桉樹無性系板式出材率與價(jià)值影響因子研究

桉樹無性系板式出材率與價(jià)值影響因子研究

我國木材資源匱乏。此外，由于天然林保護(hù)項(xiàng)目的實(shí)施和木材材積的增加，供需矛盾突出。大量發(fā)展速生豐產(chǎn)林是緩解矛盾的有效方法。桉樹(Eucalyptus)作為南方速生豐產(chǎn)林的戰(zhàn)略樹種,其無性系具有林分林相整齊、產(chǎn)量高、材質(zhì)一致等諸多優(yōu)點(diǎn),且木材密度大、剛度大、強(qiáng)度好、材質(zhì)細(xì)致、紋理漂亮等,已成為紙漿和人造板(膠合板、纖維板、刨花板)材的重要原料。單板是膠合板等集成材的組成單元,單板質(zhì)量的高低直接影響集成材品質(zhì)的優(yōu)劣。單板旋切的傳統(tǒng)方法是采用大徑材作為原料,隨著加工技術(shù)的進(jìn)步,小徑級(jí)單板材問世,進(jìn)而縮短了林木培育周期,加速了單板生產(chǎn)。近5a來,膠合板工業(yè)發(fā)展迅速,平均每年以63%的速度增長,但仍未能滿足市場需求。另外,纖維材銷售是以重量為計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),膠合板材則以單段原木平均小頭直徑分級(jí)銷售,缺乏檢尺和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),木材的合理使用未得到充分體現(xiàn)。對營林者來說主要注重單位面積產(chǎn)量,而生產(chǎn)企業(yè)則更加關(guān)注單位材積單板出材率和價(jià)值,質(zhì)量決定價(jià)格,單板出材率和質(zhì)量則決定木材價(jià)值。目前,已有研究表明節(jié)子、彎曲度和原木短裂對木材出材率有影響,且研究多集中在楊樹(Populus)、松樹(Pinus)等樹種,就桉樹少數(shù)品種也有涉及,但均未作系統(tǒng)深入的研究。因此,作桉樹單板出材率與價(jià)值影響因子研究具有非常重要的意義。本文通過對10個(gè)6年生桉樹無性系的單板出材率與價(jià)值進(jìn)行研究,提出影響單板出材率與價(jià)值的主要因子,對桉樹的育種、營林和加工有一定的參考價(jià)值。1材料和方法1.1氣候、土壤條件試驗(yàn)地位于廣東省湛江市遂溪縣南方國家級(jí)林木種苗示范基地內(nèi),地處東經(jīng)111°38′,北緯21°30′,屬北熱帶濕潤大區(qū)雷瓊區(qū)北緣,為海洋性季風(fēng)氣候,年平均氣溫23.1℃,極端最低溫1.4~3.6℃,極端最高溫37.2~38.8℃,年相對濕度80.4%,年降水量1567mm,5—9月降水量占全年的85.5%,夏季潮濕,冬季干旱,蒸發(fā)量1763mm,無霜期362d,林地平整,土壤為黃紅壤,較瘠薄。1.2試驗(yàn)材料1.3測試方法1.3.1參與生立木研究本試驗(yàn)開展于2009年8月。每個(gè)無性系選取30株(包括缺株、死株),進(jìn)行樹高、胸徑、樹皮厚度的調(diào)查。計(jì)算單株去皮材積。計(jì)算公式為:1.3.2旋切材料的制作從經(jīng)生長調(diào)查的30株林木中選取平均木3株,使用油鋸于伐根處人工伐倒,截取長1.3m的原木共5段,取第1、3、5段作為旋切材料,且在原木兩端標(biāo)記好大小頭方向和無性系、株號(hào)、木段號(hào),并立即將原木運(yùn)至陰涼處,防止過度失水。最終共伐倒立木30棵,獲得原木90段。1.3.3檢測記錄的內(nèi)容采伐完后,立即運(yùn)至室內(nèi),防止過多失水,并對原木的長度、大頭直徑、小頭直徑、彎曲、節(jié)子、端裂、樹脂囊和紋理角等進(jìn)行檢測記錄。原木材積計(jì)算公式:彎曲度計(jì)算公式:Z=C/L×100式中:Z為彎曲度(%),C為拱高(m),L為原木內(nèi)曲水平長(m)。1.3.4單帶旋轉(zhuǎn)1.3.5《桉樹全板》的密度和材質(zhì)每張單板從針節(jié)、死節(jié)、活節(jié)、孔洞、裂縫、毛刺、斜紋理和腐朽等缺陷進(jìn)行記錄;單板分級(jí)依據(jù)中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《旋切單板》(LY/T1599-2002)進(jìn)行,桉樹作為闊葉材膠合板表板按外觀等級(jí)分為5個(gè)級(jí)別。