引进优质用材树种纳塔栎的木材性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着国民经济和社会发展，居民生活水平不断提高，木材及其制品的国内消费迅速增长，木材需要量特别是优质硬阔叶树材的需求量急速增长，但是我国优质阔叶树材供应不足，不少优质阔叶材依靠进口，2014年，我国原木进口首次突破5000万m3，木材对外依存度首次突破50%，严重威胁我国木材供应安全。我国森林资源总量不足、质量不高、结构不合理的问题，短期内还无法从根本上解决。十三五期间，木材的供给不足与经济社会发展需求的矛盾，依然是林业发展面临的主要矛盾。引进国外优良树种是提高林业生产力和经济效益的有效途径，是填补国内名特优新经济林、不断开发新产品、提高木材产量、满足人们对林产品日益增长需要的紧迫任务，对保障我国木材可持续供给，缓解木材供需矛盾，具有十分重要的意义。

纳塔栎，落叶乔木，北美重要商品树种之一，自2001 年，通过国家林业局948引进项目，中国林科院亚林所引进以来，因适应性强、景观效果突出和较快的生长速度赢得了国人的认可。

木材性能的研究是木材加工利用的前提和基础，对引进树种纳塔栎木材性能的研究对于充分挖掘纳塔栎的加工利用潜质，提高经济效益和综合利用水平，为我国林业经营、木材加工和应用开发提供一些有益指导。

2. 国内外研究现状分析

从国内外关于纳塔栎木材性能的研究现状来看，对纳塔栎的研究主要集中在育苗、叶色变化、抗寒性、耐水湿性、无性繁殖等方面。在木材性能研究方面主要集中在栎属其他树种。

国内研究概况：我国对引进优质用材树种纳塔栎研究起步较晚，目前国内对纳塔栎木材性能方面的研究还未曾有过报道。1986年，汪师孟和夏美君研究了12种落叶栎木的木材解剖构造，按其主要特征编制出识别木材的检索表；并运用木材定量解剖的方法，测定晚材管孔在纲格上的点分数、单位面积上的管孔数、密度指数以及它们之间的间距，将12种落叶栎木分为四组及二个单独的种。1987年，张述银借助通径系数分析和主成分分析等统计方法，以五株产自山西中条山的辽东栎为试验材料，详细研究了木材解剖特征的内在关系以及解剖特征与物理力学性质的关系；结果表明，细胞特征（纤维、导管尺寸及微纤丝角等 ) 和组织比量（导管、纤维及薄壁组织比量）两个主因子基本反映并代表了木材的所有解剖特征，同时也是影响木材物理力学性质的两个基本解剖因子。2007年，赵泾峰、冯德君和雷亚芳对陕西壳斗科栎属（Quercus L.）的麻栎类、槲栎类、高山栎类和巴东栎类4类的代表树种及青冈属（Cyclobalanopsis Oerst.）的青冈类的代表树种木材的解剖构造进行了研究，以为陕西栎木和青冈木的加工利用提供科学依据；结果发现，这 5 类木材的主要特征为：环孔材或辐射孔材，单管孔，单穿孔为主，导管壁上纹孔互列，具环管管胞和木纤维，薄壁组织呈星散聚和状和离管带状，同形射线为主，单列或多列；麻栎类和槲栎类木材构造较为接近，均为环孔材，木材结构粗且不均匀，材面具有美丽花纹，是家具、地板和室内装饰的首选木材；高山栎类、巴东栎类和青冈类木材构造较为接近，均为辐射孔材，木材结构略细，材质略均匀，材面花纹不显著，因此在材质要求均匀或花纹无特殊要求时可选用此类木材。同年（2007年），梁宏温、黄寿先等人对广西平果县海明林场 23年生大叶栎木材的主要物理力学性质进行了测定和分析；结果表明，除冲击韧性和硬度较低外，大叶栎木材的主要力学强度均属于国产木材的中等级水平。2013年，赵西平、张超男等人运用木材解剖图像分析系统和显微照相的方法对蒙古栎次生木质部的解剖结构进行观察分析；结果表明，蒙古栎为典型的环孔材，心边材区别明显，次生木质部由导管、木纤维、木射线、环管管胞及轴向薄壁细胞组成，树根内管状分子的直径小于树干， 成串径向辐射状排列，表现为散孔材特性，通过对蒙古栎次生木质部离析发现，蒙古栎导管穿孔类型单一，为单穿孔，多数导管两端具尾且比较倾斜，这种现象表明蒙古栎在进化过程中不同解剖构造特征的表现是不同步的。2014年，冯德军、张文辉等人比较分析了陕西4种类型栓皮栎（薄皮深裂、薄皮浅裂、厚皮深裂和厚皮浅裂）木材的构造、纤维形态、物理力学性能；结果表明，4种类型栓皮栎的木材构造没有明显区别，综合考虑木纤维的组织比量、长度、长宽比和壁腔比，厚皮浅裂和薄皮浅裂型栓皮栎木材要优于厚皮深裂和薄皮深裂型，综合考虑木材的密度和干缩性能，厚皮浅裂型栓皮栎木材较优，单从木材强度来讲，薄皮浅裂是最好的类型。2016年，马文平、孙雅等人以宁夏六盘山区辽东栎、美国橡木（美洲白橡Quercus alba L.）和法国橡木（夏橡Quercus robur L.）为材料，采用电镜与化学成分分析方法，研究不同产地橡木木质结构和主要化学成分的差异；结果表明，辽东栎可采用美国橡木的制桶工艺，辽东栎陈酿的葡萄酒具有极大释放芳香的潜力。

国外研究概况：2007年，SofiaLeal、VicelinaB.Sousa和HelenaPereira研究了约40年树龄的栓皮栎横切面径向导管尺寸和分布；结果表明，随着形成层年龄的增加，导管尺寸随之增加（这与其他树种类似），导管面积稍微增加，导管密度基本恒定（这在其他树种中并不常见）。2012年，MartinWeigl等人研究对比了气态氨处理后和热改性处理后的欧洲栎、挪威云杉和苏格兰松的物理和力学性能。结果表明，气态氨处理是改善装饰价值的改性，但对实木的技术相关性质的影响最小。相比之下，热改性处理后的木材颜色更均匀，但木材的其他性能改变更为明显，可能会限制某些应用。2014年，Thomas Volkmer等人研究了热压蒸汽处理对夏栎的物理力学性能的影响。结果发现，干缩率和湿涨率都明显下降，弹性性能不受影响，而抗弯和抗拉强度明显下降。

3. 研究的基本内容与计划

【研究内容】

本次课题得到江苏省科技计划项目优质用材及观赏北美栎树良种选育（2015370）支撑。本研究所用纳塔栎（quercus texana buckley）采自于江苏省林科院句容苗圃，共4株，均为14年生（2年生苗），主要研究了以下木材性能：

1）生长特性：包括木材材积生长量，生长轮宽度、生材含水率、生长轮基本密度，及其变化规律；

4. 研究创新点

通过试验对引进优质用材树种纳塔栎的木材性能（生长特性、解剖特征、主要物理性质及主要力学性能）进行研究，为其高值加工利用提供科学依据，并为今后国内引进优质用材树种提供一些有益的指导。