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2018年  40卷  第7期

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林学
基于频谱和光谱特征的高光谱地物分类比较
张莹, 张晓丽, 李宏志, 刘会玲
2018, 40(7): 1-8. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170342
摘要:
目的频谱作为物质的能量特征进行地物的识别是可行的。本文针对国内外利用频谱进行地物分类尤其是森林植被分类研究的匮乏,探索频谱的地物识别潜力,将高光谱影像的光谱曲线转化为频谱进行地物识别研究。方法以福建将乐林场为研究区,利用国产环境小卫星高光谱影像(HJ-1A HSI)和同时成像的多光谱影像(CCD),通过能量分离变换的方法对高光谱和多光谱进行融合,获取高空间分辨率的高光谱影像;然后,将融合影像的光谱曲线转化到频率域,进而获取频谱;通过“频谱距离”对研究区进行地物分类,并将分类结果与光谱角填图(SAM)分类结果进行比较。结果在频域中植被类别和非植被类别的低阶幅度谱具有明显的可分性,频谱方法提高了马尾松、杉木和阔叶林的制图精度,对于光谱特征相似的不同森林植被具有更好的区分能力;非植被类别在1阶谐波的频谱容易区分, 植被类别需要用前7次谐波的幅度谱进行区分,随着频率的增大,频谱变化趋于相似,并且非植被类别在频域的能量累计速度高于植被类别;与SAM的分类结果比较发现,基于频谱的分类方法总体分类精度为84.19%,比SAM分类结果总体精度提高0.7%。结论利用频谱信息可以降低光谱曲线上噪声的影响,保留类别的重要区别信息,提高地类的分类精度,因此利用频域中的频谱进行地类识别具有可行性。
2006—2016年间北京五环内居住区绿地树种组成变化
李茜, 郄光发, 姜莎莎, 张喆, 李明霞
2018, 40(7): 9-17. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170381
摘要:
目的对居住区绿地的树种组成结构和10年变化特征进行分析,提出了居住区绿化建议,为今后城市居住区绿地的规划以及改造等工作提供参考。方法以北京城区五环内23处居住区为研究对象,对研究区域内高于1.5 m以上的乔灌木进行每木测量,调查内容包括树种、树高、胸径、冠幅、株数以及修剪情况等信息,并对居住绿地主要树种的使用频度、密度、覆盖度、相对频度、相对密度、相对覆盖度、株均覆盖面积、重要值等特征参数进行分析,并与10年前的数据进行对比研究。结果(1) 本文所调研的北京五环内居住区绿地现有乔灌木34科61属85种,共有乔灌木9 799株,乔木与灌木数量之比达6.2:1,树木平均密度为39株/hm2,与10年前相比,树种数量增加27%,树木平均密度增长30%,种类提升39%,灌木所占比例提升到1.55倍。(2)居住区绿地内数量最多的20个主要树种的种类和数量在10年之间变化显著,观赏类和可食类树种数量呈增加趋势明显,碧桃、玉兰、西府海棠、香椿、二球悬铃木、银杏的数量分别为2006年的7.07、6.36、5.53、4.90、3.38和3.28倍,成为居住区绿地新的主要树种,而曾经的主要树种毛白杨、侧柏、无刺枣、毛泡桐、白皮松的数量则分别锐减至10年前的43.95%、11.74%、24.09%、9.34%、41.24%。同时,圆柏数量增至10年前的5.84倍,呈现出与侧柏截然相反的变化趋势,成为居住区替代侧柏的主要针叶树种。(3)与2006年相比,居住区绿地20种主要树种的使用频度均呈上升趋势,其中圆柏、碧桃、玉兰、二球悬铃木增长明显,分别为10年前的22.75、5.27、4.25和3.15倍,无刺枣、石榴与柿虽然数量较少,但其使用频度却也分别从0.44、0.28、0.48提高到0.61、0.67、0.67。