间伐对火炬松木材性质的影响

间伐对火炬松木材性质的影响

火炬松来自美国南部的14个州。这是美国南方松中分布最广、体积最大的树种。其蓄积量约占总蓄积量的50%。由于其生长速度快、产量高、纤维长度窄或略高于叶片材料的平均值，木材强度和纸浆固结率高，因此我国已建立约60万hm的火炬林。幼林郁闭后,林木出现自然整枝,个体分化日趋明显,林木间水分、养分、光照等竞争逐渐激烈,自然稀疏持续进行.通过人为的密度调控(即间伐),可改善林木的生长环境、提高林木的生长量,缩短培育周期,保证林木速生、丰产、优质,达到纸浆材、建筑材定向培育的目的.火炬松被广泛应用于纸浆业和建筑业,行业对木材尺寸有一定的要求,因此,在人工林生长发育过程中,人为调控林分的密度,可使林木朝着人们的定向目标生长发育,培育出所期望的专业用材.我国引进火炬松有近70年的历史,以往主要作为母树林经营,造林密度较稀,疏伐主要是促进母树开花结实,火炬松作为工业原料林大量营造是从20世纪80年代中后期开始的,造林初植密度较密,目前大部分人工林已进入个体强烈分化的时期,急需成熟的间伐技术来指导生产,保证人工林正常生长发育,以达到工业原料林定向培育的目的.本研究以不同年龄火炬松人工林为研究对象,进行不同强度的间伐试验,并对其生长量、木材材性进行定量测定分析,研究火炬松人工林间伐对木材材性的影响规律,确定火炬松人工林的最优密度控制和管理技术.1木材类间伐强度的测定本研究以6年生、12年生火炬松人工林为间伐试验材料,试验地点分别为:鼎城区周家店林场、望城县雷锋林场,各试验点详细情况见表1.试验设4种处理,间伐强度(按株数控制)分别为强度间伐(45%)、中度间伐(30%)、弱度间伐(15%)、不间伐(CK,0%)、随机区组排列,3次重复,采用下层间伐方式,去小留大,去劣留优,同时结合机械疏伐方式.间伐后4年,在各种间伐强度中选平均木2株,伐倒,于胸高处截取2cm厚圆盘1个,测定年轮宽度、早晚材率、木材基本密度和纤维形态.测定间伐后4年形成的木材部分,基本密度用饱和含水量法测定,木材纤维用硝酸法离析,制片后通过显微投影仪测定纤维长度与宽度.在每样木1.3m处向上截取2m长的原木段作为试材,用于顺纹抗压强度、抗弯强度等力学性质的测定.22.1强度间伐强度对火炬松生长和出材量的影响林木间伐以后,林木直径、树高有一个非生长性增加量.本研究以间伐后4年的平均胸高断面直径、平均树高、平均单株材积、单位面积(hm由表2可知,在间伐以前,两试验点火炬松林分其平均断面直径、平均树高、单位面积蓄积量均无显著差异,因此可以认为林分林相整齐,立地一致.以林分间伐后4年为终止期,对间伐后林分断面直径、树高、单株材积、蓄积量、出材量的增加量进行方差分析.结果表明:间伐对火炬松直径生长有极显著影响,对树高生长无显著影响,对单株材积有极显著影响,对蓄积量无显著影响,对出材量有极显著影响.因此,不同间伐强度对火炬松直径、树高、单株材积、蓄积量、出材量等生长量的影响规律不同.多重比较表明:强度间伐与对照相比火炬松的直径有极显著差异,6年生林分直径增加57.1%,12年生林分直径增加21.2%;中度间伐火炬松的直径有显著差异,12年生林分直径增加9.4%.间伐强度越大,直径增加量越大,这与林分营养空间改善、竞争减弱有关.强度间伐火炬松的单株材积有极显著差异,12年生林分单株材积增加74.7%,6年生林分单株材积增加38.3%;中度间伐火炬松的单株材积有显著差异,12年生林分单株材积增加23.6%,6年生林分单株材积增加15.7%;强度间伐火炬松的出材量有极显著差异,6年生火炬松林分出材量增加18.1%,12年生火炬松林分出材量增加33.5%;12年生火炬松林分中度间伐与对照相比有显著差异,其出材量增加14.6%.对于年龄较小的幼龄林(10年以下),采用中度间伐,其直径生长量提高约10%、树高生长量降低约5%、单株材积增加约15%,而单位面积蓄积量降低约18%,出材量约提高15%.