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为了使不同栽培条件下生长的杨树木材能找到最佳使用场合，必需对其木材材性进行综合研究。笔者对不同密度林分中生长的无性系杨树（I-63杨、I-69杨和I-214杨）进行了干缩、压缩和抗弯等主要物理力学性质的研究，意在为找出造林密度与杨树木材材性之间的关系，为造林优化设计和合理利用杨树提供理论依据。
一、试验材料和方法
试材是黑杨派无性系的Populus eltoides Bartr.cv“Harvard”（I-63杨），P.deltoides Barr.cv“Lux”（I-69杨）和P.xeuramericana（Dode）Guinier cv.I-214（I-214杨）。造林密度为525株/公顷、400株/公顷、278株/公顷，相应的株行距分别为4×4m、5×5m、6×6m，共计9株树。取0.3～2.3m高处木段的边材部位的木材进行材性测定，试材按《木材物理力学试验方法》（GB1927-1943-91）进行加工。抗弯强度（MOR）和抗弯弹性模量（MOE）的加荷速度为5mm/min，采用三点加载方式测定MOE和MOR；顺纹抗压强度的加荷速度为3mm/min，横纹抗压强度的加荷速度为2mm/min。压缩厚度为试样厚度过的50%，进行径向大变形横纹抗压能量吸收。每个试样做完试验后立即取一小块测定其含水率，试材含水率范围在12.6－14.5%之间。全部试验均在岛津AG-10TA力学试验机上进行。全干缩率和吸水率的测定完全按国标（GB1927-1943-91）进行。微拉伸试样是取自I-63杨株行距为7×7m的胸高处的木块，沿径向从外向内用滑走式切片机连续切片制成厚度为60μm的薄片，再在模子下用单面刀片加工成哑铃形试片，两端用单板粘住，在力学试验机上用5KN的传感器进行拉伸试验。纤丝角采用偏光显微镜法进行测定。
二、结果与分析
1、测试结果与方差分析。方差分析表明：①MOE是无性系之间差异不显著；株行距之间差异显著。②MOR是各无性系之间和株行距之间差异均极显著。③顺纹抗压强度和横纹抗压能量吸收是各无性系之间差异极显著，而株行距之间差异不显著。④横纹抗压强度则是各无性系和株行距之间差异均不显著。⑤纵向干缩率是株行距间差异极显著，弦向干缩率是无性系间差异极显著。在进行抗弯性能测试中发现I-69杨在较大弯曲变形下不发生破坏，具有较好的韧性，而I-63杨常出现脆断。为此进行大变形径向横纹抗压能量吸收的试验，以观察在超过弹性范围进入塑性区域后木材的性能。结果表明I-69杨能量吸收均大于I-63杨和I-214杨，故I-69杨可作为弯曲木生产的原材料。
2、主成分分析。在多指标（参数变量）的研究中，往往由于变量个数太多，并且彼此之间存在着一定相关性，因而使得所观测的数据在一定程度上反映的信息有所重叠，而且当变量较多时，在高维空间中研究样本的分布规律比较麻烦，而利用主成分分析可以找出几个综合因子来代表原来众多的变量，使这些综合因子能尽可能地反映原来变量的信息，而且彼此之间互不相关。以三个无性系在三个株行距下共9株标准木的10个主要材性的平均值为基本资料，对10个主要指标编号如下：X1：MOE（GPa）；X2—MOR（MPa）；X3—顺纹抗压（MPa）；X4—横纹抗压（MPa）；X5—横纹抗压能量吸收（J）；X6—气干密度（g/cm3）；X7—纵向全干缩率（%）；X8—径向全干缩率（%）；X9—弦向全干缩率（%）；X10—差异干缩。因前三个特征根的累计贡献率己达94.32%，故前三个因素己经能较好地表达原始变量所含的大部分信息。第一主成分的贡献率为52%，第二主成分的贡献率为31%，前两个主成分的累计贡献率为83%，即前两个主成分集中了全部10个变量83％的信息。第一主成分的X1－X6个载荷因子都是正值，集中反映了与木材力学性能有关的各个变量，它的大小可表明强度的高低，称为强度指标；第二主成分反映了木材的干缩性能，称为干缩指标。这一结果与李坚对中国主要树种物理力学性质进行主成分分析的结论完全一致，即木材物理力学性能的第一主成分为强度指标，第二主成分为干缩指标。从主成分分析可见，木材物理力学性质参数指标通过简化为几个彼此独立的綜合指标，使统计分析系统结构简化，并且可以根据各主成分中因子载荷量的分布推测主成分批指标的意义，从而对各类综合指标进行有效的分析。