(4)居住区绿地内20种主要树种的整体覆盖度与株均覆盖面积均有所下降,整体覆盖度降低了0.007,降幅为7.53%,其中毛白杨、臭椿、刺槐等树种覆盖度下降趋势尤其显著,分别降至2006年的30.51%、15.38%和50.00%。由于截干严重,毛白杨、臭椿的株均覆盖面积分别降至10年前的51.57%、16.85%。(5)国槐(Ⅳ=0.529)、绒毛白蜡(Ⅳ=0.321)、圆柏(Ⅳ=0.212)、毛白杨(Ⅳ =0.195)、二球悬铃木(Ⅳ=0.182)、香椿(Ⅳ=0.163)是目前居住区绿地最主要的优势树种;侧柏、泡桐的优势度在10年前后下降明显,其重要值分别从2006年的0.155、0.107下降到2016年的0.017、0.002;圆柏、悬铃木的优势地位显著上升,其重要值分别提升了11.16和4.67倍。结论居住区整体绿化状况有所改善,林木密度、树种种类均有显著增加,树种结构更加合理亲民,毛白杨、臭椿、侧柏等植源性致敏树种或生长适应性不好的树种数量逐渐减少,而香椿、银杏、悬铃木、西府海棠等群众喜爱的树种日益增加。但是居住区绿地整体绿量并未得到有效提升,整体覆盖度下降了4.73%,在空间绿量上还有较大的提升空间和潜力。
地形部位对贵州茂兰喀斯特森林群落结构及物种多样性的影响
秦随涛, 龙翠玲, 吴邦利
2018, 40(7): 18-26. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170466
摘要:
目的地形是导致植物群落结构异质性的重要因素,了解茂兰喀斯特森林木本植物群落结构及物种多样性的地形差异,对揭示喀斯特森林的物种维持机制具有重要意义。方法根据群落调查法进行样地调查,分析植物群落结构。采用Margalef丰富度指数(D)、Pielou均匀度指数(J)、Simpson优势度指数(M)和Shannon-Wiener多样性指数(H)等多样性指标研究3种地形部位(槽谷、坡地、漏斗)群落乔木层和灌木层的物种多样性。结果(1) 在研究区内,槽谷森林共有木本植物81种,隶属39科63属;漏斗森林木本植物共有80种,隶属39科61属;坡地森林木本植物共有69种,隶属35科58属。槽谷森林的物种区系组成最复杂,其次是漏斗森林,坡地森林的物种区系组成最简单。3种地形部位的优势种主要是樟科、蔷薇科、漆树科和山茱萸科植物等。30个样地的PCA排序结果反映了群落类型与环境梯度之间的关系,影响群落物种组成差异的主要环境因子为光照、水分和土壤。(2)3种地形部位群落乔木层中轮叶木姜子的重要值最大,是群落的优势种,青冈栎、四照花和翅荚香槐的重要值低于轮叶木姜子,是群落乔木层的亚优势种,皱叶海桐是灌木层的优势种。(3)3种地形部位木本植物生活型以中高位芽和小高位芽植物为主,大高位芽植物最少。坡地森林以小高位芽植物占优势,而漏斗和槽谷森林以中高位芽植物为主。(4)3种地形部位乔木层物种多样性指数为槽谷>漏斗>坡地,但灌木层物种多样性指数则表现为槽谷>坡地>漏斗。结论在3种地形中,槽谷森林的物种区系组成最复杂,物种多样性最丰富,群落优势种为轮叶木姜子和皱叶海桐,木本植物生活型以中高位芽和小高位芽植物为主,光照、水分和土壤条件是影响不同地形群落分布格局的主要环境因子。
沙地天然樟子松径向生长对干旱的响应
张晓, 潘磊磊, SemyungKwon, 刘艳书, 杨晓晖, 时忠杰
2018, 40(7): 27-35. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170467
摘要:
