人工林紅松木材碳素儲存量與物理特征的徑向變異

以采自東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場老山生態(tài)站的紅松人工林內(nèi)的試材為例，分析和探索了紅松人工林木材解剖特征的徑向變異模式。結(jié)果表明：①管胞長度、長寬比、胞壁率的徑向變異模式為y=a+blnx,該模型具有典型的生物學(xué)意義。②管胞徑、弦向直徑和壁厚的徑向變異為略呈增加趨勢，徑向直徑是早材大于晚材，弦向直徑是晚材大于早材；管胞徑、弦向壁厚均為晚材大于早材。③管胞徑、弦向壁腔比的徑向變化規(guī)律不明顯。

以采自東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場老山生態(tài)站的紅松人工林內(nèi)的試材為例,分析和探索了紅松人工林木材解剖特征的徑向變異模式。結(jié)果表明:①管胞長度、長寬比、胞壁率的徑向變異模式為y=a+blnx,該模型具有典型的生物學(xué)意義。②管胞徑、弦向直徑和壁厚的徑向變異為略呈增加趨勢,徑向直徑是早材大于晚材,弦向直徑是晚材大于早材;管胞徑、弦向壁厚均為晚材大于早材。③管胞徑、弦向壁腔比的徑向變化規(guī)律不明顯

本文根據(jù)人工林紅松木材生長輪密度變異特點(diǎn)，采用時間序列分析法，建立了人工林紅松木材生長輪密度的動態(tài)模型，對木材生長輪度進(jìn)行近期預(yù)測，預(yù)測結(jié)果良好，此研究結(jié)果實(shí)現(xiàn)了木材生長輪內(nèi)的材質(zhì)預(yù)測，為人工林紅松的定向培育提供理論依據(jù)。

本文根據(jù)人工林紅松木材生長輪密度變異特點(diǎn),采用時間序列分析法,建立了人工林紅松木材生長輪密度的動態(tài)模型,對木材生長輪密度進(jìn)行近期預(yù)測,預(yù)測結(jié)果良好。此研究結(jié)果實(shí)現(xiàn)了木材生長輪內(nèi)的材質(zhì)預(yù)測,為人工林紅松的定向培育提供理論依據(jù)

對不同林分結(jié)構(gòu)（純林、混交林和三株一叢）的人工林紅松（ｐｉｎｎｓｋｏｒａｉｓｅｎｓｉｓ）木材材質(zhì)進(jìn)行測試和分析．結(jié)果表明：紅松木材生長速率、生長輪寬度、晚材率差異不顯著．紅松木材的管胞長度、纖絲角、生長輪密度、干縮率和差異干縮、絕大多數(shù)力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)差異顯著。采用綜合坐標(biāo)法。對不同林分結(jié)構(gòu)的林分木材材質(zhì)進(jìn)行品質(zhì)評定，綜合性能和建筑材評定的優(yōu)劣順序?yàn)榛旖涣?、純林、三株一叢的林分；紙漿材的優(yōu)劣順序?yàn)榛旖涣?、三株一叢、純林的林分?/p>

前紅松木材解剖研究

fordifferentsilviculturalmeasures(forestcomposioin,planningdensiy,thinningandpruning),themechanicalpropertiesofpinuskoraiensisplantationsweremeasuredandanalyzed.theresultsshowedthattheeffectofsilviculturalmeasures(forestcomposioin,planningdensiy,thinning)onmechanicalproperties(bendingstrength,crushingstrengthalongthegrain,tensilstrengthalongthegrain)ofp.koraiensisplantationswereremarkable,otherstrengthandallstrengthofthepruningforestwerenotremarkable.inordertoincreasethemechanicalpropertiesofwood,growth-promotingandthengetthebetterbuildinglumberandgluedlaminationboard,mixedstand,andwithdensityof1.5m×1.5mand1.5m×2.0m,properlythinningandpruningcouldbeselected.inordertomanufacturefurnitureandbending-wood,densityof2.0m×2.0mcouldbeselected.

