（木材科学与技术专业论文）马尾松、杨木应力区与对应区制浆性能的比较研究.pdf

摘要 应力木在物理加工过程中不可避免地存在缺陷，对加工产品的质量产生较大的影 响，本文从制浆角度来全面深入地探索应力木与对应木以及侧木的制浆性能和纸张性 能能否达到造纸的要求。从而实现对木材的合理、高效利用，同时为制浆工艺的制定 提供科学的理论依据。 马尾松和杨木是我国最常用的工业原料，本文采用马尾松和杨木作为研究对象， 重点研究应力区与对应区各性能之间的差异。其研究结果如下： 1 、纤维形态与化学组成 马尾松应压区、对应区、侧区的纤维平均长度分别为3 9 2 4 p m 、4 0 2 5 p , m 、4 2 2 0 i t m 。 从三区的纤维长度值来看，应压区的制浆性能比对应区和侧区差。但从文中长宽比和 壁腔比来看，应压区比对应区和侧区的制浆性能好。 杨木应拉区、对应区和侧区的纤维平均长度分别为：1 3 2 1 1 t i n 、1 2 2 7 p m 、1 1 7 1 p m ， 比一些阔叶木以及其他品种杨木都高。从纤维长度和长宽比来看，应拉区的制浆性能 最好，对应区最差。 马尾松应压区的木素含量最高，综纤维素和纤维素含量都最低。杨木应拉区的木 素含量最低，综纤维素和纤维素含量都最高。 从文中的方差分析和多重比较结果来看，马尾松三区对木素含量的影响较显著， 应压区与对应区的差异也较显著；对纤维素的影响极显著，应压区与对应区的差异也 极显著；对综纤维素的影响不显著。杨木三区对木素、综纤维素和纤维素的影响都是 极显著的，应拉区和对应区的差异也是极显著的。 总之，从纤维形态和化学组成来看，马尾松、杨木三区都适宜制浆，都是较好的 制浆原料。 2 、制浆性能 通过对三区的摸索性试验，制定出应压区和应拉区的正交试验的工艺条件。根据 应力区正交试验的结果制定出马尾松三区制浆的最可行的工艺条件，其结果如下：用 碱量2 0 ，硫化度2 6 ，保温时间1 2 0 m i a 。 杨木对应区制浆的最可行的工艺条件为：用碱量1 6 ，硫化度2 4 ，保温时间 6 0 r a i n 。制定应拉区和侧区的最可行的工艺条件为：用碱量1 4 ，硫化度2 4 ，保温 时间3 0 r a i n 。 三区在最可行条件下制浆，马尾松应压区的卡伯值和得率分别为2 3 1 3 和 4 5 1 8 ，较对应区和侧区都高；杨木应拉区的卡伯值和得率分别为9 7 0 和6 1 0 3 ， 其卡伯值最低，得率最高。 3 、纸张的物理性能 马尾松、杨木的对应区和侧区随着用碱量增大，纸张的物理性能下降。 在2 0 用碱量条件下制浆后，马尾松应压区纸张的各项性能都最差，侧区的各项 性能都最好。 在1 4 用碱量条件下制浆，杨木应拉区纸张的抗张指数、耐破指数和综合强度指 数在三区中都最小，仅撕裂指数最大。 因此，应压区和应拉区在造纸上还存在一定缺陷；而对应区和侧区的纸张性能比 应力区较好，是制浆造纸的好原料，可以被充分利用。 关键词：应力木，纤维形态，化学组成，制浆性能，物理性能 a b s t r a c t r e a c t i o nw o o db e i n gd e f e c t si n e s c a p a b i l i t yi nt h e p h r s i e a lm a c h i n i n gp r o c e s s p r o d u c e sg r e a t e re f f e c t so nt h eq u a l i t yo fp r o d u c t , f r o mt h ev i e wo fp u l p i n g ，s ot h ep u l p i n g p r o p e r t i e sa n dp a p e rp r o p e r t i e so fr e a c t i o nw o o d ，o p p o s i t ew o o da n ds i d ew o o dw e r e e x p l o r e dr o u n d l ya n dd e e p l yi nt h i st h e s i st op r o v ew h e t h e rt h e yc o u l da c h i e v et h er e q u e s t o fm a k i n gp a p e r c o n s e q u e n t l y , r e a s o n a b l ea n de f f i c i e n tu s eo ft h et i m b e rc o u l db er e a l i z e d a n ds c i e n t i f i ct h e o r e t i cb a s i sc o u l db eo f f e r e d b e c a u s em a s s o np i n ea n dp o p l a rw e r eo f t e nu s e df o ri n d u s t r i a lm a t e r i a l ，t h e yw e r e r e g a r d e da sr e s e a r c h f u lo b j e c t s ，t h ee m p h