杨树纸浆材无性系生长规律及造纸特性分析

杨树纸浆材无性系生长规律及造纸特性分析

聂广勋 邢永芳

濮阳龙丰纸业有限公司 河南濮阳 457000

摘要：造纸业不断发展，林业实现了经济环保一体化发展，但在林业经济化建设过程中，还存在一些缺陷。在保证林业生态可持续发展同时，如何提高林业的经济价值是困扰林业发展的主要问题。因此，通过试验具体判断杨树无性系生长规律和造纸特性，以期为杨树林的生产经营管理和后期利用提供具体可考的依据。

关键词：杨树；无性系；生长规律；造纸特性

引言：林业纸业一体化工程建设在促进造纸工业可持续发展过程中具有至关重要的作用，这也意味着需要对纸浆材料品种、立地条件、栽培措施等方面内容展开研究，选出最佳的树种和种植方式。杨树作为主要的纸浆材料，加强对其无性系生长规律及造纸特性的分析具有重要意义，这也是国内外木材科学研究重点。

一、试验准备

近几年来，杨树加工业以及造纸业得到了全面的发展，杨树优良无性系的栽培面积逐渐扩大，加强对杨树无性系生长规律的研究，科学合理的制定种植措施，实现速生丰产林发展，在保证生产量的同时，提高生长质量。木材的相位形态和化学组成对制浆造纸的影响极大，因此针对几种较为常见的无性系杨树生长规律和造纸特性展开全面的研究分析，仪器为后续的经营管理、木材利用提供依据。实验选择了两个条件相似的林场，均为河潮土、松沙质地，地下水位为0.8-2.0m。整体来看土质疏松、保水保肥能力有限，采用带状整地的方式，造林密度设计了三种，分别为：2×4m、3×4m和4×4m，不仅定期进行追肥、浇水、中耕、除草等田间管理措施，在栽植的前两年还间种了大豆^[1]。

按照不同无性系和栽植密度划分了标准地，测试树木的高度、胸径以及其他生长状况，同时在每个测试树木样本上截取部分，用于后续的解析工作。主要测定的内容包括木材纤维性状、化学成分，纤维性状方面主要分为纤维长度、宽度以及壁腔比内容，化学成分则包括灰分测定、1％NaOH抽出物测定、苯一醇抽出物测定及木质素、口纤维素、综纤维素测定等。

二、试验分析

（一）杨树林生长规律

从实际测量所得到的数据来看，无性系杨树造林后的前期生长阶段，较为相似，前两年就可以达到树木生长的最高峰，平均生长量为2.97m-4.27m，连年生长量为3.00m-4.00m，其中BT₁₇、1-69、107中，1-69的生长最快。前四年胸径生长较快，呈现出直线上升，从第五年开始生长速度放缓，此时平均生长量为2.94m-3.40m，连年生长量最高可达2.93m-4.75m。其中1-69前三年胸径生长缓慢，第四-五年，胸径成长速度加快，而BT₁₇、107则在生长前期就表现出了明显的生长特点。单株材积面积大小分别为BT₁₇＞1-69＞107^[2]。从栽植密度上看，栽植密度稀松标准林中杨树的单株材积面积较大，但林分蓄积量差异日益缩小。以2×4m和3×4m为例，到第九年时，二者之间的林分蓄积量之间的区别几乎可以忽略不计，而在第九年之前，2×4m、3×4m密度下群体产量较高。从平均生长量来看，2×4m、3×4m和4×4m的生长量最高峰分别在4、5、6年，由此可见，密度越高分速生期越早。从连年生长量来看，2×4m、3×4m和4×4m的生长高峰分别在6、6、7年。

（二）杨树林造纸特性

纤维形态是决定制浆造纸的主要因素，纤维长度、宽度、长宽比以及壁腔比是最要的特征内容。纤维长度越大，纸张的撕裂度、抗张强度、耐破度以及耐折度越高，而宽度、长宽比以及壁腔比决定了纸张性质。从实际的检验数据来看，树龄越小相位长度越短，其他特性并没有得到相应的规律。

从化学成本的角度来看，一般来说，在其他化学成分相同的情况下，纤维素含量越高越适合造纸，从实际测量所得到的数据来看，BT₁₇更适合造纸，其纤维素含量明显高于其他两个无性系。综纤维素是指纤维素和半纤维素的总和，直接决定了纸张的品质以及成品量。木质素会在化学制浆的过程中去除，要在尽可能少损伤综纤维素的情况下，去除木质素。因此，可知木质素是不利成分，含量越少越好。而BT₁₇、1-69、107中，综纤维素含量分别为80.34%、78.63%、79.64%，木质素分别为16.62%、19.88%、19.01%。由此可证，BT₁₇相比较其他两种杨树品质而言更适合造纸。除了上述几个方面之外，苯醇抽出物含量越低，消耗的化学药品越少，制浆造纸效果越好。BT₁₇、1-69、107中苯醇抽出物均控制在2.0%以下，都比较适合造纸。而灰分值也从侧面证明BT₁₇更适合造纸，其他的化学参数之间并没有较大区别。

（三）杨树造纸适宜性

在上述内容的基础上，进一步分析造纸适宜性，营造纸浆林除了木材纤维性状以及化学成分要满足制浆造纸需求之外，高生物量也是必不可少的一点，还要保证所有的产量指标和造纸性能均满足规定。表1针对五年生、密度为3×5m的BT

₁₇、1-69、107进行了适应性评价，具体内容如表所示。其中Pi²平方根值，是用来横梁制浆造纸性能优劣的关键，数值越小，性能越优。由此可见，三个无性系杨树造纸适宜性依次为BT₁₇、1-69、107。在此基础上，还需要对杂细胞含量、微纤丝角等内容进行进一步研究，综合运用多种不同的降解手段，对木质素结构展开深层次分析，切实提高最终的制浆造纸效果，为后续的发展奠定良好的基础。需要注意的是，在不同地区采用的树种存在一定的差别，因此在实际种植过程中，需要对杨树纸浆材无性系生长规律及造纸特性进行全面的分析。

表 1 不同杨树无性系造纸适宜性评价指标

总结：综上所述，杨树是众多制浆造纸原料中最为优秀的一种，但受到多方面因素的影响，在不同培育措施下，木材性质之间存在着较大的差异，盲目的投入应用会对最终成品质量产生负面影响。通过试验数据显示，树高、胸径、蓄积量分别为11.6m、12.83cm、52.8m³/hm²的无性系木材最适合造纸，其材性指标最优。

参考文献：

[1]张锁,王耀军,杨文涛,等.三个杨树无性系扦插苗年生长规律及抗病性比较[J].陕西林业科技,2018(03):11-14.

[2]吕义,刘扬,方升佐,等.南方型杨树无性系间生长性状和木材材性的遗传差异[J].南京林业大学学报(自然科学版),2018,42(06):24-30.