鄧恩桉木材性質特點及加工利用研究進展

覃林波，周本亮，彭智邦，熊濤，邱炳發(fā)

鄧恩桉木材性質特點及加工利用研究進展

覃林波，周本亮，彭智邦，熊濤，邱炳發(fā)

(廣西國有東門林場，廣西 扶綏 532108)

鄧恩桉是一種優(yōu)秀的速生、耐寒桉樹人工林用材樹種。文中概述鄧恩桉人工林的資源概況，全面分析了鄧恩桉木材性質及加工利用現(xiàn)狀和存在問題，指出應該將鄧恩桉育種、栽培、木材性質與加工利用相結合進行研究，實現(xiàn)鄧恩桉人工林的定向培育、合理、高效利用。

鄧恩桉；木材性質；加工利用

桉樹()是我國重要的速生豐產(chǎn)林樹種之一，在華南地區(qū)，桉樹已發(fā)展成一個新興的產(chǎn)業(yè)，部分偏北地區(qū)也在加大桉樹的發(fā)展規(guī)模。我國南北桉樹人工林發(fā)展極不平衡，為實現(xiàn)桉樹產(chǎn)業(yè)與生態(tài)、經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展，全面推進桉樹北移很有必要。然而，在桉樹北移的過程中，低溫凍害成為桉樹引種、擴大栽培及速生豐產(chǎn)的主要限制因子。歷經(jīng)33年聯(lián)合攻關，篩選出一個較優(yōu)秀的耐寒樹種—鄧恩桉()。本文分析了鄧恩桉木材性質及加工利用現(xiàn)狀和存在問題，指出應將鄧恩桉育種、栽培、木材性質與加工利用相結合進行研究，以實現(xiàn)鄧恩桉人工林的定向培育、合理、高效利用。

1 鄧恩桉資源及利用現(xiàn)狀

鄧恩桉，桃金娘科桉樹屬雙蒴蓋亞屬()、藍桉組()多枝桉系()樹種。鄧恩桉僅天然分布于澳大利亞東北部海岸及沿海地區(qū)的熱帶雨林和昆士蘭州東南部，是一種自然分布區(qū)狹窄的高大喬木。目前在新南威爾士州的天然林面積約800 hm，數(shù)量不足82 000株，在昆士蘭州的面積和數(shù)量則更小。

我國從20世紀80年代末開始系統(tǒng)地引進和測試鄧恩桉，此后小規(guī)模的種源測試和零星的引種逐漸增多。廣西柳州和桂林各有一個種源/家系測定試驗點，各包含5個種源100余個家系。福建南平市1998年建立包含14個種批216個家系的子代測定林。

鄧恩桉在廣西桂林、柳州兩地具有良好的生長表現(xiàn)，柳州15個月生鄧恩桉優(yōu)良林分平均樹高可達6.9 m，桂林6個月生鄧恩桉幼林在-4℃、冰凍持續(xù)5 d的低溫惡劣天氣下未受凍害，38個月生平均樹高達11.1 m，平均胸徑達9.0 cm。10年生鄧恩桉平均樹高可達20 m，平均胸徑達19 cm，且干形通直。鄧恩桉在廣西中北部地區(qū)所表現(xiàn)出的良好適應性和生長潛力，鄧恩桉成為該類地區(qū)的速豐生產(chǎn)樹種，通過擴大鄧恩桉優(yōu)良種源的引種，已在桂北地區(qū)營造鄧恩桉人工林4 000 hm。鄧恩桉可以廣泛種植在廣西廣東的中北部，而且可以進一步種植到湖南、貴州、江西、福建等冬季較寒冷的南方中亞熱帶區(qū)域。

2 鄧恩桉木材性質特點

2.1 解剖特性

纖維形態(tài)特征決定著木材的物理、力學性質，影響著木材的加工利用，尤其是紙漿造紙方面，纖維形態(tài)特征關系著制漿造紙的質量好壞。對制漿造紙來說，壁薄腔大的纖維柔軟性大，利于紙張的成型及交織，紙強度較大，紙張耐折度高。長寬比值大，纖維之間有更好的結合能力，打漿時纖維有較大結合面積，紙張撕裂指數(shù)高，紙張強度大。盧翠香等研究了鄧恩桉木材纖維形態(tài)特征，得出鄧恩桉纖維長度、寬度、雙壁厚、長寬比、腔徑比、壁腔比分別為942.65 μm、17.50 μm、8.99 μm、55.81、0.48、1.19。根據(jù)國際木材解剖學會(IAWA)關于木材纖維的分類，鄧恩桉的纖維長度為中等纖維 ( 900 ～ 1 600 μm)，纖維寬度為中等級，雙壁厚為四級。就造紙而言，纖維原料的纖維形態(tài)及其化學成分為纖維原料評價的重要依據(jù)。一般來說，纖維長度>500μm，長寬比>33，壁腔比<1，就能滿足纖維原料要求。盧翠香等研究還指出，22年生的鄧恩桉木材除了壁腔比未達到優(yōu)良造紙用材要求外，其余5個纖維指標均達到紙漿材要求。鄧恩桉9年生前其木材壁腔比<1，第10年生腔徑比為1.17，說明鄧恩桉9年生前纖維指標滿足優(yōu)良造紙用材要求，第10年的鄧恩桉木材已不符合優(yōu)質纖維原料的要求。壁腔比大的木材具有較大的強度，建筑和家具用材要求木材具有適當?shù)捻g性和強度。鄧恩桉木材壁腔比隨樹齡增大而增大，這種變異不利于纖維材培育，鄧恩桉作為中大徑材培育有更大的發(fā)展空間。

