栓皮栎软木研究进展

文章从软木的解剖结构、化学组成、主要特性以及复合材料等方面,阐述了国内栓皮栎软木的研究进展。建议今后应加强栓皮栎软木资源培育和基础特性研究,加大技术创新,提高软木行业竞争力,建立符合国情的软木标准体系。     

栓皮栎软木主要化学成分的分析

栓皮栎是工业用软木的主要来源之一,软木独特的化学成分使它具有很多优良的性质,比如防潮、弹性好、隔热、隔音,对病虫和化学物质及一些生物的侵入有抵抗能力.软木主要化学成分的研究对其加工、合理利用、改性及开发软木新产品具有重要的作用.本文采用索式提取和解聚分离等方法分析,得出栓皮栎软木各化学成分的平均含量为:木栓脂42.1,木质素23.1,提取物的总含量13.3,多糖变化较大,12.3～22.3.     

国产栓皮栎软木热响应特性研究

目的软木是一种具有黏弹性的天然高分子材料,除天然软木塞以外,软木制品多由软木颗粒施胶后热压而成,软木材料主要化学组分的熔融温度、玻璃化转变温度等热转变温度对了解软木的黏弹性和制定热加工工艺具有重要的理论参考价值。方法首先对栓皮栎软木进行热重分析以了解其热稳定性,确定软木发生热降解的最低温度,之后又采用了DSC、DMA、TMA这3种热分析方法对国产栓皮栎软木材料在热解起始温度内的热效应温度进行分析,并相互验证。结果热重分析结果显示在219℃之前栓皮栎软木基本不发生热降解,采用DSC、DMA、TMA方法测得的软木脂微晶的熔融温度分别为66℃、78℃(1Hz)和78℃,通过DMA测得软木脂无定形区在频率为1Hz时的玻璃化转变温度在0.7℃左右,在-66℃附近有一次级松弛转变,各热效应温度与栓皮槠软木略有差异,应与两者化学组分的单体构成和分子间作用力之间的差异相关。此外,由于软木径向壁上具有褶皱,采用TMA测试时可发现在加热条件下软木径向尺寸受热膨胀程度要大于轴向。结论在栓皮栎软木发生热解前的温度范围内存在主要成分软木脂的各热效应转变温度,据此确定合适的软木热加工温度,可通过增加软木的黏性流动来促进软木材料的热成型。      

软木膨化处理现状与发展趋势

软木是一种具有独特性能的天然产品,因而得到广泛的应用。本文介绍了国内外对软木原材料进行软化、膨化处理的工艺现状及材料的性能变化,探讨其发展趋势。通过对比分析认为,在压力作用下的热-化学膨化方法效果较好,可以使软木膨胀到原体积的70%～220%,密度减轻,弹性和柔韧性增加;膨化后软木不产生炭化,不失去软木原有的自然色泽,是生产高档软木产品的发展趋势。     

栓皮栎软木的夹砂和夹杂构造特征与化学组分分析

【目的】研究栓皮栎软木中的杂质与纯软木的不同,以有效去除软木中的夹砂和夹杂。【方法】以陕西产栓皮栎软木为材料,分析其杂质的结构及主要化学成分的质量分数,并与纯软木细胞进行比较。【结果】夹砂的细胞排列紧密,细胞壁较厚,为白色,细胞腔内充有白色物质,其木栓脂、纤维素和木质素的质量分数分别为1.65%,28.57%和26.31%;夹杂的细胞整体上排列比较疏松,细胞间隙发达,其木栓脂、纤维素和木质素的质量分数分别为2.20%,23.61%和24.32%;纯软木细胞为充满空气的薄壁细胞,相邻细胞交错排列,且排列紧密,无细胞间隙,似蜂窝状,其木栓脂、纤维素和木质素的质量分数分别为38.93%,7.89%和21.64%。【结论】栓皮栎软木中夹砂和夹杂与纯软木细胞的结构、主要化学成分的质量分数均不同,因而性能也不同。纤维素和木质素的质量分数高,木栓脂的质量分数低,是软木杂质硬而脆、弹性小的主要原因。     

