一、我国楠木性质与加工利用研究现状
1.楠木的分类与识别
1)楠木分类
据《中国植物志》(第31卷,)、《中国树木志)》(第1卷,)记载,楠木属(Phoebesp.)约有94种,分布于亚洲及热带美洲。我国约有34种及3变种,分布于长江流域及以南地区,主产西南和华南,以云南、四川、湖北、贵州、广西和广东最多。多为珍贵用材树种。楠木属植物大多散生于海拔m以下的低山丘陵或沟边、溪旁,多喜欢阴湿的地理环境,为亚热带、热带常绿阔叶林的重要组成树种,其中许多树种木材优质,树形美观,开发潜力很大。
据《中国木材志》()记载,楠木属(原定名为桢楠属)包括主产于成都平原及贵州等的桢楠(为著名的家具、船舶和建筑用材)、华东和中南地区的紫楠,以及海南岛的红毛山楠等。楠木属各树种的木材性质相近,统归商品材楠木类,为我国著名的工业用材,普遍比润楠属的材质要好。
而同隶樟科的润楠属(Machilussp.),为常绿乔木,约种;分布范围从自东南亚地区至日本。我国有7种,分布于西南、中南及华东。润楠属树种在我国南方木材生产中占有重要地位,其中最重要者包括产于广东、福建及广西的广东润楠,海南岛的华润楠,云南及四川的滇润楠,以及分布较广的红楠、刨花楠。润楠属与楠木属的许多树种在树木形态及木材材性上区别较小,尽管润楠属质量稍差,但两者的木材使用范围接近,生产上多统称为楠木。不过润楠属树种的树皮内石细胞多而明显,且有白色纤毛可见,而楠木属树种的树皮内通常都看不见白色纤毛和石细胞,因此根据树皮还是可以把这两属的木材区别开来。
中国林业科学研究院木材工业研究所制定的国家标准《中国主要木材名称》(GB/T—,年-02-05发布,-09-01实施),该标准的制定是相关研究人员长期深入林区、工厂、木材生产及使用单位,采集大量了树木木材标本及蜡叶标本并进行木材构造与分类研究,广泛调查研究了工农业、生活用材的树种种类及其木材用途与加工、工艺性质,以及树种和木材的地方名称等基础上编制而成的。该标准的类木材名称是由个树种名称归纳而来,其归纳的原则是以树木学(或植物学)的属为基础,把材性和用途相近木材树种名称统一,以便木材生产、利用、贸易、造林、营林科研、教学等的应用。国标《中国主要木材名称》是中国林科院木材科技工作者50多年科研成果的凝结,对我国木材市场的发展与规范起到了重要的指导作用。
在上述国标中,楠木(条目2.2.)列入了8个树种,即闽楠(Phoebebournei)、细叶楠(P.hui)、红毛山楠(P.hungmaoensis)、滇楠(P.nanmu)、白楠(P.neurantha)、紫楠(P.sheareri)(别名:金丝楠)、乌心楠(P.tavoyana)、桢楠(P.zhennan)。该标准并没有把楠木属的34种都列入,因为标准中包括的树种,应有一定的蓄积量,是商品材,能够在市场上进行贸易流通。从标准中可以看出,楠木与润楠的名称是分开的,而且通过在光学显微镜下系统观察与研究了两者的木材构造,还是可以区别开。建议目前楠木的分类应遵循国家标准,不要将润楠纳入楠木。此外,该标准已发布近20年,资源与市场均发生了较大的变化,建议专门对楠木的分类进行深入研究,例如有新的楠木树种并有一定的蓄积量,如浙江楠(Phoebechekiangensis)可以考虑列入。同时建议对该标准进行修订,以适应木材市场的发展。
2)楠木的识别
楠木的识别与其他木材的识别技术相同,是目前国内外主要采用的木材解剖学方法,即宏观与微观相结合的方法。
