均不显著;栽植密度对林木幼龄材、成熟材宽度及面积的影响极显著,随着栽植密度的减小,幼龄材宽度及面积明显增大,而对于成熟材,500株/hm^2的林木生长量较大;不同栽植密度林木幼龄材面积比例达74%-83%,栽植密度最小的林分幼龄材比例最大;幼龄材生长速率要比成熟材大10倍左右,不同栽植密度间幼龄材、成熟材生长速率差异明显。相比而言,栽植密度对小黑杨幼龄材的影响较大。

红松幼龄材与成熟材力学性质的差异

本文研究了人工林和天然林红松幼龄材与成熟材力学性质的差异。结果显示,成熟材的所有力学性质均高 于幼龄材。幼龄材与成熟材的抗弯弹性模量差异在人工林红松中达0.01水平显著,天然林红松也达到0.01水平显 著;人工林红松抗弯强度和弦向横纹抗压强度差异达0.05水平显著。抗弯强度、顺纹抗压强度、横切面硬度和弦向横 纹抗压强度4项指标的差异达0.05水平显著。

红松人工林幼龄材与成熟材干缩性的比较

对红松人工林幼龄材与成熟材气干与全干时的干缩性能进行了测试和分析。结果表明 :幼龄材与成熟材气干与全干时干缩系数相比 ,幼龄材的径向、弦向、体积干缩系数均大于成熟材 ;气干与全干时差异干缩都是成熟材小于幼龄材。在木材利用上尽量选择成熟材 ,以提高产品质量 ,实现较高的经济价值。

不同杨树无性系幼龄材和成熟材化学成分的比较

【目的】研究5个杨树无性系幼龄材和成熟材的化学成分,为杨树优良无性系的选择和杨树制浆造纸利用提供依据。【方法】选择欧美杨107杨（Populus×euramericana‘Neva’）、中汉22杨（P.×deltoidescv.‘Zhonghan-22’）、皖林1号杨（P.×deltoidscv.‘Wanlin-1’）、Z9（P.×deltoidscv.‘Z9’）和B3（P.×deltoidscv.‘B3’）5个杨树无性系为研究材料,参照有关国家标准,分别测定其幼龄材和成熟材的化学成分,通过单因素方差分析,比较不同无性系及不同材龄之间的差异性。【结果】综纤维素、纤维素、木质素、苯醇抽提物、10 g/L NaOH抽提物的含量,在所测的5个杨树无性系试样中分别为749.7-830.7,398.1-434.1,177.1-198.0,8.8-14.8和190.2-237.2 g/kg。5个杨树无性系成熟材中的综纤维素和纤维素含量均高于幼龄材,木质素含量均低于幼龄材;苯醇抽提物含量除皖林1号杨外,其余无性系均表现为成熟材大于幼龄材;10 g/L NaOH抽提物含量在不同无性系之间差异较大。幼龄材与成熟材之间,综纤维素含量差异极显著（P〈0.01）,苯醇抽提物含量差异显著（P〈0.05）,其余化学成分差异均不显著;不同无性系之间,综纤维素含量和10 g/L NaOH抽提物含量在P=0.001水平上差异显著,木质素含量在P=0.01水平上差异显著,其余化学成分差异均不显著。【结论】从化学成分来看,5个杨树无性系均是制浆造纸的优良原料。由于无性系之间化学成分差异显著,幼龄材与成熟材之间化学成分也存在差异,因此建议在选择制浆造纸原料时,应优先考虑无性系的影响。

兴安落叶松成熟材指接材抗拉破坏载荷力学模型

以兴安落叶松成熟材指接材为研究对象,以早晚材为基础单元,木材密度为影响木材力学变异性的主要因素,建立并验证成熟材无缺陷指接材顺纹抗拉最大破坏载荷力学模型。模型验证结果表明:利用该模型能够准确求解齿长为27.5 mm、齿底为7.5 mm、齿顶为2.25 mm、齿斜面与齿底夹角为95°,且具有3个胶合面的兴安落叶松成熟材无缺陷指接材顺纹抗拉破坏载荷;但该模型不适用于预测幼龄材,对其指接材顺纹抗拉破坏载荷计算偏差较大。为推广该模型,需补充与兴安落叶松幼龄材相关的模型参数,并需进一步对不同齿形参数的指接材进行验证。

兴安落叶松成熟材单一年轮顺纹力学模型

基于"经典层板理论",以早材和晚材作为基本单元,建立兴安落叶松成熟材单一年轮顺纹抗弯弹性模量以及顺纹抗拉强度的力学模型;通过试验测得兴安落叶松成熟材早、晚材力学性能,并与理论模型值进行比较,探讨所建模型的准确性。结果表明:顺纹抗弯弹性模量模型的计算值与实测值相对误差集中分布在20%以内;而顺纹抗拉强度模型的计算值与实测值相对误差均匀分布在60%以内。由此可得,以早、晚材为基本单元,建立兴安落叶松成熟材同一年轮的顺纹抗弯弹性模量力学模型方法可行。为提高单一年轮顺纹抗拉强度力学模型的求解准确性,需采用更精确的几何尺寸测量方法。

