真空热处理粗皮桉木材化学性质的变化

以粗皮桉木材为研究对象,在不同的处理温度下(160、200和240℃)对其真空热处理4 h。为探究热处理前后木材化学性质的变化,对热处理前后木材的高位热值进行了测定与分析;利用紫外-可见光谱、傅里叶变换拉曼光谱和电子自旋共振波谱分析了热处理前后木材化学结构和表面自由基的变化。结果表明:随着热处理温度的升高,木材的高位热值呈逐渐增大的趋势,木材热值的改变与化学组分含量的变化具有一定相关性。紫外-可见光谱显示,热处理材的紫外与可见吸收增强,说明热处理使得木材的共轭和芳香结构以及发色基团增多。拉曼光谱分析表明,热处理材多糖发生降解,木质素部分化学键断裂,木质素化学结构发生改变,热处理过程中木质素发生解聚再缩合反应。电子自旋共振波谱显示,热处理前后木材表面自由基的类型未发生改变,木材表面自由基的数量随热处理温度的升高而增多。     

高温热处理对落叶松仿珍贵木材颜色变化的影响

采用氮气作为保护气对落叶松进行高温热处理仿珍贵木材,研究了不同处理温度、处理时间对落叶松颜色变化的影响,分析了不同处理条件下落叶松仿珍贵木材颜色变化的机理,并得出仿珍贵木材相应的工艺参数。回归分析表明:随着处理温度的升高和时间的延长,饱和度差ΔC*明显降低,色差ΔE*及色相差ΔH*显著增加,说明热处理能有效地使木材颜色均匀加深,并达到仿珍贵木材的目的;相对于热处理时间,热处理温度对落叶松仿珍贵木材的影响更显著;木质素和抽提物随着处理时间和温度的变化发生一系列化学变化,是落叶松颜色改变的重要原因。利用此特性,对部分浅色人工林木材进行高温热处理,可使其趋近于珍贵材颜色,从而提高产品附加值。     

基于生物质燃气介质下的落叶松热处理木材的制备技术

本文以人工林落叶松木材为试材、以生物质燃气为木材热处理介质，采用特定的处理装置和一定的处理条件，对照生物质燃气和氮气两种介质，试验分析处理介质对落叶松热处理木材性能的影响。结果表明：落叶松热处理木材的密度、平衡含水率和尺寸稳定性在两种处理介质中没有显著的变化，说明生物质燃气可以作为热处理木材的介质，并且具有处理成本低、原料来源广泛的特点。     

熏蒸处理对落叶松木材颜色和力学强度的影响

为研究熏蒸处理对木材颜色和力学性能的影响,采用氧硫化碳(COS)、溴甲烷(MB)和硫酰氟(SF)分别在3种不同质量浓度下对落叶松材进行熏蒸处理,用色差分析、力学性能测试、电子扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和红外光谱分析(FTIR)对熏蒸前后木材的物理力学性能和官能团变化进行表征。结果发现:1)使用3种熏蒸剂处理后,落叶松材的颜色均发生明显变化,其中COS熏蒸处理对试样的明度(L*)、红绿轴色度指数(a*)的影响最小;2)落叶松材经过COS熏蒸处理后,顺纹抗压强度、静曲强度、弹性模量均下降,其中顺纹抗压强度下降最明显,在熏蒸剂质量浓度为124.2 g/m3时,顺纹抗压强度下降幅度达13.09%,而静曲强度和弹性模量分别下降9.38%、8.66%;经MB、SF熏蒸处理后,试样的顺纹抗压强度、静曲强度、弹性模量均无明显变化;3)熏蒸后的落叶松材表面微观结构未发生明显变化,但COS熏蒸后木材表面的S元素和SF熏蒸后木材表面的F元素分布密度均有所增加;4)在落叶松红外光谱图中,经MB、SF熏蒸后,碳氧双键和碳氢键明显增多;COS熏蒸后,半纤维素上的碳氧双键伸缩振动减弱,芳香环骨架上的碳氧双键的伸缩振动加强,木质素相对含量增加。      