a s e so fs t u d yw e r ed i f f e r e n c e so fp r o p e r t i e s b e t w e e nr e a c t i o nw o o da n do p p o s i t ew o o d t h er e s u l t so fr e s e a r c hw e r ea sf o l l o w s ： 1 f i b e rm o r p h o l o g ya n dc h e m i c a lc o m p o s i t i o n a v e r a g e f i b e rl e n g t ho fm a s s o np i n e ( c ，0 ，s ) w a sr e s p e c t i v e l y3 9 2 4 i t m , 4 0 2 5 1 ma n d 4 2 2 0 1 x m f r o mt h er e s u l t so ff i b e rl e n g t h , t h ep u l p i n gp r o p e r t i e so fc o m p r e s s i o nz o n ew e r e w o r s et h a nt h a to fo p p o s i t ez o n ea n ds i d ez o n e b u tf r o mt h er e s u l t so fr a t i oo fl e n g t ht o w i d t ha n dr u n k e lr a t i o ，t h ep u l p i n gp r o p e r t i e so fc o m p r e s s i o nz o n ew e r eb e t t e rt h a nt h a to f o p p o s i t ez o n ea n ds i d ez o n e a v e r a g ef i b e rl e n g t ho fp o p l a r ( t ，0 ，s ) w a sr e s p e c t i v e l y13 2 1g i n , 1 2 2 7 l - t ma n d l l71p m ，t h e yw e r eb i g g e rt h a nt h a to fs o m eh a r d w o o do ro t h e rk i n d sp o p l a r f r o mt h e r e s u l t so fa v e r a g ef i b e rl e n g t ha n dr a t i oo fl e n g t ht ow i d t h , t h ep u l p i n gp r o p e r t i e sw e r et h e b e s ti nt e n s i o nz o n e ，b u tt h e yw e r et h ew o r s ti no p p o s i t ez o n e t h ec o n t e n to fl i g n i ni nc o m p r e s s i o nz o n eo fm a s s o np i n ew a st h eh i g h e s t ；t h e c o n t e n t so fh o l o c e l l u l o s ea n dc e l l u l o s ew e r et h el o w e s t t h ec o n t e n to ft i g n i ni nt e n s i o n z o n eo fp o p l a rw a st h el o w e s t ，b u tt h ec o n t e n t so fh o l o c e l l u l o s ea n dc e l l u l o s ew e r et h e h i g h e s ti nt h r e ez o n e s f r o mt h er e s u l t so fv a r i a n c ea n a l y s i sa n dm u l t i p l ec o m p a r i s o n s ，t h ee f f e c to fm a s s o n p i n e ( o ，s ，c ) o nl i g n i nw a sm o r en o t a b l e ，a n dt h ed i f f e r e n c eb e t w e e nc o m p r e s s i o nz o n e a n do p p o s i t ez o n ew a sl a r g e r t h ee f f e c to nc e l l u l o s ew a sv e r ys i g n i f i c a n t , a n dt h e d i f f e r e n c eb e t w e e nc o m p r e s s i o nz o n ea n do p p o s i t ez o n ew a sa l s ov e r