13年生Simarouba amara Aubl.间伐材的尺寸稳定性与技术性能：高附加值产品开发路径

《Forests》：Dimensional Stability and Technological Performance of 13-Year-Old Simarouba amara Aubl. Thinning Wood: Pathways to High-Value Product Development

　　

热带人工林间伐作业所得木材的高值化利用，是提升森林生产系统可持续性与盈利能力的替代途径。研究人员评估了采自秘鲁亚马逊地区人工林的13年生Simarouba amara Aubl.间伐材的吸湿性质、物理性质与机械加工性质。采用析因设计与广义线性混合模型（GLMM），分析了两种种植间距（2×2 m与3×3 m）与三个纵向干位（基部、中部、梢部）。种植密度与纵向位置对多数评价性质影响显著（p<0.05）。饱和含水率（CHSat）由基部96.17%增至梢部135.42%，而基本密度（BD）由0.45降至0.30 g cm?3。体积干缩率（VC）介于10.19%至14.81%，尺寸稳定性指数（DSI）变动于1.66至1.91。第一主成分（PC1）解释98.4%总方差并清晰区分各处理。该木材在刨削与成型中表现优异，钻孔表现良好，车削表现一般，显示出制造高附加值产品与热带人工林可持续利用的强潜力。

研究背景方面，间伐材作为人工林抚育管理的副产物，传统上多作薪柴或木炭，资源高值化利用不足。Simarouba amara Aubl.（marupá）为亚马逊地区推广的速生热带树种，具轻量、纹理均匀、易加工等特点，但其间伐材技术性质研究有限，制约其进入高值链条。物理性质（含水率、密度、干缩、尺寸稳定性）与机械加工性（planing、molding、drilling、turning）是决定家具、轻质结构件适用性的关键。种植间距与干轴位置通过影响径向生长、细胞尺寸及幼龄材比例改变木材技术品质，但二者对间伐材吸湿行为、尺寸稳定性与加工性的联合效应尚缺量化证据。该研究据此在《Forests》发表，旨在明确13年生S. amara间伐材在两种间距与三干位下的性质变异，识别优化工艺条件。

关键技术方法上，研究人员在秘鲁乌卡亚利Los Mangos试验中心选取2×2 m与3×3 m间距人工林各5株优势健康直干样木，按ISO 4471:1982分基、中、梢三段截材，制备3×3×10 cm试件共691件，径向分A–D位，以完全随机2×3析因设计将径向位作随机效应嵌入GLMM（glmmTMB包，beta分布logit链选优，DHARMa验证，emmeans边际均值+FDR校正），辅以B样条非线性拟合与PCA（factoextra）。机械加工性按ASTM D1666-22对刨、型、钻、车四项操作计缺陷当量值（VA），试件调至约16%含水率。

研究结果部分，吸湿性质（3.1）显示CHSat、平衡含水率（Cheh）、纤维饱和点（PSF）随干位基→梢显著上升，3×3 m间距各值均高于2×2 m，CHSat梢部达135.42%（3×3 m）与125.38%（2×2 m），NLF×DS交互显著，径向位影响近无。密度性质（3.2）中基本密度（BD）、饱和密度（SD）、气干密度（AD）、绝干密度（OD）均基→梢递减，2×2 m各干位高于3×3 m，BD由0.45降至0.30 g cm^?3，AD在2×2 m基位0.52 g cm^?3至梢位0.40 g cm^?3，仅AD现NLF×DS显著交互。干缩性质（3.3）中体积干缩率（VC）基→梢递增且3×3 m更陡，由10.19%至14.81%，弦干缩（TC）6.22%→9.40%，径干缩（RC）3.77%–4.95%，纵干缩（LC）<1%，NLF×DS对各缩率均显著。其他性质（3.4）中尺寸稳定性指数（DSI）1.66–1.91、体积干缩系数（VCC）0.38–0.42，NLF与DS主效显著但无交互。密度–VC关系（3.5）示BD/AD/OD与VC呈一致正凸关系，饱和密度（SD）斜率更陡。含水率–TC关系（3.6）中Cheh、PSF、CHSat均与TC正相关（R²=0.99），CHSat过高段略饱和。PCA（3.7）中PC1占98.4%方差，梢部3×3 m居正端、基部2×2 m居负端，VC/TC/RC/PSF/CHSat正向载荷，密度类负向。机械加工（3.8）刨削VA=1.18（优）、成型VA=1.02（优）、钻孔VA=1.88（良）、车削VA=2.68（中）。原型开发（3.9）用3.569 m³间伐材制2桌2门，刨型工序面质均匀无翘裂，验证实验结论。

讨论部分指出，CHSat与PSF升高源于梢部大腔隙幼龄材比例高，3×3 m间距冠层旺长加剧此势；BD基→梢降符合个体发育梯度，2×2 m竞争促厚壁纤维抬升密度。VC与TC向梢增大由幼龄材高微纤丝角与薄壁导致，TC/RC比1.65–1.90与LC≤1.5%赋予较好尺寸稳定性。加工性异质：纵切刨型优赖于低BD与散孔均匀纹理，车削受限横切纤维结合弱。原型榫卯配合稳靠低吸湿变异性。研究局限在缺力学与耐久数据、实验室小样未涵盖节子与工业尺度变异。结论部分译文如下：种植密度与纵向干位显著影响其间伐材物理、吸湿与加工性质；含水率与干缩基→梢进增，VC 10.18%–14.81%伴幼龄材比升；2×2 m平均密度较高但仅AD达显著差；DSI（1.66–1.91）与VCC（0.38–0.42）居中适细木作；刨（VA=1.18）型（VA=1.02）优、钻（VA=1.88）良、车（VA=2.68）中；原型印证二次加工适用。该材可作高值链资源，助林业可持续，后续需补力学、耐久与工业产率研究。