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褐腐杨木微观结构、力学性能与化学成分的关系研究

葛晓雯 王立海 侯捷建 荣宾宾 岳小泉 张盛明

葛晓雯, 王立海, 侯捷建, 荣宾宾, 岳小泉, 张盛明. 褐腐杨木微观结构、力学性能与化学成分的关系研究[J]. 北京林业大学学报, 2016, 38(10): 112-122. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160098
引用本文: 葛晓雯, 王立海, 侯捷建, 荣宾宾, 岳小泉, 张盛明. 褐腐杨木微观结构、力学性能与化学成分的关系研究[J]. 北京林业大学学报, 2016, 38(10): 112-122. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160098
GE Xiao-wen, WANG Li-hai, HOU Jie-jian, RONG Bin-bin, YUE Xiao-quan, ZHANG Sheng-ming. Relationship among microstructure, mechanical properties and chemical compositions in Populus cathayana sapwood during brown-rot decay.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2016, 38(10): 112-122. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160098
Citation: GE Xiao-wen, WANG Li-hai, HOU Jie-jian, RONG Bin-bin, YUE Xiao-quan, ZHANG Sheng-ming. Relationship among microstructure, mechanical properties and chemical compositions in Populus cathayana sapwood during brown-rot decay.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2016, 38(10): 112-122. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160098

褐腐杨木微观结构、力学性能与化学成分的关系研究

doi: 10.13332/j.1000-1522.20160098
基金项目: 

中央高校基本科研业务费专项(2572014AB05)、“948”国家林业局引进项目(2014-4-78)。

详细信息
    作者简介:

    葛晓雯,博士生。主要研究方向:木材、活立木腐朽。Email: gexiaowen2013@126.com 地址:150040 黑龙省哈尔滨市香坊区和兴路26号东北林业大学工程技术学院。
       责任作者: 王立海,教授,博士生导师。主要研究方向:木材无损检测、森林生态经营。Email: lihaiwang@yahoo.com 地址:同上。

    葛晓雯,博士生。主要研究方向:木材、活立木腐朽。Email: gexiaowen2013@126.com 地址:150040 黑龙省哈尔滨市香坊区和兴路26号东北林业大学工程技术学院。
       责任作者: 王立海,教授,博士生导师。主要研究方向:木材无损检测、森林生态经营。Email: lihaiwang@yahoo.com 地址:同上。

Relationship among microstructure, mechanical properties and chemical compositions in Populus cathayana sapwood during brown-rot decay.