目的呼伦贝尔沙地为天然樟子松分布区的南缘,气候变化呈暖干化特点,研究该区樟子松树木径向生长对气候的响应及其应对干旱的能力,有助于促进气候变化背景下沙地天然樟子松林的保护与恢复。方法在呼伦贝尔沙地的南辉和伊敏河两个地点建立了树轮宽度标准年表并对其变化进行比较,利用树轮宽度标准年表与气候因子进行相关分析,并计算樟子松应对极端干旱的抵抗力、恢复力和弹性力。结果南辉的樟子松标准年表与6月平均气温和6—7月平均最高气温呈显著负相关(P < 0.05),伊敏河的樟子松年表与4月、6—7月和9月平均气温和平均最高气温呈显著负相关(P < 0.05);两个地点的樟子松标准年表均与6—7月和9月的降水量正相关(P < 0.1);南辉的樟子松年表与9月相对湿度呈显著负相关(P < 0.05),但伊敏河的樟子松年表与前一年10—12月和当年2—3月和5月相对湿度显著正相关(P < 0.05);两个地点的樟子松年表均与前一年10月至当年9月的帕尔默干旱胁迫指数(PDSI)呈显著正相关(P < 0.05)。以上结果表明这一区域的樟子松径向生长受到水分的显著影响;与南辉的樟子松相比,伊敏河的樟子松对干旱的抵抗力较弱,但恢复力更强;随着干旱程度的增加,樟子松对极端干旱的抵抗力下降、恢复力增强。结论呼伦贝尔沙地天然樟子松径向生长受生长季气温和降水的共同影响;在1925—1935年间,两个地点的樟子松年表存在差异可能是由于伊敏河的樟子松处于幼龄,对干旱的抵抗能力较差;树龄可能会导致沙地天然樟子松应对干旱能力的差异,深入了解树龄对樟子松应对干旱能力的影响需进一步开展多点研究。
沙地樟子松人工林叶片—枯落物—土壤有机碳含量特征
任悦, 高广磊, 丁国栋, 张英, 朴起亨, 郭米山, 曹红雨
2018, 40(7): 36-44. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180138
摘要:
目的有机碳在生态系统物质循环和全球碳循环中扮演着重要的角色,沙地樟子松是我国北方风沙区农田防护林和防风固沙林的重要造林树种之一,通过对不同生物气候带沙地樟子松人工林叶片、枯落物、土壤有机碳含量及相关性的分析,阐明沙地樟子松人工林叶片—枯落物—土壤连续体有机碳分布特征。方法本研究以呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地和毛乌素沙地中龄、近熟和成熟3个龄组沙地樟子松人工林为研究对象。在测定叶片、枯落物和土壤有机碳含量的基础上,采用单因素方差分析和LSD多重比较法分析不同地区和龄组叶片、枯落物和土壤有机碳含量的差异性,采用双因素方差分析气候带和林龄对有机碳含量影响的显著性,并采用Pearson相关系数分析不同生物气候带叶片、枯落物和土壤有机碳含量相关性。结果(1) 研究区沙地樟子松人工林叶片、枯落物和土壤有机碳含量分别在604.06~675.69 g/kg、343.02~538.51 g/kg和0.72~11.73 g/kg之间;(2)随着林龄的增加,沙地樟子松人工林叶片、枯落物和土壤有机碳含量均呈现先增加后减小的趋势,即近熟林>中龄林>成熟林;(3)气候带和林龄对沙地樟子松人工林叶片有机碳含量影响不显著(P>0.05),对枯落物和土壤有机碳含量影响差异显著(P < 0.05),且不同组分有机碳含量呈显著(P < 0.05)或极显著(P < 0.01)正相关关系。结论沙地樟子松人工林叶片—枯落物—土壤连续体中存在有机碳的运输和转换。沙地樟子松能够通过自身结构与功能适应环境变化,其叶片表现出较高的环境适应能力。研究结果有助于进一步揭示沙地樟子松人工林碳循环过程,并为沙地樟子松人工林经营管理提供理论支撑。
苦楝种源间生长性状的早期地理变异分析
何霞, 邓成, 杨嘉麒, 张登, 张梦洁, 廖柏勇, 王芳, 陈晓阳
2018, 40(7): 45-54. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170321
