《Forests》：Technological Properties of Some Non-Native Hardwood in Mediterranean Area
Antonio Zumbo,
Angela Lo Monaco,
Salvatore F. Papandrea,
Rodolfo Picchio and
Andrea R. Proto
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全球木材需求不断增长，加之该材料在低碳战略中的作用，推动了对快速生长人工林的兴趣，包括短轮伐期林业（Short-Rotation Forestry， SRF）和农林复合系统（Agroforestry Systems）。然而，在地中海环境中，关于非本地硬木的物理
全球木材需求不断增长，加之该材料在低碳战略中的作用，推动了对快速生长人工林的兴趣，包括短轮伐期林业（Short-Rotation Forestry， SRF）和农林复合系统（Agroforestry Systems）。然而，在地中海环境中，关于非本地硬木的物理-机械性能及其可能用途的证据仍然有限。本研究旨在通过评估在意大利南部卡拉布里亚地区试验林地中栽培的六种快速生长非本地树种的主要物理和机械性能，来填补这一现有的知识空白。研究人员评估了西方桉（Eucalyptus occidentalis Endl.）、杂交桉（E. × trabutii (M. Vilm. ex Trab.) A. Chev.）、赤桉（E. camaldulensis Dehnh.）、大叶桉（E. bridgesiana R.T.Baker）、楝（Melia azedarach L.）和毛泡桐（Paulownia tomentosa (Thunb.) Steud.）的木材。动态弹性模量（Modulus of Elasticity， Dynamic， MOEd）通过应力波（TreeSonic?）在立木上进行估算。在实验室中，按照ISO 13061-14和16标准测定胀缩性，按照EN 408标准测定静态弹性模量（Modulus of Elasticity， Static， MOEs）和抗弯强度（Modulus of Rupture， MOR），并按照ISO 13061-16标准测定顺纹压缩强度。数据分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA），并在适当情况下进行Tukey’s HSD事后检验。胀缩性未显示出显著差异（p > 0.05）。单因素方差分析显示树种对MOEs有显著影响（p < 0.001）。立木应力波测量（MOEd）和实验室测试（MOEs、MOR和压缩强度）均揭示了所考察树种在刚度和抗性方面存在显著的变异性。观察到的MOEd与MOEs之间的正相关关系表明，应力波测试可以作为一种实用、快速的工具，在早期阶段对人工林材料进行分级排序，从而支持短轮伐期林业和农林复合系统的早期决策。这些结果为地中海环境下的树种和无性系选择，以及优化将人工林资源配置到目标价值链提供了比较证据。
论文解读：研究人员开展本项研究的背景在于，木材作为一种可再生、多功能资源，因其固碳潜力和替代高排放材料的潜力，在低碳战略中日益重要。全球木材需求持续稳定增长，预计未来几十年可能加速。为满足多种终端用途的高需求并持续增长的木材需求，快速生长的人工林已成为制浆造纸行业的重要原料来源，并可为能源和生物燃料提供生物质，同时还能带来土地恢复和缓解荒漠化等额外效益。短轮伐期林业（SRF）和农林复合系统（AFS）是两种互补的、基于快速生长人工林的模式，被认为能扩大可持续木材供应并增强土地多功能性。尽管对快速生长和非本地硬木树种在地中海环境中的兴趣日益增长，但专门针对其物理-机械性能和潜在工业用途的研究仍然有限。因此，本研究旨在填补这一知识空白，通过评估意大利南部地中海试验克隆林中选定的快速生长非本地树种的主要物理和机械性能，并提供比较证据以支持其在人工林系统中的潜在应用。此外，研究还评估了通过立木应力波测量获得的动态弹性模量（MOEd）与通过弯曲试验测量的静态弹性模量（MOEs）之间的关系，以评估无损检测技术预测和排序所研究克隆弹性能的适用性。