3、微拉伸强度与木材解剖性状的关系。由髓心沿半径方向从内向外在第6年时顺纹抗拉强度急剧上升、纤丝角急剧下降、基本密度明显上升、年轮宽度突然变窄和纤维长度增加的现象表明，1-6年为杨树的幼龄阶段，7-10年进入成熟阶段。无性系杨树其成熟年龄为6-7年，并与吕士行提出杨树的数量成熟龄的观点基本一致。为了分析强度与解剖性状的关系对各指标进行编号并进行回归分析，多元回归方程为：Y=693.25-7.41 X1-1267.78 X2-1.23 X3+2001.79 X4-62.87 X5-40.20 X6。式中X1：纤丝角；X2：基本密度；X3：年轮宽度；X4：纤维长度；X5：纤维宽度；X6：长宽比；Y：微片的顺纹抗拉强度。复相关系数平方=0.9043，ＤＷ统计量=2.2787。由此可见，影响木材拉伸强度的主要指标是木材密度和纤维长度。
三、结论
1、I-63杨和I-69杨和强度相近，I-214杨的强度较低。I-69杨具有较好的弯曲韧性可用作曲木家具的原材料。2、无性系和株行距与各力学强度的差异各不相同，各项力学指标三种杨树均在株行距为4×4m时最高，因此在进行造林密度设计和选择无性系时应根据各种定向培育的要求来进行优化设计。3、主成分分析表明，木材物理力学性质的第一主成分为强度指标，第二主成分为干缩指标。4、多元回归的结果表明，影响木材顺纹抗拉强度的主要因素是木材的密度和纤维长度。5、沿半径方向，6－7年是杨树从幼龄材向成熟材过度的转折点，抗拉强度、纤丝角、基本密度、纤维长度和年轮宽度均可以作为判断木材成熟期的指标。
（作者单位：黑龙江省林产工业研究所）
一、试验材料和方法
试材是黑杨派无性系的Populus eltoides Bartr.cv“Harvard”（I-63杨），P.deltoides Barr.cv“Lux”（I-69杨）和P.xeuramericana（Dode）Guinier cv.I-214（I-214杨）。造林密度为525株/公顷、400株/公顷、278株/公顷，相应的株行距分别为4×4m、5×5m、6×6m，共计9株树。取0.3～2.3m高处木段的边材部位的木材进行材性测定，试材按《木材物理力学试验方法》（GB1927-1943-91）进行加工。抗弯强度（MOR）和抗弯弹性模量（MOE）的加荷速度为5mm/min，采用三点加载方式测定MOE和MOR；顺纹抗压强度的加荷速度为3mm/min，横纹抗压强度的加荷速度为2mm/min。压缩厚度为试样厚度过的50%，进行径向大变形横纹抗压能量吸收。每个试样做完试验后立即取一小块测定其含水率，试材含水率范围在12.6－14.5%之间。全部试验均在岛津AG-10TA力学试验机上进行。全干缩率和吸水率的测定完全按国标（GB1927-1943-91）进行。微拉伸试样是取自I-63杨株行距为7×7m的胸高处的木块，沿径向从外向内用滑走式切片机连续切片制成厚度为60μm的薄片，再在模子下用单面刀片加工成哑铃形试片，两端用单板粘住，在力学试验机上用5KN的传感器进行拉伸试验。纤丝角采用偏光显微镜法进行测定。
二、结果与分析