对于中龄林(12年),采用强度间伐,可提高胸径生长量57%、单株材积75%、树高生长量15%,间伐4年后单位面积蓄积量基本上不变,出材量约提高18%.2.2木材晚材率的测定年轮宽度反映了林木直径的生长速度,而晚材率的多少反映了林木木材质量的优劣2.3间伐对火炬松制浆泡沫质量的影响纤维形态特征是衡量制浆造纸和纤维板质量的重要指标,通过研究纤维长度、宽度与长宽比的变异规律,可了解间伐对火炬松制浆造纸性能的影响.2.3.1加浆材质量的影响纤维长度是衡量纸浆材质量的一个重要指标,它的长短影响纸张的质量2.3.2不同间伐强度对火炬松纤维宽度的影响纤维宽度是衡量纸浆材质量的一个重要指标,它影响纸张的质量.由表3可知,各种间伐强度间的火炬松纤维宽度无显著差异.随着间伐强度的增加,12年生火炬松林木材纤维宽度下降,下降幅度为12.4%;而6年生火炬松林木材纤维宽度增加,增加幅度为37.6%.2.3.3间伐强度对火炬松纤维伸长比的影响纤维长宽比是衡量纸浆材质量的一个重要指标,它影响纸张的质量.由表3可知,各种间伐强度间的火炬松纤维长宽比无显著差异.随着间伐强度的增加,木材纤维长宽比为一常数(幼龄材变异较大).2.42.4.1木材密度对纸张性能的影响木材密度是木材重要的材性指标之一,它和木材的诸多性质存在着十分密切的关系,如木材的硬度、强度、韧性等.对于纸浆材而言,木材密度大,制浆得率高,但密度太大,又会影响纸张的强度.一般适宜的密度范围在0.4～0.6g/cm2.4.2间伐强度对火炬松木材干燥性能的影响干缩率与木材的干燥质量有关.由表4可知,不同间伐强度的木材干缩率有显著差异.随着间伐强度的增加,弦向干缩、径向干缩和体积干缩率下降,表明间伐后火炬松木材干燥性能趋好.多重比较结果可知,强度间伐与对照相比,弦向干缩有显著差异,弦向干缩率下降19.0%～22.9%;强度间伐与对照相比,径向干缩有显著差异,径向干缩率下降20.7%～26.3%;强度间伐与对照相比,体积干缩率有显著差异,体积干缩率下降19.1%～20.0%.2.52.5.1建筑材质与木材性质n抗压强度是重要的木材性质之一,该项指标常用于衡量建筑材的质量2.5.2间伐强度对火炬松木材抗弯性能的影响木材抗弯强度是重要的木材性质之一,常用于推导木材的容许应力,主要用于衡量建筑材的质量.由表4可知,间伐对12年生火炬松人工林的抗弯强度有显著影响,对6年生火炬松人工林的抗弯强度没有显著影响.随着间伐强度的增加,不同年龄火炬松间伐后抗弯强度增强,由多重比较结果可知,强度间伐其木材抗弯性质好,其抗弯强度有显著差异,其值增加5.2%,表明间伐后火炬松的抗弯性能增强.2.5.3建筑材的一般性质木材抗弯弹性模量是重要的木材性质之一,与抗弯强度一起常用于推导木材的容许应力,用于衡量建筑材的质量3间伐强度对火炬松木材生长、形态的影响(1)间伐对火炬松树高生长量无显著性影响,对火炬松直径和材积有极显著影响,间伐强度越大,直径增加量越大,强度间伐可增加中龄火炬松林分直径57.1%,增加幼龄火炬松林分直径21.2%;间伐对火炬松的出材量有极显著影响,强度间伐可提高火炬松出材量18.1%～33.5%.(2)间伐对火炬松生长轮宽度有显著影响,而对晚材率无显著影响.强度间伐可增加年轮宽度35%～39%;随着间伐强度的增加,晚材率增加,强度间伐可增加晚材率6%～7%;间伐对火炬松木材密度无显著影响,但随间伐强度的增加木材密度增加,强度间伐可增加木材密度3%～5%;间伐对火炬松的木材干缩率有显著影响,随着间伐强度的增加,弦向干缩、径向干缩和体积干缩率下降.(3)间伐对火炬松木材纤维长度、宽度与长宽比无显著影响,但中龄火炬松木材纤维长度与宽度随间伐强度的增加有所下降,纤维长度下降13.7%,纤维宽度下降12.4%;而幼龄火炬松木材纤维宽度随间伐强度的增加而增加,纤维长度增加34.3%,纤维宽度