ys i g n i f i c a n t h o w e v e r , t h ee f f e c to nh o l o c e l l u l o s ew a sn o ts i g n i f i c a n t t h ee f f e c to fp o p l a r ( o ，s ，do n l i g r d n , h o l o c e l l u l o s ea n dc e l l u l o s ew e r ea l lv e r ys i g n i f i c a n t , a n dt h ed i f f e r e n c eb e t w e e n t e n s i o nz o n ea n do p p o s i t ez o n ew a sa l s ov e r ys i g n i f i c a n t i i i i nc o n c l u s i o n , t h et h r e ez o n e so fm a s s o np i n ea n dp o p l a rw e r ea l ls u i t a b l ef o rp u l p i n g ， a n dt h e yw e r ea l lb e t t e rp u l p i n gm a t e r i a lf r o m t h er e s u l t so ff i b r em o r p h o l o g ya n d c h e m i c a lc o m p o s i t i o n 2 p u l p i n gp e r f o r m a n c e t h et e c h n o l o g i cc o n d i t i o n so fo r t h o g o n a ld e s i g nw e r em a d eo u ti nc o m p r e s s i o nz o n e a n dt e n s i o nz o n eb yg r o p i n gt e s to nt h r e ez o n e so fm a s s o np i n ea n dp o p l a r t h eb e s t f e a s i b l ec o n d i t i o n so fp u l p i n gi nt h r e ez o n e so fm a s s o np i n ew e r em a d eo u tb yt h er e s u l t s o fo r t h o g o n a ld e s i g no fr e a c t i o nz o n e t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ：a c t i v ea l k a l i ，s u l f i d i t y a n dr e t e n t i o nt i m eo ft e m p e r a t u r ew e r e2 0 ，2 6 a n d12 0 m i n u t e s ，r e s p e c t i v e l y t h eb e s tf e a s i b l ec o n d i t i o n so f o p p o s i t ez o n ei np o p l a rw e r ea sf o l l o w s ：a c t i v ea l k a l i ， s u l f i d i t ya n dr e t e n t i o nt i m eo ft e m p e r a t u r ew e r e16 ，2 4 a n d6 0 m i n u t e s ，r e s p e c t i v e l y a n dt h eb e s tf e a s i b l ec o n d i t i o n so ft e n s i o nz o n ea n ds i d ez o n ew e r ea sf o l l o w s ：a l k a l i ， s u l f i d i t ya n dr e t e n t i o nt i m eo ft e m p e r a t u r ew e l e14 ，2 4 a n d3 0 m i n u t e s ，r e s p e c t i v e l y u n d e rt h eb e s tf e a s i b l ec o n d i t i o no fp u l p i n g ，k a p p an u m b e ra n dy i e l dw e r e r e s p e c t i v e l y2 3 1 3a n d4 5 1 8 i nc o m p r e s s i o nz o n eo fm a s s o np i n e ，w h i c hw e r eh i g h e r t h a nt h a to f o p p o s i t ez o n ea n ds i d ez o n e k a p p an u m b e