單板價(jià)格依照當(dāng)前市面價(jià)格計(jì)算:Ⅰ級(jí)2400RMB·m-3,Ⅱ、Ⅲ級(jí)2000RMB·m-3,Ⅳ、Ⅴ級(jí)1800RMB·m-3。單板出材率按單板材積與原木材積的百分比計(jì)算;單段原木價(jià)值按每段原木產(chǎn)出的每張單板的價(jià)值總和計(jì)算;單位材積價(jià)值按理論上每立方木材產(chǎn)生的單板價(jià)值的總和計(jì)算。1.4統(tǒng)計(jì)分析所有數(shù)據(jù)采用Excel2003和SPSS16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。2結(jié)果與分析2.1gl4、gl9、h3的生長特性本研究從立木的胸徑、樹高、樹皮厚度和去皮材積4個(gè)指標(biāo)來反映不同無性系立木的生長性狀。從表1可知,無性系間胸徑、樹高、樹皮厚度和去皮材積存在極顯著差異,由F值可知,樹皮厚度的差異最大。對于胸徑而言,GL4的胸徑最大,其平均值為13.4cm,SH7最小,平均值僅為9.5cm。樹高GL9最大,平均值為20.5m,SH7最小,平均值為16.8m。樹皮厚度LH5最厚,平均值為7.3mm,DH201-2最薄,平均值為4.2mm。對于去皮材積而言,GL4最大,平均值為0.1224m3,是最小SH7的2.42倍,無性系間去皮材積從大到小排序?yàn)?GL4>GL9>DH32-22>LH5>EC34>M1>UC184-1>DH201-2>LH1>SH7,以尾巨桉無性系最優(yōu)。去皮材積的高低決定木材可利用率的大小,也說明生長速度的快慢、追求高的去皮材積是林木培育的基本目的。2.2不同無性系樹的外觀分析2.3各無性系間等級(jí)差異對單板進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)死節(jié)、活節(jié)、孔洞和裂縫是單板主要的表面缺陷。從表3可知,無性系間單板的活節(jié)等級(jí)存在顯著差異,孔洞等級(jí)和裂縫等級(jí)存在極顯著差異,而死節(jié)等級(jí)差異不大。對死節(jié)等級(jí)而言,SH7等級(jí)最低,平均為3.87級(jí),其中尾細(xì)桉無性最高,平均為1.45級(jí),其中巨細(xì)桉和尾細(xì)桉無性系等級(jí)排名靠前。從孔洞等級(jí)來看,LH5等級(jí)最高,平均為1.49級(jí),UC184-1最低,平均為2.85級(jí),同時(shí)無性系間等級(jí)差異較大,其中尾細(xì)桉和尾巨桉無性系等級(jí)排名靠前。從裂縫等級(jí)來看,EC34等級(jí)最高,平均為2.84級(jí),DH201-2最低,平均為3.70級(jí),同時(shí)無性系間等級(jí)差異較大,其中尾巨桉等級(jí)排名靠前。從單板等級(jí)F值來看,各無性系間單板等級(jí)無顯著差異。依據(jù)我國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《旋切單板》,幾乎所有單板均屬于Ⅳ級(jí),極少為Ⅲ級(jí)。因此,可推斷單板價(jià)值差異的主要影響因素不在于單板質(zhì)量等級(jí),而單株材積和出材率才是關(guān)鍵。對單板出材率而言,經(jīng)LSD多重比較可將這10個(gè)無性系分為四類,第一類GL9,EC34;第。出材率的高低決定木材材積的可利用率,木材質(zhì)量的高低決定產(chǎn)出單板的質(zhì)量等級(jí),最終共同決定著木材的使用價(jià)值。對降低單板質(zhì)量等級(jí)的主要缺陷因子:死節(jié)、活節(jié)、孔洞、裂縫和單板等級(jí)進(jìn)行相關(guān)性分析(表4)可知,單板等級(jí)與死節(jié)、孔洞和裂縫存在極顯著正相關(guān)關(guān)系,其中與死節(jié)相關(guān)系數(shù)最大,達(dá)到0.286,這說明死節(jié)是影響單板等級(jí)的主要因素,孔洞和端裂也是降低單板等級(jí)的重要缺陷。