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杨树木材加工利用及森林培育技术对木材质量的影响(10) 杨树木材缺陷及其对加工利用的影响

    

一、杨树木材缺陷

  杨树木材缺陷主要有节子、应拉木、湿心材等。
  
  (一) 节子 
  
  节子是杨树自然生长时,被包埋在木质部中的树枝部分。节子破坏了木材构造的均匀性,使其周围细胞变形、纹理扭斜,不仅影响木材表面美观,更重要的是降低了木材的强度(尤其抗弯强度降低最大),不利于木材的利用。节子种类很多,可分为健全节、不健全节、腐朽节和活节;按节子大小又可分为针状节、小节、中等节、大节等。杨树木材的节子可用修枝抚育的方法消除,培育出用于胶合板生产的无节良材。
  
  (二) 应拉木

  在阔叶树中,通常树木偏心或弯曲时才出现应拉木。但在杨树则不然,没有偏心和弯曲生长缺陷亦有应拉木。尤其是在强化种植条件下,生长速度快的无性系中,含有大量的应拉木。应拉木以含有胶质纤维为特征。在木材组织比量中有的杨树胶质纤维可高达45%以上。这样多而普遍的胶质纤维,却很难用直觉的方法出来。在实验室通常用番红和固绿双重染色法加以区分。由于胶质层松软多孔,在切片染色过程中,能较快较多地吸收金属盐类,使胞壁比其他胞壁层深一些。
  
  胶质纤维与杨木正常纤维比较,纤维显得粗大,胞壁厚度甚至超过4-5倍。胶质纤维细胞壁内有胶质层与次生壁的S2层之间结合松弛,只有微弱纤丝相连。在木材应力作用下,胶质层与S2层相连的微纤丝极易断裂,在胶质层表面观察到滑移面和断裂纹。
  
  应拉木与正常木相比,应拉木由于胶质纤维存在,木材密度比正常材要大表(3-1)。

  在化学成分中,由于胶质层严重缺乏木质化,致使木素含量低,纤维素含量高(表3-2)。
 


  杨树木材中大量应拉木的存在,使木材加工和利用时出现一系列的问题,锯材时夹锯,锯条发热,锯出的板面起毛,干燥时纵向干缩异常,并发生皱缩、弓弯;刨切单板时,表面粗糙、弯曲。在制浆造纸中采用化学和半化学制浆可增加浆的产量,但降低张张的强度;采和硫酸盐法制浆造纸,纸张疏松多孔,所有强度指标都比较低。因此,把应拉木的形成减至最小,应是杨树定向培育与集约经营上的一项重要指标。
  
  (三)杨树湿心材(假心材、红心材)
  
  1.变色症状

  杨树是短周期工业用材的重要树种之一,因其速生丰产,并已成为我国胶合板工业的主要原料之一。但由于杨木“红心”或“黑心”现象严重,给胶合板生产等木材利用带来很大影响。

  杨树本来是边材树种,但由于受到外界环境因素与生物因子的作用,其心材发生变化,促使心材呈现与边材明显不同的红色,且心材含水率经材含水率高,这种心材通常称作湿心材(wet wood)。杨树湿心材的含水率平均比正常边材高40-50%。
  
  根据中国林科院森环森保所晁龙军等对辽宁、湖北、河北、江苏、山东和北京等地的调查发现,我国有湿心材的杨树树种有:毛白杨、I-69、I-72、 中林46、法库小钻杨、小美旱杨、山海关杨、美X青杨等多种杨树。而杨树湿心材发生率,除了毛白杨为90%外,其余树种均为100%。
  
  湿心材在株内从基部向上所占比例逐渐减小,到顶端湿心材不存在,湿心材与树木生长速度无明显相关。

  湿心材是一种变色现象。这种变色现象有两类:一类是水浸色,这种现象极少,是真菌所致,不是杨树木材腐朽的早期,对木材的强度不产生影响。木材内部变色较浅,木材干燥后,颜色自然消失,对木材利用无不利影响。另一类杨树木材内部暗黑色,木材干燥后,仍然暗黑色不变。变种缺陷形成的原因,众说纷纭。Magyar认为匈牙利的杨树“红心材”是受真菌侵染所引起。比利时的杨树“黑心材”是由于细菌的侵染。中国杨树黑心亦较为普遍,对木材的使用造成不利影响,尤其对胶合板和制浆工业不利影响更为严重。

  2. 变色类型与机理
  
  (1) 变色类型

  杨树湿心材属微生物变色类型,分别从湿心材和树汁分离得到了引起变色的是细菌,为革兰氏阴性杆菌欧文氏菌和芽孢杆菌。

  姜笑梅等对我国杨树湿心材研究表明,变色菌为胡萝卜亚种(Erwinia carotovora subsp.carotovora)、大黄欧文氏菌(E.rhapontici Millard Burkhold)、菊欧文氏菌(E.chrysanthemi Burkholder)、腊状芽孢杆菌(Bacillus cereus Frankland)、球形芽孢杆菌(B.sphaericus Neide)。欧文氏菌和腊状芽孢杆菌为兼性厌氧细菌,球状芽孢杆菌为好氧细菌。
  
  (2) 变色机理

  国外研究认为湿心材是由细菌的活动引起的。Carter从榆树湿心材中分离出欧文氏菌,并在健康树上回接,使树木水分含

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