林木植入磁條對(duì)樹(shù)干生長(zhǎng)和木材加工的影響

劉全仁，陵軍成

（1.甘肅祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局哈溪保護(hù)站，甘肅 天祝 733206；2.甘肅省天?？h林業(yè)工作站，甘肅 天祝 733299）

在森林野外觀察，科學(xué)研究和林木采伐、運(yùn)輸中都需要對(duì)樹(shù)體和林木進(jìn)行標(biāo)記，傳統(tǒng)的標(biāo)記方法是樹(shù)體掛牌、噴漆和利用號(hào)錘打號(hào)。這些方法形成的標(biāo)記都處在樹(shù)體外表和林木表層，隨著時(shí)間的推移和延長(zhǎng)，標(biāo)記容易受風(fēng)吹、日曬和雨淋侵蝕變得模糊不清，且部分標(biāo)記還會(huì)受到人為破壞，給森林野外觀察，科學(xué)研究，林木采伐和運(yùn)輸監(jiān)督檢查帶來(lái)諸多不便。磁條是由鈷、鎳、鐵、硅、硼等金屬材料在高溫下熔合而成，磁條具有很高的導(dǎo)磁性，靠近磁場(chǎng)（感應(yīng)器）時(shí)，磁條被磁化，產(chǎn)生多次諧波，感應(yīng)器接受諧波后可發(fā)出聲頻信號(hào)［1］。目前，磁條報(bào)警防盜技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到超市、書店等領(lǐng)域各類商品防盜檢測(cè)中［2］。本試驗(yàn)借鑒圖書館、書店磁條防盜技術(shù)，在林木中植入磁條作為標(biāo)記，研究了磁條對(duì)信號(hào)感應(yīng)、林木生長(zhǎng)和木材加工的影響，為林木科學(xué)、持久、隱蔽標(biāo)記提供了一定技術(shù)參考，在林木調(diào)查、檢測(cè)、防盜和執(zhí)法取證等活動(dòng)中具有一定的應(yīng)用前景。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于甘肅省天?？h哈溪鎮(zhèn)古城村，該地位于祁連山東端北麓，為河谷盆地，海拔2280m，屬于大陸性高原季風(fēng)氣候，年平均氣溫5℃，年平均降水量400mm，土壤類型為林灌草甸土。試驗(yàn)地臨近哈溪河，河灘上長(zhǎng)有大面積青楊（Populus davidiana Dode）人工林，林地內(nèi)側(cè)是農(nóng)田和村莊。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用磁條及感應(yīng)器（檢測(cè)儀器）均由龍口市伍洋電子有限公司生產(chǎn)，磁條釘子形，長(zhǎng)3cm，直徑3mm。試驗(yàn)用林木為試驗(yàn)地青楊植株，胸徑≥30cm，生長(zhǎng)健壯，樹(shù)干基部光滑無(wú)分枝。磁條植入工具為裝潢用GZ25型空壓機(jī)汽釘槍，由廣州江城空壓機(jī)廠生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 植入磁條對(duì)信號(hào)感應(yīng)的影響 2014年1月15日用GZ25型空壓機(jī)汽釘槍將磁條射入青楊樹(shù)干，每株樹(shù)干射入磁條數(shù)量分別為1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)和4個(gè)，射入深度分別為3cm、6cm、9cm和12cm，每個(gè)磁條數(shù)量和射入深度組合隨機(jī)處理30株，重復(fù)3次，磁條在樹(shù)干上的射入部位隨機(jī)選擇。處理完成后用磁條感應(yīng)器（檢測(cè)儀器）貼近樹(shù)干表皮上下移動(dòng)檢測(cè)磁條，感應(yīng)器（檢測(cè)儀器）發(fā)出報(bào)警聲音并顯示聲音大小分貝值（dB），統(tǒng)計(jì)不同處理聲音大小分貝值（dB）。2014年—2017年每年12月31日對(duì)每株樹(shù)干射入磁條數(shù)量3個(gè)，射入深度3cm處理用感應(yīng)器（檢測(cè)儀器）測(cè)定報(bào)警聲音大小分貝值（dB）。

