沈威

摘 要 以108杨、97号杨和渤丰3号杨3种杨树无性系为试验材料，对不同无性系杨树材性进行了化学成分检测、纤维形态分析和制浆性能测试，结果表明：渤丰3号杨的制浆性能较强，纤维较为细长，具备较好的纤维抄造性能，原料的粗浆得率和细浆得率相对较高。

关键词 杨树;无性系;材性

中图分类号：S792.11 文献标识码：A doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2021.05.005

Abstract Three different clones of Populus× canadensis ‘Guariento’，P.×canadensis ‘N 97’ and P.×euramericana ‘ Bofeng 3’ were selected as experimental materials to test chemical composition，fiber morphology and pulping performance of different clones. Result shows that P.×euramericana ‘ Bofeng 3’ have stronger pulping performance，longer fiber and optimal fiber paper-making performance，and higher crude pulp yield and fine pulp yield of raw materials.

Key words poplar;clone;wood property

随着我国纤维板和造纸行业的飞速发展，资源也成为行业发展的瓶颈，现由于短期内无法实现原材料的充裕供给，企业相互争夺资源，引起上游生产资料价格整体上涨，导致生产成本增加，造成行业整体效益飞速下滑[1]。因此，选择一些适于制造纤维板和造纸，生长迅速，而且易于繁殖的树种，通过集约栽培，缩短培育年限，获得较高的木材产量是缓解当前原料供需矛盾的一个途径。本文通过对3种不同无性系的杨树材性分析，选出材性优良的杨树无性系品种。

1 试验材料

试验选择108杨、97杨和渤丰3号杨3个品种，每个品种提供3株平行试样开展材性分析。试验样品分别编号为108-1、108-2、108-3，97-1、97-2、97-3，渤-1、渤-2、渤-3。

试验所用仪器分别为西北轻工业學院机械厂制造的电热回转式蒸煮锅;挪威制造的PFI磨、L&W纸浆标准疏解机和L&W筛浆机;加拿大制造的纸页快速成型器;四川长江造纸仪器有限责任公司制造的打浆度测定仪[2];L&W纸张耐破度仪;瑞典制造的L&W纤维分析仪（L&W Fiber Tester）[3]。

2 试验方法

2.1 化学成分分析检测

3种杨树的材性分析和基本密度检测均参照相关国家标准进行，具体如表1所示。

2.2 原料的纤维形态分析

首先，将木材原料劈成火柴杆状，经冰醋酸和过氧化氢的混合液预处理及纤维疏解机解离后，采用L&W纤维质量分析仪进行测量。

2.3 硫酸盐法制浆性能测试

2.3.1 蒸煮 采用硫酸盐法（NaOH和Na2S为蒸煮药液）蒸煮。首先通过改变蒸煮用碱量，确定杨树的合适蒸煮用碱量，然后在相同的用碱量下比较5种杨树的制浆性能差异。其他蒸煮条件为：硫化度20%，液比1∶4，升温至165 ℃后进行保温，保温时间为2 h。蒸煮结束后，取废液测定残碱量和黑液pH值;浆料经洗涤后测定粗浆得率，经筛浆后（筛板筛缝为0.25 mm）测定筛渣率和细浆卡伯值[4]。

2.3.2 打浆 采用PFI磨进行未漂硫酸盐浆的打浆试验。PFI磨打浆条件：浆量22.5 g（绝干计）;打浆浓度10%;打浆间隙为0;加重砣。依据打浆转数控制最终打浆度在45.0°SR左右。

2.3.3 硫酸盐浆手抄片制备与物理性能测定 首先将3种杨树的未漂硫酸盐浆采用PFI磨打浆（45.0°SR），然后抄造手抄片，抄造定量为60 g m-2。将手抄片放置于相对湿度为（50±2）%和温度为（23±1） ℃的恒温恒湿室中平衡水分后，按国家标准GB/T 24323-2009进行手抄片的抗张强度、撕裂强度、耐破强度和耐折度等物理性能的测定[5]。

3 结果与分析

3.1 3种杨树的材性分析

3.1.1 3种杨树的化学成分比较

3种杨树原料的化学成分分析结果如表2所示。由表2可以看出，97杨的苯醇抽出物相对较低，渤丰3号杨的纤维素含量高于108和97杨。108和97的酸不溶木素含量较高，蒸煮时其耗碱量可能偏高，而且108和97的总木素含量偏高，其化学法制浆时在相同条件下，纸浆中的卡伯值（残余木素含量）可能会偏高。因此，根据3种杨树原料的化学成分分析结果可知，渤丰杨在制浆性能方面略优，侧重于纸浆得率和耗碱量，108和97杨相差不大。