  • 摘要: 为了探究褐腐对阔叶材主要材性的影响规律,对杨木边材试件进行室内褐腐培养,为期12周,每周抽样分别测试健康和腐朽木材的微观结构、力学性能及化学成分,并分析其随褐腐程度的变化情况,研究力学性能和化学成分之间的关系。结果表明:随褐腐程度的加深,木材细胞腔内的菌丝越来越多,纹孔膜和纹孔边缘的细胞壁分别于质量损失率为10%、16%时出现开裂;质量损失率为24%时,细胞壁严重溃烂。褐腐培养时间和质量损失率都对力学性能影响极显著;冲击韧性和抗弯强度的损失率随褐腐程度呈对数函数变化趋势,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的损失率呈线性变化趋势。各力学指标对褐腐的响应速度以及受褐腐影响的程度均呈如下规律:冲击韧性抗弯强度抗弯弹性模量顺纹抗压强度。不同褐腐程度试样中的综纤维素、半纤维素以及抽出物含量差异极显著,纤维素和木质素差异不显著。腐朽过程中褐腐菌最先主要降解半纤维素,质量损失率为20%左右时,转为以分解纤维素为主。冲击韧性的快速显著降低与半纤维素的降解有关,抗弯强度的变化与综纤维素含量有关,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的线性降低是由纤维素的缓慢降解决定的。总之,在褐腐过程中,木材微观水平上化学成分的降解和细胞壁结构的破坏从根本上导致了宏观力学性能的降低。
  • [1] YANG Z, JIANG Z H, FEI B H. Review of literature on incipient decay in wood[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2006,42(3):99-103.
    [2] 杨忠, 江泽慧, 费本华. 木材初期腐朽研究综述[J]. 林业科学, 2006,42(3):99-103.
    [3] 李坚. 木材科学[M]. 北京:高等教育出版社, 2002:434-439.
    [4] LI J. Wood science[M]. Beijing: Higher Education Press, 2002:434-439.
    [5] WILCOX W W. Review of literature on the effects of early stages of decay on wood strength[J]. Wood and Fiber, 1978,9(4):252-257.
    [6] JIN Z W, TAI D S, YOU J X. Decay resistance of natural durable species and the changes in amounts of major components during decay of wood by Coriolus versicolor and Gloeophyllum trabeum[J]. Scientia Silvae Sinicae, 1989,25(5):447-452.
    [7] WINANDY J E, MORRELL J J. Relationship between incipient decay, strength, and chemical composition of Douglas-fir heartwood[J]. Wood and Fiber Science, 1993,25(3):278-288.
    [8] CHEN M Z, WANG C H, YE H L, et al. A scanning electron microscopy study on the rotting progression to poplar wood by three strains of white-rot fungus Coriolus versicolor[J]. Journal of Cellulose Science and Technology, 1995,3(1):28-36.
    [9] CURLING S F, CLAUSEN C A, WINANDY J E. Relationships between mechanical properties, weight loss, and chemical composition of wood during incipient brown-rot decay[J]. Forest Products Journal, 2002,52(7-8):34-39.
    [10] CHI Y J. Study on the wood degrading ability of 64 wood-rotting fungi in the northeast forestry reserves of China[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2001,37(5):107-112.
    [11] BOUSLIMI B, KOUBAA A, BERGERON Y. Effects of biodegradation by brown-rot decay on selected wood properties in eastern white cedar (Thuja occidentalis L.)[J]. International Biodeterioration Biodegradation, 2014,87:87-98.
    [12] LIU X, WANG Q Y, YANG C P. Comparison of the decaying ability to white birch wood among four wood rot fungi[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2009,45(8):179-183.
    [13] LI G Y, REN H Q, QIN T F, et al. Changes of main wood chemical components during brown-rot decay by Wolfiporia cocos[J]. Forest Research, 2009,22(4):592-596.