因此,減少樹干死節(jié),是提高單板整體品質(zhì)的重要方法。2.4不同無性系單段樹干價(jià)值分析及單位物質(zhì)價(jià)值分析2.5單段培養(yǎng)模型的建立不同品種無性系具有不同生長能力和樹干形質(zhì),二者共同決定單板出材率和質(zhì)量等級(jí),從而影響木材使用價(jià)值。通過相關(guān)分析(表6),試圖找出影響單板出材率單段原木價(jià)值和單位材積價(jià)值的主要因素。對單板出材率而言,單板出材率與去皮材積存在極顯著正相關(guān)性,與彎曲度和尖削度存在極顯著負(fù)相關(guān)性,且彎曲度的相關(guān)系數(shù)最大,同時(shí)與節(jié)子數(shù)也表現(xiàn)有極顯著正相關(guān)性。對影響單板出材率的主要因素去皮材積、彎曲度、節(jié)子數(shù)、尖削度進(jìn)行多元回歸分析,建立如下模型:對單段原木價(jià)值而言,單段原木價(jià)值與去皮材積、小頭最小直徑、小頭直徑、節(jié)子數(shù)存在極顯著正相關(guān)關(guān)系,與彎曲度的存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。對去皮材積、小頭最小直徑、小頭直徑、彎曲度和節(jié)子數(shù)進(jìn)行多元回歸分析建立單段原木價(jià)值預(yù)測模型如下:木材的批量采伐,市場通常以重量單位噸或材積單位立方米計(jì)量,因此,為了方便預(yù)測批量木材的產(chǎn)品價(jià)值,則需建立單位材積價(jià)值預(yù)測模型。由表6可知:樹高、去皮材積、節(jié)子數(shù)與單位材積木材價(jià)值存在極顯著正相關(guān)性,且與彎曲度和尖削度存在極顯著負(fù)相關(guān)性,經(jīng)多元回歸分析,建立單位材積價(jià)值預(yù)測模型如下:綜上可知:各預(yù)測模型中,去皮材積的彈性最大,表明生長量是影響單板出材率與價(jià)值的關(guān)鍵因子。彎曲度和尖削度是降低出材率和單位材積價(jià)值的主要因子。小頭直徑和小頭最小直徑與單段原木價(jià)值高低關(guān)系密切。而單板出材率、單段原木價(jià)值、單位材積價(jià)值隨原木節(jié)子數(shù)的增加而增加,由此可推斷節(jié)子數(shù)量隨著樹齡的增大而增多。3桉樹雜質(zhì)分析節(jié)子尤其死節(jié)(孔洞)是降低單板質(zhì)量等級(jí)的主要因子,裂縫對其也有顯著影響。培育無節(jié)材,對立木在一定林齡進(jìn)行修枝處理,是減少節(jié)疤(特別是死節(jié))和提高單板質(zhì)量的重要措施。原木端裂和加工過程中機(jī)械破損是造成單板裂縫的主要原因,有研究表明生長應(yīng)力的釋放是造成原木端裂和單板裂縫的主要原因。當(dāng)前,提高加工工藝和減少原木應(yīng)力(如原木用水貯藏或蒸煮),對減少單板裂縫、提高單板質(zhì)量有重要意義。單板價(jià)值是最終評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)分析得出,材積是決定價(jià)值的最主要因子,彎曲度是降低價(jià)值的最主要因子,彎曲度每增加1%,出材率就降低3.9%~10.5%,同時(shí),尖削度也是降低單板出材率與價(jià)值的重要因子,由于無性系間彎曲度和尖削度無顯著差異,因此,對彎曲度和尖削度應(yīng)注意細(xì)微差別。原木節(jié)子數(shù)對價(jià)值起積極作用,其中是活節(jié)還是死節(jié)的作用并不清楚,應(yīng)進(jìn)一步對節(jié)子做更細(xì)分類。木材的銷售是以平均小頭直徑為標(biāo)準(zhǔn),文中證實(shí)小頭直徑是決定單段原木價(jià)值的主要因素之一,也明確小頭最小直徑對單段原木價(jià)值有顯著影響,這與Washusen等研究結(jié)果一致。同樣,彎曲度是降低單段原木價(jià)值的主要因子,由去皮材積、小頭最小直徑、小頭直徑、彎曲度和節(jié)子數(shù)建立的單段原木價(jià)值預(yù)測模型,能夠較好的預(yù)測單段原木價(jià)值,這對木材的銷售、購買、檢尺等具有一定指導(dǎo)意義。