宏观识别:主要采用肉眼或10倍放大镜观察木材试样。一般先用锋利的小刀削光木样部分端面(横切面),并用清水润湿,通过观察木材外部表观特征以及横切面宏观解剖特征来识别木材。从横切面可观察木材心边材、生长轮以及导管、射线及轴向薄壁细胞的大小和排列方式;同时结合木材的材色、光泽、纹理、结构、花纹、气味和滋味和木材重量和硬度等特征来综合判断鉴别木材。此法简单易行,可用于海关和质检等执法部门现场检查和鉴别。
微观识别:由于木材是各向异性的天然材料,要从细胞水平全面认识与了解其结构,可分别从3个切面即横切面、径切面和弦切面进行观察。首先需从送检的木样上按照木样纹理切取尺寸不小于2(长)×2(宽)×2(高)cm的试样,置于蒸馏水中,再放到60℃烘箱中,排除试样中的空气并软化。将软化好的试样放在切片机上切出15-20μm厚的3个切面的切片,再经染色、脱水、透明和封片等流程制成光学显微切片。将切片置于光学显微镜下观察其木材微观解剖特征,即组成木材的各类细胞和组织的形态及排列特征。微观鉴别方法所涉及的木材识别特征较多,结果比较准确。但由于需制备切片,实验流程较复杂。为了做到鉴别结果准确,特别是对难辨认或有争议的木材,必须将宏观和微观特征有机结合,并与标本室经正确定名的木材标本以及切片仔细比对,最后作出正确的判断。
采用上述木材解剖学方法,一般只能鉴定到樟科的楠木,即属或类,而无法鉴定到种(例如闽楠或紫楠等)。众所周知,木材是植物/树木的茎干部分,木材的树种名称自然应当采用其植物的学名。而植物的分类与命名主要是依据其花、果实、种子、根、茎、叶等形态特征来确定的,但是如果只有木材/茎干部分,则很难鉴别至种。木材的分类是按照植物分类的属为基本单位,将性质和用途相近的木材树种归为一类。木材名称多采用属名,个别为类(亚属)。
目前市场热炒“金丝楠”名称,一些送检者也要求木材树种鉴定单位出具“金丝楠”。实际在上述国标中,只有在紫楠的别名中有金丝楠这个称谓,但木材的鉴定一般不能鉴定到种,故鉴定结果只能出到楠木。作者认为市场所称的金丝楠应该是广义的楠木,不是专指紫楠,是将在其表面可以看到绸缎般或金丝般的光泽与花纹的木材称为金丝楠木。实际上这是由于原木在不同方向上锯解,细胞与组织的不同排列和其内含物在光线下所造成的视觉效果。所谓的金丝与花纹跟木材树龄、生长环境、原木锯解的方向、木材纹理及树瘤都有密切的关系。而市场上出现的“金丝楠”、“香楠”、水楠”等称谓均未见相对应的拉丁名,只是凭经验分辨,似缺乏科学依据,建议展开市场调查,让市场名称与科学名称对应,以规范市场健康发展。
同时,近年来在市场上还出现被称为“缅甸金丝楠”或“金丝柚”的木材,实际并不是樟科木材,更不是楠木属木材,而多为木兰科的木莲或木兰等树种。此外,市场还有数量较大的标称为“楠木阴沉木”,但由于长期在地下或水下埋藏,其颜色、气味等木材特征已发生很大变化。不过其木材内部结构基本保存完好,可以通过木材解剖学方法鉴定出来。因为樟科有45属,这些“楠木阴沉木”不一定是楠木,也可能是润楠、香樟等木材,或者是其他科属的木材。如果无法确定是否为楠木,建议到相关权威木材鉴定机构进行确认。
2.楠木的主要木材性质
1)楠木解剖性质
对我国特有的楠木(Phobezhennan)进行了大量研究,结果翔实地记载在《中国木材志》()中,其木材解剖结构见以下光学显微照片。年中国林业出版社出版的《中国木材构造》利用扫描电子显微镜观察木材构造,清晰拍摄了楠木木材三个切面的三维图片。有学者还测试了浙江楠木平均纤维长度和宽度、双壁平均厚度、腔壁平均厚度、腔径比和长宽比;研究树龄对上述解剖参数的影响。此外,一些学者还对西汉墓葬等的出土棺椁、随葬木器等进行了树种鉴定研究,发现部分由楠木为用材。但对楠木属其他楠木的木材构造尚未见报道。