1.3.2 植入磁條對(duì)樹(shù)干生長(zhǎng)的影響 2014年-2017年每年12月31日隨機(jī)抽取10株測(cè)定每株樹(shù)干射入磁條數(shù)量3個(gè)，射入深度3cm處理樹(shù)皮射入磁條時(shí)在樹(shù)皮上留下的損傷孔直徑（mm），沿射入磁條將樹(shù)干鋸開(kāi)，測(cè)定磁條周圍心材褐化面積（cm2），并肉眼觀察射入磁條時(shí)在樹(shù)皮上留下的疤痕，用有和無(wú)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3.3 植入磁條對(duì)木材加工的影響 2017年12月31日隨機(jī)抽取10株，每株樹(shù)干射入磁條數(shù)量3個(gè)，射入深度3cm處理，將其采伐后截成長(zhǎng)2m圓木，用MJ-3210型帶鋸（鄭州科農(nóng)機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)）鋸成厚3cm木板，并在BC6030型刨床（山東宇誠(chéng)工礦設(shè)備有限公司生產(chǎn)）上將其板材兩面刨光，加工成長(zhǎng)2m，寬20cm的板材。加工完成后觀察和測(cè)定帶鋸鋸齒損傷程度和刨床刀片損傷程度，并肉眼觀察板材外觀。

所有數(shù)據(jù)求平均值，測(cè)定完成后利用Excel2003和DPS9.05軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植入磁條對(duì)信號(hào)感應(yīng)的影響

表1 植入磁條數(shù)量和深度對(duì)聲音信號(hào)強(qiáng)度（dB）的影響

由表1可以看出，青楊樹(shù)干植入磁條后，在植入相同數(shù)量磁條處理下，磁條感應(yīng)（檢測(cè)）后報(bào)警器發(fā)出的聲音大小分貝值隨著植入深度的增加而減弱；在相同植入深度處理下，磁條感應(yīng)（檢測(cè)）后報(bào)警器發(fā)出的聲音大小分貝值隨著植入磁條數(shù)量的增加而增加。人耳可清晰辨別80～100dB之間聲音大小，過(guò)高的聲音比較刺耳，損傷聽(tīng)力，過(guò)低的聲音難以辨別［3］。以此判斷，在每株青楊樹(shù)干植入3個(gè)磁條后，在不同植入深度3cm、6cm、9cm和12cm處理下，報(bào)警器發(fā)出的聲音大小分貝值分別為102.89dB、95.82dB、90.37dB 和 86.12dB，在人耳清晰可辨聲音范圍80～100dB之內(nèi)。所以，可將每株青楊樹(shù)干植入3個(gè)磁條作為各類用途植入磁條數(shù)量參考值。

表2 磁條植入年限對(duì)聲音信號(hào)強(qiáng)度（dB）的影響

由表2可以看出，每株青楊樹(shù)干植入3個(gè)磁條，植入深度3cm處理下，磁條感應(yīng)（檢測(cè)）后報(bào)警器發(fā)出的聲音大小分貝值隨著植入年限的增加而減弱，植入后第1年（當(dāng)年）年底、第2年年底、第3年年底和第4年年底磁條感應(yīng)（檢測(cè)）后報(bào)警器發(fā)出的聲音大小分貝值分別為102.06dB、99.65dB、98.52dB和96.24dB，第1年-第4年降幅為5.82dB。青楊樹(shù)干植入磁條后，可能隨著年限的增加，生長(zhǎng)量不斷增加，年輪向外不斷擴(kuò)展，磁條逐漸被包裹在樹(shù)干里面，植入深度相對(duì)增加，磁條感應(yīng)（檢測(cè)）后報(bào)警器發(fā)出的聲音大小分貝值隨著植入年限的增加而減弱。在青楊樹(shù)干植入磁條時(shí)，為了降低年輪向外擴(kuò)展致使磁條植入深度相對(duì)增加和磁條感應(yīng)（檢測(cè)）后報(bào)警器發(fā)出的聲音大小分貝值隨之減弱的不足，在植入磁條時(shí)應(yīng)盡量貼近樹(shù)皮表面，降低植入深度。