致謝:參與本研究人員還有國家林業(yè)局桉樹研究開發(fā)中心學(xué)生及廣東省遂溪縣方興木業(yè)有限公司經(jīng)理,在此一并感謝。試驗(yàn)林于2003年5月營造,共有10個(gè)桉樹雜種無性系,分別為:巨細(xì)桉(E.grandis×E.tereticornis)DH201-2;雷林1號(hào)(E.leizhouNo.1)SH7;尾巨桉(E.urophylla×E.grandis)GL9、EC34、DH32-22、GL4;尾細(xì)桉(E.urophylla×E.tereticornis)UC184-1、M1、LH1LH5。試驗(yàn)采用每個(gè)無性系3行隨機(jī)排列,每行40株,株行距2m×3m,1年生時(shí)追肥1次,期間多次除雜式中:VD為單株去皮材積(m3),H為樹高(m),D為胸徑(cm),T為樹皮厚(cm)。式中:V為原木材積(m3),L為原木長度(m),D1、D2、D3、D4分別為原木大頭長徑、短徑和小頭長徑、短徑(m)。式中:SI-2為單個(gè)端裂指數(shù),SLEND為端頭開裂長度(mm),SLSURFACE為端部開裂沿原木表面開裂長度(mm),RMEAN為原木端頭平均半徑(mm)。采用廣東省遂溪縣方興木業(yè)有限公司的無卡旋切機(jī),型號(hào):SHD1270-SK系列,功率:20.3kw,加工厚度:1.0mm~3.6mm,木料最大直徑:230mm,最長長度:1400mm。本試驗(yàn)調(diào)整設(shè)備后的單板規(guī)格定為:1300mm×640mm×1.7mm。本研究的原木外觀形質(zhì)指標(biāo)由小頭最小直徑頭直徑、彎曲度、節(jié)子數(shù)、大頭圓潤度、小頭圓潤、尖削度和端裂指數(shù)這8個(gè)指標(biāo)來體現(xiàn)(表2)。無系間原木小頭直徑、彎曲度、節(jié)子數(shù)、小頭圓潤度尖削度均無顯著性差異。對小頭直徑而言,LH5最大,平均值為12.6cm,SH7最小,平均值為10.8cm。彎曲度GL9最大(2.22%),而UC184-1的彎曲度最小,平均值為0.88%。節(jié)子數(shù)LH1最多,平均為9.0個(gè),EC34最少,平均為5.8個(gè)。小頭圓潤度GL4(96.12%)最大,UC184-1(91.11%)最小。尖削度GL9最大,平均值為1.23%,LH5最小,平均值為0.74%。無性系間小頭最小直徑、大頭圓潤度和端裂指數(shù)皆存在顯著差異,說明這些性狀具有較大的選擇潛力。對小頭最小直徑而言,LH5的小頭最小直徑最大,平均值為12.3cm,UC184-1最小,平均值為10.33cm。大頭圓潤度M1(96.33%)最大,DH201-2(90.43%)最小。端裂指數(shù)DH201-2最大,平均值為2.87,DH32-22最小,平均值為1.36。單板出材率和質(zhì)量等級(jí)決定單段原木價(jià)值和單位材積價(jià)值。從表5可知,對單段原木價(jià)值而言,無性系間單段原木價(jià)值存在顯著差異,其中EC34的單段原木價(jià)值最高,平均值為13.37RMB·log-1,DH201-2最低,平均值為5.97RMB·log-1,EC34是DH201-2的2.24倍,無性系單段原木價(jià)值從高到低可分為三類:第一類EC34,GL9;第二類GL4,LH1,DH32-22,LH5;第三類SH7,UC184-1,M1,DH201-2。對單位材積價(jià)值而言,EC34的單位材積價(jià)值最高,達(dá)到856.49RMB·m-3,DH201-2最低,為450.49RMB·m-3,EC34是DH201-2的1.90倍,無性系單位材積價(jià)值從高到低仍可分為三類:第一類EC34;第二類LH1,GL9,DH32-22,GL4;第三類SH7,UC184-1,LH5,M1,DH201-2。式中:Y為原木出材率(%),X1為去皮材積(m3),X2為彎曲度(%),X3為節(jié)子數(shù),X4為尖削度(%)。式中:Y為單段原木價(jià)值(RMB·log-1),X1為去皮材