1. 研究目的与意义
杨木是世界人工林建设的三大重要速生树种之一，在我国分布范围较广，已经得到了大面积的种植。然而速生杨树虽然生长迅速产量丰富，但木材通常存在密度低，材质松软，尺寸稳定性差，不耐腐、易虫蛀等缺陷，大大限制了杨木的使用范围。本课题采用活立木防腐的方法，借鉴树干注药技术处理的原理和方法，在树木生长期间，在树干基部注入防腐剂，利用树木蒸腾作用产生的树液流动引发的天然驱动力，使药剂分散到树干木质部中，使木材具有防腐性能。通过对活树杨木立木硼基防腐剂的处理工艺的研究可为防腐型杨木的定向培育提供理论依据，扩大速生杨木的使用范围。
2. 国内外研究现状分析
树木注射施药技术最初是用在林木病虫害防治方面的。1926年Muller发表《植物的内部治疗》提出农药注入理论、1927年Prister获得世界第一个树木注药机专利。80年代中期,国外内吸剂和树木注射施药技术在林病防治方面的应用研究,是由在美国把内吸剂应用于林病,特别是榆荷兰病防治的开拓者的E.B.Smalley教授综述的。J.D.Sirin和尼可来沃沦斯基等则把应用范围扩大到松树种实害虫的防治。G.K.Brown在1978年出版的《树木栽培》一书中介绍的注入液状生长调节剂技术把注射施药应用领域进一步扩展到植物生长发育调节方面。在国内汪永俊等于60年代末将注药技术用于钻蛀性害虫的防治试验中。而周厚基等人果树强力注射技术则是我国最早比较系统地阐述树木注射施药技术的论文。在注药机理、生理方面，江树人等对农药的植物代谢反应的综述。日本中川茂子、德国C.Wichmann就药剂注射对树干损伤原因进行了分析评估,林业部90-04-07课题组对最优注药部位及不同树种所需注射压力进行了初步测试。随着科技水平的日益进步，树干注药已在害虫防治、调节树木生长发育、立木染色和立木防腐等方面得到应用。
在木材工业领域最早应用树干注药的是对活立木染色的研究，日本在此方面最早获得了成功，1982年国内有报导指出，日本在小径木立木上钻孔后用橡胶管将水和乙醇稀释好的染液注入树干，采伐后制得彩色木材。国内对立木染色方法的研究始于1998年，北京林业大学赵广杰、饭田生穗因首次采用断面浸注法对新采伐的阔叶材小径木进行染色处理而申请了专利。2008年陈利虹在国内首次采用断面浸注法对毛白杨进行染色，试材为3年生的小径材，并且还分析了染色因素对上染率的影响。最新的研究为2013年熊福全等以5年生杨木枝桠材为实验材料，采用穿孔法用活性染料对其染色，得出最优工艺。立木染色迄今未能在生产中得到应用，且研究的内容主要为工艺参数，用上染率和色差作为评价标准。对立木各种不同细胞着色的机理，染液配方，染料与木材组分的结合机理等都有待进一步的研究。
在立木防腐方面起步更晚，需更深入的研究。2002年黄日明首次采用穿孔法注射氟化钠对拟赤杨进行了166天防腐试验。2013年张耀丽、李宁等申请了《活树杨木防腐处理方法》的专利，提出了杨树活立木防腐处理的一些工艺参数。而后李宁在杨树活树树干上注入ACQ防腐剂，对药液渗透程度、试材载药量、以及试材耐腐性能进行了分析。
3. 研究的基本内容与计划
一．研究内容
（1）防腐剂在杨树高度方向上的渗透情况分析
试验目的：将防腐剂注入立木杨树树干基部，研究在防腐剂注入过程中硼酸在杨树高度方向的渗透情况，确定注药时长，当硼酸显色剂指示防腐剂的上升高度不再增加时或者到达树冠时砍伐试材。
试剂：防腐剂：硼酸，试验时将浓度为1.5%的硼酸分别加入5%、10%、15%PEG-600配成防腐液试剂编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
试材：3-5年生生长状况良好、径级一样的杨树，共12棵，分为四组。第一组编号分别为1-1,1-2,1-3，其余组类似方法编号。
试验步骤：
1.配制防腐液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，并分别灌入输液袋中备用；
2.打孔前在杨树根部上方20厘米至30厘米处用刮铲刮去老皮；
3.在树皮上打出输液孔，输液孔的孔径大小应与输液插头直径相匹配；
4.在所打孔上方1.3米处钉上钉子，将装有防腐剂的输液袋挂在钉子上，等液体流出时把输液器插入输液孔中；
5.各个试材的处理条件如下表
组别 | 处理条件 |
1 2 3 4对照组 | 注入防腐剂Ⅰ 注入防腐剂Ⅱ 注入防腐剂Ⅲ 4-1、4-2仅用1.5%浓度硼酸处理，4-3作为空白对照不做任何处理 |
输液过程中，通过喷洒显色剂，观察防腐剂在高度上的渗透情况；
6.摘除输液装置及封口；
7.防腐剂注射完毕，防腐液在树干体内不上升或树冠位置已有显色反应时，将树木砍伐，用作后期试验处理；
8.数据分析。
（2）试样载药量分析
杨木砍伐处理后，从注射口上方30cm处取厚为5cm的圆盘为A段，树干内防腐液上升能观察到的最高点取圆盘为C段，取A、C段中间圆盘为B段。
试验目的：分析在不同高度位置、不同浓度防腐剂对处理材载药量的影响。
试材：从截取的A段、B段、C段上分别截取1cm1cm1.5cm的小块，并粉碎成30目的粉末，用于载药量的测试。
试剂：浓硝酸（70%，GR）；过氧化氢（50%，GR）；高氯酸（70%，GR）。
试验步骤：
1.将木块切成小木条并粉碎成木粉，并将其干燥
2.称取干燥后的木粉0.500g，将木粉放入定制的石英消解管中，加入5mLHNO3，浸泡样品放置过夜；
3.将石英消解管插入消解仪，将温度升至150℃，并保持30min，再加入2mLHClO4；将温度升至180℃，并保持2h直至溶液澄清透明，如不透明则继续延长加热时间；
4.将冷却后的消解液移至100mL容量瓶内并用去离子水定容，用电感耦合等离子体发射光谱仪检测溶液中硼的含量。
二．研究计划
2015.012015.03查阅相关文献资料，完成开题报告，文献综述或外文翻译
2015.032015.04完成相关实验，获取试验数据
2015.042015.05试验数据整理以及分析、撰写论文
4. 研究创新点
（1）采用一种木材防腐新技术活立木防腐，在树木生长期间，在其树干输入无毒或低毒防腐剂并对其相关处理工艺进行了阐述和分析。活立木防腐工艺过程操作简单，不仅无需厂房，而且可节约设备以及能源，大大降低生产成本，对环境污染小，处理过程无大量的废液产生，绿色环保，节约能源，有助于对人工杨木林进行定向培育，可按防腐木材对木材原料的要求，采用集约经营等科学管理措施，生产出种类、质量和规格都大致相同，价格具竞争力的大批速生杨木防腐木材原料。
（2）本次试验首次采用硼酸和PEG-600作为防腐剂注入活树杨木。硼酸水溶液呈弱酸性，与杨木活树的树液pH值接近，不影响活树的生长，且用其处理后的木材不变色，表面洁净，无刺激性气味，对人畜和环境安全，并且对木材力学强度几乎没有影响，便于着色、油漆和胶合，且来源充足，价格低廉。