摘要:
目的研究苦楝种源间生长性状的差异,揭示其地理变异规律,分析其气候生态学基础,为苦楝种子调拨提供理论依据,为广东省营造苦楝速生用材林提供技术参考。方法对15个省(自治区)的62个种源的树高、胸径、枝下高、干型、冠幅等6个性状进行观测统计,采用SPSS 20.0、SAS 9.0、Surfer 13.0与EXCEL 2011等数据分析软件对观测数据进行描述性统计分析、方差分析、Pearson相关分析、典型相关分析与趋势面分析。结果大部分苦楝种源在四会试验点的生长表现较好,且各性状在种源内及种源间均存在显著或极显著差异,其中冠幅的变幅最大,优劣单株相差23倍,在主要性状树高与胸径的表现上也分别相差8倍与12倍。苦楝的地理变异受纬度、经度和海拔的多重控制,以纬向变异为主,并具有一定的气候生态学基础,温度是制约苦楝生长的主导因子,光照、降水、气压等气候因子对苦楝各性状也有着不同程度的影响。聚类分析将62个种源分为5类,类别之间差异明显,类别之中符合物候区划。结论苦楝在种源间的变异存在明显的地理变异模式,由东向西,由北向南,苦楝的生长量变大,形质表现变佳,随着海拔上升,保存率下降。气候生态学基础则表现为来自极端气温与气压温和、温度高、降水多的种源更具生长优势。纬度是引起温度变化的主要因素,所以纬向变异这一模式与温度随纬度增加而递减这一规律密切相关。本研究后续将对四会种源试验林进行长期跟踪观测,并辅以分子遗传学分析,更全面探索苦楝地理变异规律。
岩溶与非岩溶区不同林分根际土壤微生物及酶活性
范周周, 卢舒瑜, 王娇, 郭东矗, 庞丹波, 周金星, 彭霞薇
2018, 40(7): 55-61. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180011
摘要:
目的为明确不同地质条件下、不同林分对根际土壤微生物及土壤酶活性的影响,该研究为今后深入探究岩溶自然生态系统的恢复提供理论依据。方法本文以云南建水岩溶与非岩溶区人工桉树林、人工云南松林和天然次生林根际土壤为研究对象,通过对根际土壤微生物数量和土壤酶活性的测定,探究不同地质、不同林分对根际土壤微生物及土壤酶活性的影响,及其微生物与土壤酶间的相关性。结果本研究表明,在相同地质背景条件下,两种不同人工林土壤中桉树(阔叶林)与云南松(针叶林)放线菌的数量存在显著性差异,天然次生林微生物数量为18.2×105 cfu/g。受地质条件、植被恢复模式等影响,各样地土壤酶活性各异。相关分析表明,脲酶、过氧化氢酶活性与放线菌数量呈显著正相关,脲酶、酸性磷酸酶、碳酸酐酶、过氧化氢酶4种酶活之间存在相互联系。结论土壤微生物群落及土壤物质的转化受地质条件、林分差异和恢复模式的影响。
鲜海带生物酶解有机液肥对沙木蓼生长和土壤理化性质的影响
李惋瑾, 王若水, 肖辉杰, 王百田, 张克斌, 刘青青, 郭冰寒
2018, 40(7): 62-72. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170269
摘要:
目的为提高荒漠沙地植被的存活率和覆盖度,本文以毛乌素沙地西南缘的沙木蓼为研究对象,通过施用鲜海带生物酶解有机液肥,研究其对沙地土壤理化性质和沙木蓼生长及群落物种多样性的影响。方法采用不同梯度的鲜海带生物酶解有机液肥对沙木蓼进行1年的试验,利用土壤水分测定仪测量土壤含水率,凯氏定氮法测定土壤全氮含量,重铬酸钾滴定法测定土壤有机质含量,公式法计算群落物种多样性。结果(1) 该有机液肥有效地增加了土壤0~10 cm层的含水率,且施用冲施肥研究区的土壤含水率较叶面肥研究区的高10.6%。