日本落叶松优势木和平均木材性的比较研究

日本落叶松是我国东北地区引种和主要造林树种之一,为了比较日本落叶松优势木和平均木的材性差异,在辽宁桓仁国营黑沟林场１７年生日本落叶松林分设置３个标准地,对每木进行调查,并采集试材。按中国国家标准规定的方法取样和测定,对测定数据作方差分析,线性回归分析和材性比较分析。结果表明,该地引种的日本落叶松优势木的木材密度小于平均木的木材密度,两者的木材全干干缩率皆随木材密度增大而减小;平均木的基本密度,顺纹     

热处理过程中杉木压缩木材的材色及红外光谱

为了探讨热处理过程中杉木压缩木材的材色变化规律 ,以及材色和木材化学主成分变化之间的关系 ,该研究测定了空气介质和真空中热处理杉木压缩木材 (热处理温度范围 140～ 2 2 0℃ ,时间范围 0～ 36h)的明度 (L )、色差 (ΔE )以及红外光谱 .同时测定了杉木压缩木材的回复率 ,无压缩对照试材的重量损失率和抗收缩率 .该研究的结论为 :①在相同条件下 ,随着热处理时间延长 ,木材明度减小 ,色差增大 ;空气介质中热处理和真空中热处理相比 ,在处理温度和时间相同的情况下 ,前一种方法处理后的木材明度更小 ,色差更大 .②就热处理过程中木材明度、色差与回复率之间的关系而言 ,两种热处理方式之间的差异不大 ;热处理中木材变定的固定程度与木材颜色的变化程度有关 .③就热处理过程中杉木压缩木材的明度、色差与对照试材的重量损失率、抗收缩率之间的关系而言 ,重量损失率或抗收缩率越大 ,对应的杉木压缩木材的明度越小 ,色差越大 .④红外吸收光谱表明 ,在热处理过程中波数在 1743,16 6 0和 16 0 5cm-1附近的羰基 (C =O)峰的变化趋势最为明显 ,说明在热处理固定杉木压缩木材的过程中 ,至少半纤维素 ,甚至木素发生了化学变化 .     

高温热处理对马尾松木材机械加工性能的影响

以马尾松(Pinus massoniana Lamb.)素材(对照)及热处理材(处理温度分别为145、160、175℃)为研究对象,参照LY/T 2054—2012《锯材机械加工性能评价方法》对其机械加工性能进行评价,利用元素分析仪和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对其化学组成成分进行了定性分析,探索高温热处理对马尾松人工林木材机械加工性能的影响.结果表明,175℃以下热处理,对马尾松木材综合机械加工性能的影响不大;但对单项机械加工性能的影响各有不同,主要表现为:热处理后,马尾松木材的刨削、铣削性能得到提高,而砂削、钻削、车削、开榫性能则随着处理温度的升高表现出先降低后升高的规律.通过对热处理材化学组成成分的定性分析,发现在145～175℃的热处理过程中,木材组分中的羟基数量减少,半纤维素部分降解,结晶度增加,且木材中C元素质量分数呈增加趋势,而H、O元素质量分数呈降低趋势.高温热处理会在一定程度上改变马尾松木材的机械加工性能,影响到其后续加工利用.     

人工林日本落叶松和日本花柏木材的材性研究

研究人工林日本落叶松 (Larix kaempferi)和日本花柏(Chamaecyparis pisifera)木材的部分物理力学性质和化学成分.结果表明,人工林日本落叶松比日本花柏木材的弦径干缩差异大,均属中等,日本花柏比日本落叶松木材尺寸相对稳定;日本落叶松比日本花柏木材的干缩率大,日本花柏比日本落叶松木材干燥质量好;日本落叶松比日本花柏木材的顺纹抗压强度大;两种木材的树脂含量低,对干燥过程的影响不大.     