    [14] BARI E, TAGHIYARI H R, MOHEBBY B, et al. Mechanical properties and chemical composition of beech wood exposed for 30 and 120 days to white-rot fungi[J]. Holzforschung, 2015,69(5):587-593.
    [15] 金重为, 邰瓞生, 尤纪雪. 天然耐腐木材的抗腐力及其在腐朽过程中化学成分的变化[J]. 林业科学, 1989,25(5):447-452.
    [16] REN H L, LU F, ZHANG L S, et al. Main chemical components changes of Moso bamboo during decay[J]. China Forest Products Industry, 2013,40(1):52-54.
    [17] 陈敏忠, 王传槐, 叶汉玲, 等. 不同云芝菌株腐朽杨木过程的扫描电镜研究[J]. 纤维素科学与技术, 1995,3(1):28-36.
    [18] LIU W B. Study on relationship of molder condition between variations of chemical ingredients and bending strength of ancient wood structure in the Imperial Palace[D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2006.
    [19] 池玉杰. 东北林区64种木材腐朽菌木材分解能力的研究[J]. 林业科学, 2001,37(5):107-112.
    [20] CHENG X B. The influence of incipient brown rot on the properties of Chinese fir at macroscopic and tissue level[D]. Beijing: Chinese Academy of Forestry, 2011.
    [21] JIN Z W, YOU J X, HE W L, et al. Research on degradation and protection of poplar wood[J]. Journal of Nanjing Forestry University, 1988,12(4):66-73.
    [22] 刘欣, 王秋玉, 杨传平. 4种木材腐朽菌对白桦木材降解能力的比较[J]. 林业科学, 2009,45(8):179-183.
    [23] ZHAO G H, SONG Z. The summary of the research about Trametes trogh Berk. on the poplar wood[J]. Journal of Nanjing Forestry University, 1991,15(1):85-88.
    [24] 李改云, 任海青, 秦特夫, 等. 茯苓褐腐过程中木材化学成分的变化[J]. 林业科学研究, 2009,22(4):592-596.
    [25] AQSIQ, SAC. Method of sample logs sawing and test specimens selection for physical and mechanical tests of wood: GB/T 1929—2009[S]. Beijing: Standards Press of China, 2009.
    [26] 任红玲, 陆方, 张禄晟, 等. 腐朽过程中毛竹主要化学成分的变化[J]. 林产工业, 2013,40(1):52-54.
    [27] 刘文斌. 故宫古建筑木构件化学成分及抗弯强度的变化与腐朽的相关性研究[D]. 北京:北京林业大学, 2006.
    [28] AQSIQ, SAC. Durability of wood-Part 1: Method for laboratory test of natural decay resistance: GB/T 13942.1—2009[S]. Beijing: Standards Press of China, 2009.
    [29] 程献宝. 初期褐腐对杉木宏观和组织力学性能的影响[D]. 北京:中国林业科学研究院, 2011.
    [30] AQSIQ, SAC.Method for determination of the modulus of elasticity in static bending of wood: GB/T 1936.2—2009[S]. Beijing: Standards Press of China, 2009.
    [31] 金重为, 尤纪雪, 何文龙, 等. 杨木腐朽及其防止方法的研究[J]. 南京林业大学学报, 1988,12(4):66-73.
    [32] AQSIQ, SAC.Method of testing in toughness of wood: GB/T 1940—2009[S]. Beijing: Standards Press of China, 2009.
    [33] 赵桂华, 宋桢. 杨木上毛栓菌的研究[J]. 南京林业大学学报, 1991,15(1):85-88.
    [34] AQSIQ, SAC.Method of testing in compressive strength parallel to grain of wood: GB/T 1935—2009[S]. Beijing: Standards Press of China, 2009.
    [35] AQSIQ, SAC.Determination of moisture content in fibrous raw material: GB/T 2677.2—2011 [S]. Beijing: Standards Press of China, 2011.