图注:
1)横切面:散孔材,生长轮明显,单管孔与径列复管孔(多2个);油细胞可见,在导管周围。具轮界状薄壁组织。标尺:μm
2)弦切面:木射线2-3列,油细胞数多,木射线异形III型,稀异形II型,具分隔木纤维。标尺:μm
3)弦切面:放大图,木射线2列,具分隔木纤维。标尺:50μm
4)弦切面:放大图,示油细胞和导管间互列纹孔式。标尺:50μm
5)径切面:具油细胞(膨大的薄壁细胞),具分隔木纤维,木射线异形III型,稀异形II型。标尺:50μm
6)径切面:大多数单穿孔,稀复穿孔,呈梯状,具分枝。标尺:50μm
7)径切面:管间纹孔式互列;导管与射线间纹孔式刻痕状与大圆形。标尺:50μm
2)楠木化学性质
中国林科院木材所对闽楠的化学组成进行了分析,各种组成含量(%):总纤维素79.22%、酸不溶木质素:29.18、à-纤维素40.10、多戊糖18.11、灰分0.77/1%氢氧化钠抽出物21.15、苯醇抽出物7.37、冷水抽出物6.70、热水抽出物8.77。有学者用水蒸气蒸馏法提取闽楠果皮挥发油,并用气相色谱--质谱联用技术对其果皮挥发油的化学成分进行分离鉴定,从检出的87种成分中鉴定出55种化合物,为进一步开发利用闽楠的药用价值提供了科学依据。未见其他有关楠木的化学组成及性质的研究结果。
3)楠木物理力学性质
据《中国木材志》记载,楠木木材有光泽;新切面有香气,易消失;滋味微苦。木材纹理斜或交错;结构甚细,均匀;重量、硬度(端面N,径面N,弦面N)及强度中等(抗弯强度79.MPa,抗弯弹性模量9.GMa,顺纹抗压强度39.MPa,冲击韧性58.KJ/m2),气干密度0.61g/cm3;干缩小(干缩系数径向0.,弦向0.,体积0.)。闽楠和红毛山楠的物理力学性质也有报道。楠木属其他木材的物理力学性质未见记载。
姜笑梅:
我国知名木材解剖专家。中国林业科学研究院木材工业研究所研究员,博士生导师,首席专家。中楠协专家委员会主任。享受国务院政府特殊津贴。
年毕业于北京师范大学,年获南开大学理学硕士学位,到木材所工作至今;年伦敦大学帝国理工学院进修1年。现兼任中国林学会生物质材料学会主任、木材科学学会副理事长和《林业科学》副总编。
主持过多项国家级课题,如“九五”国家科技攻关专题“工业用材林木材材质材性和功能性改良技术研究”;国家攀登计划“人工林木材性质及其生物形成与功能性改良机理的研究”的子课题;国际热带木材组织资助项目“中国进口拉丁美洲热带木材的识别、性质和用途”和“改进与多种利用中国南方热带人工林木材,以减少天然林供应不足的压力”;中日合作项目(Jica)“中国人工林木材研究”的子项目;科技部基础工作课题“中国主要阔叶材性质和用途数据库”等;副主持项目“木材结构及化学组成与其品质特性的分子基础”、项目“基于应力波的人工林活立木无损评估技术引进”和国家科技基础条件平台课题“木材科学数据整合和共享”等。
主持过“十一五”国家科技支撑项目的“竹藤材解剖构造的生物形成机理及其应用”和“结构用规格材性能无损评价技术”专题。发表研究论文90余篇,其中被SCI收录6篇;主著/编专著5部,参编9部;获专利1项;获国家科技进步二等奖2项、国家自然科学四等奖1项和与国家林业局科技进步一、二等奖各1项。
培养博士生5名、硕士2名,博士后1名和西部之光访问学者1名。还利用专业知识积极为市场服务,完成由北京市工商行政管理局组织的家具、实木地板监督检查工作;和日常的木材树种的鉴定工作。
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