ra n dy i e l dw e r er e s p e c t i v e l y9 7 0 a n d61 0 3 i nt e n s i o nz o n eo fp o p l a r , s ok a p p an u m b e r w a st h el o w e s t , h o w e v e r , t h ey i e l d w a st h eh i g h e s tt h a nt h a to fo p p o s i t ez o n ea n ds i d ez o n e 3 p h y s i c a lp e r f o r m a n c eo fp a p e r w i t ht h ei n c r e a s eo fa c t i v ea l k a l i ，p h y s i c a lp e r f o r m a n c e so fp a p e ri nc o m p r e s s i o n z o n ea n ds i d ez o n eb e c a m ew o r s e u n d e rt h ec o n d i t i o no fa c t i v ea l k a l io f2 0 ，s e v e r a lp e r f o r m a n c e so fp a p e ri n c o m p r e s s i o nz o n eo fm a s s o np i n ew e r ea l lt h ew o r s ti nt h r e ez o n e s h o w e v e r , t h o s eo fs i d e z o n ew e r ea l lt h eb e s t u n d e rt h ec o n d i t i o no fa c t i v ea l k a l io f1 4 ，i n d e xo ft e n s i l es t r e n g t h , i n d e xo f b u r s t i n g s 仃e n g t ha n di n d e xo fs y n t h e t i cs 仃e n g t h i nt e n s i o nz o n eo fp o p l a rw e r et h e s m a l l e s t , o n l yt e a ri n d e xw a st h eb i g g e s t i nt h r e ez o n e s i nc o n c l u s i o n ，c o m p r e s s i o nz o n ea n dt e n s i o nz o n es t i l lp r e s e n t e dd e f i n i t ed e f e c t si n p u l p i n g ；h o w e v e r , p a p e rp e r f o r m a n c e so fo p p o s i t ez o n ea n ds i d ez o n ew e r eb e t t e rt h a n r e a c t i o nz o n e ，s oo p p o s i t ez o n ea n ds i d ez o n ec o u l dn o to n l yb em a d eg o o du s eo fp u l p i n g a n dm a k i n gp a p e rb u ta l s ow e r er e g a r d e da sb e a e rm a t e r i a l s k e y w o r d s ：r e a c t i o nw o o d , f i b e rm o r p h o l o g y , c h e m i c a lc o m p o s i t i o n , p u l p i n gp e r f o r m a n c e ， p h y s i c a lp e r f o r m a n c e i v 主要说明土交阢忉 1 、本文进行方差分析所用的软件是s p s s 。 2 、本文单因素方差分析的多重比较都是采用l s d 法。即用t 检验完成组间成对 均值的比较。 3 、本文单因素方差分析的多重比较中出现：代表极显著，即代表1 的显著 水平；代表较显著，即代表5 的显著水平；代表显著，即代表1 0 的显著水平。 独创性声明 本人声明所呈的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽 农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学砬论文作者签名：上扛纽一 签字日期：d 占年石月恬日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文件， 允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽农业大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，收录到中国学位论文全文数据 库，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，向社 会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 。 