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

（黑龍江省森林與環境科學研究院，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用材樹種，除要求有較大生長量和木材產量外，纖維形態、化學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行了測定與分析。

1 試驗時間和地點

2010年10月，我們分別在訥河市新江實驗林場、富裕縣富裕林場、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行采樣。

2 試驗材料和方法

2.1 試驗材料

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大學木材學院按國家標準（見表2）進行木材紙漿性能各項指標化驗分析。同時，對新江實驗林場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行采樣并化驗，研究林齡對木材紙漿主要指標的影響。

表2 化學成分及成漿性能測定國家標準

2.3 數據處理

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

3 結果與分析

木材的纖維形態、化學成分及成漿性能與其制漿造紙性能有密切關系，一般認為，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≥42.5N·m2·g－1；耐破指數≥2.6kPa·m2·g－1；撕裂指數≥8.0mN·m2·g－1。

3.1 木材纖維形態

由表3可知，各品種纖維長度在0.88～1.17 mm之間，基本達到或超過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。總體看，各品種主要纖維形態均達到優質紙漿指標。

表3 不同楊樹纖維用材林品種纖維形態測定結果

表4 不同楊樹纖維用材林品種化學成分測定結果%

3.2 木材化學成分

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。總體看，各品種主要化學成分基本符合或超過優質紙漿指標。

3.3 木材成漿性能

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

表5 成漿性能實驗結果

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均符合優質紙漿要求，是營造纖維用材林的優良品種。

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成分纖維素、聚戊糖和總木素的含量相關性比較一致，其中，與聚戊糖含量呈負相關，與纖維素和總木素含量呈正相關。總體看，林齡除與銀中楊總木素含量顯著相關外，與木材纖維素和聚戊糖含量相關不顯著，5年生、8年生木材的主要化學成分能滿足造紙紙漿的指標要求。

表6 不同林齡銀中楊和小黑楊化學成分測定結果 %

表7 林齡與主要化學成分相關性分析

表8 不同林齡銀中楊和小黑楊纖維形態測定結果

3.4.2 林齡對木材纖維形態的影響 由表8、表9可知，林齡與所測定品種的主要纖維形態纖維長度、壁厚和壁腔比的相關性較一致，其中，與纖維長度呈正相關，與壁厚和壁腔比均呈負相關。除銀中楊林齡與腔徑和壁腔比相關極其顯著外，與其余各項相關均不顯著。總體看，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，可以采伐應用。

表9 不同林齡與銀中楊和小黑楊纖維形態相關性分析

3.4.3 林齡對木材成漿性能的影響 結果表明，林齡與漂漿白度和未漂漿白度相關性較一致，均呈負相關，但相關性很低，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、耐破指數等指標非常接近。5～8年生的木材成漿性能已基本成熟，可進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果

表11 不同林齡與銀中楊和小黑楊紙漿性能相關性分析

綜上所述，林齡與纖維長度和總木素含量呈正相關，且相關性均較強；林齡與纖維素和聚戊糖含量、壁厚、壁腔比、漂漿白度、未漂漿白度呈負相關，但相關均不顯著。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大多無顯著相關關系，即無顯著林齡效應。在寒冷的北方，楊樹早在5年生時，木材的纖維形態、化學成分和成漿性能等指標已趨于成熟，可以進行造紙等工業開發利用。

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原始數據進行標準化處理，從標準化后各數據的總和來看，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等主要紙漿性能指標各品種間無大差別，且符合造紙要求，均可做纖維用材林優良品種。

4.2 5～8年生與18～26年生木材的主要紙漿性能指標間無顯著相關關系。5年生以后的銀中楊、小黑楊的成漿性能、化學成分、纖維形態等指標均達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屬于早期速生品種，適宜采用高密度造林來提高木材產量。采伐利用時，應該根據立地條件和實際生長情況，本著以工藝成熟為基礎，以經濟效益為目標，以數量成熟齡為參考，科學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研究［J］.林業科學，2004，40（1）：123－130