栓皮栎软木主要化学成分含量的地理差异

【目的】通过大范围采样分析栓皮栎软木主要化学成分及其环境影响因素，以期为我国软木资源的定向选育与科学利用提供科学参考。【方法】采集了全国12个地区栓皮栎软木进行软木脂、木质素等主要化学成分测定分析，通过LSD多重比较、主成分分析和聚类分析等方法，对不同样点软木化学成分进行比较。【结果】发现栓皮栎软木主要化学成分的平均含量（本文中的化学成分含量指的是质量分数）为可萃取物（13.94±0.54）%，软木脂（41.63±1.44）%和木质素（23.03±2.26）%。以软木脂与木质素含量进行聚类分析可将12个地理种源划分为3个类群，其中河北临城、江西永修、安徽金寨、江苏南京和河南内乡属于软木脂含量相对较高的类群；河南济源、陕西眉县和甘肃天水属于木质素含量较高的类群；陕西商洛、湖南城步、北京平谷和广西田林则属于中间类群。相关分析发现，二氯甲烷萃取物和总萃取物含量与纬度呈显著负相关关系，而软木脂含量随经度和土壤氮含量的增加呈现增加的趋势。年均温对化学成分含量的影响较小，但年均降水量与软木脂、二氯甲烷萃取物和总萃取物含量均呈现显著正相关关系。【结论】整体上，我国栓皮栎软木化学成分含量存在一定的地理...     

陕西不同天然类型栓皮栎软木的主要化学组分及其利用分析

【目的】研究不同天然类型栓皮栎软木的主要化学组分,为栓皮栎的选型与培育以及充分利用栓皮栎软木资源提供理论依据。【方法】2010-07,从陕西商州区二龙山林场树龄33～50年的栓皮栎天然林中采剥栓皮厚度和裂纹深度不一的4种类型的栓皮栎软木,按照GB/T 2677《造纸原料的化学成分测定》中的方法对软木中的抽提物、木栓脂、纤维素和木质素进行测定与分析。【结果】4种类型栓皮栎软木的主要化学组分存在差异。抽提物总量质量分数的高低为薄皮浅裂型>厚皮深裂型>薄皮深裂型>厚皮浅裂型;木栓脂质量分数的高低为薄皮深裂型>薄皮浅裂型>厚皮深裂型>厚皮浅裂型;纤维素质量分数的高低为厚皮深裂型>厚皮浅裂型>薄皮浅裂型>薄皮深裂型;木质素质量分数的高低为薄皮深裂型>厚皮浅裂型>厚皮深裂型>薄皮浅裂型。【结论】综合分析比较主要化学组成对软木性能的影响,4种栓皮栎类型软木的优良性依次为：薄皮深裂型>薄皮浅裂型>厚皮浅裂型>厚皮深裂型。因此从软木性能方面考虑,首选薄皮深裂型。     

软木无胶胶合工艺研究

以探索新型环保的无胶软木产品为目的,在现有软木材料性质、结构的研究及木质材料自粘胶合理论基础之上,以热压时间、含水率、热压温度、配坯密度为因素,采用正交试验法进行软木无胶胶合工艺的研究。结果表明:软木材料可在一定条件下自粘合成板,且制成的无胶软木板性能优良。在实验条件下得到的较优软木无胶胶合工艺参数为:热压温度140 ℃,含水率12%,热压时间5 min,配坯密度0.7 g·cm^-3。     

欧洲栓皮栎软木构造与物理性质研究进展

介绍了国内外学者对欧洲栓皮栎软木宏观、微观构造的研究现状。欧洲栓皮栎软木细胞为14面体,弦切面细胞呈蜂窝状排列,横切面和径切面呈砖墙状排列;细胞壁上存在褶皱。欧洲栓皮栎软木具有密度低、弹性好、热绝缘性好、吸声减震和防水等优良物理性能。 西北林学院学报22卷第6期刘艳贞等欧洲栓皮栎软木构造与物理性质的研究进展     

栓皮栎软木杂质微观构造及化学成分分析

通过对国产栓皮栎软木杂质的构造观察及其化学成分分析,为栓皮栎软木除杂技术提供理论依据,结果表明:软木夹砂（石细胞）为坚硬、白色、砂粒状,夹杂（褐色杂质）为皮孔通道及褐色填充物组成的皮孔组织;石细胞为厚壁细胞,细胞腔未见。夹砂（石细胞）、夹杂（褐色杂质）与初生软木中各主要化学成分区别在于软木杂质含有较少木栓脂,较多的纤维素,而石细胞灰分含量高于褐色杂质和软木。     