    [36] 国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会. 木材物理力学试材锯解及试样截取方法: GB/T 1929—2009[S].北京:中国标准出版社,2009.
    [37] AQSIQ, SAC.Fibrous raw material: determination of holocellulose: GB/T 2677.10—1995 [S]. Beijing: Standards Press of China, 1995.
    [38] 国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会. 木材耐久性能第1部分:天然耐久性实验室试验方法: GB/T 13942.1—2009[S]. 北京:中国标准出版社,2009.
    [39] AQSIQ, SAC.Raw material and pulp: determination of acid-soluble lignin: GB/T 10337—2008 [S]. Beijing: Standards Press of China, 2008.
    [40] 国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会. 木材抗弯弹性模量测定方法: GB/T 1936.2—2009[S]. 北京:中国标准出版社,2009.
    [41] AQSIQ, SAC.Fibrous raw material: determination of acid-insoluble lignin: GB/T 2677.8—1994 [S]. Beijing: Standards Press of China, 1994.
    [42] 国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会. 木材冲击韧性试验方法: GB/T 1940—2009[S]. 北京:中国标准出版社,2009.
    [43] AQSIQ, SAC.Fibrous raw material: determination of onepercent sodium hydroxide solubility: GB/T 2677.5—1993 [S]. Beijing: Standards Press of China, 1993.
    [44] 国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会. 木材顺纹抗压强度试验方法: GB/T 1935—2009[S]. 北京:中国标准出版社,2009.
    [45] AQSIQ, SAC.Fibrous raw material: determination of solvent extractives: GB/T 2677.6—1994 [S]. Beijing: Standards Press of China, 1994.
    [46] 国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会. 造纸原料水分的测定: GB/T 2677.2—2011[S]. 北京:中国标准出版社,2011.
    [47] 国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会. 造纸原料综纤维素含量的测定: GB/T 2677.10—1995[S]. 北京:中国标准出版社,1995.
    [48] REN S X, JIANG G Q, QU H J. Plant fiberchemistry experiment[M]. Harbin: Northeast Forestry University Press, 2008:53-54.
    [49] LIANG S Q. Study on diagnosis and assessment technology of stress wave tomography in old and famous trees[D]. Beijing: Chinese Academy of Forestry, 2005.
    [50] 国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会. 造纸原料和纸浆酸溶木素的测定: GB/T 10337—2008[S]. 北京:中国标准出版社,2008.
    [51] 国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会. 造纸原料酸不溶木素含量的测定: GB/T 2677.8—1994[S]. 北京:中国标准出版社,1994.
    [52] 国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会. 造纸原料1%氢氧化钠抽出物含量的测定: GB/T 2677.5—1993[S]. 北京:中国标准出版社,1993.
    [53] 国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会. 造纸原料有机溶剂抽出物含量的测定: GB/T 2677.6—1994[S]. 北京:中国标准出版社,1994.
    [54] 任世学, 姜贵全, 屈红军. 植物纤维化学实验教程[M]. 哈尔滨:东北林业大学出版社, 2008:53-54.
    [55] 梁善庆. 古树名木应力波断层成像诊断与评价技术研究[D]. 北京:中国林业科学院, 2005.
    [56] GREEN F, HIGHLEY T L. Mechanism of brown-rot decay: paradigm or paradox[J]. International Biodeterioration Biodegradation, 1997,39(2-3):113-124.
  • [1] 沈浩, 饶俊, 关莹, 张利萍, 刘盛全, 高慧.  美洲黑杨与欧洲黑杨及其杂交子代材性径向变异规律 . 北京林业大学学报, 2020, 42(5): 50-58. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190352