高温热处理落叶松的涂饰性能及涂饰后抗弯强度

采用氮气作为保护气对落叶松进行高温热处理,研究了不同处理温度、处理时间的落叶松经油性漆、水性漆和木蜡油涂饰后的性能变化,分析了不同处理条件下的落叶松涂饰后表面颜色、耐干热、耐湿热、附着力、耐磨性、铅笔硬度以及抗弯强度的变化趋势。研究结果表明:经涂饰处理后的热处理落叶松,随着温度的升高和时间的延长,色饱和度差(ΔC*)明显下降,色差(ΔE*)及色相差(ΔH*)显著增加,说明涂饰可以有效改善木材表面的颜色;相对于热处理时间,热处理温度对落叶松涂饰过程的影响更明显;涂饰后的落叶松漆膜性能结果分为国家标准(GB/T 4893.2—2005、GB/T 4893.3—2005、GB/T 4893.4—2013和GB/T 4893.8—2013)的一级或二级,抗弯强度的改变相对较小。     

基于近红外技术的落叶松木材密度预测模型

运用近红外光谱对落叶松(Larix gemelinii Rupr)样品密度进行了研究,分别运用偏最小二乘法及主成分回归建立预测模型,并用建立的模型分别对每一个样品进行了预测。基于偏最小二乘法的校正模型及验证模型相关系数分别为0.964和0.918,校正标准误差及预测标准误差分别为0.016和0.021,模型预测值与实测值决定系数为0.93;主成分回归模型中,校正模型及验证模型相关系数分别为0.954和0.911,校正标准误差及预测标准误差分别为0.017和0.023,模型预测值与实测值决定系数为0.91。研究表明:基于主成分回归法与偏最小二乘法的近红外光谱分析建模,都可以实现对落叶松木材密度的有效预测,但相比较而言,偏最小二乘法略优于主成分回归法,所建立的模型对落叶松木材密度预测更加准确可靠。     

基于哑变量的日本落叶松生长模型研究

【目的】研究北亚热带高山区和暖温带中山区日本落叶松的生长过程,并建立其生长模型,为精确掌握日本落叶松生长过程、科学经营日本落叶松人工林提供参考。【方法】应用北亚热带高山区和暖温带中山区96株日本落叶松解析木数据,根据区域特征引入哑变量的概念,综合运用Excel 2003、ForStat 2.1及SPSS 16.0等软件进行数据处理和生长模型的拟合,分别建立含有哑变量的日本落叶松胸径、树高和材积生长模型。【结果】2个区域日本落叶松的胸径、树高和材积生长情况没有明显差异。含有哑变量的Richards方程对日本落叶松胸径、树高生长拟合效果最好,R2分别达到了0.996 6和0.995 5,均方误差为0.163 2和0.207 7,平均绝对残差为0.349 1和0.436 7;材积生长模型的拟合结果以含有哑变量的二次函数最为理想,R2为0.997 979,均方误差为0.000 018,平均绝对残差为0.003 276。通过对模型的独立性检验,胸径、树高和材积生长模型预估精度均在90%以上。【结论】建立了日本落叶松胸径、树高和材积的哑变量生长模型,该模型可以用来描述北亚热带高山区和暖温带中山区日本落叶松的生长规律,预测其生长指标,解决了不同区域单独建模模型不相容的问题。     

华北落叶松与日本落叶松种间杂交亲和性及种子形态的变异研究

【目的】探究华北落叶松×日本落叶松的种间杂交亲和性以及种子形态的变异,为育种工作和种子园建设提供科学依据。【方法】以6个华北落叶松无性系为母本,5个日本落叶松无性系为父本,通过人工控制授粉获得30个种间杂交组合的球果和杂种种子,并设置母本自由授粉试验作为对照,对种间杂交的结实性状和杂种种子长、宽、种翅长等形态性状进行测定,分析这些性状在杂交组合间及母本自由授粉间的差异。【结果】不同杂交组合间的杂交亲和性差异显著,可分为超亲、良好和较差3类,分别有2、17和11个组合;在华北落叶松×日本落叶松杂交中,种子饱满率和种子效率主要受亲本交互作用的影响,结籽率主要受母本影响;杂种种子大小与母本有关,绝大多数的种翅长度较母本更长,增幅普遍在4%以上,部分组合的增幅达到10%以上。【结论】华北落叶松×日本落叶松种间杂交有重要的育种价值,杂交育种过程中应妥善利用不同亲本组合对杂交亲和性的影响。     