2.2 物理特性

有關研究表明，鄧恩桉生材含水率、基本密度、生材密度、氣干密度和全干密度均值分別為114.67%、0.552 g·cm、1.164 g·cm、0.75 g·cm、0.71 g·cm；弦向、徑向和體積的全干至氣干濕脹率分別為4.70%、3.77%、8.97%，全干至飽和濕脹率分別為12.91%、9.11%、23.55%；弦向、徑向和體積的濕材至氣干干縮率分別為10.10%、3.97%、13.85%，濕材至全干干縮率為15.22%、7.76%、22.14%，差異干縮分別為2.54、1.96。根據(jù)木材物理力學性質分級表，鄧恩桉木材的主要物理指標居國產(chǎn)闊葉樹材的中下水平。與廣西鄉(xiāng)土樹種觀光木()、米老排()和紅錐()相比，鄧恩桉的基本密度和氣干密度均高于廣西鄉(xiāng)土樹種，各向氣干干縮率和全干干縮率均明顯高于3個鄉(xiāng)土樹種，濕脹率除與米老排近似外，均高于其他樹種；吸水率均低于其他樹種?？梢娻嚩麒裼兄己玫奈锢硇阅埽鳛殇彶臉浞N推廣種植，有著廣闊的發(fā)展空間。

2.3 力學特性

盧翠香等研究發(fā)現(xiàn)，鄧恩桉木材端面硬度、弦面硬度、徑面硬度平均值分別為4 983.19 N、、4 366.56 N、4 360.62 N；順紋抗壓強度、抗彎強度、抗彎彈性模量平均值分別為53.05 MPa、98.18 MPa、10 569.1 MPa、徑向抗剪強度和弦向抗剪強度平均值為13.90 MPa、12.02 MPa。

根據(jù)木材物理力學性質分級表，鄧恩桉木材的主要力學指標居中等水平。木材的綜合品質系數(shù)高，為高等級材，但木材應力大，干縮大，易變形，因此不宜直接用于建筑和家具用材。如經(jīng)過表面密化、浸注樹脂、尺寸穩(wěn)定改性等改良處理，則利用的范圍更廣。

2.4 化學特性

桉樹木材中主要成分有纖維素、半纖維素、木素及少量灰分和抽提物。纖維素、半纖維素和木素為高分子化合物，它們的結構和性質決定著木材的強度、硬度、密度、木材分類和抗腐性等。木材抽提物的成分與含量對木材顏色、膠合性能、氣味、強度、滲透性等有一定影響。

研究表明，鄧恩桉木材木素含量23.43% ～ 38.5%，灰分含量0.55% ～ 1.38%，水分含量7.73% ～ 15.80%，Sio含量0.11%，纖維素含量40.33% ～ 45.31%，多戊糖含量23.88% ～ 27.62%，NaoH抽提物含量14.68% ～ 16.80%。作為造紙用材要求的纖維素含量要高，木素含量要低來衡量?？傮w而言，鄧恩桉纖維素含量較低，木素含量較高。隨著林齡的增加，鄧恩桉木材的纖維素含量呈上升趨勢。

3 鄧恩桉加工利用研究

目前鄧恩桉最主要的用途仍是作為紙漿材利用，相關制漿造紙性能的研究已較深入，而對其木材加工性能研究較少，利用有限。

3.1 制漿造紙

芬蘭曾對4年生鄧恩桉、巨桉()、柳桉()、直干桉()和本沁桉()的制漿造紙性能做了系統(tǒng)的對比研究，發(fā)現(xiàn)鄧恩桉的切片合格率為91.3%，是所有樹種中最高的，巨桉列第2，合格率為87.6%；鄧恩桉的硫酸鹽漿得率(卡伯值20)高達50.1%，也是所有樹種中最高的，巨桉、柳桉和直干桉同為48.5%，本沁桉的47.8%最低；鄧恩桉的制漿耗堿量還是以上樹種中最低的。經(jīng)計算，鄧恩桉生產(chǎn)1 t風干漂白紙漿所需的木材為3.9 m，僅多于直干桉的3.6 m，而巨桉和柳桉分別為4.3 m和4.2 m。南非對8種12年生桉樹的研究顯示，鄧恩桉的篩漿得率為48.2%(卡伯值18.2)，強度性能也相當好。