2.2 植入磁條對(duì)樹(shù)干生長(zhǎng)的影響

表3 植入磁條對(duì)樹(shù)干生長(zhǎng)的影響

由表3可以看出，青楊樹(shù)干植入磁條后，在樹(shù)皮上留下?lián)p傷孔，但隨著植入年限的增加，樹(shù)皮生長(zhǎng)，損傷孔逐漸愈合，損傷孔疤痕逐漸消失。磁條植入后第1年和第2年年底損傷孔直徑分別為2.92mm和1.57mm，損傷孔疤痕清晰可見(jiàn)，第3年后損傷孔愈合，直徑為0，損傷孔疤痕消失，難以辨認(rèn)。青楊樹(shù)干植入磁條后，磁條在樹(shù)干內(nèi)部對(duì)心材的影響是磁條周圍木材褐化，隨著磁條植入年限的增加，磁條周圍褐化面積逐漸增加，磁條植入后第1年、第2年、第3年和第4年年底的褐化面積分別為 2.75cm2、3.41cm2、4.02cm2和 5.35cm2，第1年～第4年增幅為2.60cm2。植入磁條后造成心材褐化的原因可能是磁條受到木質(zhì)部水分和礦質(zhì)離子的侵蝕，產(chǎn)生褐色物質(zhì)，褐色物質(zhì)滲透到木材中染色和腐蝕木材。

2.3 植入磁條對(duì)木材加工的影響

表4 植入磁條對(duì)木材加工的影響

由表4可以看出，植入磁條的青楊樹(shù)干采伐后在加工成板材的過(guò)程中，用帶鋸切割時(shí)鋸齒碰撞到磁條發(fā)出刺耳的撞擊聲，帶鋸鋸齒上有磁條輕微的劃痕，但不影響帶鋸的正常使用。用刨床刨光時(shí)，刨床刀刃遇到磁條也發(fā)出刺耳的撞擊聲，在刨床每個(gè)刀片上留下4處豁口，豁口寬度2.0～3.5mm，有豁口的刨床刀片能繼續(xù)使用，但刨面上留下很多線型裂紋，平整和刨光效果變差。加工后的板材在不同平面有人眼狀褐色磁條疤痕，在視覺(jué)上影響板材的美觀性。

3 結(jié)論與建議

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在青楊樹(shù)干植入磁條后，磁條感應(yīng)（檢測(cè)）后發(fā)出報(bào)警聲，聲音大小分貝值與植入磁條數(shù)量正相關(guān)，與植入深度和植入年限負(fù)相關(guān)。每株樹(shù)干植入3個(gè)磁條，植入深度3cm時(shí)能用感應(yīng)器（檢測(cè)儀器）檢測(cè)到清晰的聲音信號(hào)。植入磁條后，樹(shù)皮上留下的損傷孔隨著樹(shù)木的生長(zhǎng)，逐漸變小，磁條植入后第3年損傷孔愈合，疤痕消失，已無(wú)法辨認(rèn)磁條的植入點(diǎn)。但青楊樹(shù)干植入磁條后，磁條周圍心材褐化，加工時(shí)磁條對(duì)加工工具帶鋸鋸齒和刨床刀片有一定的損傷，且在加工的板材上有磁條疤痕。用樹(shù)干植入磁條的方法來(lái)標(biāo)記林木，其標(biāo)記方法由樹(shù)體外表轉(zhuǎn)向樹(shù)體內(nèi)部，其標(biāo)記地點(diǎn)隨機(jī)，不可辨認(rèn)，具有一定的隱蔽性，其檢測(cè)工具也比較專一，標(biāo)記后很難被肉眼看到和遭受人為破壞，在林木野外觀察、科學(xué)研究和采伐運(yùn)輸管理中具有一定的應(yīng)用價(jià)值，甚至在破壞林木的執(zhí)法過(guò)程中可利用磁條標(biāo)記來(lái)調(diào)查取證。本試驗(yàn)應(yīng)用的僅僅是磁條的初級(jí)防盜技術(shù)，磁條檢測(cè)獲得的信號(hào)僅是簡(jiǎn)單的聲頻信號(hào)，獲得的信息僅是磁條標(biāo)記的有無(wú)。隨著磁條技術(shù)的不斷發(fā)展，普通磁條已向智能磁條轉(zhuǎn)變，智能磁條已有存儲(chǔ)信息的功能，與計(jì)算機(jī)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合可達(dá)到接收、存儲(chǔ)、處理信息的功能［4］。如應(yīng)用智能磁條植入樹(shù)干來(lái)標(biāo)記林木，可為林木制作一張微型“身份證”，其存儲(chǔ)林木信息量和功用將進(jìn)一步擴(kuò)大。所以，有待進(jìn)一步研究林木智能標(biāo)記磁條的生產(chǎn)、安裝和檢測(cè)技術(shù)。