1、测试结果与方差分析。方差分析表明：①MOE是无性系之间差异不显著；株行距之间差异显著。②MOR是各无性系之间和株行距之间差异均极显著。③顺纹抗压强度和横纹抗压能量吸收是各无性系之间差异极显著，而株行距之间差异不显著。④横纹抗压强度则是各无性系和株行距之间差异均不显著。⑤纵向干缩率是株行距间差异极显著，弦向干缩率是无性系间差异极显著。在进行抗弯性能测试中发现I-69杨在较大弯曲变形下不发生破坏，具有较好的韧性，而I-63杨常出现脆断。为此进行大变形径向横纹抗压能量吸收的试验，以观察在超过弹性范围进入塑性区域后木材的性能。结果表明I-69杨能量吸收均大于I-63杨和I-214杨，故I-69杨可作为弯曲木生产的原材料。
2、主成分分析。在多指标（参数变量）的研究中，往往由于变量个数太多，并且彼此之间存在着一定相关性，因而使得所观测的数据在一定程度上反映的信息有所重叠，而且当变量较多时，在高维空间中研究样本的分布规律比较麻烦，而利用主成分分析可以找出几个综合因子来代表原来众多的变量，使这些综合因子能尽可能地反映原来变量的信息，而且彼此之间互不相关。以三个无性系在三个株行距下共9株标准木的10个主要材性的平均值为基本资料，对10个主要指标编号如下：X1：MOE（GPa）；X2—MOR（MPa）；X3—顺纹抗压（MPa）；X4—横纹抗压（MPa）；X5—横纹抗压能量吸收（J）；X6—气干密度（g/cm3）；X7—纵向全干缩率（%）；X8—径向全干缩率（%）；X9—弦向全干缩率（%）；X10—差异干缩。因前三个特征根的累计贡献率己达94.32%，故前三个因素己经能较好地表达原始变量所含的大部分信息。第一主成分的贡献率为52%，第二主成分的贡献率为31%，前两个主成分的累计贡献率为83%，即前两个主成分集中了全部10个变量83％的信息。第一主成分的X1－X6个载荷因子都是正值，集中反映了与木材力学性能有关的各个变量，它的大小可表明强度的高低，称为强度指标；第二主成分反映了木材的干缩性能，称为干缩指标。这一结果与李坚对中国主要树种物理力学性质进行主成分分析的结论完全一致，即木材物理力学性能的第一主成分为强度指标，第二主成分为干缩指标。从主成分分析可见，木材物理力学性质参数指标通过简化为几个彼此独立的綜合指标，使统计分析系统结构简化，并且可以根据各主成分中因子载荷量的分布推测主成分批指标的意义，从而对各类综合指标进行有效的分析。
3、微拉伸强度与木材解剖性状的关系。由髓心沿半径方向从内向外在第6年时顺纹抗拉强度急剧上升、纤丝角急剧下降、基本密度明显上升、年轮宽度突然变窄和纤维长度增加的现象表明，1-6年为杨树的幼龄阶段，7-10年进入成熟阶段。无性系杨树其成熟年龄为6-7年，并与吕士行提出杨树的数量成熟龄的观点基本一致。为了分析强度与解剖性状的关系对各指标进行编号并进行回归分析，多元回归方程为：Y=693.25-7.41 X1-1267.78 X2-1.23 X3+2001.79 X4-62.87 X5-40.20 X6。式中X1：纤丝角；X2：基本密度；X3：年轮宽度；X4：纤维长度；X5：纤维宽度；X6：长宽比；Y：微片的顺纹抗拉强度。复相关系数平方=0.9043，ＤＷ统计量=2.2787。由此可见，影响木材拉伸强度的主要指标是木材密度和纤维长度。
三、结论
1、I-63杨和I-69杨和强度相近，I-214杨的强度较低。I-69杨具有较好的弯曲韧性可用作曲木家具的原材料。2、无性系和株行距与各力学强度的差异各不相同，各项力学指标三种杨树均在株行距为4×4m时最高，因此在进行造林密度设计和选择无性系时应根据各种定向培育的要求来进行优化设计。3、主成分分析表明，木材物理力学性质的第一主成分为强度指标，第二主成分为干缩指标。4、多元回归的结果表明，影响木材顺纹抗拉强度的主要因素是木材的密度和纤维长度。5、沿半径方向，6－7年是杨树从幼龄材向成熟材过度的转折点，抗拉强度、纤丝角、基本密度、纤维长度和年轮宽度均可以作为判断木材成熟期的指标。
（作者单位：黑龙江省林产工业研究所）