3.2 人造板生產(chǎn)

隨著鄧恩桉培育技術的成熟，近些年廣西、廣東等地也開始對鄧恩桉木材進行單板旋切。鄧玉華等對鄧恩桉單板外觀質量及林分密度對其影響進行研究得出，單板外觀質量等級由優(yōu)至劣的樹種排名為：尾巨桉()>柳桉=鄧恩桉>大花序桉()=本沁桉>粗皮桉()>巨桉。

3.3 實木加工

澳大利亞已有將鄧恩桉用作鋸材并進行實木加工利用的報道。研究人員對鄧恩桉人工林幼齡材(14年生)的鋸切和干燥試驗表明：鄧恩桉適合用作實木加工材，鋸切變形在可接受的范圍內(nèi)；有的木板會發(fā)生季節(jié)性變形，但問題并不嚴重。南非對5年生的鄧恩桉木材的端裂做過專門的研究，認為鄧恩桉開裂十分嚴重，不適合用作礦柱材。但可喜的是，他們認為木材開裂并不是不可改變的，已有人正嘗試用遺傳育種和營林技術對其進行改善，并取得一定的進展。

國內(nèi)對鄧恩桉的實木利用研究剛剛起步，盧翠香等、李賢軍等采用百度試驗法對鄧恩桉木材的干燥特性進行研究表明，鄧恩桉屬難干材，截面變形嚴重，內(nèi)裂3 ～ 4級，干燥速度慢，弦向干縮率和體積干縮率大，差異干縮小，并制定25 mm厚鄧恩桉板材的干燥基準。目前廣西一些廠家還嘗試采用鄧恩桉木材制作地板和指接材。

4 結語與展望

我國桉樹培育技術具有較高水平，但是桉樹木材資源利用有限，尤其是桉木高值化應用和實木利用方面有待加強。為實現(xiàn)鄧恩桉資源的平穩(wěn)發(fā)展和增值利用，應積極開展以下幾項工作：

(1)繼續(xù)加大對鄧恩桉木材性質的遺傳變異研究，建立生長性狀與木材性狀間的關系模型，以及木材物理、力學性質特征與木材構造和主要化學組分的關系模型。加強對鄧恩桉材性基礎理論的研究，重點解決其高生長應力問題。根據(jù)桉樹木材材性變異規(guī)律，采用無損技術手段，預測木材性質的變化趨勢。

(2)培育和加工利用相結合，研究鄧恩桉木材材性與生長培育的關系，建立木材材性與生長培育及材性與加工利用的關系模型。為鄧恩桉人工林的合理、高效利用提供理論依據(jù)。

(3)加強鄧恩桉木材加工和利用研究，研究材性與利用的關系，探究鄧恩桉各種特性對加工利用的影響原理，研究最優(yōu)木材加工工藝和最佳木材利用技術，實現(xiàn)木材的有效利用。重點加強鄧恩桉單板干燥及抑制端裂和變形技術、鄧恩桉木材材性對膠合性能的影響；鄧恩桉鋸解技術、干燥技術；鄧恩桉重組材、指接材等增值技術。

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Research Advances of Properties and Processing and Utilization ofWood

QIN Linbo, ZHOU Benliang, PENG Zhibang, XIONG Tao, QIU Bingfa

()

is an excellent fast-growing, cold-resistant plantation eucalypt timber species. The article summarizes the resource situation ofplantations, comprehensively analyzes the nature ofwood and its processing and utilization status and existing problems. It also discusses the potential for research into breeding, cultivation, wood properties, processing and utilization ofto be combined in order to realize the targeted cultivation and rationalization ofplantations.

; wood property characteristic; processing and utilization

10.13987/j.cnki.askj.2021.02.014

S781

A

國家重點研發(fā)計劃課題“桉樹、云南松(思茅松)、華山松豐產(chǎn)增效技術集成與示范”(2017YFD0601202)

覃林波(1987— )，男，碩士，工程師，主要從事桉樹營林撫育管理工作，E-mail:445978271@qq.com

邱炳發(fā)(1966— )，男，高級工程師，主要從事營林管理，E-mail:70442315@qq.com