日本落叶松正交胶合木抗弯性能研究

【目的】探究日本落叶松正交胶合木(cross-laminated timber,CLT)抗弯性能的影响因素,为CLT在木结构建筑中的应用提供基础数据。【方法】以产自辽宁清原的日本落叶松锯材为供试材料,依据层板弹性模量(8～12GPa(低)、≥12～≤16GPa(中)、16GPa(高))、层数(3层和5层)、层板厚度(15和25mm)、组坯方向(正交和斜45°)的不同共设置6种组坯方式,基于美国标准ANSI/APA PRG320-2012测试6组CLT的抗弯弹性模量和抗弯强度,以考察CLT抗弯性能的影响因素;根据机械连接理论、复合层板理论、剪力类比理论和简单设计法推算CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩,通过实测值验证理论预测值的精确性,筛选适宜的预测方法。【结果】层板模量和层数对日本落叶松CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响显著,但锯材厚度和组坯方向对CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响不显著;采用剪力类比理论、简单设计法分别计算的等效抗弯刚度值和抗弯弯矩值更加接近实测值,相对误差分别在5.0%和6.5%内。【结论】采用日本落叶松锯材制备的CLT具有较好的抗弯性能,利用理论模型能够很好地预测CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩。     

松材线虫侵染对日本落叶松生理指标的影响

通过测定光合色素含量、渗透调节物质、苯丙氨酸解氨酶和抗氧化酶系统的动态变化,从生理生化角度探究日本落叶松对松材线虫侵染的响应规律。以3年生日本落叶松盆栽苗为实验材料,采用人工皮接法接入2000条松材线虫,于接种后第0、5、10、20、30天时收集并测定针叶内叶绿素含量、可溶性蛋白含量、抗氧化酶[超氧化物歧化酶 （SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）]活性和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性等指标。结果表明：日本落叶松接种点上部和下部均检测到大量松材线虫,且下部线虫数极显著高于上部（P<0.01）。叶绿素a、b含量均在第10天时出现明显下降,随后开始上升,与对照组无显著差异。可溶性蛋白含量在接种10 d后开始逐渐上升,且显著高于对照组（P<0.05）。接种松材线虫后,SOD活性显著上升,各时间点均极显著高于对照组（P<0.01）;CAT活性先小幅下降,后逐渐升高,于30 d时极显著高于对照组（P<0.01）;POD活性表现为先降低后升高,且5 d后迅速升高,各时间点都显著高于对照组（P<0.05）。PAL活性呈现先升高后降低的变化规律,接种后10、20 d活性都显著高于对照组（P<0.05）。日本落叶松被松材线虫侵染后,叶绿素含量、可溶性蛋白含量、抗氧化酶和PAL活性变化与其抗病性存在密切关系,研究结果可以为日本落叶松对松材线虫抗性品系筛选和抗病机理提供参考。     

小陇山林区日本落叶松人工林林冠截留特征

2011年4月—10月7个月在秦岭西段小陇山林区对25年生日本落叶松人工林共33次降水事件的林冠截留特征定位观测,期间,林外大气降水总量为951.30 mm,林冠截留率、树干茎流率、穿透率分别为16.63%、0.86%和82.51%; 不同雨量级分析,穿透降水量和穿透降水率、树干茎流量和树干茎流率、林冠截留量均随着总降水量的增加呈递增趋势,而林冠截留率则随着大气降雨量和林内净降水量的增加呈递减趋势。比较相近雨量下的不同降雨强度林冠截流变化,降雨强度越大林冠截留量和截留率越小,表明持续时间较短强度大降雨,林冠截留量少,截留率亦小; 强度小历时较长的降雨,截留量和截留率都大。当林外降水量> 0.5 mm时才观测到林内穿透雨。树干茎流的变化幅度不大。     