對間伐與未間伐人工林紅松(pinuskoraisensis)木材材質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)測定、統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明:間伐對木材材質(zhì)有很大的影響,間伐林的管胞長度、管胞直徑、纖絲角、生長速率、生長輪寬度、順紋抗壓和抗拉強(qiáng)度、抗劈力和沖擊韌性大于未間伐林;間伐林木材晚材率、生長輪密度、壁厚、壁腔比、抗彎強(qiáng)度和局部抗壓強(qiáng)度小于未間伐林。其中管胞直徑、生長輪寬度、壁厚、壁腔比、抗彎強(qiáng)度、順紋抗壓和抗拉強(qiáng)度、橫紋局部抗壓強(qiáng)度的差異達(dá)到顯著水平,表明間伐能顯著地提高木材力學(xué)性能。采用綜合坐標(biāo)法,對間伐與未間伐人工林紅松木材材質(zhì)進(jìn)行評定,其材質(zhì)的綜合性能和紙漿材性能未間伐林好于間伐林,建筑材性能間伐林好于未間伐林

以人工林班克松的木材解剖性質(zhì)為研究對象,分析研究其株內(nèi)木材材質(zhì)徑向變異模式,對其幼齡材和成熟材進(jìn)行初步界定。結(jié)果表明:早材管胞徑弦向直徑和晚材胞壁率的變化符合panshinⅰ模型,早材胞壁率的變化符合panshinⅲ模型;回歸分析中早材擬合度較晚材好;幼齡材和成熟材的初步界定年限為9～11a。

運(yùn)用協(xié)整分析對我國東北地區(qū)人工林紅松木材密度與氣候變化的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,紅松木材密度與氣候因素之間存在長期均衡的協(xié)整關(guān)系和顯著的短期動態(tài)調(diào)整機(jī)制。在1973～1997年,2、3月平均日照時間的延長有利于提高早材密度,而7月份的日照時間延長卻不利于提高早材密度;2月氣溫升高,不利于提高整個生長輪密度平均值;誤差修正模型和格蘭杰檢驗(yàn)證實(shí),2月氣溫短期內(nèi)對生長輪密度的影響存在2～3年的滯后期。人工林紅松的優(yōu)質(zhì)培育需要充分考慮氣候變化的影響。

通過應(yīng)力波測試儀對紅松木材試件進(jìn)行的檢測試驗(yàn),研究了木材軸向孔洞的分布、數(shù)量和端部孔洞的分布對應(yīng)力波傳播時間、傳播速度的影響,并對孔徑大小與應(yīng)力波傳播參數(shù)之間關(guān)系進(jìn)行回歸分析。試驗(yàn)結(jié)果表明,應(yīng)力波傳播時間與孔徑大小、數(shù)量呈正相關(guān),而應(yīng)力波傳播速度與孔徑大小、數(shù)量呈負(fù)相關(guān)。端部孔洞對應(yīng)力波傳播參數(shù)沒有顯著影響。

采用監(jiān)測表面顏色和光澤度變化的方法，對紅松木醇酸樹脂清漆，硝基清漆和聚氨脂清漆涂膜的耐光性進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，三種涂料受光后的易發(fā)生變色，但三種涂料的耐光性硝基漆最差，聚所酯漆居中，醇酸制酯漆最好，建議在使用時添加紫外線吸收劑，提高漆膜的耐光性。

采用監(jiān)測表面顏色和光澤壓變化的方法，對紅松木材醇酸樹脂清漆、硝基清漆和聚氨脂清漆涂膜的耐光性進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，三種涂料受光后均易發(fā)生變色，但三種涂料的耐光性硝基漆最差，聚氨酯漆（pu）居中，醇酸樹酯漆最好．建議在使用時添加紫外線吸收劑，提高漆膜的耐光性。