油松株内幼龄材与成熟材材性的比较研究

本文就中条山油松株内幼龄材与成熟材材性差异的比较研究,讨论对幼龄期划分的依据。根据木材解剖特征、物理力学性质的径向变异规律,确定其幼龄期为14年。随着树干高度的增加,油松木材幼龄期逐渐缩短、株内幼龄材范围及所占断面上的比例变小。株内幼龄材与成熟材材性差异显著。幼龄材管胞长度短、直径小,胞壁薄,微纤丝角度大,生长轮较宽,晚材率低,浸提物含量高,基本密度较大。幼龄材的力学强度远远小于成熟材。

长岭岗林场杉木幼龄材与成熟材密度比较

测定和比较了长岭岗林场 3 2a生杉木人工林的幼龄材和成熟材的密度 .结果表明 ,该场杉木幼龄材全干密度为 0 .3 84g/cm3、气干密度为 0 .3 82g/cm3、基本密度为 0 .3 2 3g/cm3,成熟材全干密度为 0 .43 5g/cm3、气干密度为 0 .42 8g/cm3、基本密度为 0 .3 92g/cm3;经方差分析对各密度指标的显著性测验 ,幼龄材和成熟材全干密度、气干密度、基本密度都具极显著差异 ;而单株间各密度指标稳定一致 .在此基础上 。

间歇性淹水对池杉幼龄材与成熟材管胞形态、纤丝角影响的研究

根据池杉管胞长度和基本密度的径向变异曲线，确定池杉幼龄材与成熟材界线为１３～１５年。池杉成熟材的管胞长度、直径、壁厚比幼龄材大，纤丝角小；经Ｔ检验，管胞长度、管胞径向直径、纤丝角达极显著水平，其余不显著。间歇性淹水使管胞长度、直径、纤丝角、壁厚下降，经Ｔ检验，幼龄材中管胞长度、径向直径、径壁厚度、弦壁厚度达显著至极显著；成熟材中管胞径向直径、径壁厚度、弦壁厚度达显著至极显著，其余不显著。

杉木人工林幼龄材与成熟材木材干缩性能指标的比较

测定了建始长岭岗林场 32年生杉木人工林的干缩性能指标 ,并分析了各指标在立地与木材径向部位上的差异 ,结果表明 :来自两样地的木材干缩性能指标均无明显差异 ;木材在径向部位上按 16年为界划分的成熟材与幼龄材相比较 ,全干状态和气干状态下的径向干缩率均具有极显著差异 (α =0 0 1) ,全干和气干体积干缩率、全干和气干差异干缩、全干弦向干缩率等指标的差异达显著水平 (α =0 0 5 ) ,气干弦向干缩率在径向部位上差异不显著。

基于支持向量机(SVM)的班克松人工林成熟材解剖性质的预测

成熟材含量的高低决定木材性质的优劣,合理界定幼龄材与成熟材的分界点,准确预测成熟材材质有利于木材高效加工利用。为了确定人工林班克松的成熟期和预测成熟材解剖性质,采用支持向量机(SVM)界定幼龄材与成熟材的分界点,在此基础上利用幼龄材解剖性质预测成熟材解剖性质。结果表明:人工林班克松幼龄材与成熟材的分界点在树木生长的第18年;成熟期解剖性质明显优于幼龄期,变化较幼龄期平缓;成熟预测误差低、相关性高;预测曲线能够体现解剖性质整体的变化趋势,但对解剖性质测试集突变点及其之后的变化情况表现不足。

兴安落叶松成熟材顺纹抗拉力学模型的研究

以兴安落叶松成熟材为研究对象,通过试验法获得早晚材薄片的密度及顺纹抗拉强度,根据早晚材物理力学性质,建立并验证兴安落叶松成熟材无疵试样顺纹抗拉最大破坏载荷以及抗拉强度的力学模型。结果表明,密度可作为影响成熟材无疵试样抗拉强度变异性的主要影响因素;利用早晚材为基础单元,可建立无疵试样顺纹抗拉破坏载荷以及抗拉强度的力学表达式,其相对误差低于15%。该方法可为进一步建立兴安落叶松其他力学性质模型打下基础。

基于早晚材的兴安落叶松成熟材力学模型——顺纹抗拉弹性模量

以兴安落叶松成熟材为研究对象,探讨以早晚材物理力学为基本单元建立无疵试样力学模型的可行性。首先通过试验法获得兴安落叶松成熟材早、晚材薄片的物理力学性质,然后运用经典层板理论建立顺纹抗拉弹性模量力学模型,并进行试验验证。结果表明:以早晚材物理力学性质为建模基础的方法可行;密度是成熟材弹性模量变异性的主要影响因素;利用该方法建立的无疵试样力学模型,其相对误差低于5%,同时该方法能够为进一步建立兴安落叶松成熟材其他力学模型打下基础。

间歇性淹水对池杉幼龄材与成熟材力学性质差异的影响

以安徽省东至县池杉人工林木为试材，研究了间歇性淹水对池杉幼龄材与成熟材力学性质差异的影响。结果表明：不论有无间歇性淹水，池杉成熟材强度高于幼龄材，其差异极显著；间歇性淹水使池杉幼龄材与成熟材力学性质下降，幼龄材差异极显著，成熟材差异的差别较大，有极显著、一般显著、不显著。