(2)土壤0~20 cm层的全氮和有机质的含量随着施肥量的增加而增加,并在施肥量为15 mL/m2时,达到最高,与对照间差异显著(P < 0.05),且叶面肥处理的有机质含量远高于冲施肥。(3)该有机液肥有效地促进了沙木蓼的生长,沙木蓼地径、株高和新梢增长量均随着施肥量增加而呈先增加后减小的趋势,在施肥量为6 mL/m2时达到最大,与对照差异显著(P < 0.05),且冲施肥的效果要比叶面肥更优。(4)该有机液肥增加了沙木蓼群落的物种组成、Margalef物种丰富度指数、Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数。结论鲜海带生物酶解有机液肥能够增加毛乌素沙地土壤水分与养分的含量,促进沙木蓼的生长,有助于毛乌素沙地植被的恢复,更好地发挥其生态效益。
北京市密云区龙潭沟流域泥石流灾害成因与动力学特征
张熠昕, 马超, 杨海龙, 倪树斌
2018, 40(7): 73-84. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170350
摘要:
目的2011年以来北京市密云区龙潭沟流域多次暴发严重泥石流灾害,严重威胁了当地人民生命财产安全和社会经济发展。2016年8月12日泥石流过后,本文以该区受灾严重的艾洼峪与大木峪为研究对象,系统分析单沟泥石流的灾害成因与动力学演化过程,旨在为该区单沟泥石流灾害防治提供理论依据。方法在现场调查、室内实验和遥感影像解译的基础上,结合降雨资料、泥石流粒径组成和沿程流速流量断面变化进行分析。结果(1) 2012—2016年,艾洼峪物源体面积增加了11.12倍,大木峪增加了4.41倍。(2)2016年最大小时降雨量占累积降雨的比例高达47.0%;相比2011年,2016年泥石流前期降雨少,激发雨强是2011年的2.87倍。(3)艾洼峪和大木峪泥石流密度分别为1.95和1.88 g/cm3,黏粒含量分别为0.02%和0.05%。(4)标度分布结果为:0.853 1 < R2 < 0.959 2,0.019 1 < μ < 0.033 8,10.31 < Dc < 10.99。(5)艾洼峪泥石流支沟汇流导致流速、流量分别增加了0.21和1.67倍,流经油松林后,流速下降了22.9%,流量下降了86.2%,泥石流堆积物平均粒径d50降低了53.0%;大木峪泥石流流经人工堆石坝后,流速、流量分别增加了0.16和7.71倍。结论(1) 自2012年来,艾洼峪、大木峪物源体面积逐年增加,具备再次发生泥石流的物源条件。(2)短历时、高强度的降雨是该区泥石流暴发的主要激发条件,前期降雨充沛的条件下,泥石流的激发雨强下降。(3)两条沟道为高密度低黏度的黏性泥石流。(4)标度分布对艾洼峪、大木峪泥石流颗粒具有很高的拟合度,两沟μ < 0.05,验证了两沟为高密度泥石流的结论,造成两沟Dc值偏小的主要原因是沟道泥石流黏粒含量低。(5)艾洼峪泥石流流量陡增至峰值是由于支沟泥石流汇入主沟造成,沟道油松林对泥石流流速、流量有削减作用,对大颗粒物质有过滤作用;大木峪流量陡增至峰值是由于沟道中的堆石坝溃决造成。
基于生态红线的洱海流域生态安全格局构建
李维佳, 马琳, 臧振华, 高健, 李俊清
2018, 40(7): 85-95. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170074
摘要:
