土貢松樹(shù)皮率、生材含水率及木材密度研究

聶永雄，劉曉玲，張 榮，黎韋水，李 焱，符韻林

(1.廣西梧州市蒼梧縣天洪嶺林場(chǎng)，廣西 梧州 543116；2.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530002；3.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530005)

土貢松樹(shù)皮率、生材含水率及木材密度研究

聶永雄1，劉曉玲2,3*，張 榮1，黎韋水3，李 焱1，符韻林3

(1.廣西梧州市蒼梧縣天洪嶺林場(chǎng)，廣西 梧州 543116；2.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530002；3.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530005)

以研究土貢松木材材性為目的，從廣西梧州市蒼梧縣天洪嶺林場(chǎng)采集2株試材，采用排水法測(cè)定生材體積，采用體積法及質(zhì)量法測(cè)定樹(shù)皮率，研究了土貢松的生材密度、樹(shù)皮率及含水率。結(jié)果表明：土貢松生材密度徑向變化隨樹(shù)齡 呈遞增趨勢(shì)；縱向變化則隨樹(shù)高增加變化幅度小，但接近兩端處變化顯著，平均值為0.900g·cm-3?；久芏葟较蜃兓S樹(shù)齡增加，南向先增加后減少，北向呈持續(xù)增加趨勢(shì)；縱向變化隨樹(shù)高增加，基本密度呈小—大—小變化趨勢(shì)，平均值為0.457g·cm-3。生材含水率徑向變化隨樹(shù)齡增加呈增加趨勢(shì),且北向增加趨勢(shì)較為明顯；縱向變化隨著樹(shù)高的增加，在枝下高以下，生材含水率緩慢增大,在枝下高以上，生材含水率顯著增大，平均值為99.9%。樹(shù)皮體積百分率隨著樹(shù)高的增加呈小—大—小—大變化趨勢(shì)，平均值為9.1%。樹(shù)皮質(zhì)量百分率均隨樹(shù)高增高而增加—緩慢減小—突然增大變化趨勢(shì)，平均值分別為7.0%。該研究為保護(hù)、發(fā)展廣西重點(diǎn)珍貴樹(shù)種土貢松提供了科學(xué)依據(jù)。

土貢松；密度；樹(shù)皮率；生材含水率

土貢松(Pinus massoniana)是馬尾松的一個(gè)變種，也是我國(guó)南部主要材用樹(shù)種。喬木，樹(shù)干較直，分布極廣，北自河南及山東南部，南至兩廣、湖南、臺(tái)灣，東自沿海，西至四川中部及貴州，遍布于華中華南各地。2013年土貢松被列為廣西馬尾松優(yōu)良品種。與普通松樹(shù)品種相比，土貢松的樹(shù)高、胸徑、單株材積和產(chǎn)脂量分別增長(zhǎng)13.8%、17.6%、43.8%和227.4%[1]。

盡管我國(guó)很早就對(duì)土貢松進(jìn)行加工利用，但有關(guān)其研究主要在生長(zhǎng)規(guī)律和栽培技術(shù)上[2-3]，對(duì)其人工林生長(zhǎng)規(guī)律及木材材性等方面的研究仍少見(jiàn)報(bào)道。為全面掌握土貢松的木材材性，筆者擬開(kāi)展有關(guān)木材材性的系列研究，如土貢松的生材含水率、樹(shù)皮率及木材密度等，為土貢松的科學(xué)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試材采集

試材采集于廣西梧州市天洪嶺林場(chǎng)，根據(jù)木材物理力學(xué)試材采集方法進(jìn)行[4]，采集2株樣木。選定樣木后，定出北向，樣木伐倒后，量全樹(shù)高與枝下高，在0、1.3、3.3、5.3、7.3、9.3、11.3m等處鋸取厚度為5cm的圓盤(pán)2個(gè)。圓盤(pán)鋸制后，一個(gè)立即裝入塑料袋中，供測(cè)定生材含水率、生材密度、基本密度及樹(shù)皮率用，另一個(gè)帶回實(shí)驗(yàn)室氣干，供作他用。樣木及試材的采集情況見(jiàn)表1。

