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人工倾斜树干应力木形成机理的研究

作　者: 刘亚梅
导　师: 刘盛全
学　校: 安徽农业大学
专　业: 木材科学与技术
关键词: 人工倾斜火炬松 107杨树应力木形成机理
分类号: S781
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文以三年生的火炬松(Pinus taede L.)苗木和一年生的107杨树(Populus×euramericana cv.“74/76”)苗木为研究对象,在相同的生长条件下开展人工倾斜树干试验,将苗木分成五组(每组12株)与垂直方向倾斜成五个不同的角度(0°,15°,30°,45°,60°),苗木生长三个月后开始每隔三个月测定树干的生长性状以及应力木区域的生长应变(共测定7次,分别是3个月,6个月,9个月,12个月,15个月,18个月,21个月),每组测定完生长应变后在每组中取一株用于观察记载应力木形成特征,测定应力木木材性质,并观察记载应力木形成特征。分析不同倾斜角度和不同倾斜持续时间下应力木生长性状、生长应变、应力木形成特征和木材性质的变化规律,探讨应力木生长应变与应力木特征和各个性质的关系,研究得出结果具体如下:1.人工倾斜树干应力木生长性状的研究火炬松树高在倾斜时间为3-12个月随倾斜角度变化不明显,在倾斜时间为15-21个月随倾斜角度增加呈减小趋势,火炬松地径随倾斜角度增加,在0°-15°为减小趋势,而15°-60°地径值呈增大趋势。倾斜角度对火炬松树高和地径的影响显著。107杨树树高和地径随倾斜角度增加均呈减小趋势,倾斜角度对107杨树树高地径的影响都极显著。2.人工倾斜树干应力木生长应变的研究火炬松生长应变值随着倾斜角度的增加先增大至30°,而后随着角度的增加,生长应变值保持一定的稳定值。倾斜角度对火炬松生长应变影响极显著。107杨树生长应变值随着倾斜角度的增加在0°-30°增大,45°和60°生长应变值与30°时应变值趋于相同。倾斜角度对107杨树生长应变影响显著。3.人工倾斜树干应力木形成特征的研究火炬松横截面特征为随着倾斜角度的增加,偏心生长越明显,偏宽比例也增大,轮廓近似椭圆形,火炬松不同的倾斜角度都有偏宽生长发生,随着倾斜角度的增加,偏宽比例增大至45°,而后60°时其值达到45°时的水平。倾斜角度对火炬松年轮偏宽的影响显著。火炬松直立生长树干(0°)管胞显微构造为典型正常木结构,随着倾斜角度的增加,应压木特征越来越明显,管胞壁逐渐变厚,管胞形状逐渐变圆,胞间隙明显增大,其中胞壁厚度在倾斜60°时达到最大。螺纹裂隙变宽、加深。特别是倾斜30°以后,胞壁螺纹裂隙变宽、加深非常明显。107杨树随着倾斜角度的增加,偏心生长越明显,偏宽比例增大,轮廓近似椭圆形,107杨树不同的倾斜角度都有偏宽生长发生,随着倾斜角度的增加,偏宽比例增大至45°,而后60°时其值达到30°时的水平,倾斜角度对107杨树年轮偏宽的影响不显著。随着倾斜角度的增加,107杨树导管数目减少,直径变大,胶质层区域增多,厚度增厚,细胞腔表面由平整变为袖套状起伏,形状也由规则变成不规则。4.人工倾斜树干应力木木材性质的研究(1)火炬松应压木随着倾斜角度的增加,应压区管胞长度先减小至30°后又略有增大;对应区管胞长度呈波动变化趋势;应压区管胞长度均小于对应区(0°除外)。倾斜角度对管胞长度影响极显著,区域对管胞长度影响不显著。随着倾斜角度的增加,应压区管胞宽度先增大至30°后又略有减小或波动,对应区管胞度宽度呈波动变化,应压区管胞宽度小于对应区;应压区胞腔径呈波动变化,对应区胞腔径呈减小趋势,应压区胞腔径均小于对应区(30°除外);应压区和对应区双壁厚呈增加趋势,应压区双壁厚均大于对应区。倾斜角度与区域对管胞宽度、胞腔径、双壁厚影响均显著。随着倾斜角度的增加:应压区微纤丝角度先增大后减小,对应区呈波动变化;应压木区微纤丝角度均大于对应木区。倾斜角度与区域对微纤丝角度影响极显著。