科爾沁沙地引種樟子松木材變色原因淺析

劉建華

(遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000)

樟子松(PinussylvestrisL. var.mongolicaLitv.)是我國(guó)三北地區(qū)主要造林樹種，具有速生、樹干通直、蓄積量大等特點(diǎn)。但在木材采伐后，經(jīng)過一段時(shí)間的儲(chǔ)存，木材芯部會(huì)出現(xiàn)變色的情況，俗稱“藍(lán)變”。這種變化不僅僅是普通的顏色轉(zhuǎn)變，而是木材生產(chǎn)加工中的一項(xiàng)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，影響木材制品的商品價(jià)值。

國(guó)內(nèi)外有關(guān)木材變色的研究始于20世紀(jì)60年代，主要集中在速生闊葉樹中，對(duì)針葉樹的研究比較少。很多前人的研究對(duì)導(dǎo)致木材變色的因素進(jìn)行了總結(jié)，但總體上可以歸納為微生物變色和非微生物變色兩種類型。

1 試驗(yàn)地區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于彰武章古臺(tái)固沙造林實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)三家子工區(qū)。該林場(chǎng)處于科爾沁沙地的東南端。該地區(qū)是季風(fēng)大陸性氣候區(qū)，且其整體年均的氣溫大約為6 ℃，較為干旱，且風(fēng)力比較大，其風(fēng)速可以達(dá)到25 m·s-1，無霜期為154 d左右。降水的年際變化比較明顯。最大年降水量可以達(dá)到744 mm，最小年降水量約為262 mm，總體年平均降水量數(shù)值約為500 mm，且其降雨的時(shí)間大多在6—8月。

2 試驗(yàn)材料與方法

在試驗(yàn)林內(nèi)選擇樹齡為41年、徑階20 cm的樟子松，取樹木采伐鋸口處木材制作木方，木方規(guī)格為20 cm×10 cm×10 cm，共選擇20株樹木分別制作20塊木方，制作完成后立即進(jìn)行試驗(yàn)。

Wilcox在1964年便提出，分別用飽和乙二酸溶液和過氧化氫涂抹變色木材，可以明確區(qū)分木材是否是由微生物造成的變色[1]。用飽和乙二酸溶液涂抹變色木材，脫色則為非微生物變色，用過氧化氫涂抹脫色為微生物變色。

界定是否脫色不能只憑主觀判斷，目前廣泛應(yīng)用的物體色的測(cè)量方法有亨特白度、藍(lán)光白度、甘茨白度三種指標(biāo)，而亨特白度是采用色差的概念來計(jì)算白度的公式，所以界定脫色用亨特白度來表示最為適合。

圖1 三維顏色坐標(biāo)系

亨特白度公式[2-4]：

式中L為亨特明度(L=0時(shí)表示全黑，L=100時(shí)表示全白)，a、b為亨特色品指數(shù)(a為正數(shù)表示偏紅，a為負(fù)數(shù)表示偏綠，b為正數(shù)表示偏黃，b為負(fù)數(shù)表示偏藍(lán)。如圖1所示三維色品指數(shù)[5])，X10、Y10、Z10為三刺激值。該測(cè)量方法是在D65標(biāo)準(zhǔn)照明體，10°視場(chǎng)中的觀測(cè)值。

3 結(jié)果與分析

隨機(jī)選取兩塊已經(jīng)變色的樣品，分別采用飽和乙二酸溶液和過氧化氫涂抹后結(jié)果如表1、表2所示，過氧化氫處理的亨特白度變化明顯，樟子松的“藍(lán)變”可以確定為微生物變色。

表1 飽和乙二酸溶液處理樣品的亨特白度

表2 過氧化氫處理樣品的亨特白度

將取得的20塊木材放置在三家子試驗(yàn)區(qū)林地內(nèi)，以采伐日為基準(zhǔn)，每個(gè)月(30 d)測(cè)量一次亨特白度的相關(guān)指標(biāo)，取20個(gè)數(shù)據(jù)的平均值，連續(xù)觀測(cè)1年，發(fā)現(xiàn)明顯規(guī)律：采伐后兩個(gè)月內(nèi)，由于氣候干燥，木材也隨之干燥，木材的亮度如圖2所示，呈增加趨勢(shì)，進(jìn)入雨季后，由于空氣濕度和溫度的增加，形成適宜微生物繁殖的環(huán)境，木材亮度開始下降，進(jìn)入冬季后進(jìn)入穩(wěn)定期。圖3、4所示變化規(guī)律與圖1相同。

表3 全年降水量統(tǒng)計(jì)表

圖2L變化曲線

圖3 a變化曲線

圖4 b變化曲線

4 結(jié)論與討論

由上述試驗(yàn)可知，樟子松木材“藍(lán)變”是由微生物繁殖造成的，通過測(cè)定亨特白度，可直觀地發(fā)現(xiàn)“藍(lán)變”與全年降水量極度相關(guān)。這說明濕度是造成“藍(lán)變”的必要因素之一，防止木材“藍(lán)變”最簡(jiǎn)單直接的方法就是在冬季采伐，盡快運(yùn)輸至加工廠加工。如不能全部加工當(dāng)期采伐的木材，應(yīng)在儲(chǔ)存木材的倉庫采取降低空氣濕度的措施，防止木材“藍(lán)變”。