17年生大花序桉生材性質(zhì)的研究

劉 鑫，劉 衡，汪深洋，潘雅琪，覃漢夫，符韻林*

(1.廣西壯族自治區(qū)國有東門林場，廣西 崇左 532108；2.廣西大學 林學院，廣西 南寧 530004)

我國幅員遼闊，山脈縱橫，孕育了豐富的自然資源。據(jù)第八次全國森林資源清查報告[1]，我國的森林面積和森林蓄積量以及人工林面積均位居世界前列，其中，人工林面積更是位居全球首位。但我國森林覆蓋率、人均森林面積、人均蓄林面積大幅低于國際平均水準。同時，人工林中幼齡林面積比例達65%，多為楊木、桉木等速生材，其強度低、密度小、易變形，遠不能滿足市場需求。目前，我國進口木材比例占據(jù)50%以上。森林資源總量不足，質(zhì)量較低，可利用資源少，亟需中大徑級林木用材緩解供需矛盾。

大花序桉(Eucalyptuscloeziana)，又名昆士蘭桉，是桃金娘科桉屬昆士蘭桉亞屬的唯一樹種，原產(chǎn)于澳大利亞[2]。大花序桉生長迅速，其木材材性優(yōu)良、強度高、密度大，是家具、建筑領域的優(yōu)質(zhì)用材，還可用作礦柱、枕木、碼頭工程的樁柱材等，是理想的實木大徑材，應用前景廣闊[3-5]。我國自1972年引種大花序桉以來，在廣西、廣東以及海南均取得了較好的效果[6-8]。江澤慧[9]、項東云[10]、陳建波[11]、羅玉華[12]、周維[13]等學者對大花序桉吸聲性能、彈性模量、順紋抗壓強度、表面性狀以及纖維特性等物理性能進行了較為詳細的研究[9-13]，為大花序桉的木材利用提供了理論支撐；然而，對大花序桉生材性質(zhì)的研究較少。為此，本文以17年生大花序桉為研究對象，測定其樹皮率、心材率、含水率以及密度等基本材性指標，為我國大花序桉人工林培育及其木材的加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試樣的采集

17年生大花序桉試材于2018年7月采集于廣西國有東門林場雷卡分場12林班(林場位于廣西崇左扶綏縣東門鎮(zhèn)，108°35′ E、22°40′ N)。采集方法參照秦麗紅等[14]的方法進行。本試驗共采集9株樣本。

1.2 測定方法

1.2.1 樹皮率的測定 樹皮率是指樹皮所占樹干的百分比，分為樹皮體積百分率和樹皮質(zhì)量百分率。

1.2.1.1 樹皮體積百分率的測定 使用直尺分別測定圓盤的帶皮直徑D皮、去皮直徑D木、厚度h，并求得其半徑R皮、R木(R=D/2)。對于形狀規(guī)則的圓盤，隨機測量5組數(shù)據(jù)，求得其平均值r皮、r木；對于形狀不規(guī)則的圓盤，在隨機測量5組數(shù)據(jù)的基礎上，分別增加測量一個長徑和一個短徑，然后求其平均值r皮、r木。

1.2.1.2 樹皮質(zhì)量百分率的測定 使用電子天平分別稱量出圓盤的帶皮重量g皮和去皮重量g木。

樹皮質(zhì)量百分率：V質(zhì)= (g皮-g木)/g皮×100%

1.2.2 心材率測定 心材率是指心材面積所占圓盤面積的百分比。使用直尺分別測定圓盤的直徑D和心材直徑D心，對于形狀規(guī)則的圓盤，隨機測量5組數(shù)據(jù)，求得其平均值r、r心；對于形狀不規(guī)則的圓盤，在隨機測量5組數(shù)據(jù)的基礎上，分別增測一個長徑和一個短徑，然后求其平均值r、r心。

1.2.3 密度測定 木材密度是指木材質(zhì)量與體積的比值，分為木材生材密度和基本密度。

1.2.3.1 生材密度測定 分別在圓盤南北向的樹皮部位、中間部位和髓心部位取約5 mm×5 mm×50 mm的試樣，每個部位各取3個試樣，使用天平稱得試樣的重量G生，并計算其平均值g生；使用排水法測得試樣的體積V生，并計算其平均值v生。

生材密度：ρ生=g生/v生

1.2.3.2 基本密度測定 將稱量后的試樣置于(103±2)℃的烘箱中干燥至絕干，使用天平稱得試樣的重量G干并計算其平均值g干。

基本密度：ρ生=g干/v生×100%

1.2.4 生材含水率測定 木材生材含水率是指新伐材水分的重量與木材絕干重量之比的百分率。

生材含水率：W= (g生-g干)/g干×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 樹皮率變異

如圖1所示，17年生大花序桉在0～29.3 m處其體積百分率分別為17.46%、17.80%、19.48%、20.19%、21.00%、21.32%、21.34%、20.96%、20.98%、21.49%、21.33%、21.83%、21.53%、27.06%、26.82%，可以發(fā)現(xiàn)，在0～5.3 m處樹皮體積百分率緩慢升高，在5.3～25.3 m處樹皮體積百分率變化不大，在25.3～27.3 m處，樹皮體積百分率顯著升高。整體來看，隨樹高的增加，其樹皮體積百分率呈現(xiàn)變大的趨勢，在0～29.3 m樹高處，其樹皮體積百分率平均值為21.34%。