学位论文作者签名：肆铨 签字日期：d f 年6 月，日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通信地址： 指导教师签名：杰蒸 签字日期：o 子年石月日 电话： 邮编： 文献综述 虽然我国的制浆造纸工业已经有了长足的发展，但仍然面临许多亟待解决的问 题，尤其是与北美和北欧的现代制浆造纸工业相比，尚有很大差距，主要表现在原料 结构、污染治理和产业结构三个方面。其中纤维原料不足是造纸工业的首要问题，纤 维原料不足主要是因为我国森林资源现状决定的。 我国森林资源现状 人类社会已经进入自然和谐发展的阶段，材料、环境和自然资源保护利用已成为 国际社会最关心和最迫切需要解决的问题。在当今，木材是国民经济建设和人们日常 生活中不可缺少的重要资源之一。在水泥、钢铁、木材、塑料四大建筑材料中，木材 是唯一可再生利用的循环经济材料。随着现代工业和科学技术的发展，木材用途越来 越广泛，其中木质能源也是很重要的一个发展方向。然而今日的森林由于不合理的开 发和长期使用，许多国家已面临沙漠化的威胁。土壤冲刷、洪水泛滥、风暴肆虐、沙 漠扩大、生态平衡遭到破坏，直接影响着农牧业的发展。同时木材短缺，长期成为重 要物质供应中的短线，但人们对木材珍贵的程度仍然认识不足。凡是属于天然资源中 普遍存在的东西，往往是生活中不可缺少的东西，但却不为人们所珍惜。生命中不可 缺少的水、空气便是一例，直到大气、河流污染严重威胁着人类生存条件时，人们才 领悟其重要性。农业、森林也是这样，在经济不发达的情况下人们总认识不到其重要 性。1 9 9 8 年我国大面积发生洪涝灾害后，对森林的重要性才有了真正深刻的认识，并 开始实行天然林保护和速生人工林建设工程，力争在生态环境建设和木材利用方面取 得平衡的发展，以保障国家经济建设的需要。 我国林业土地2 6 7 4 3 万h m 2 ，森林1 7 5 亿h m 2 ，森林覆盖率由新中国成立初的8 6 提高到目前的1 8 2 1 ，活立木蓄积量1 2 4 5 6 亿m 3 ，森林蓄积量1 0 1 4 0 , f l m 3 。人工林保 存面积o 5 3 亿l a m 2 ，蓄积量1 5 0 5 亿m 3 ，人工林面积居世界首位。但是，我国森林资源 保护和发展的问题依然十分突出。从构建和谐社会、统筹人与自然和谐来看，森林资 源状况难以适应陆地生态系统主体作用的要求。总的看，我国森林资源总量不足、质 量不高、分布不均。森林覆盖率只有世界平均水平2 9 6 的6 1 5 2 ，居世界第1 3 0 位。 人均占有森林面积0 1 3 2h m 2 ，相当于世界人均占有o 6 公顷的2 2 ，居世界第1 3 4 位。 人均占有森林蓄积9 4 2 1 m 3 ，相当于世界人均占有6 4 6 3 立方米的1 4 5 8 ，居世界第1 2 2 位。由于森林分布不均，东部地区森林覆盖率为3 4 2 7 ，中部地区为2 7 1 2 ，西部 地区只有1 2 5 4 ，而占国土面积3 2 1 9 的西北5 省森林覆盖率只有5 8 6 。从国民经 济社会发展来看，森林资源和森林质量难以满足社会发展和经济增长的刚性要求。我 国每年对林木蓄积消耗的总需求量为5 5 亿1 3 1 3 左右，而现有森林蓄积资源的年合理供 给量仅为2 6 亿m 3 ，国家建设急需的大径级木材和优良硬质木材极其缺乏，每年进1 2 1 各种林产品折合林木蓄积量近2 亿m 3 。现有1 7 5 亿h m 2 森林中，林分质量不高，龄组结 构不合理。林分平均每公顷蓄积量只有8 4 7 3m 3 ，相当于世界平均水平的8 4 8 6 ，林 分平均胸径只有1 3 8 0 e m 。林龄组结构不合理，幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林比 例不符合林业和木材加工业可持续发展要求。人工林经营水平不高，树种单一现象还 比较严重。此外，林地流失依然严峻，林木过量采伐仍相当严重，一方面可采资源严 重不足，另一方面超限额采伐问题依然十分严重。全国年均超限额采伐量达7 5 5 4 2 1 万m 3 【1 1 。 我国既是一个木材生产大国又是一个木材消耗大国。近十年来，我国木材消费平 均增长率达3 7 1 。随着国民经济建设与发展，木材缺口将进一步加大，木材需求与 环境保护的矛盾将更进一步突出。尤其是国家实施“天保 工程，控制木材采伐量后， 这种供需矛盾在相当一段时间内还会加剧。如何解决这一突出矛盾和完成这一长期艰 巨的任务，这是林业工作者必须面对和必须解决的难题。木材进口是缓解当前矛盾的 一个重要途径。以2 0 0 3 年为例，我国用于进口原木、锯材、人造板、木浆及纸板耗汇 1 3 0 亿美元左右，折合人民币1 0 0 0 多亿元，是仅次于石油、钢铁的第三大用汇产品【2 】。 但进口只能是暂时缓解国内森林资源供给与需求矛盾。