随着倾斜角度的增加,应压区与对应区管胞比量都呈波动变化,应压区与对应区木射线比量均呈波动变化,应压区与对应区树脂道比量0°-30°呈增大趋势,而后从30°-60°呈减小趋势,应压区与对应区组织比量大小比较无明显变化趋势。倾斜角度与区域对管胞比量和木射线比量影响不显著,倾斜角度对树脂道比量影响显著,区域对树脂道比量影响不显著。随着倾斜角度的增加,应压区和对应区木射线高度先增大后保持稳定,应压区木射线高度小于对应区;应压区和对应区木射线宽度先增后保持稳定,0°-30°应压区木射线宽度小于对应区,45°-60°应压区木射线宽度大于对应区。倾斜角度与区域对木射线高度、木射线宽度影响显著。随着倾斜角度的增加,应压区基本密度呈增大趋势,对应区基本密度没有明显的变化趋势,应压区基本密度均大于对应区(0°除外)。倾斜角度对基本密度影响不显著,区域对基本密度影响极显著。随着倾斜角度的增加,应压区轴向干缩率呈增大趋势,对应区轴向干缩率呈波动变化,应压区轴向干缩率大于对应区,倾斜角度对轴向干缩率影响不显著,区域对轴向干缩率影响显著。(2)107杨树应拉木随着倾斜角度的增加,应拉区纤维长度有减小的趋势,对应区纤维长度先增大后减小,应拉区纤维长度小于对应区(0°除外)。倾斜角度与区域对纤维长度的影响显著。随着倾斜角度的增加,应拉区纤维宽度变化不是很显著,对应区纤维宽度都有减小的趋势,应拉区纤维宽度小于对应区;应拉区与对应区胞腔径都是先减小后略有增大,应拉区胞腔径小于对应区;应拉区双壁厚呈增大趋势,对应区双壁厚先增大至30°后减小,应拉区双壁厚大于对应区。倾斜角度与区域对纤维宽度、胞腔径和双壁厚的影响均显著。随着倾斜角度的增加,应拉区导管直径先略有增大至30°后减小,对应区导管直径呈波动变化,在0°-30°,应拉区导管直径均小于对应区,而在45°和60°,应拉区导管直径大于对应区。倾斜角度和区域对导管直径的影响显著。随着倾斜角度的增加,应拉区微纤丝角度为减小趋势,对应区微纤丝角度呈上升趋势变化,应拉区微纤丝角度均小于对应区。倾斜角度和区域对微纤丝角度的影响显著。随着倾斜角度的增加,应拉区导管比量为减小趋势,对应区导管比量呈先增加后减小趋势,0°时应拉区导管比量大于对应区,15°-60°应拉区导管比量小于对应区;应拉区和对应区木射线比量呈先增大后减小趋势,应拉区木射线比量小于对应区;应拉区正常纤维比量呈减小趋势,对应区正常纤维比量呈波动变化,应拉区正常纤维比量小于对应区;应拉区胶质纤维比量呈增大趋势,对应区胶质纤维比量呈波动变化,应拉区胶质纤维比量大于对应区。倾斜角度和区域对导管比量、木射线比量、正常纤维比量和胶质纤维比量的影响显著。随着倾斜角度的增加,应拉区木射线高度呈减小趋势,对应区木射线高度呈波动变化,0°-45°应拉区木射线高度大于对应区,60°时应拉区木射线高度小于对应区;应拉区和对应区木射线宽度呈波动变化,15°、45°和60°时应拉区木射线宽度大于对应区,0°和30°时应拉区木射线宽度小于对应区。倾斜角度和区域对木射线高度、宽度的影响显著。随着倾斜角度的增加,应拉区基本密度呈增大趋势,对应区基本密度呈波动变化,应拉区基本密度大于对应区,倾斜角度对基本密度影响不显著,区域对基本密度影响显著。随着倾斜角度的增加,应拉区轴向干缩率先增大后减小,对应区轴向干缩率有减小的趋势,应拉区轴向干缩率大于对应区(0°除外)。倾斜角度对轴向干缩率影响不显著,区域对轴向干缩率影响显著。5.人工倾斜树干应力木形成机理的研究火炬松和107杨树生长应变与年轮偏宽比例呈显著正相关。火炬松生长应变与管胞长度之间呈负相关,与管胞宽度之间呈正相关,与双壁厚之间呈正相关,与微纤丝角度之间呈正相关,与管胞比量之间呈正相关,与木射线比量之间呈负相关,与树脂道比量呈正相关,与木射线高度之间基本无相关性,与木射线宽度之间呈显著正相关,与基本密度之间呈显著正相关,与轴向干缩率之间呈正相关。107杨树生长应变与纤维长度呈不显著的负相关,与纤维宽度之间无明显的相关性,与双壁厚呈弱的正相关,与导管直径呈弱的负相关,与微纤丝角度呈弱的负相关,与导管比量之间呈显著负相关,与木射线比量之间呈正相关,与正常纤维比量之间呈负相关,与胶质纤维比量之间呈正相关,与木射线高度之间基本无显著相关,与木射线宽度之间呈显著负相关,与基本密度之间呈正相关,与轴向干缩率之间呈不显著正相关。