目的构建区域生态安全格局解决生态环境问题,是实现区域可持续发展的重要途径。生态红线是国家和区域生态安全的底线,对维护区域生态安全具有重要作用。通过构建生态安全格局,为洱海流域土地资源和生态系统管理提供科学依据。方法本研究以洱海流域为对象,通过生物多样性保护和水源涵养重要性评价的方法划定红线区;基于土地适宜性评价,将生态红线区作为生态源地,建立最小阻力模型,构建生态安全格局。结果根据生态红线具有的生态系统服务功能,将其划分成“生物多样性保护生态红线区”“生物多样性保护—水源涵养生态红线区”和“水源涵养生态红线区”3类,面积分别为81.92、656.37和536.06 km2,占研究区总面积的3.15%、25.24%和20.62%。洱海流域生态安全格局由生态源地,高、中、低3种水平缓冲区,47条生态廊道和14个生态节点构成。其中,高、中、低3种生态安全格局缓冲区,面积分别为359.88、294.9和1 945.42 km2,分别占总面积的13.84%、11.34%和74.82%。结论本研究根据土地利用/覆盖类型与生物多样性保护、水源涵养功能之间的空间对应关系,选取参评因子划定生态红线,为区域生态红线的划分提供了实践参考。根据生态红线区识别生态源地构建生态安全格局,不仅具有全面性和准确性,也为区域生态红线的划定及应用于生态安全格局的构建提供实践参考。
园艺学
基于花色表型的芍药品种数量分类研究
王玉蛟, 高岚, 杨勇, 于晓南
2018, 40(7): 96-103. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170391
摘要:
目的花色是进行芍药品种分类的重要依据,而仅基于目测的传统芍药花色分类主观性较强,不能明确界定芍药花色,需要建立更为科学的基于花色表型的芍药品种分类体系。方法本研究以175个芍药品种为材料,利用色差仪对其花色表型值进行测定,根据ISCC-NBS色名表示法对各芍药品种的花色进行颜色命名,同时结合系统聚类和生产经验进行归纳分析。结果将所测芍药品种花色划分为白色系、黄色系、浅粉色系、粉色系、红色系、紫色系、墨色系、橙色系8个色系。各色系与CIELab表色空间的明度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)有良好的对应关系,能够实现对不同芍药品种花色的定量描述,色系分类合理。同时,发现芍药品种花色丰富,且不同芍药品种群的花色有较显著的差异。结论本研究对芍药品种的花色进行了科学分类,应用中可直接根据L*a*b*值确认芍药品种的色系,对芍药品种分类和品种鉴定提供了理论依据,为芍药市场流通和科学研究中的花色描述进行了规范,并对芍药花色方面的育种有指导意义。
林业工程
人工林刺槐木材物理力学性质研究
孙恒, 冀晓东, 赵红华, 杨茂林, 丛旭
2018, 40(7): 104-112. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180030
摘要:
目的刺槐作为我国重要的速生用材树种,被广泛应用于北方人工林种植,深入研究刺槐木材的物理力学性质,为刺槐人工林建设经营以及木材的高效精细化利用提供科学依据。方法本文对采自于山东省东营市刺槐林场的4株不同树龄人工林刺槐沿树干等分成0.65 m长若干小段并顺序编号,测定和分析每段木材的物理性质(气干密度、全干密度、基本密度)、力学性质(顺纹抗压强度、横纹径向全部抗压强度、横纹弦向全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量)以及化学组分(纤维素、半纤维素、木质素)含量,并通过SEM电镜扫描图对各段木材的微观构造进行对比分析。结果刺槐木材的气干密度、全干密度、基本密度、顺纹抗压强度、横纹全部抗压强度(径向、弦向)、抗弯强度、抗弯弹性模量均随树龄的增大而增加,随树干位置增高呈现先增大后减小的规律。将木材气干密度与顺纹抗压强度、横纹(径向、弦向)全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量分别进行线性和幂函数拟合,两种模型均能很好地拟合试验结果,拟合度R2值为0.865~0.895。