栓皮栎体胚再生与增殖能力的保持研究

【目的】提高栓皮栎体胚的再生与增殖能力。【方法】将栓皮栎不同发育阶段合子胚诱导的胚性愈伤组织及不同发育时期的体胚,分别接种于含不同组合激素的MS培养基上,在不同光照条件下培养,探讨影响栓皮栎体胚再生与增殖能力保持的因素。【结果】随着继代次数的增加,胚性愈伤组织再生体胚能力呈下降趋势;6-BA与NAA配合使用可延缓继代过程中胚性愈伤组织再生体胚能力的下降,1.00mg/L 6-BA与0.25mg/L NAA是继代中保持胚性愈伤组织再生体胚能力的最佳培养基激素组合;胚性愈伤组织再生体胚需要自然散射光,强光及全程暗培养均不利于体胚再生;合子胚外植体发育程度影响胚性愈伤组织再生体胚能力,处于心形期及早子叶形期的幼嫩合子胚诱导的胚性愈伤组织,其再生体胚能力强于成熟子叶形合子胚诱导的胚性愈伤组织;体胚发育阶段越老,再生与增殖体胚能力越差,胚性愈伤组织及处于球形期的体胚,再生增殖体胚能力强于其他发育时期的体胚。【结论】选择处于心形期的幼嫩合子胚诱导胚性愈伤组织,然后在含1.00mg/L 6-BA与0.25mg/L NAA的MS培养基上于自然散射光下培养,可有效保持栓皮栎的体胚再生与增殖能力。     

栓皮栎茎段离体培养及生化特性研究

【目的】建立高效的栓皮栎器官再生植株体系。【方法】从陕西周至西楼关栓皮栎天然林中选择4株优良结实母株(30年生以上)并采种,以沙培育苗3~4个月的实生苗茎段及4株母株幼龄及成龄茎段为外植体,比较离体条件下不同来源、不同基因型茎段增殖能力和生根能力的差异,并探讨抗氧化酶活性与增殖和生根能力的关系。【结果】相同来源的不同基因型茎段增殖培养后,其增殖茎芽数量、最长芽长及增殖叶数量无显著差异;母株幼龄茎段增殖培养后,其增殖茎芽数量、最长芽长及增殖叶数量均高于实生苗茎段和母株成龄茎段,差异达显著水平(P<0.05);相同来源的不同基因型茎段生根培养后,其生根率和平均每株根数量无显著差异;母株幼龄茎段生根率和平均每株根数量高于实生苗茎段和母株成龄茎段,差异达显著水平(P<0.05);相同来源的不同基因型茎段在各培养阶段,抗氧化酶活性无显著差异;3个来源茎段抗氧化酶活性在第2次增殖培养后及生根培养后均高于增殖培养的其他阶段,差异达显著水平(P<0.05)。【结论】母株幼龄茎段是建立栓皮栎器官高效再生植株体系最佳的外植体来源;抗氧化酶活性与增殖能力和生根能力有一定的关系。     

采伐次数对栓皮栎伐桩萌苗生长的影响

【目的】揭示采伐次数对栓皮栎伐桩萌苗生长的影响,探究栓皮栎矮林培育的理论依据。【方法】以秦岭北坡楼观台林区基径为10～15cm的栓皮栎伐桩为研究对象,每4年为1个采伐周期,根据采伐次数将其划分为采伐1次、2次和3次,并于2007年最后采伐后连续4年统计每个伐桩的萌苗数、萌苗生长特征、当年生萌苗数,对比分析不同采伐次数与伐桩萌苗数量和生长的关系以及伐桩萌芽力。【结果】1)随着采伐次数的增加,伐桩总萌苗数量减少,2008年,每桩萌苗数量表现为2次采伐>1次采伐>3次采伐;2011年,每桩萌苗数量表现为1次采伐>2次采伐>3次采伐。2)随着采伐次数的增加,萌苗生长量下降。3)不同采伐次数下,伐桩萌苗数量与生长状况关系紧密,表现为萌苗数量与平均基径、冠幅呈显著负相关(P<0.05),采伐1次的伐桩萌苗平均高度随着萌苗数量增多先增高后降低,而采伐2次、3次后,伐桩萌苗高度随着萌苗数量增多持续减少。4)随着采伐次数增多,伐桩萌芽率降低,当年生萌苗存活率降低。【结论】采伐次数对栓皮栎伐桩萌苗数量和生长均有影响,多次采伐会降低伐桩萌生能力,增加萌苗死亡率。在长期矮林经营中,合理延长采伐周期,减少采伐次数,保留适宜的萌苗数量,能够促进萌苗生长,使其得到恢复。     