长期大量进口木材，不仅会引 起国家间争夺有限资源的矛盾，而且也会引起国际上指责我国不关心地球其他地区的 生态环境。近几年来，国际原木出口市场已受到很大的限制，许多国家基于环境保护 压力和对工业原木加工增值的要求、发展本国经济等多方面原因已严格限制原木出 口，其价格不断上涨，并且国际市场原木出口总量有限，一直徘徊在l 亿 - - 1 2 , 1 7 _ a n 3 。 木材短缺是世界范围内的问题，工业原料的原木进口将会变得越来越困难，显然长期 大量进口木材不是长远之计，它只能作为一种补充和调剂手段，我国木材工业发展必 须立足于国内木材资源增长这一基础。 大力发展人工林 森林是可再生资源，通过努力和采取得当的政策措施，大力发展人工林和木材加 工业，需求的扩大不仅不会使森林资源减少，还会促使林业生产的发展，从而有利于 生态建设。为了满足经济发展对森林资源的需求，减少对天然林的破坏，保护生态环 境，实现经济的可持续发展，世界各国都在大力发展人工林，以替代逐渐匮乏的天然 林资源【3 】。大力发展马尾松、杨树、桉树等速生丰产林，可促进生态平衡，保持水土， 减轻风害，并改变部分地区林带匮乏和生态环境差的状况。利用人工速生林造纸，可 在全面实旖天然林保护工程的同时，缓解当前造纸原料紧缺的状况。加快速生丰产人 工林建设，对促进林业发展和生态环境工程建设，实施林业产业化和集约化经营，实 现生态效益、社会效益和经济效益的统一结合均具有重大意义【4 吲。 2 国外一般称速生丰产林( f a s t - g r o w i n ga n dh i g h - y i e l d i n gf o r e s t ) 为速生人工林 ( f a s t - g r o w i n gp l a n t a t i o n ) 、工业人工林( i n d u s t r i a lf o r e s tp l a n t a t i o n ) 或短轮伐期人工林 ( s h o r t r o t a t i o np l a n t a t i o n ) 等。世界各国的速生丰产林因树种、地区和用途而异，热带、 亚热带地区主要发展桉树、松树、柚木、金合欢、桃花心木等；中纬度地区主要发展 松科和杨柳科树种。近十几年来全球热带和亚热带地区每年新增加的2 6 0 万1 - 1 m 2 人工林 中，约5 0 由桉属、松属、合欢属和柚木“三属一种”组成r 7 1 。早在1 9 2 5 年新西兰林 务局局长麦太金便力主发展辐射松人工集约栽培，因为他预测到天然林资源迟早会枯 竭。进入9 0 年代以后，森林的生态效益逐渐成为社会关注的焦点，世界各国的林业逐 步转移到以可持续发展为重点的经营方向上来，一方面致力维持和促进长期稳定的森 林生态系统，另一方面通过发展人工林获取必要的森林产品，以满足社会和经济发展 的需要【8 】。1 9 9 5 年世界人工林面积达1 2 3 7 亿h r n 2 ，1 9 9 9 年为1 4 3 亿1 m 2 ，年增长率为4 ， 2 0 0 0 年全球1 3 用材源于人工林，至1 j 2 0 0 5 年年底，我国已完成速生丰产用材林基地建 设工程总任务的2 5 ，1 8 个重点省区合计营造以纸浆原料林、人造板原料林和大径级 用材林为主体的速生丰产林达3 4 8 1 3 万h m 2 ，完成低质用材林改造面积2 2 万h m 2 【9 】。到 2 0 5 0 年，预计人类所需木材将有7 5 来自人工林，其中1 2 为速生丰产林。现在很多国 家都把发展工业人工林作为代替天然林解决木材供需矛盾的战略举措。我国人工林发 展始于上世纪6 0 年代，至今已有4 0 多年，现有人工林面积为4 6 6 7 万h m 2 ，居世界各国 之首【l o j 。我国已经由利用天然林为主向利用人工林为主转变。比如桤木( a l n u s c r e m a s t o g y n eb u r k ) 人工林可持续发展，是一个面向市场、进行系统开发、综合利用， 以提高效益为中心，转变经济增长方式，走内涵式、集约型科技含量高的林业发展道 路，实施以资源为基础、以市场为导向、以林产工业为龙头、以科技为保证，促进桤 木人工林社会经济系统持续、稳定、快速、健康的发展。基本方针是以科学技术为依 托，将经济增长方式从粗放经营型向集约经营型转变，坚持生态效益、经济效益、社 会效益有机统一，提高经营管理水平，坚持发展优质、高产、高效、低耗的人工林经 营体系，改变“大资源、小产业、低产值、微效益 的不利局面【1 1 1 。广西的桉树人 工林在短期内缓解了我国木材特别是中、大径级木材紧缺的状况，解决了供需不平衡 的矛盾，减轻了天然林、水源林和保护林的压力，达到天然林的有效保护，改善生态 环境的目的【1 2 j 。但是在过去主要营造的人工林时没有注重研究木材性质与营林培育的 关系，未能按照用材部门对木材性质的要求营造人工林，以致现在已成林的人工林木 材很难适应市场的需求，不能向社会提供适用的木材，在缓解木材供求矛盾中不能起 到应有的作用；加之对这些已成林的难以适应市场需求而又不同于天然林木材的人工 林木材没有进行系统的木材性质研究，没有研究木材性质与加工利用的关系，因而其 加工利用缺乏科学依据，不能适材适用、材尽其用、充分合理利用，造成有材不好用 或低效利用，以致已成林的人工林木材在国民经济建设中不能发挥应有的效益【”1 ；以 及对大径级材种的定向培育考虑较少，对对口工业发展扣的不严，速生丰产林只强调 “速 和“丰 两个方面，没有考虑到速生丰产林应具有“定向 、“速生 、“丰 产 、“优质 、“稳定 、“高效等方面【1 4 1 ，而且由于人工林生长快、轮伐期短， 树木径级小，树干中幼龄材比例较大，导致普遍材质较疏松，易腐朽、难干燥。