黑龍江省主要楊樹纖維用材品種紙漿性能綜合評價

李晶，王福森，李樹森，貫春雨，王春，溫寶陽

（黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

楊樹是我國占重要地位的纖維用材林樹種，適于制造各種文化用紙。作為造紙等纖維工業(yè)用材樹種，除要求有較大生長量和木材產(chǎn)量外，纖維形態(tài)、化學(xué)成分和成漿性能均需符合造紙要求［1］。為此，我們對銀中楊（Populusalba×P.berolinensis）、青山楊（Populuspseudo－cathayana×P.deltoides）、小黑楊（Populussimonii×P.nigra）、黑青楊（Populuseuramericana‘N3016’×P.ussuriensis）、小青黑（Populuspseudo－siminii×P.nigra）、大青楊（PopulusussuriensisKom.）和迎春5號（Populusnigra×P.simonii）等7個楊樹品種的紙漿性能進(jìn)行了測定與分析。

1 試驗(yàn)時間和地點(diǎn)

2010年10月，我們分別在訥河市新江實(shí)驗(yàn)林場、富?？h富裕林場、龍江縣錯海林場、林口縣虎山林場、尚志市尚志林場對測定的品種進(jìn)行采樣。

2 試驗(yàn)材料和方法

2.1 試驗(yàn)材料

銀中楊、小黑楊、青山楊、黑青楊、大青楊、小青黑和迎春5號等7個黑龍江省主要楊樹纖維用材品種。見表1。

表1 測試品種基本情況

2.2 試驗(yàn)方法

選擇林齡為10～13年生的楊樹纖維用材品種7個，各伐3株，取中段木材混合取樣送至東北林業(yè)大學(xué)木材學(xué)院按國家標(biāo)準(zhǔn)（見表2）進(jìn)行木材紙漿性能各項指標(biāo)化驗(yàn)分析。同時，對新江實(shí)驗(yàn)林場8年、9年、11年、15年、18年生銀中楊和富裕林場5年、10年、18年和26年生小黑楊采用相同方法進(jìn)行采樣并化驗(yàn)，研究林齡對木材紙漿主要指標(biāo)的影響。

表2 化學(xué)成分及成漿性能測定國家標(biāo)準(zhǔn)

2.3 數(shù)據(jù)處理

對不同林齡銀中楊和小黑楊的化學(xué)成分、纖維形態(tài)和紙漿性能用SPSS軟件進(jìn)行雙變量相關(guān)分析，研究林齡對紙漿性能的影響。將主要紙漿性能指標(biāo)纖維長、纖維長寬比、壁腔比、綜纖維素、總木素、細(xì)漿得率、漂漿白度和抗張指數(shù)等8個因子的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（（xi－x－）／δn－1），其中，壁腔比和總木素在符合紙漿標(biāo)準(zhǔn)的情況下值越小越好，屬于逆指標(biāo)，其余各項的值則越大越好，為正指標(biāo)。為了能同時參與其余各項標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)計算，將壁腔比和總木素標(biāo)準(zhǔn)化后的逆指標(biāo)數(shù)據(jù)前的正負(fù)號對調(diào)，然后計算所有各項標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總和，作為判斷各品種紙漿綜合性能指標(biāo)。其中，黑青楊沒有后3項數(shù)據(jù)，但對其他品種的3項數(shù)據(jù)相加平均數(shù)據(jù)均不足－0.000 2，對黑青楊整體影響不大。

3 結(jié)果與分析

木材的纖維形態(tài)、化學(xué)成分及成漿性能與其制漿造紙性能有密切關(guān)系，一般認(rèn)為，平均纖維長在0.9mm以上；長寬比大于30；壁腔比小于1，且在0.3以上時，愈小愈好［1］；纖維素含量高于40%；總木素越低越好，一般為20%～35%；戊聚糖含量20%左右；粗漿得率為50%～65%；漂漿白度70%左右；抗張指數(shù)≥42.5N·m2·g－1；耐破指數(shù)≥2.6kPa·m2·g－1；撕裂指數(shù)≥8.0mN·m2·g－1。

3.1 木材纖維形態(tài)

由表3可知，各品種纖維長度在0.88～1.17 mm之間，基本達(dá)到或超過0.9mm；長寬比在33.5～55.0之間，均大于30；壁腔比在0.22～0.66之間，均小于1?？傮w看，各品種主要纖維形態(tài)均達(dá)到優(yōu)質(zhì)紙漿指標(biāo)。

表3 不同楊樹纖維用材林品種纖維形態(tài)測定結(jié)果

表4 不同楊樹纖維用材林品種化學(xué)成分測定結(jié)果%

3.2 木材化學(xué)成分

由表4可知，各品種纖維素含量在49.28%～59.77%之間，均超過40%；聚戊糖含量在22.76%～33.13%之間，除銀中楊和小黑楊略高外，其余品種均在20%左右；總木素含量在22.92%～28.34%之間，均在20%～35%之內(nèi)。總體看，各品種主要化學(xué)成分基本符合或超過優(yōu)質(zhì)紙漿指標(biāo)。

3.3 木材成漿性能

由表5可知，物理成漿性能抗張紙數(shù)在49.24～68.35N·m2·g－1范圍內(nèi)，均超過42.5N·m2·g－1；耐破指數(shù)在2.90～3.872.6kPa·m2·g－1范圍內(nèi)，均超過2.6kPa·m2·g－1；撕裂指數(shù)在8.65～12.6mN·m2·g－1范圍內(nèi)，均超過8.0mN·m2·g－1?；瘜W(xué)成漿性能粗漿得率在50.41%～54.97%范圍內(nèi)，均超過50%；漂漿白度在64.72%～77.15%范圍內(nèi)，均在70%左右。總體看，各品種主要物理和化學(xué)成漿性能均達(dá)到造紙紙漿標(biāo)準(zhǔn)。