陕西不同天然类型栓皮栎木材的构造与性质

【目的】研究陕西4种天然类型栓皮栎木材的构造、纤维形态、物理力学性能,为栓皮栎的进一步分类和优良类型的利用提供理论依据。【方法】2012-07,从陕西商州区二龙山林场树龄为33~50年的栓皮栎天然林中采伐栓皮厚度和裂纹深度不同的4种类型的栓皮栎,采用常规方法制作木材切片,用于观察木材构造特征;利用硝酸-氯酸钾法离析木材,对纤维形态和组织比量进行测量;按照GB1929-1943-09《木材物理力学实验方法》对木材主要物理力学强度进行测定。【结果】4种类型栓皮栎的木材构造没有明显区别;厚皮浅裂和薄皮浅裂型木纤维含量高于厚皮深裂和薄皮深裂型,薄皮深裂型木材的木纤维长度大于其他3种类型,厚皮浅裂和薄皮浅裂型木材的木纤维长宽比大于厚皮深裂和薄皮深裂型,厚皮浅裂和薄皮浅裂型木材的木纤维壁腔比小于厚皮深裂和薄皮深裂型;薄皮浅裂型木材的密度和强度较大,其他3种类型较小;厚皮浅裂型木材的干缩性能较小,其他3种类型较大。【结论】厚皮浅裂和薄皮浅裂型栓皮栎是栓皮栎的优良类型。     

间伐强度对阴、阳坡栓皮栎林木生长及干形的影响

【目的】探索不同间伐强度对阴坡、阳坡栓皮栎林木生长及干形的影响,为栓皮栎林的合理抚育间伐和经营提供依据。【方法】以秦岭南坡商洛地区阴坡、阳坡生长的栓皮栎次生纯林为研究对象,设置不同间伐强度(弱度、中度、强度间伐分别保留郁闭度为0.8,0.7和0.6)和对照(未间伐)样地各3块,每块样地面积20m×20m,于抚育间伐7年后对不同间伐强度下林木的生长、干形进行调查比较。【结果】阴、阳坡两种生境条件下,栓皮栎胸径、冠幅、单株胸高断面积、单株材积现存量均与间伐强度成正相关关系,间伐7年后林分胸高断面积、蓄积均下降,间伐强度对树高的影响不显著;两种坡向的林木胸径、树高、冠幅年均生长率均表现为冠幅年均生长率胸径年均生长率树高年均生长率;间伐后,两种坡向的林木平均通直度均提高,阴、阳坡林木平均通直度分别在中度、弱度间伐时最高,高径比、活枝下高有所降低,而栓皮栎林平均分杈率出现先下降后升高的趋势,阴坡的平均分杈率小于阳坡。【结论】间伐强度对不同坡向栓皮栎林木生长、干形的影响存在差异,强度间伐(保留郁闭度0.6)对两种坡向林木生长的促进效果最好;弱度间伐(保留郁闭度0.8)较利于阳坡培育优质干形,而中度间伐(保留郁闭度0.7)较利于阴坡培育优质干形;对林分进行抚育间伐时,应考虑培育目标以及林木的生境条件,以便在更好地促进林木生长的同时获得更多的经济效益。     