基于似乎不相关回归和哑变量的日本落叶松单木生物量模型构建

精确地估算林木生物量对于了解大尺度森林生物量、碳储量及其动态变化具有重要意义。以甘肃省、湖北省、辽宁省3个区域共计161株日本落叶松Larix kaempferi单木各器官组分（树干、树皮、树叶、树枝、树根）生物量数据为例,基于似乎不相关回归和哑变量的方法,建立了适合不同区域、不同器官组分的日本落叶松单木通用性生物量方程。结果表明:与普通模型相比,构建的3个哑变量生物量通用模型不仅解决了不同器官组分的相容性,还提高了生物量估测精度,复相关系数增加了0.28%~0.44%,均方根误差减少了0.40%~6.61%,绝对偏差减少了1.63%~6.61%。单独引入1个哑变量时,区域哑变量构建的生物量通用模型预估精度高于发育阶段作为哑变量构建的生物量通用模型;而同时引入2个哑变量时,预估精度分别高于单独引入1个哑变量的生物量通用模型,表明同时考虑区域和发育阶段构建的日本落叶松生物量模型为最佳模型。因此,考虑将区域和发育阶段同时作为哑变量并应用似乎不相关法来构建单木生物量模型,可以解决大尺度生物量模型的通用性和不同组分的相容性问题。     

长白落叶松木材单根管胞力学性能分析

为了评价长白落叶松木材作为纸浆材的管胞力学强度,采用单纤维拉伸技术开展了长白落叶松早晚材单根管胞拉伸力学性能研究。结果表明,长白落叶松早材单根管胞拉伸弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率的均值分别为9.64 GPa、714.05 MPa及6.01%,晚材的均值分别为12.74 GPa、963.85 MPa、和8.60%。方差分析表明长白落叶松早晚材间单根管胞拉伸弹性模量、拉伸强度和断裂伸长率存在极显著差异（0.01水平）,晚材单根管胞力学性能显著高于早材;单根管胞弹性模量和拉伸强度在径向年轮间的变异极显著（0.01水平）,断裂伸长率在年轮间的差异性不显著。在株内径向上,长白落叶松单根管胞力学性质均随着年轮的增加而增加;在株内纵向上,单根管胞拉伸的弹性模量和拉伸强度变异性极显著（0.01水平）,而断裂伸长率在纵向上的变异性不显著。该结论为长白落叶松木材的适材适用和定向培育提供了理论依据。     

不同间伐强度对日本落叶松复层林下针叶树种生长的影响

对本溪市实验林场内的日本落叶松人工中龄林、近熟林进行不同间伐强度的更新试验,采取4种抚育强度的间伐措施：伐1行留3行(Ⅰ型)、伐2行留2行(Ⅱ型)、伐3行留1行(Ⅲ型),皆伐后迹地更新(Ⅳ型)。选取4种针叶树种红松、落叶松、樟子松、云杉作为更新树种,研究不同间伐强度对复层林下层更新幼苗生长变化的影响。结果表明：随着上层林分抚育强度的增大,下层林分的苗高、地径、叶长、主根长、侧根长和侧根数均得到了显著提升,更新幼苗根、茎、叶和总生物量也得到了显著提升。复层林中上层林木抚育强度大小决定了下层更新树种的生长效果,但红松与云杉在幼龄林生长期内的适当庇荫才能达到最优的生长效果。     

磷肥对日本落叶松种子园结实母株种实性状和球果产量的影响

为有效改善日本落叶松种实性状,提高种子产量和品质,确定种子园磷肥合理施肥水平,以30 a左右日本落叶松无性系初级种子园结实母株为研究对象,采用随机试验设计,研究磷（P₂O₅）4个水平（0、0.18、0.30、0.60 kg/株）施肥对种实性状和单株球果产量的影响,方差分析和多重比较结果显示：磷肥水平对种子宽的影响具有显著差异（P<0.05）,且0.18、0.30、0.60 kg/株施肥水平间种子宽差异不显著,但均与对照差异显著,3种施肥水平对种子宽的影响效果是一致的,均显著高于对照9.03%,对其他种实性状和单株球果产量的影响差异不显著（P>0.05）。对其他种实性状的影响虽然差异不具显著性,但是磷肥0.18 kg/株水平的球果平均鲜质量、单株球果产量最高,比对照提高了5.54%和5.36%,种实性状和单株球果产量并不随施肥量的增加而增大,所以日本落叶松种子园不主张单独施用磷肥,而且单独施用量以不超过0.18 kg/株为宜。过多施肥不仅增加成本反而造成浪费。