    [2] 张静, 漆楚生, 母军.  热处理温度和时间对杉木质量损失和静曲强度的影响 . 北京林业大学学报, 2020, 42(): 137-144. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200257
    [3] 管成, 刘晋浩, 张厚江, 周卢婧.  足尺人造板力学性能无损检测研究进展 . 北京林业大学学报, 2019, 41(9): 164-172. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180379
    [4] 苏玲, 庞久寅, 任世学, 李淑君, 姜贵全.  木质素基聚电解质薄膜的制备及其力学性能 . 北京林业大学学报, 2019, 41(2): 125-133. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180281
    [5] 林沁雨, 文程生, 刁玥, 燕力榕, 高颖.  自攻螺钉与榫卯连接CLT墙体节点力学性能研究 . 北京林业大学学报, 2019, 41(11): 146-154. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190209
    [6] 贾苑, 乔菁, 张佳男, 刁玥, 高颖.  CLT墙体-楼板T型连接件节点力学性能研究 . 北京林业大学学报, 2018, 40(10): 123-130. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180243
    [7] 刘丹丹, 关惠元, 黄琼涛.  热处理对表面密实材变形固定及性能影响 . 北京林业大学学报, 2018, 40(7): 121-128. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180175
    [8] 张峰, 张丽, 漆楚生, 张扬, 母军.  预处理方法对玉米秸秆人造板性能的影响 . 北京林业大学学报, 2017, 39(9): 112-118. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170069
    [9] 邓立红, 陈琳琳, 张瑞峰, 赵丽霞, 何静, 余道坚.  γ辐射检疫处理对青皮竹化学成分和力学性能的影响 . 北京林业大学学报, 2016, 38(8): 106-110. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150500
    [10] 任文涵, 张丹, 王戈, 李文燕, 程海涛.  竹质纤维-HDPE 复合材料的力学和热性能研究 . 北京林业大学学报, 2014, 36(4): 133-140. doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2014.04.001
    [11] 潘明珠, 梅长彤.  纳米SiO2 -APP 对木塑复合材料界面特性及力学性能的影响 . 北京林业大学学报, 2013, 35(5): 117-122.
    [12] 朱德钦, 生瑜, 刘希荣.  P(MAA-co-BA)对PVC-木粉复合材料性能的影响 . 北京林业大学学报, 2010, 32(1): 97-102.
    [13] 牛敏, 高慧, 赵广杰.  欧美杨107应拉木的纤维形态与化学组成 . 北京林业大学学报, 2010, 32(2): 141-144.
    [14] 余雁, 王戈, 费本华, 曹双平, 黄艳辉, 陈鲁鉄.  植物短纤维专用力学性能测试仪的开发和应用 . 北京林业大学学报, 2010, 32(3): 150-154.
    [15] 李延军, 唐荣强, 鲍滨福, 孙会.  高温热处理杉木力学性能与尺寸稳定性研究 . 北京林业大学学报, 2010, 32(4): 232-236.
    [16] 王堃, 王芳, 蒋建新, 孙润仓, 刘圣英, 马雅琦, 宋先亮.  蒸汽爆破维压时间对胡枝子成分、结晶度及酶解糖化的影响 . 北京林业大学学报, 2009, 31(5): 121-125.
    [17] 孙德林, 刘文金, 余先纯.  烧结温度和树脂含量对木陶瓷的物相及结构的影响 . 北京林业大学学报, 2009, 31(4): 112-117.
    [18] 李改云, 江泽慧, 任海青, 秦特夫.  木材褐腐过程中化学组成对其液化的影响 . 北京林业大学学报, 2009, 31(1): 113-119.
    [19] 张晓燕, 赵广杰, .  蒸汽爆破预处理桉木的形态结构与主化学成分变化 . 北京林业大学学报, 2008, 30(3): 101-106.
    [20] 徐文铎, 王云琦, 李雪峰, 齐春辉, 李雪萍, 赵燕东, 
    ZHAOGuang-jie, 谭炳香, 温俊宝, 张灿, 常德龙, 李贤军, 段爱国, 冯夏莲, 郑凌凌, 李吉跃, 王玉涛, 张求慧, 刘金福, 刘常富, 匡文慧, 鲁绍伟, 程占红, 吴斌, 邹大林, 张路平, 翟洪波, 何兴元, 韩士杰, 何友均, 温俊宝, 李增元, LUOWen-sheng, 张树文, 洪伟, 韩烈保, 吴庆利, 何承忠, 宋湛谦, 李吉跃, 赵广杰, 王玉杰, 白陈祥, 余新晓, 何正权, 朱天辉, 张建国, 吴斌, 张志毅, 童书振, ]陈玮, ]魏晓霞, 黄文豪, 梁小红, 张养贞, FurunoTakeshi, 刘凤芹, 林秦文, 何静, 郭忠玲, 匡秋明, 姜伟, 陈发菊, 骆有庆, 骆有庆, 李俊清, 陈尔学, RENQian, 庞勇, 郑兴波, 崔国发, 赵桂玲, 梁宏伟, 张振明, 曾会明, 许志春, 许志春, 李颖, 胡伟华, 张璧光, 安新民, 张军, PaulWolfgang, 雷渊才, 李凤兰, 刘君, 宋国正, 杨凯, 曹川健, 郑杰, 侯伟, 赵广亮, 李福海, 姚永刚, 田桂芳, 董建生, 李考学, 张全来, 张有慧, 李永波, 赫万成, 李长明, 张世玺.  真菌对泡桐木材化学成分及其结构的影响 . 北京林业大学学报, 2006, 28(3): 145-149.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-22
  • 刊出日期:  2016-10-29

