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柚木(Tectona grandis L.f.)是著名的热带珍贵用材树种,是世界上四大主要造林树种之一,素有“万木之王”美誉,兼备速生、材性、工艺、装饰上的优异性能。我国于20世纪70年代初开始柚木的遗传改良研究,至今为止在柚木的采种、育苗、造林和遗传改良等方面取得了可喜的进展,但受资源缺乏的限制,在柚木材应用特性优化方面鲜有研究。优异的材质特性不仅是评价造林育种最重要的指标,也是衡量育种效果优劣的最关键因素,而且直接影响到木材的价值及使用范围。因此开展柚木材应用特性的研究及种源材性的对比分析,已成为我国柚木科学选育和高附加值应用中极其重要的研究热点,引起了林业与木材科学领域学术界的高度关注。 论文以中国林业科学研究院热带林业研究所在海南岛乐东尖峰岭培育成材的柚木种源试验林为研究对象,主要研究了不同地理种源柚木材性各项指标的变异性,建立了柚木材应用的材质材性评价方法,对柚木种源间材质材性进行了系统的对比分析,得到主要结论如下: (1)柚木材由无数各类细胞组合而成,主要由导管、木纤维、轴向薄壁组织和木射线组成,它们的大小、比量、排列特征和变异直接影响木材应用特性。不同地理种源柚木心材的导管弦向直径均值为141.75μm,边材为154.53μm,按李坚研究的分级标准属中等级别;心材木射线高度均值为514.63μm,边材为558.64μm,属于甚低级别;心材木射线宽度的均值为53.34μm,边材为55.80μm,属于中等级别;心材木纤维长度均值为1107.04μm,边材为1308.96μm,根据国际木材解剖学会的界定属中级纤维长度;心材纤维宽度的均值为26.05μm,边材为27.20μm;心材木纤维长径比均值为45.90,边材为50.46;木纤维径向双壁厚的均值为7.66μm,边材为8.63μm,按照木纤维壁厚标准分级属3~4级;心材木纤维径向内径均值为13.74μm,边材为15.78μm,按照木纤维内径标准分级属1级;心材木纤维壁腔比的均值为0.56,边材为0.55,均属优良纤维用材;心材导管比量均值为14.18%,边材为17.14%;心材木射线比量均值为15.87%,边材为17.02%;心材木纤维组织比量均值为69.94%,边材均值为65.85%。因此,柚木材微观构造较为理想,具有优良的纤维结构。 (2)木材力学性能是评价结构用材的主要材性指标,通过多因素综合分析及聚类分析,依据综合评价结构用木材的多项指标,将各地理种源柚木归为三类时,其中Ⅱ类(种源3071、3078、3070)为性能优异的良性种源,Ⅰ类(种源1009、8204、1007)表现最差,Ⅲ类(种源3074、3072)表现居中。良性种源3071、3078和3070(Ⅱ类)的胸径均值为21.92cm,生长较快;基本密度均值为0.656g/cm3,属于4级;静曲强度均值为113.9MPa,属于3级;抗弯弹性模量均值为12453.5MPa,属于3级;冲击韧性均值为83.0kJ/m2,属于中等级别;顺纹抗压强度均值为57.65MPa,属于3级;因此类别Ⅱ能较好满足结构用材要求。 (3)木材的物理与工艺性能是评价装饰用材的主要材性指标,通过多因素综合分析及聚类分析,依据综合评价装饰用木材的多项指标,将各地理种源柚木归为三类时,其中Ⅱ类(种源3071、3072)为性能优异的良性种源,Ⅰ类(1009、8204、1007、3074)表现最差,Ⅲ类(种源3070,3078)表现居中。良性种源3071和3072(Ⅱ类)胸径均值为21.21cm,生长较快;基本密度均值为0.612g/cm3,属于4级;黄蓝色品指数均值为26.99,表面视觉性能好;弦面硬度均值为812.2kg/cm2,属于硬级别;体积干缩率均值为8.36%,属于干缩小级别;胶合强度均值为3.85MPa,胶合性能一般;类别Ⅱ能较好满足装饰用材要求。 (4)相关分析结果表明:导管组织比量、木纤维组织比量、木纤维径向内径以及壁腔比是影响柚木材基本密度的最主要因素;心材率、冲击韧性、黄蓝色品指数、胶合强度及耐磨性与基本密度相关性不显著,而全干体积干缩率与基本密度的相关性明显,树高、胸径、静曲强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度以及弦面硬度与基本密度间呈极其显著的相关性。 (5)柚木材气干密度在胸径处南北面径向变化趋势均为:柚木材气干密度从髓心至树皮先呈增加趋势,至成熟区后增加减缓,最后至树皮处又略微减小,整体上柚木材气干密度变化幅度不大。柚木材气干密度随高度变化的总趋势是:气干密度随着高度的增加而表现出先增后减的趋势,在5.6m处柚木材气干密度达到最大值。