表5 成漿性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

綜上所述，10～13年生銀中楊、青山楊、黑青楊、小青黑、大青楊、小黑楊和迎春5號楊主要紙漿性能指標(biāo)均符合優(yōu)質(zhì)紙漿要求，是營造纖維用材林的優(yōu)良品種。

3.4 林齡對紙漿性能的影響

3.4.1 林齡對木材化學(xué)成分的影響 由表6、表7可知，林齡與所測試品種的主要化學(xué)成分纖維素、聚戊糖和總木素的含量相關(guān)性比較一致，其中，與聚戊糖含量呈負(fù)相關(guān)，與纖維素和總木素含量呈正相關(guān)。總體看，林齡除與銀中楊總木素含量顯著相關(guān)外，與木材纖維素和聚戊糖含量相關(guān)不顯著，5年生、8年生木材的主要化學(xué)成分能滿足造紙紙漿的指標(biāo)要求。

表6 不同林齡銀中楊和小黑楊化學(xué)成分測定結(jié)果 %

表7 林齡與主要化學(xué)成分相關(guān)性分析

表8 不同林齡銀中楊和小黑楊纖維形態(tài)測定結(jié)果

3.4.2 林齡對木材纖維形態(tài)的影響 由表8、表9可知，林齡與所測定品種的主要纖維形態(tài)纖維長度、壁厚和壁腔比的相關(guān)性較一致，其中，與纖維長度呈正相關(guān)，與壁厚和壁腔比均呈負(fù)相關(guān)。除銀中楊林齡與腔徑和壁腔比相關(guān)極其顯著外，與其余各項相關(guān)均不顯著?？傮w看，5年生和8年生時纖維長度已符合造紙要求，從工藝成熟角度看，可以采伐應(yīng)用。

表9 不同林齡與銀中楊和小黑楊纖維形態(tài)相關(guān)性分析

3.4.3 林齡對木材成漿性能的影響 結(jié)果表明，林齡與漂漿白度和未漂漿白度相關(guān)性較一致，均呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性很低，基本無影響（見表10、表11）。說明5～8年生的木材成漿性能與18～26年生成漿性能無明顯差異，紙漿得率、硬度、漂漿白度、抗張指數(shù)、耐破指數(shù)等指標(biāo)非常接近。5～8年生的木材成漿性能已基本成熟，可進(jìn)行造紙等纖維材利用。

表10 不同林齡銀中楊和小黑楊紙漿性能測定結(jié)果

表11 不同林齡與銀中楊和小黑楊紙漿性能相關(guān)性分析

綜上所述，林齡與纖維長度和總木素含量呈正相關(guān)，且相關(guān)性均較強(qiáng)；林齡與纖維素和聚戊糖含量、壁厚、壁腔比、漂漿白度、未漂漿白度呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)均不顯著。所測試品種不同林齡時的纖維長度均符合造紙要求，受林齡影響不大；總木素含量則隨林齡的增加而增加，說明林齡越小對造紙越有利。總體看5～8年生幼齡林與18～26年生成林期的銀中楊和小黑楊的主要紙漿性能指標(biāo)大多無顯著相關(guān)關(guān)系，即無顯著林齡效應(yīng)。在寒冷的北方，楊樹早在5年生時，木材的纖維形態(tài)、化學(xué)成分和成漿性能等指標(biāo)已趨于成熟，可以進(jìn)行造紙等工業(yè)開發(fā)利用。

表12 主要楊樹纖維用材林品種紙漿性能綜合評價

3.5 紙漿性能綜合評價

將8個主要紙漿性能指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從標(biāo)準(zhǔn)化后各數(shù)據(jù)的總和來看，紙漿性能由高至低的順序依次為黑青楊＞小青黑＞銀中楊＞大青楊＞青山楊＞小黑楊＞迎春5號。見表12。

4 小結(jié)與討論

4.1 10～13年生銀中楊、青山楊、黑青楊、小黑楊、小青黑、迎春5號和大青楊等主要楊樹纖維用材林良種的纖維長、長寬比、壁腔比、纖維素含量、紙漿得率、漂漿白度和抗張指數(shù)等主要紙漿性能指標(biāo)各品種間無大差別，且符合造紙要求，均可做纖維用材林優(yōu)良品種。

4.2 5～8年生與18～26年生木材的主要紙漿性能指標(biāo)間無顯著相關(guān)關(guān)系。5年生以后的銀中楊、小黑楊的成漿性能、化學(xué)成分、纖維形態(tài)等指標(biāo)均達(dá)到了制漿和造紙要求，5～8年可作為主要楊樹纖維用材林品種的工藝成熟齡。

4.3 10～13年生各品種主要紙漿性能綜合評價指標(biāo)由高至低依次為黑青楊＞小青黑＞銀中楊＞大青楊＞青山楊＞小黑楊＞迎春5號。

4.4 楊樹纖維用材品種多數(shù)屬于早期速生品種，適宜采用高密度造林來提高木材產(chǎn)量。采伐利用時，應(yīng)該根據(jù)立地條件和實(shí)際生長情況，本著以工藝成熟為基礎(chǔ)，以經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，以數(shù)量成熟齡為參考，科學(xué)合理地確定采伐年齡。

［1］姜岳忠，王桂巖，呂雷昌，等.楊樹紙漿材定向培育技術(shù)研究［J］.林業(yè)科學(xué)，2004，40（1）：123－130