對紅松人工林７株解析木的生長及１８株樣木木芯樣品木材的基本密度進(jìn)行了分析，以確定紅松早期選擇的最佳年齡和測量木材密度的取樣方法。研究表明，紅松人工林早期選擇的適宜年齡為２５年；木材基本密度的變異，主要存在于單株之間及單株內(nèi)的水平方向之間，林分間及胸高處不同方位間的差異都沒有達(dá)到統(tǒng)計(jì)上的顯著水平；在胸高處某一半徑方向上所取樣品的密度值，基本上可以代表胸高處的密度值；木材密度自髓心向外的水平方向上有明顯差異，變異方式是密度值先增大，２５年左右時達(dá)到最大值，然后開始降低

主要研究了紅松人工林木材解剖特征與氣象因子的關(guān)系。結(jié)果表明：管胞長度隨溫度增加而增長，相關(guān)程度達(dá)顯著水平；管胞徑向直徑與降雨量、相對濕度、日照呈顯著正相關(guān)．與溫度呈顯著負(fù)相關(guān)；管胞徑與弦向壁厚和溫度與相對濕度呈顯著正相關(guān)；胞壁率與溫度呈正相關(guān)；纖絲角與日照是正相關(guān)，與溫度呈負(fù)相關(guān)。得出氣象因子對木材解剖特征有顯著影響的結(jié)論，這為紅松林的定向培育提供科學(xué)依據(jù)。

運(yùn)用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合偏最小二乘法(pls),對所采集光譜進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)處理,并對未處理原始光譜、一階導(dǎo)數(shù)處理光譜和二階導(dǎo)數(shù)處理光譜分別在7個不同波段范圍內(nèi)建立紅松含水率預(yù)測模型。結(jié)果表明紅松樣本近紅外光譜經(jīng)一階導(dǎo)數(shù)處理,波段在1000~2100nm范圍內(nèi)所建模型最優(yōu),其校正集相關(guān)性系數(shù)為0.9925,校正標(biāo)準(zhǔn)偏差和校正均方根誤差分別為0.0259和0.0257,驗(yàn)證集相關(guān)系數(shù)為0.9917,預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)誤差與預(yù)測均方根誤差分別為0.0318和0.0317。研究表明,結(jié)合樣本特性選取特定光譜波段范圍建立預(yù)測模型可大幅度減少建模時間、降低建模成本,同時可以提高模型的預(yù)測精度。

為分析應(yīng)力波在木材中傳播的影響因素,研究應(yīng)力波傳播規(guī)律,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),采用arbotom應(yīng)力波測試儀測試60個紅松無疵小試件在不同含水率(從絕干到飽濕)和不同溫度(-30,-20,-10,-5,0,5和20℃)下的應(yīng)力波傳播速度。在此基礎(chǔ)上,分別分析應(yīng)力波傳播速度隨含水率或溫度變化的規(guī)律,探討導(dǎo)致應(yīng)力波傳播速度變化的原因,并建立三者之間的回歸模型。結(jié)果表明:含水率和溫度是影響木材中應(yīng)力波傳播速度的2個重要因素。應(yīng)力波傳播速度隨含水率增加或溫度升高均呈逐漸下降趨勢。在含水率32%(纖維飽和點(diǎn)附近)以下,傳播速度隨含水率增加下降幅度較大,反之則較小;當(dāng)含水率低于50%時,傳播速度隨溫度升高呈線性下降趨勢;當(dāng)含水率高于50%時,傳播速度在0℃上下有一明顯的跳躍。含水率、溫度與應(yīng)力波傳播速度之間的二元線性回歸模型擬合優(yōu)度較高,決定系數(shù)r2均高于0.95。

根據(jù)不同木材的材質(zhì)與特性,對廢舊家具材料進(jìn)行分類回收再利用,符合現(xiàn)代木材工業(yè)在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的發(fā)展理念,提高了木材利用的科技含量;將廢舊家具回收與木材碳素儲存相結(jié)合,研究在延長木材生命周期中碳素儲量的變化,對比分析綜合整理家具回收前后經(jīng)濟(jì)效益和碳素儲量的關(guān)系,為科學(xué)合理利用木材、繼續(xù)深入研究低碳經(jīng)濟(jì)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)奠定前期研究基礎(chǔ)。

