林业科学

作者：贾茹1,2,孙海燕1,2,王玉荣1,2,*,汪睿1,2,赵荣军1,任海青1

单位：1. 中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 1000912. 中国林业科学研究院林业新技术研究所 北京 100091

关键词：杉木无性系,幼龄材,解剖构造,微纤丝角,结晶度,木质素,力学性能

基金："十三五"国家重点研发计划项目(2017YFD0600201)

目的: 阐明杉木无性系间幼龄材的力学性能差异，筛选力学性能优良的无性系，探究影响杉木幼龄材力学性能的微观结构特征，为杉木优良无性系选育、杉木木材加工利用和加工工艺研发提供科学依据。方法: 以福建洋口国有林场杉木无性系品种比对示范试验林中2个经国家认定的杉木无性系新品种‘洋020’和‘洋061’10年生幼龄材为试验材料，各采伐8株标准株作为样木。按照国标加工、制备主要力学性能试件，测定木材抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度，应用光学显微图像分析系统、X射线衍射、傅里叶变换红外显微成像等技术观测样品显微构造并测量微纤丝角、结晶度和木质素含量。采用单因素方差分析进行数据处理，系统分析2个杉木无性系幼龄材微观结构与力学性能的相关性。结果: 杉木无性系‘洋020’早材管胞形态与‘洋061’较为接近，但年轮晚材区比‘洋061’宽，管胞壁较厚，管胞腔较小，壁腔比较‘洋061’约大25%。‘洋020’的平均微纤丝角为12.06°，较‘洋061’（14.97°）约小18%；平均结晶度为39.73%，较‘洋061’（35.88%）高11%左右；木质素含量特征峰高比的平均值较‘洋061’高8%左右；平均抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和硬度分别为51.36 MPa、10.18 GPa、30.27 MPa和1 497 N，较‘洋061’的平均抗弯强度（42.56 MPa）、抗弯弹性模量（8.98 GPa）、顺纹抗压强度（27.20 MPa）和硬度（1 391 N）分别高21%、13%、11%和8%。结论: 除结晶度外，杉木无性系‘洋020’与‘洋061’幼龄材在解剖构造参数、微纤丝角和木质素等微观结构因子方面均存在显著性差异，‘洋020’幼龄材的抗弯、抗压和硬度等力学性能均高于‘洋061’。杉木无性系幼龄材管胞壁厚度、壁腔比等解剖构造参数以及木质素含量与力学性能呈正相关，细胞壁纤维素微纤丝角与力学性能呈负相关，这些微观结构因子的协同作用影响其力学性能。评价杉木无性系幼龄材木材力学品质性状，解剖构造参数和微纤丝角是最主要的判断依据。

来源：2021年第5期

《林业科学》期刊编辑部

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