特别 是一些树种在生长培育过程中产生了较大的生长应力( g r o w t hs t r e s s ) 且分布不均， 这些树种如针叶材的马尾松和东北落叶松，阔叶材的桉树和水青冈等，在立木和刚伐 倒的木材中产生轮裂、脆心和压伤等缺陷，在原木锯解等过程中木材内部应力的平衡 被打破，应力释放后产生弓弯、横弯、扭曲和夹锯等【1 5 1 。因此，幼龄材和应力木多年 来一直被视作加工缺陷材，其材性分别比成熟材和正常材低。 幼龄材( d u v e n iew o o d ) 和应力木( r e a c tio nw o o d ) 从木材学角度来看，速生材材性主要特点有二：一是速生材中包含的幼龄材 ( j u v e n i l ew o o d ) 比例太大；二是速生材中所包含的应力木( r e a c t i o nw o o d ) 的比 例也较大。 根据木材构造和材性的基本区别，树干可以分为两个区域。围绕髓呈圆柱体，在 形成层形成木材时期活动的树冠区域内，受顶端分生组织伸长影响的部分是幼龄材。 正在生长的树木，当树冠向上移动较高的时候，顶端分生组织的影响在一定的形成层 区内减弱，便形成了成熟材。由于幼龄材材性比成熟材材性普遍低劣，所以幼龄材不 适合用作结构材，而且在一些用途中常避免使用幼龄材，主要是由于带髓心的木材纵 向干缩较大，导致锯材翘曲【1 5 1 。国外及国内对幼龄材的研究学者主要有l e v e n t e c s o k a 1 6 1 ，j f d u m a i l ，p c a s t e m 1 7 1 ，东北林业大学的刘迎涛，刘一星，李坚【1 8 1 ，贵 州大学的李勇民【1 9 1 ，浙江林学院的金春德，文桂峰，汤燕平，徐策，延边农学院的张 美淑【2 0 】，中国林业科学研究院木材工业研究所的秦特夫，黄洛华，周勤【2 l 】，安徽农 业大学的刘盛全，储茵，岳西县林业局的张余才瞄】，湖北民族学院生物科学与技术学 院的张应团，湖北省恩施州林科所的张应坤，湖北省利川市林业局姜高明【2 3 1 ，中国林 业科学研究院木材工业研究所的黄荣凤，鲍甫成，张冬梅【2 4 1 ，等等。 由于树木在生长的早期，即形成幼龄材的一些年里，很容易受外部自然力或者土 壤、气候的影响而发生树干的倾斜或弯曲，从而产生应力木。换句话说，幼龄材的产 生常常伴随应力木的产生。因此从以往学者对幼龄材的划分以及对幼龄材材性的基础 性研究得知：本文如果把1 8 年生的马尾松和7 年生的杨木作为纸浆材，以前人划分幼 龄材与成熟材的年限1 5 年( j a n e 2 5 】认为，幼龄材产生时间似乎是多变的，通常发现在 2 0 2 5 个生长轮内，亦可能大约在1 5 个生长轮内，1 5 个生长轮后才是成熟材的结构。) 为标准的话，那么马尾松和杨木基本都是幼龄材。虽然幼龄材的纤维形态不如成熟材 好，木素含量也较成熟材高，纸张性能也较成熟材差，但是我们知道，用于制浆的人 工速生材为了追求经济价值，往往只强调“速和“丰 两个方面，生长期大多都不 4 会超过1 5 年，都是幼龄材制浆。而且制浆材的用量较大，从制浆原料短缺这方面考虑， 也不宜把应力木和幼龄材严格区分开来。 国内外对应力木的研究 应力木( r e a c t i o nw o o d ) 一词用以表示横切面的一种偏心的偏宽部分。裸子植 物的应力木，称应压术( c o m p r e s s i o nw o o d ) 因为它形成偏心横切面的宽边位于倾 斜树干或树枝的下边，或受压力的一侧。被子植物的应力术，称应拉术( t e n s i o n w o o d ) ，应拉木位于倾斜树干或树枝横切面的上侧。然而也有例外，它也可以分散 在村枝横切面各处，在直立的杨木中有时也能发现应力木。2 1 。一般应力木一侧的 生长应力和应变和其他处的不一样。 应力木是树木中的非正常组织，它的形成主要是一种机理作用，使倾斜树干恢复 到垂直的方位，或者使树枝保持一个适宜的方位角。最初人们认为是在偏倚树干和倾 斜树枝上下两侧之间的应力不平衡，导致形成区的局部生长受到一种刺激作用，这种 作用把针叶树树干推回 到垂直方位；把阔叶材树 干拉回到垂直方位( 如右 图所示) 。然而，实验证 明，单纯应力不是引起应 力木形成的唯一因素，树 干中应力术形成的位置 与重力之间存在一定的 关系，虽然这种关系还没 有满意的解释。也有研究 者认为应力木是由于植 物激素分布不匀而形成的。因此关于应力木形成的原因至今未有定论【l “。 通过查阅有关应力木的文献资料发现国外对此研究较早也较全面。最早的如德国 的植物学家k a r lg u s t a vs a n i o 于1 8 6 0 年就对应力木进行了科学有力的论述田】。研究的 内容包括应力术的产生及形成原因、部分树种应力木的材性及其对加工利用的影响。 m u n c h 2 9 1 1 9 3 8 年对倾斜树干和树枝中的应力木的作用非常感兴趣。