圖1 樹皮體積百分率變化趨勢

如圖2所示，17年生大花序桉在0～29.3 m處其質(zhì)量百分率分別為12.34%、12.59%、13.19%、14.26%、15.30%、15.39%、15.05%、15.70%、14.94%、14.93%、15.08%、16.23%、18.12%、22.14%、24.94%、23.60%，可以發(fā)現(xiàn)，在0～7.3 m處樹皮質(zhì)量百分率緩慢升高，在7.3～25.3 m處樹皮質(zhì)量百分率變化不大，在23.3～27.3 m處，樹皮質(zhì)量百分率顯著升高，在27.3～29.3 m處樹皮質(zhì)量百分率略微下降。整體來看，隨樹高的增加，其樹皮質(zhì)量百分率呈現(xiàn)變大的趨勢，在0～29.3 m樹高處，其樹皮質(zhì)量百分率平均值為16.49%。

圖2 樹皮質(zhì)量百分率變化趨勢

2.2 心材率變異

17年生大花序桉心材率與樹高的關系如圖3所示。可以發(fā)現(xiàn)，隨樹高的增加，心材率整體呈降低的趨勢。在樹高19.3 m以下，心材率的降低幅度不大，各樹高位置心材率均在35%以上；在樹高25.3 m以上，心材率降低幅度顯著升高，最低只有4.7%。相較于觀光木、擎天樹等木材[15-16]，17年生大花序桉的心材率較大，在0～29.3 m，心材率的平均值為37.42%。但相較于35年生大花序桉的整株平均心材率(82.55%)還有較大的差距[17]，說明17年生的大花序桉還不能稱為成熟材，為了更好地利用大花序桉的價值，其采伐時樹齡應大于17年。

圖3 心材率和樹高的關系變化趨勢

2.3 密度變異

2.3.1 生材密度變異 如圖4所示，17年生大花序桉生材密度隨樹高的增加較為波動，沒有明顯規(guī)律性，生材密度在17.3 m和21.3 m處最大，為1.14 g/cm3，在0 m處，即樹干基部最小，為1.02 g/cm3，可以發(fā)現(xiàn)，17年生大花序桉生材密度在縱向上分布差異不大，其平均值為1.09 g/cm3。

圖4 生材密度縱向變異規(guī)律

如圖5所示，17年生大花序桉南向和北向生材密度從樹皮向髓心均呈降低趨勢，在樹皮部分、中間部分以及髓心部分南北向差異不大，說明生材密度與光照的關系不大。17年生大花序桉南、北向生材密度平均值均為1.11 g/cm3，與35年生大花序桉的生材密度相同[17]。

圖5 生材密度徑向變異規(guī)律

2.3.2 基本密度變異 如圖6所示，17年生大花序桉基本密度的隨樹高的增加的變化趨勢和0.75 g/cm3，在樹干基部最小，為0.65 g/cm3，可以發(fā)現(xiàn)，17年生大花序桉基本密度在縱向上分布差異不大，其平均值為0.69 g/cm3。

圖6 基本密度縱向變異規(guī)律

如圖7所示，17年生大花序桉南向和北向基本密度從樹皮向髓心均呈降低趨勢，在樹皮部分和髓心部分南北向差異不大，在中間位置南北向有一定的差異，南向為0.72 g/cm3，北向為0.70 g/cm3。17年生大花序桉南、北向生材密度平均值均為0.69 g/cm3，小于35年生大花序桉的基本密度(0.76 g/cm3)[17]。

圖7 基本密度徑向變異規(guī)律

2.4 含水率變異

17年生大花序桉生材含水率隨樹高的增加先升高然后降低，在樹高3.3 m處最高，為73.44%，在樹高27.3 m處最低，為7.45%。17年生大花序桉縱向生材含水率平均值為40.87%(圖8)。

圖8 生材含水率縱向變異規(guī)律

17年生大花序桉北向生材含水率從樹皮向內(nèi)逐漸升高，而南向生材含水率先降低后升高，兩者在中間位置的差距最大。17年生大花序桉北向生材含水率平均值為65.47%，南向為63.75%，南北向的差距可能是由光照不同造成的(圖9)。

圖9 生材含水率徑向變異規(guī)律

17年生大花序桉縱向和徑向生材含水率差距較大，可能是因為在計算縱向生材含水率時，計算了27.3 m和29.3 m處的含水率，但在這2處的含水率均低于10%，所以導致兩者差距過大。整株樹的生材含水率平均值為56.98%，高于35年生大花序桉的生材含水率[17]，可能是因為17年生大花序桉樹木尚未成熟，需要更多的水分以滿足生長需要。

3 結(jié)論

17年生大花序桉樹皮體積百分率和質(zhì)量百分率均隨樹高的增加而增大，其樹皮平均體積、質(zhì)量百分率分別為21.34%、16.49%；17年生大花序桉心材率隨樹高的增加而降低，平均心材率為37.42%；17年生大花序桉自樹皮向內(nèi)到髓心，其生材密度和基本密度均呈降低趨勢，從樹干基部向上至樹梢，其生材密度和基本密度均隨樹高的增加而波動，沒有明顯規(guī)律性，平均值分別為1.11 g/cm3、0.69 g/cm3；17年生大花序桉自樹皮向內(nèi)到髓心，其生材含水率呈升高趨勢，從樹干基部向上至樹梢，其生材含水率基本呈降低趨勢，平均值為56.98%。