表1 試材采集情況

1.2 樹(shù)皮率測(cè)定

樹(shù)皮率分為樹(shù)皮體積百分率及樹(shù)皮質(zhì)量百分率。樹(shù)皮體積百分率是通過(guò)測(cè)量體積計(jì)算，是用樹(shù)皮體積除以所在樹(shù)干部位樹(shù)皮與木質(zhì)部體積之和;樹(shù)皮質(zhì)量百分率是通過(guò)稱(chēng)量重量計(jì)算，是用樹(shù)皮重量除以所在樹(shù)干部位樹(shù)皮與木質(zhì)部重量之和。

1.2.1 樹(shù)皮體積百分率 先檢量圓盤(pán)的帶皮半徑R皮，再檢量圓盤(pán)的高度H，最后檢量圓盤(pán)的去皮半徑R木。每個(gè)圓盤(pán)檢量4～6次，對(duì)于形狀規(guī)整的圓盤(pán)，在南北、東西、北東、南西中間位置，北西、南東中間位置分別檢量帶皮直徑、去皮直徑，取其平均值求出其帶皮半徑R皮和去皮半徑R木;對(duì)于不規(guī)整的圓盤(pán)，在檢量上述4個(gè)方向的基礎(chǔ)上，再增加檢量1個(gè)長(zhǎng)徑和1個(gè)短徑，最后求出其平均值。根據(jù)下式計(jì)算樹(shù)皮體積百分率：

1.2.2 樹(shù)皮質(zhì)量百分率 先稱(chēng)圓盤(pán)的帶皮重量G皮，再稱(chēng)圓盤(pán)的去皮重量G\%木，根據(jù)下式計(jì)算樹(shù)皮質(zhì)量百分率:

1.3 密度測(cè)定

1.3.1 生材密度 生材密度是用生材質(zhì)量除以生材的體積[5]，生材即剛采伐的新鮮木材，將試樣制成約 15mm×15mm×15mm的試樣，稱(chēng)重得到生材重量W生，采用排水法測(cè)定出生材體積V生。根據(jù)下式計(jì)算生材密度ρ生:

在圓盤(pán)的南、北方向，分別分靠髓心、中間、靠樹(shù)皮部分3個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行測(cè)定，靠髓心是指距離髓心位置的第2～3個(gè)年輪，中間位置是髓心到形成層位置的中間位置的2～3個(gè)年輪，靠樹(shù)皮是指靠形成層的2～3個(gè)年輪位置。每個(gè)區(qū)域分別測(cè)定3～5個(gè)試樣，然后靠髓心、中間、靠樹(shù)皮部分及全部平均進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土貢松不同生材部位密度變化

土貢松南、 北方向生材密度的徑向變化如圖1所示，從髓心向外，南向和北向生材密度均呈遞增的趨勢(shì)，北向變化比南向顯著。南向靠髓心、中間及靠樹(shù)皮位置3個(gè)部分的生材密度分別為0.802、0.961、0.967g·cm-3;北向靠髓心、中間及靠樹(shù)皮位置3個(gè)部分的生材密度分別為0.803、0.942 、0.991g·cm-3。土貢松生材密度縱向變化如圖2所示，隨著樹(shù)高增加生材密度呈小—大—小—大—小—大的趨勢(shì)，變化幅度小，但接近兩端處變化幅度較大。樹(shù)高0、1.3、3.3、5.3、7.3、9.3、11.3、13.3、15.3、17.3、19.3、21.3、23.3、25.3、27.3、29.3、31.3m處，其生材密度分別為0.931、0.942、0.890、0.837、0.868、0.889、0.897、0.903、0.937、0.894、0.848、0.872、0.897、0.836、0.934、0.964、0.950g·cm-3，生材密度平均值為0.900g·cm-3。