褐腐杨木微观结构、力学性能与化学成分的关系研究

doi: 10.13332/j.1000-1522.20160098
    基金项目:

    中央高校基本科研业务费专项(2572014AB05)、“948”国家林业局引进项目(2014-4-78)。

    作者简介:

    葛晓雯,博士生。主要研究方向:木材、活立木腐朽。Email: gexiaowen2013@126.com 地址:150040 黑龙省哈尔滨市香坊区和兴路26号东北林业大学工程技术学院。
       责任作者: 王立海,教授,博士生导师。主要研究方向:木材无损检测、森林生态经营。Email: lihaiwang@yahoo.com 地址:同上。

    葛晓雯,博士生。主要研究方向:木材、活立木腐朽。Email: gexiaowen2013@126.com 地址:150040 黑龙省哈尔滨市香坊区和兴路26号东北林业大学工程技术学院。
       责任作者: 王立海,教授,博士生导师。主要研究方向:木材无损检测、森林生态经营。Email: lihaiwang@yahoo.com 地址:同上。

摘要: 为了探究褐腐对阔叶材主要材性的影响规律,对杨木边材试件进行室内褐腐培养,为期12周,每周抽样分别测试健康和腐朽木材的微观结构、力学性能及化学成分,并分析其随褐腐程度的变化情况,研究力学性能和化学成分之间的关系。结果表明:随褐腐程度的加深,木材细胞腔内的菌丝越来越多,纹孔膜和纹孔边缘的细胞壁分别于质量损失率为10%、16%时出现开裂;质量损失率为24%时,细胞壁严重溃烂。褐腐培养时间和质量损失率都对力学性能影响极显著;冲击韧性和抗弯强度的损失率随褐腐程度呈对数函数变化趋势,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的损失率呈线性变化趋势。各力学指标对褐腐的响应速度以及受褐腐影响的程度均呈如下规律:冲击韧性抗弯强度抗弯弹性模量顺纹抗压强度。不同褐腐程度试样中的综纤维素、半纤维素以及抽出物含量差异极显著,纤维素和木质素差异不显著。腐朽过程中褐腐菌最先主要降解半纤维素,质量损失率为20%左右时,转为以分解纤维素为主。冲击韧性的快速显著降低与半纤维素的降解有关,抗弯强度的变化与综纤维素含量有关,抗弯弹性模量和顺纹抗压强度的线性降低是由纤维素的缓慢降解决定的。总之,在褐腐过程中,木材微观水平上化学成分的降解和细胞壁结构的破坏从根本上导致了宏观力学性能的降低。

English Abstract

葛晓雯, 王立海, 侯捷建, 荣宾宾, 岳小泉, 张盛明. 褐腐杨木微观结构、力学性能与化学成分的关系研究[J]. 北京林业大学学报, 2016, 38(10): 112-122. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160098
引用本文: 葛晓雯, 王立海, 侯捷建, 荣宾宾, 岳小泉, 张盛明. 褐腐杨木微观结构、力学性能与化学成分的关系研究[J]. 北京林业大学学报, 2016, 38(10): 112-122. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160098
GE Xiao-wen, WANG Li-hai, HOU Jie-jian, RONG Bin-bin, YUE Xiao-quan, ZHANG Sheng-ming. Relationship among microstructure, mechanical properties and chemical compositions in Populus cathayana sapwood during brown-rot decay.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2016, 38(10): 112-122. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160098
Citation: GE Xiao-wen, WANG Li-hai, HOU Jie-jian, RONG Bin-bin, YUE Xiao-quan, ZHANG Sheng-ming. Relationship among microstructure, mechanical properties and chemical compositions in Populus cathayana sapwood during brown-rot decay.[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2016, 38(10): 112-122. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160098
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