为开展这项研究，研究人员主要采用了以下关键技术方法：木材样本采自意大利南部卡拉布里亚大区罗卡迪内托市的ARSAC快速生长人工林试验克隆地。研究人员使用TreeSonic?应力波仪器在立木上测量声波传播时间，以计算动态弹性模量（MOEd）。在实验室中，木材样本在受控环境（20°C， 65%相对湿度）下调节至12%的平衡含水率（EMC）。研究人员依据相关国际标准（如ISO 13061系列和EN 408）测定了木材的胀缩性、静态弹性模量（MOEs）、抗弯强度（MOR）和顺纹压缩强度。统计分析采用单因素方差分析（ANOVA）和Tukey’s HSD事后检验，并计算了效应量ω2。
研究结果部分通过以下分项标题呈现：3.1统计分析结果概述了对各响应变量进行的单因素方差分析结果。3.2动态弹性模量（MOEd）研究发现，应力波测量揭示了树种间在波传播速度和动态弹性模量方面存在清晰差异。楝（Melia azedarach）的波速和MOEd最高，而毛泡桐（Paulownia tomentosa）的MOEd最低。单因素方差分析显示树种对MOEd有显著影响（p < 0.001），效应量非常大。3.3胀缩性研究分析了树种间的胀缩性差异。体积总膨胀系数（αmax）范围为7.82%至15.03%，体积总收缩系数（βmax）范围为7.18%至12.77%。然而，单因素方差分析未揭示树种在收缩性或膨胀性方面存在显著差异。3.4静态弹性模量（MOEs）和抗弯强度（MOR）研究显示，树种对MOEs和MOR均有显著影响（p < 0.001）。杂交桉（Eucalyptus × trabutii）的MOEs和MOR值最高，而毛泡桐的值最低。树种间在刚度和抗弯强度上表现出显著变异性。3.5压缩强度（顺纹）研究表明，树种间顺纹压缩强度存在显著差异（p < 0.001）。杂交桉的压缩强度最高，毛泡桐则明显低于其他树种。3.6动态与静态弹性模量之间的关系分析表明，MOEd与MOEs呈正相关（MOEs = 1.0106·MOEd + 757.04; R2 = 0.41; p < 0.001），但决定系数表明MOEd对MOEs变异的解释能力为中等水平。尽管如此，应力波测量仍能有效区分具有较高MOEd和较低MOEd的树种，其排序与静态弯曲性能的排序一致。
论文讨论部分总结指出，研究结果表明，即使同为快速生长树种，其木材质量也并非均一低下。在所研究的人工林中，某些树种/无性系结合了快速生长与相对较高的刚度和强度，而另一些则提供密度较低、更适合非结构用途的木材。研究证实了在地中海条件下，不同非本地硬木树种在机械性能上存在明显种间差异。立木应力波测量（MOEd）和实验室测试（MOEs、MOR、压缩强度）共同揭示了树种间在刚度和抗性方面的显著变异性，这强调了针对特定树种进行分级和终端用途分配的必要性。MOEd与MOEs之间观察到的正相关关系表明，尽管其预测精度存在争议，但应力波测试可以作为一种实用、快速的工具，用于在加工前筛选和排序人工林材料，从而支持短轮伐期林业和农林复合系统的早期决策。
研究结论部分总结如下：在所研究的快速生长非本地硬木在地中海条件下栽培的结果基础上，其机械性能方面出现了明显的种间差异。立木应力波测量（MOEd）和实验室测试（MOEs、MOR和压缩强度）均揭示了树种间在刚度和抗性方面的显著变异性，突出了针对特定树种进行分级和终端用途分配的必要性。观察到的MOEd与MOEs之间的正相关关系表明，尽管其预测精度仍有待商榷，但应力波测试可以作为一种实用、快速的工具，用于在加工前对人工林材料进行筛选和排序，从而支持短轮伐期林业（SRF）和农林复合系统的早期决策。总体而言，研究结果表明，“快速生长树种”并不意味着木材质量普遍低下：在所研究的人工林中，某些树种/无性系结合了快速生长与相对较高的刚度和强度，而另一些则提供密度较低的木材，更适合替代终端用途。这些结果提供了比较证据，可用于指导地中海环境下的树种/无性系选择，并更好地将人工林资源配置到目标价值链。未来的工作应扩大不同地点和树龄的采样范围，并纳入额外的木材质量指标（例如，缺陷、节疤影响和耐久性特征），以细化终端用途分配。