圖1 土貢松生材密度的徑向變化

圖2 土貢松生材密度的縱向變化

土貢松基本密度的徑向變化如圖3所示，南向靠髓心、中間及靠樹(shù)皮位置三個(gè)部分的基本密度分別為0.427、0.497、0.490g·cm-3，北向這三個(gè)部分的基本密度分別為0.425、0.481、0.489g·cm-3，即從髓心向外，南向基本密度呈先增加后減少趨勢(shì)，北向呈持續(xù)增加趨勢(shì)。土貢松基本密度的縱向變化如圖4 所示隨著樹(shù)高增加，呈小—大—小的趨勢(shì)。樹(shù)高0、1. 3、3. 3、5.3、7.3、9.3、11.3、13.3、15.3、17.3、19.3、21.3、23.3、25.3、27.3、29.3、31.3m處的基本密度分別為0.493、0.515、0.456、0.434、0.455、0.478、0.462、0.458、0.477、0.489、0.447、0.488、0.470、0.426、0.417、0.415、0.384g·cm-3，基本密度平均值為0. 457g·cm-3。

圖3 土貢松基本密度徑向變化

圖4 土貢松基本密度縱向變化

2.2 土貢松生材含水率變化

土貢松生材含水率的徑向變化如圖5所示，從髓心向外，南向和北向的含水率均呈增加趨勢(shì)，且北向增加趨勢(shì)相對(duì)更明顯。靠髓心、中間及靠樹(shù)皮位置3個(gè)部分的生材含水率南向分別為91.5%、95.5%、98.0%，北向分別93.2%、98.3%、104.1%。

圖5 土貢松生材含水率徑向變化

土貢松生材含水率的縱向變化如圖6所示，隨著樹(shù)高的增加，在枝下高以下，生材含水率緩慢增大; 在枝下高以上，生材含水率顯著增大。樹(shù)高0、1.3、3.3、5.3、7.3、9.3、11.3、13.3、15.3、17.3、19.3、21.3、23.3、25.3、27.3、29.3、31.3m處的生材含水率分別為82.6%、79.4%、89.3%、92.9%、90.0%、94.8%、96.4%、93.8%、80.7%、91.8%、100.4%、103.4%、95.2%、100.5%、124.4%、134.6%、147.8%，生材含水率平均值為99.9%。

2.3 樹(shù)皮率變化

土貢松樹(shù)皮體積百分率與樹(shù)高的關(guān)系如圖7所示，隨著樹(shù)高的增加，樹(shù)皮體積百分率呈小—大—小—大的趨勢(shì)，在0、1.3、3.3、5.3、7.3、9.3、11.3、13.3、15.3、17.3、19.3、21.3、23.3、25.3、27.3、29.3、31.3m高處的樹(shù)皮體積百分率分別為13.6%、17.7%、13.1%、10.0%、7.6%、8.9%、3.9%、6.2%、8.1%、5.7%、8.1%、7.8%、5.5%、7.5%、4.0%、16.0%、10.4%。從0～31.3m樹(shù)高處，土貢松樹(shù)皮體積百分率平均值為9.1%。

圖6 土貢松生材含水率縱向變化

圖7 土貢松樹(shù)皮體積百分比縱向變化

土貢松樹(shù)皮質(zhì)量百分率與樹(shù)高的關(guān)系如圖8所示，隨著樹(shù)高的增加，樹(shù)皮質(zhì)量百分率緩慢減小然后突然增大的趨勢(shì)。0、1.3、3.3、5.3、7.3、9.3、11.3、13.3、15.3、17.3、19.3、21.3、23.3、25.3、27.3、29.3、31.3m高處的樹(shù)皮質(zhì)量百分率分別為7.9%、8.1%、6.8%、6.0%、5.5%、5.9%、5.1%、5.0%、5.4%、5.5%、5.2%、5.0%、4.9%、6.9%、16.1%、8.0%、11.1%。從0～31. 3m樹(shù)高處，土貢松樹(shù)皮質(zhì)量百分率平均值為7.0%。