我國南方五省區(qū)濕地松木材的密度、晚材率和各項(xiàng)力學(xué)強(qiáng)度,隨緯度的增加,呈遞減狀態(tài)。緯度與氣干容重之間的直線回歸方程為:g=1.28—0.027l,相關(guān)系數(shù)r=0.984.產(chǎn)生此現(xiàn)象的主要原因是,木材的管胞寬度和厚度隨著緯度的增加逐漸變窄、變薄。產(chǎn)地的年平均氣溫和年降水量對濕地松樹木的年輪寬度和晚材帶寬度影響較大;年輪和晚材帶的平均寬度隨產(chǎn)地自北向南依次增加,隨著山地海拔的升高而減小。

以黑龍江省七臺河市林業(yè)局金沙林場落葉松和樟子松人工成熟林為研究對象,在樹干基部、樹干1.3m處以及樹高的20%、40%、60%和80%處截取5cm厚的圓盤各1個。在每個圓盤南向通過髓心鋸下一個楔形木塊,將每個楔形木塊沿徑向切割成相等的8段,測量其寬度和年輪數(shù),并用排水法測定各樣品的基本密度。采用方差分析、多重比較、相關(guān)分析和回歸分析等方法,研究了落葉松和樟子松木材基本密度的株內(nèi)變異、株間變異、徑向變異、沿樹干方向的變異以及年輪組間的相關(guān)性。結(jié)果表明:落葉松和樟子松單株樹木內(nèi)木材基本密度存在變異,在樹干不同高度處存在顯著的株間變異和徑向變異。落葉松樹干基本密度在縱向呈現(xiàn)逐漸遞減趨勢,而樟子松呈現(xiàn)的密度變化趨勢是先減小,約在樹干高度的20%處之后又開始增加。年輪組間基本密度相關(guān)性分析表明:落葉松可在早期時淘汰生長較差的林木,約在5～10年時可基于木材基本密度對林木進(jìn)行選擇;而樟子松木材基本密度早期選擇是可行的。

對不同初植密度的人工紅松（ｐｉｎｕｓｋｏｒａｉｓｅｎｓｉｓ）林木材材質(zhì)進(jìn)行測試和分析．結(jié)果表明：不同初植密度木材微纖絲角、生長速率、生長輪寬度、抗彎彈性模量、順紋抗拉強(qiáng)度、抗劈力和沖擊韌性差異不顯著。管胞長度、管胞直徑、長寬比、胞壁率、晚材率、生長輪密度、抗彎強(qiáng)度、順紋抗壓強(qiáng)度、橫紋局部和全部抗壓強(qiáng)度、木材密度差異顯著．基本上隨初植密度的增大而增大。采用綜合坐標(biāo)法、對不同初植密度的林分木材材質(zhì)進(jìn)行評定．綜合性能評定的優(yōu)劣順序?yàn)椋保埃怼粒保担?、１．５ｍ×２．０ｍ、１．５ｍ×１．５ｍ和２．０ｍ×２．０ｍ。紙漿材的優(yōu)劣順序?yàn)椋保担怼粒玻埃?、１．０ｍ×１．５ｍ１．５ｍ×１．５ｍ和２．０ｍ×２、０ｍ。建筑材的?yōu)劣順序?yàn)椋保担怼粒玻埃怼ⅲ保担怼粒保担?、１．０ｍ×１．５ｍ和２．０ｍ×２．０ｍ。研究結(jié)果為人工紅松林的定向培育提供了必要的理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

以30年和54年生長白落葉松人工林為樣本,對木材材質(zhì)性狀的株內(nèi)變異進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)由樹干基部至樹梢,基本密度逐漸減少。管胞長度先逐漸增加。達(dá)最大值后逐漸縮短;(2)由髓心至形成層?；久芏?管胞長度迅速增大,至第20輪后增幅變小;(3)用胸高處任一半方向的基本和管胞長度可以估算樹干平均值;(4)胸高木芯法為合理的,實(shí)用的取樣方法。