各段木材化学组分中纤维素含量随树龄及树干高度位置的变化规律与木材各项力学性质的变化规律相似。木材的微观构造中导管占比率随树龄增大而减少,随树干高度位置增加呈现出先减后增的变化规律。结论10年生、15年生、20年生、25年生刺槐木材的气干密度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量均为中级以上,是良好的家具和建筑用材。在利用时应充分考虑不同树龄木材和树干不同位置的差别。密度作为影响木材力学性质的直接要素,可根据相关方程通过刺槐木材的密度值估算部分力学性质的数值。刺槐木材纤维素含量与木材各项宏观力学性质相关度很高,而木材导管占比率的差异则从微观构造上揭示了木材密度变化的内在机理。
不同树种多层透明木材的制备与表征
秦建鲲, 白天, 邵亚丽, 赵鑫, 李帅, 胡英成
2018, 40(7): 113-120. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180137
摘要:
目的多层透明木材是真空下层压的透明木材。在保持良好透过率的情况下,这种方法将会极大降低透明木材的各向异性。方法本研究选取了3种密度不同但较为常见的树种——0.21 g/cm3的巴尔沙木、0.33 g/cm3的泡桐木和0.49 g/cm3的白椴木为模板制作透明木材,测试其透过率和拉伸性能。并采用层合多层薄木片的方法,制作了最大厚度达10 mm的透明木材。层合时采用同向层合和交错层合两种不同的层合方式,对比了相同厚度的单层木片与多层木片的透过率,以及横纹和顺纹方向的力学性能。结果树种不同,制备透明木材的工艺也不同。巴尔沙木密度最小,内部含有较多的孔隙,较易脱木质素和浸渍树脂。泡桐木中抽提成份较多,达8.9%,因此首先需要去除抽提物,打开闭塞的纹孔,提高渗透性。白椴木密度较大,脱木质素较困难,但拉伸性能最好。除了树种的影响外,厚度对透明木材的透过率影响也很大,木片越厚木质素越难去除,因此透过率也就越低。而采用层合的方法有效降低了去除木质素的难度。对比两种层合方式,同向层合制作的透明木材透过率与单层透明木片相似,而异向层合时透过率低于单层透明木片。但异向层合对消除透明木材横纹与顺纹方向的力学性能差异有明显的效果。结论本研究拓宽了制备透明木材树种的选择范围,并使制备高厚度低成本的透明木材成为可能。
热处理对表面密实材变形固定及性能影响
刘丹丹, 关惠元, 黄琼涛
2018, 40(7): 121-128. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180175
摘要:
目的高温热处理是一种广泛使用的木材压缩变形固定方法,以往研究中大多对木材进行整体热处理,但整体热处理方式耗时长能耗大,且表面密实材仅仅是表面几毫米的密实层需要固定,因此有必要探究一种适合表面密实材的变形固定方法。方法本研究采用热压机对表面密实材进行表面热处理,并对不同条件处理后的试件进行回弹率、表面硬度、耐磨性、材色的测定和红外光谱分析,探讨热处理对表面密实材变形固定和性能的影响。结果热处理对固定木材表面的压缩变形效果显著,且吸湿、吸水和水煮回弹率均随着处理温度的升高或处理时间的延长而降低。当温度高于200 ℃,延长处理时间会造成木材表面硬度和耐磨性的降低。随着热处理温度的升高或处理时间的延长,表面密实材的明度差、红绿轴色品指数差和黄蓝轴色品指数差的绝对值增大,色差增大,材色变深。热处理后各吸收峰的吸光度均呈现降低的趋势,且随热处理温度的升高和处理时间的延长降低越明显,在高温作用下木材3大组成成分纤维素、半纤维素和木素由于热解反应导致其含量降低,另外影响木材尺寸稳定性的羟基和羰基的数量也相应减少。结论热处理可以对表面密实材进行有效地变形固定,但提高处理温度或延长处理时间会导致木材表面硬度和耐磨性的降低以及材色的变化。