全文目录

摘要  3-7
Abstract  7-21
第一章文献综述  21-37
  1.1 引言  21-22
  1.2 应力木  22-27
    1.2.1 应压木  22-24
      1.2.1.1 应压木的区分方法  22
      1.2.1.2 解剖特征  22-23
      1.2.1.3 化学组成  23
      1.2.1.4 物理力学性质  23-24
    1.2.2 应拉木  24-26
      1.2.2.1 应拉木的区分方法  24
      1.2.2.2 解剖特征  24-26
      1.2.2.3 化学组成  26
      1.2.2.4 物理力学性质  26
    1.2.3 应力木形成原因  26-27
    1.2.4 应力木对木材加工利用的影响  27
  1.3 生长应力  27-33
    1.3.1 生长应力的概念  27-28
    1.3.2 生长应力的形成  28-29
    1.3.3 生长应力的分布  29-30
    1.3.4 应力木的生长应力  30-31
      1.3.4.1 应压木的生长应力  30
      1.3.4.2 应拉木的生长应力  30-31
    1.3.5 生长应力与木材性质之间的关系及其对木材加工利用的影响  31
    1.3.6 树木中生长应力的测量方法  31-33
  1.4 本研究的主要内容、目的和意义  33-37
    1.4.1 本研究的目的和意义  33-35
    1.4.2 本研究的主要内容  35-37
第二章人工倾斜树干应力木生长性状的研究  37-43
  2.1 引言  37
  2.2 材料与方法  37-38
    2.2.1 试验材料（培育苗木、倾斜树干）  37-38
    2.2.2 试验方法  38
    2.2.3 数据统计分析方法  38
  2.3 结果与分析  38-41
    2.3.1 不同倾斜角度下火炬松应压木树高与地径的变化  38-40
    2.3.2 不同倾斜角度107 杨树树高与地径的变化  40-41
  2.4 结论与讨论  41-43
第三章人工倾斜树干应力木生长应变的研究  43-48
  3.1 引言  43-44
  3.2 材料与方法  44-45
    3.2.1 试验材料  44
    3.2.2 试验方法  44-45
    3.2.3 数据统计分析方法  45
  3.3 结果与分析  45-47
    3.3.1 不同倾斜角度火炬松应压木生长应变的变化  45-46
    3.3.2 不同倾斜角度107 杨树应拉木生长应变的变化  46-47
  3.4 结论与讨论  47-48
第四章人工倾斜树干应力木形成特征的研究  48-61
  4.1 引言  48
  4.2 材料与方法  48-50
    4.2.1 试验材料  48-49
    4.2.2 试验方法  49-50
      4.2.2.1 应力木宏观特征测量方法  49
      4.2.2.2 应力木微观构造特征观察方法  49-50
      4.2.2.3 应力木超微构造特征观察方法  50
    4.2.3 数据统计分析方法  50
  4.3 结果与分析  50-60
    4.3.1 不同倾斜角度火炬松应压木形成特征  50-56
      4.3.1.1 不同倾斜角度火炬松应压木横切面特征和年轮偏心程度  50-52
      4.3.1.2 不同倾斜角度火炬松应压木微观构造特征  52-53
      4.3.1.3 不同倾斜角度火炬松应压木超微构造特征  53-56