圖8 土貢松樹(shù)皮質(zhì)量百分比縱向變化

3 結(jié)論

土貢松的生材密度徑向變化隨樹(shù)齡增大均呈遞增的趨勢(shì)；縱向變化則隨樹(shù)高增加變化幅度小，但接近兩端處變化顯著，平均值為0.900g·cm-3?；久芏葟较蜃兓S樹(shù)齡增加，南向先增加后減少的趨勢(shì)，北向呈增加趨勢(shì)；縱向變化隨樹(shù)高增加，基本密度呈小—大—小的趨勢(shì)，平均值為0. 457g·cm-3。生材含水率徑向變化隨樹(shù)齡增加呈增加的趨勢(shì)、北向增加趨勢(shì)較為顯著；縱向變化隨著樹(shù)高的增加，在枝下高以下，生材含水率緩慢增大；在枝下高以上，生材含水率顯著增大，平均值99.9%。樹(shù)皮體積百分率隨著樹(shù)高的增加，樹(shù)皮質(zhì)量百分率隨樹(shù)高增高而增加呈小—大—小—大的趨勢(shì)，平均值為9.1%。樹(shù)皮質(zhì)量百分率均隨樹(shù)高增高而增加、緩慢減小，然后突然增大的趨勢(shì)，平均值分別為7.0%。

[1] 甘劍偉,李夢(mèng)華.松樹(shù)王國(guó)”新面貌——梧州市調(diào)整松脂產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)紀(jì)實(shí)[J].廣西林業(yè),2014 (8)：6-8.

[2] 李永錢(qián).國(guó)有林場(chǎng)森林資源培育和保護(hù)[J].北京農(nóng)業(yè),2013(24)：90-91.

[3] 劉青華.馬尾松生長(zhǎng)于與材性的遺傳變異、基因作用方式及環(huán)境影響[D].北京：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院,2010.

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T1927-2009木材物理力學(xué)試材采集方法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[5] 徐有明.木材學(xué)[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2006.

Research on Bark Percentage, Moisture Content and Wood Density of Pinus massoniana Lamb

NIEYong-xiong1,LIUXiao-ling2,3*,ZHANGRong1，LIWei-shui3，LIYan1,FUYun-lin3

(1. Tian Hongling Forest Farm of Guangxi, Wuzhou,Guangxi 543116;2. Forestry Research Institute of GuangXi Zhuang Autonomous Region, Nanning, Guangxi 530002;3. Forestry College, Guangxi University, Nanning, Guangxi 530005)

PinusmassonianaLambwasselectedfromTianHonglingForestryFarminWuzhouofGuangxi.Thegreenwoodvolumeweredeterminedbythedrainagemethodandthebarkpercentagewasdeterminedbythevolumemethodandthequalitymethodsoastocalculatethedensity,barkpercentageandheartwoodpercentageofthegreenwoodofPinusmassonianaLamb.TheresultshowedthatthegreenwooddensityofPinusmassoniana\%Lambincreasedwiththetreeage.Longitudinalincreasewithtreeheightwasslow,butsignificantincreasenearthetwoends,withtheaveragevalueat0.900g·cm-3.Basicradialdensityincreasedwiththeage,southbounddensityincreasingfirstandthendecreasingwhilenorthbounddensityincreasingalltheway.Longitudinaldensityincreasedwithtreeheightinatrendofsmall-large-small,withanaverageat0.457g·cm-3.Radialchangeofmoisturecontentofrawmaterialsincreasedwiththeage,northboundincreasemoresignificantly.Longitudinalmoistureincreasedwithtreeheight,gradualincreasebelowclearboleheightandsignificantincreaseaboveclearboleheight,withtheaveragemoisturevalueat99.9%.Barkvolumepercentageincreasedwithtreeheight,barkmasspercentagesincreasedwithtreeheightinatrendofsmall-large-small-large,withaveragevalueat9.1%.Barkqualitypercentageincreasedwithheightbutslowlyfirstandthenasuddenbigincrease,withtheaveragevalueat7%.

Pinusmassoniana\%Lamb;density;barkpercentage;moisturecontent

2016-08-25 基金項(xiàng)目：“十一五”廣西林業(yè)科技項(xiàng)目(桂林科字[2009]第22號(hào)) 、(桂林科字[2009]第7 號(hào))。

聶永雄(1978-)，男，廣西蒼梧人，工程師，主要從事?tīng)I(yíng)林與林業(yè)科研。

S791.248,S

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