3.1.2 3种杨树的基本密度比较

表3给出了3种杨树样品的基本密度检测结果。由表3可见，3种杨树的基本密度差异较明显，其中渤丰3号杨的基本密度明显高于其他2个品种，97杨的基本密度最低。对制浆来说，木材密度直接决定生产吨浆所需的木材体积，进而影响制浆时的装锅量和纸浆生产成本。较高密度的木材一般要求较为缓和的蒸煮条件（影响蒸煮均匀性和浆渣含量），其粗浆得率略高，纤维粗度略好[6]。所以，3种杨树中渤丰3号杨的粗浆得率略高，纤维形态较好（纤维长宽比较大、粗度较小）。

3.1.3 3种杨树原料的纤维形态分析

由表4可以看出，108杨原料的纤维平均长度和宽度较大，纤维粗度也较大，这对纤维间的结合强度不利。采用较大粗度的纸浆纤维造纸，对纸张的表面强度和内结合强度稍有不利影响。渤丰3号杨的长宽比较大，纤维粗度相对较小，说明这种杨树的纤维较为细长，具备较好的纤维抄造性能，成纸的柔韧性和纤维间的结合性相对较好。表5给出了纤维长度在不同长度分布区间中所占的比例，108杨在较长纤维分布区间中所占比重较大，进一步说明108杨的纤维平均长度较大。

3.2 3种杨树的硫酸盐法制浆性能检测

3.2.1 相同用碱量下不同杨树硫酸盐法蒸煮性能的比较

由表6可见，在相同硫酸盐法蒸煮条件下，渤丰3号杨原料的粗浆得率和细浆得率相对较高;108杨的纸浆卡伯值（残余木素含量）较高，这与其原料的总木素含量较高有关。渤丰3号杨原料的蒸煮黑液的残碱较高，说明该原料的总抽出物含量（冷水抽出物、热水抽出物、1%NaOH抽出物、苯醇抽出物）可能较低，其制浆性能较好[7]。

3.2.2 3种杨树硫酸盐化学浆的物理性能比较

3种杨树硫酸盐化学浆经PFI磨打浆至45°SR左右，以保证纸浆纤维的滤水性相近（纸浆纤维发生分丝帚化和切断现象的程度相近），然后在实验室手抄纸页系统中抄制手抄片，其物理性能检测结果如表7所示。

由表7可知，3种杨树硫酸盐化学浆的抗张强度均较好，裂断长都超过8 km，撕裂指数超过7 mN×m2 g-1。其中，108和97杨原料的抗张强度（抗张指数和裂断长）、撕裂强度（撕裂指数）略高，这与其原料中纤维的平均長度及长度分布有密切关系。

4 结论与讨论

渤丰3号杨的苯醇抽出物含量和酸溶木素含量较低，硫酸盐浆的抗张强度和撕裂强度较好。各项性能指标完全能满足制浆造纸行业的要求。在原料纤维素含量和纤维长宽比及纤维粗度方面较理想，较高的基本密度等都说明可做优良的胶合板材等工业原料。渤丰3号杨母本为美洲黑杨种内聚合杂种河南65号杨，父本为欧洲黑杨。该品种于2014年获得国家林业局新品种授权，2016年通过辽宁省林木良种审定委员会审定为林木良种。

参考文献：

[1] 吴峰. 白杨杂种三倍体新品种材性性状遗传变异研究[D].北京：北京林业大学，2013

[2] 贾庆彬，王晓伟，邹建军，等.大青杨无性系材性分析与优良无性系选择[J].森林工程，2020，36（2）：12-19

[3] 刘玉鑫，颜开义，何伟，等.美洲黑杨无性系木材纤维性状遗传变异[J].南京林业大学学报：自然科学版，2020，44（2）：67-74

[4] 刘俊龙，吴中能，于一苏，等.江淮杨树新品系材性研究[J].安徽林业科技，2015，41（4）：6-8

[5] 周亮. 人工林杨树正常木和应拉木材性与制浆造纸性能关系及其模型研究[D].合肥：安徽农业大学，2008

[6] 孙丰波. 毛白杨无性系木材品质性状遗传变异研究[D].北京：北京林业大学，2007

[7] 汤玉喜，吴立勋，吴敏，等.杨树无性系生长与材性遗传变异及综合选择研究[J].湖南林业科技，2005（5）：5-9