    4.3.2 不同倾斜角度107 杨树应拉木形成特征  56-60
      4.3.2.1 不同倾斜角度107 杨树应拉木横切面特征和年轮偏心程度  56-57
      4.3.2.2 不同倾斜角度107 杨树应拉木微观构造特征  57-59
      4.3.2.3 不同倾斜角度107 杨树应拉木微观构造特征  59-60
  4.4 结论与讨论  60-61
第五章人工倾斜树干应力木木材性质的研究  61-122
  5.1 引言  61
  5.2 材料与方法  61-63
    5.2.1 试验材料  61-62
    5.2.2 试验方法  62-63
      5.2.2.1 管胞/纤维形态特征的测量方法  62
      5.2.2.2 组织比量的测量方法  62
      5.2.2.3 木射线高度和宽度的测量方法  62
      5.2.2.4 微纤丝角度的测量方法  62-63
      5.2.2.5 基本密度和轴向干缩率的测量方法  63
  5.3 结果与分析  63-117
    5.3.1 不同倾斜角度火炬松应压木木材性质  63-88
      5.3.1.1 不同倾斜角度火炬松应压区与对应区管胞形态特征的变化规律  63-71
      5.3.1.2 不同倾斜角度火炬松应压区与对应区微纤丝角度的变化规律  71-73
      5.3.1.3 不同倾斜角度火炬松应压区与对应区组织比量的变化规律  73-78
      5.3.1.4 不同倾斜角度火炬松应压区与对应区木射线高度和宽度的变化规律  78-82
      5.3.1.5 不同倾斜角度火炬松应压区与对应区基本密度和轴向干缩率的变化规律  82-88
    5.3.2 不同倾斜角度107 杨树应拉木木材性质  88-117
      5.3.2.1 不同倾斜角度107 杨树应拉区与对应区纤维形态特征的变化规律  88-95
      5.3.2.2 不同倾斜角度107 杨树应拉区与对应区导管直径的变化规律  95-97
      5.3.2.3 不同倾斜角度107 杨树应拉区与对应区微纤丝角度的变化规律  97-100
      5.3.2.4 不同倾斜角度107 杨树应拉区与对应区组织比量的变化规律  100-107
      5.3.2.5 不同倾斜角度107 杨树应拉区与对应区木射线高度和宽度的变化规律  107-111
      5.3.2.6 不同倾斜角度107 杨树应拉区与对应区基本密度和轴向干缩率的变化规律  111-117
  5.4 结论与讨论  117-122
第六章人工倾斜树干应力木形成机理的研究  122-134
  6.1 引言  122
  6.2 结果与分析  122-132
    6.2.1 生长应变大小与应力木年轮偏宽比例之间的关系  122-123
    6.2.2 生长应变大小与应力木木材性质之间的关系  123-132
      6.2.2.1 火炬松应压木生长应变大小与木材性质之间的关系  123-127
      6.2.2.2 107 杨树应拉木生长应变大小与木材性质之间的关系  127-132
  6.3 结论与讨论  132-134
第七章总结论  134-141
  7.1 人工倾斜树干应力木生长性状的研究  134
  7.2 人工倾斜树干应力木生长应变的研究  134
  7.3 人工倾斜树干应力木形成特征的研究  134-135
  7.4 人工倾斜树干应力木木材性质的研究  135-139
  7.5 人工倾斜树干应力木形成机理的研究  139-141
参考文献  141-157
致谢  157-158
作者简介  158-159
在读期间发表研究论文列表  159

人工倾斜树干应力木形成机理的研究

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