还有w e s t i n g ， h u g h e s w i l s o n 和a i 曲e r 【3 2 】等人都对应力木进行了非常详细地研究。c l a r k e ( 1 9 3 9 ) ， j a c o b s ( 1 9 4 5 ) ，b o y d ( 1 9 5 0 a , b ，c ) m a y e r - w e g e l i n ( 1 9 5 5 ) ，p l a t o n ( 1 9 5 9 ) ，l e n z a n d s n a s s l 哑1 9 5 9 ) ，k u b l e r ( 1 9 5 9 ) ，d i n w o o d k ( 1 9 6 6 ) 等对应力木的应力和应变阻及相关材 性也有较为全面的阐述。l o w ( 1 9 6 4 ) ，( 1 9 6 5 ，1 9 6 8 ) ，t i m e l l ( 1 9 8 1 ) 对针叶材应压木的 研究也曾进行过综述，t i m e l l 于1 9 8 6 年又分三卷对应压木进行了全面总结。近些年， j a n n y s t 埔m ，0 1 1 e b a g m a n ( 1 9 9 9 ) ”“，k e i ”i c h i b a b a t a k a y u k i a s a d a ，t a k a h i s a h a y a s h i ( 2 0 0 0 ) 3 4 】，n y o s h i z a w a ，a i n a m i ，s m i y a k e ( 2 0 0 0 ) l 捌，h i r o y u k iy a m a m o t o ( 2 0 0 4 ) 冈，i n g ob u r g e r t ，k l a u sf r f l h m a n n ，j o z e fk e c k e s ( 2 0 0 4 ) 1 3 7 1 ，j e a n - p a u lj o s e l e a u ，t a k a n o d i m a i ，k a t s u s h ik u r o d a ( 2 0 0 4 ) 3 s 】，w a t a r ua o y a m a ，a k i r am a t s u m u r a ，y u j it s u t s u m i ( 2 0 0 1 ) 1 3 9 ，m a r j a ns e d i g h i g i l a n i ，h o m e i r as u n d e r l a n d ，p a r v i zn a v i ( 2 0 0 5 ) d o ， j u l i e nr u e h e ，m a s a t oy o s h i d a ，b r u n oc l a i r ( 2 0 0 7 ) j a i l ，r y of u n a d a ，t a t s u h i k om i u r a ， y o u s u k es h i m i z u ( 2 0 0 8 ) 4 2 】，h i r o y u l dy a m a m o t o ，k e n t a r oa b e ，y o s h i h a r ua r a k a w a ( 2 0 0 5 ) 【4 3 1 ，b r u n oc l a i r ，b e r n a r dt h i b a u t ，j u n j is u g i y a m a ( 2 0 0 5 ) m 】等人也对应压 木和应拉木的划分方法、解剖特征、木素分布特征、胶质层的作用、胶质层的分离等 方面进行了大量的基础性研究。 国内研究应力木的学者主要有：刘盛全，江泽慧【2 7 ，4 5 】，主要研究刺楸木材应拉木 与对应木的材性：邓恢，谢少华【4 6 】，主要研究马尾松间伐材的纤维形态、化学成分及 主要物理力学性质，并与成熟材进行了比较；林金星，李正理【4 7 】，用光学显微镜和扫 描电镜观察比较马尾松正常木与应压木的结构差异，同时还讨论了应压木形成的可能 机理。陈汉章，黄日明和陈承德【4 引，对马尾松枝桠材的应压木、对应木和正常干材的 室内天然耐腐性进行了对比试验。陈承德，黄日明，林元辉和刘文彬【4 9 - 5 l 】，研究了马 尾松枝桠材应压木与对应木的解剖特征、化学、物理及力学性质，并与正常干材对比， 几年后又对3 种阔叶树( 米槠、木荷、拟赤扬) 枝桠材的应拉木和对应木的解剖特征及 材性进行观察和试验。阮锡根，王婉华，潘彪【5 2 】，他们论证了用x 射线( 0 0 2 ) 衍射图谱 测量木材平均纤丝角的方法，并解释了前人用分峰法测得的纤丝角偏小的原因，在此 基础上对马尾松应压木和6 9 杨应拉木进行测试，对测得的各种形状的( 0 0 2 ) 衍射图谱 进行合理解释。徐峰，孙润昌等( 2 0 0 6 年) 也对正常材和应力木的解剖和木素分布有 很深刻地研究印j 。 本文所选树种( 马尾松和杨木) 造纸工业在今后相当长的一段时间内仍将是一个增长的工业，随着人们对纸和纸 板及其制品多样化的要求和消费量的日益增长，造纸工业面临的主要问题仍是纤维原 料的来源。由于世界天然林资源日益减少，世界生态环境要求减少对森林的采伐，加 上天然的优良造纸材种