秦岭北坡栓皮栎干基萌苗生长特性研究

【目的】阐明栓皮栎（Quercus variabilis）产生干基萌苗的能力以及萌苗的产生和生长特性,以制定合理的人工促萌措施。【方法】2009-2010年,对陕西省周至县楼观台地区天然栓皮栎次生林中4个径级共40株栓皮栎个体进行环剥并跟踪观测2年,比较了不同径级栓皮栎产生干基萌苗的母树比例及萌苗的数量、枯死率、年龄结构和生长特征。【结果】1）栓皮栎母树均能在环剥后1个月产生愈伤组织以保护伤口,观测过程中没有母树死亡;2）78%的环剥母树能够产生干基萌苗,70%的母树能在环剥后2年内保存有活萌苗;3）胸径10～20 cm （2和3径级）栓皮栎母树的萌发率最高,80.0%的母树在环剥后能产生干基萌苗,并在2个生长季均能保存活萌苗,萌苗枯死率为0.0%～24.7%,萌苗高度、冠幅和基径均大于1径级和4径级母树的萌苗;4）单株干基萌苗数量随着母树径级的增加而先增大后减小,4径级母树胸径最大,产生干基萌苗的时间最晚,萌苗数量最少;5）各径级母树在环剥后第2年仍然能产生当年生萌苗,但只有2径级母树的2年生萌苗所占比例远多于1年生萌苗,3径级母树则相反,4径级母树只有1年生萌苗。【结论】在栓皮栎次生林改造和经营中,可提前1～2年对胸径在10～20 cm的间伐对象进行环剥,待其产生干基萌苗后再进行砍伐,这样有利于缩短间伐林地土壤的裸露时间,促进林地快速恢复。     

紫金山栓皮栎枫香混交林群落结构与物种多样性

为了明晰紫金山栓皮栎枫香混交林植物多样性,主要从乔木层各物种的重要值、优势种群年龄结构以及物种多样性指数、物种丰富度指数、物种均匀度指数等方面进行了调查与分析。结果表明,在紫金山栓皮栎枫香混交林中,共有植物59科93属102种。乔木层中栓皮栎、枫香和马尾松在群落中占据优势地位,三者重要值之和高达77.88%。其中栓皮栎近似于稳定型种群,枫香属于典型的增长型种群,马尾松属于典型的衰退型种群,在未来的一段时间内,栓皮栎和枫香将继续成为该地区的优势种,而马尾松则会被更新能力更强的物种所取代。群落中灌木层的Simpson指数和Shannon-Wiener指数均最大,分别为0.948和3.370;其次是草本层,分别为0.894和2.480;乔木层最小,分别为0.717和1.690。物种丰富度指数乔木层和草本层相近,分别为24和22;灌木层最大,值为68。Pielou均匀度指数灌木层和草本层相近,分别为0.799和0.802;乔木层最小,值为0.532。     

邻体竞争和环境因子对栓皮栎伐桩萌苗表型特征的影响

【目的】阐明栓皮栎(Quercus variabilis)伐桩萌苗邻体竞争及环境因子对其表型特征的影响,探究伐桩萌苗的合理疏伐强度。【方法】以秦岭南坡栓皮栎伐桩萌苗为研究对象,采用修正的大树断面积法建立了伐桩萌苗邻体竞争指数模型,并研究了竞争强度对其表型特征变异的影响,对主要形态指标与竞争强度的关系进行回归分析,对伐桩及其萌苗特征进行主成分分析(PCA),对环境因子与萌苗生长进行相关分析,运用曲线求导方法研究该地区栓皮栎伐桩萌苗合理的疏伐强度。【结果】不同竞争强度下,最大萌苗基径和长度、冠幅面积、总叶片数、侧枝数、平均侧枝长度、总基面积等形态差异明显(P<0.05),萌苗总生物量、侧枝总生物量、叶片总生物量等均随竞争强度的增强而增加;中等竞争强度更有利于当年生萌苗生长;最大萌苗基径和长度、冠幅面积、总基面积、总萌苗数、总叶片数等6项主要形态指标与竞争强度呈幂函数(y=a.xb)关系(P<0.01);主成分分析结果表明,光合器官数量和空间分布对伐桩萌苗更新起主导作用,其次是水和矿质营养的吸收运输能力;相关分析结果表明,光照强度对萌苗生长促进作用明显(P<0.01),而土壤速效氮、速效钾含量的作用较小。【结论】该地区每个伐桩保留萌苗7～9个,能够实现对光、水和矿质营养的最优利用。光照是萌苗更新的决定因子,维持中等或较低的竞争强度,保持一定的萌苗数量,能够充分利用光能,有利于伐桩萌苗生长,缩短更新时间。