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摘要:随着我国木材产量难以满足日益增长的木材需求,人工林在缓解国内木材市场供需矛盾上发挥着越来越重要的作用.我国人工林面积居世界首位,但木材性质较差,限制了其应用范围,培育性质优良的人工林木材具有重要意义.利用基因工程技术可以从源头有效提高人工林木材的性质,进而提高木材质量,在有限林地上实现资源的高效利用.本文综述基因工程技术对人工林木材化学、构造及其物理力学性质的影响,以期为人工林木材性质基因工程改良的研究和应用提供参考.基因工程改良对木材化学组成的影响主要体现在木质素含量和木质素单体比例、纤维素和半纤维素及其他化学成分的变化上,选择不同的目的基因将对木材化学组成产生不同的影响,其中利用基因工程降低木材木质素含量的研究最为活跃.基因工程改良对木材构造的影响主要体现在细胞形态和微纤丝取向的变化上,现有研究表明通过基因工程改良能有效提高人工林木材纤维质量,进而提高纸浆质量,而且基因工程改良还会对木材微纤丝角产生影响;木材细胞形态和微纤丝角的改变会引起材性的变化,为通过基因定向改变木材细胞形态或微纤丝角,进而达到人工林木材材性改良的目的提供了思路.基因工程改良对木材的物理力学性质也具有显著影响,已有研究发现多种目的基因可对木材密度、干缩湿胀率和木材强度等产生影响.目前,有关人工林木材性质基因工程改良的研究仍处于初级阶段,尚有一些问题需要进一步解决,建议今后的研究重点可从以下3方面展开:1)转基因植株细胞壁的物质形成受到精细的时空调节,因此应考虑时间和环境因素对基因工程改良木材所造成的影响,深入研究基因工程改良木材优良性质的稳定性,探索有利于基因稳定表达的培育环境和措施;2)虽然基因工程改良会对木材化学、构造及其物理力学性质等造成影响,但是木材性质经同一种基因改良后变化程度有差异,因此有必要寻找能稳定遗传的基因并提高基因表达水平的方法;3)基因工程改良木材基础性质的研究还远远不足,需要重点研究基因工程改良人工林木材化学组成、构造及其物理力学性质等方面的变化,寻找能稳定改善木材性质的基因,建立一个完整可靠的基础数据库.
摘要:[目的]研究不同年轮沙柳(Salix psammophila)材的孔隙结构、微纤丝角和纤维素结晶度,为更合理、有效地利用沙柳资源提供依据.[方法]以取自内蒙古鄂尔多斯沙地的3年生沙柳为研究对象,利用氮气吸附法(NAD)研究不同年轮处沙柳木材的孔隙结构,并用X射线衍射(XRD)测定不同年轮处沙柳木材的微纤丝角和纤维素结晶度.[结果]从髓心到树皮的3个年轮处沙柳木材的比表面积逐渐增大,分别为0.54,0.68和1.81 m2/g;孔体积逐渐增大,分别为0.002,0.468和1.560 cm3/g,大多数孔隙的直径为2~10 nm;而微纤丝角逐渐减小,分别为14.35°,12.17°和10.71°;纤维素结晶度从第1年轮到第3年轮略有增加,分别为48.15%,49.23%和49.58%.[结论]靠近树皮的沙柳材具有较大的比表面积、孔体积、纤维素结晶度和较小的微纤丝角,是制取纤维素材料和生物质能源的较好原材料.
摘要:[目的]研究国产落叶松轻型木桁架的静力承载性能,为轻型木结构建筑的本土化发展提供科学依据.[方法]以国产日本落叶松和国产齿板为试验材料,设计制作2种工况共6榀跨度为4.8m的平行弦轻型木桁架.通过静力承载试验,研究轻型木桁架的极限荷载、受力分布和破坏形式,并通过建立有限元模型与试验结果进行对比分析.[结果]P和L型轻型木桁架的极限荷载平均值分别为22.45和22.94 kN,是设计荷载的2.27和2.32倍,变异系数分别为7.9%和7.1%.P型轻型木桁架最终破坏为脆性破坏,主要破坏点为桁架三分点处(即集中荷载施加处)和两端斜腹杆连接节点;L型轻型木桁架在2倍设计荷载之后逐渐出现平面外变形,当侧向变形较大时失去承载能力.通过SAP 2000有限元模拟发现,节点挠度与试验结果基本相符,挠度最大值为跨中位置,并向两端逐渐减小;弯矩最大值和轴力最大值在桁架弦杆的三分点处和两端斜腹杆节点,与试验结果相符.[结论]2种轻型木桁架在设计荷载下承载性能均较好,但由于木材非均质特性及加工差异表现出一定的离散程度;较P型轻型木桁架而言,L型轻型木桁架承载能力略高,但其面外刚度较小易发生侧向变形,在实际应用中应采取措施减小侧向变形,而P型轻型木桁架面外刚度较大相对稳定,更利于实际应用;分析认为平行弦轻型木桁架的薄弱环节在端部节点和集中荷载施加处,SAP 2000有限元模拟可以有效预测轻型木桁架在实际应用中的受力和变形情况.
摘要:通过木质素基因工程能够有效降低杨木细胞壁木质素含量,从而改善人工林杨树作为木质纤维材料的利用现状.选取C3H基因活性抑制表达的转基因杨树和其对照组杨树为实验材料,利用傅里叶红外光谱(FTIR)技术快速表征C3H基因表达活性降低后幼龄杨木细胞壁木质素的含量,并结合激光共聚焦显微镜(CLSM)和组织化学染色技术原位表征木质素含量微区分布变化规律.结果表明转基因杨树与对照组杨树红外谱图的形状和特征峰数目、位置基本一致,表明C3H基因活性降低并未改变杨木细胞壁主要化学成分及结构,但I 1508/I 1379,I 1508/I 1425和I 1508/I 1740木质素特征峰高度比值结果表明转基因杨木木质素含量下降了8.2%~9.5%,峰强度的区别说明C3H基因活性抑制表达能够改变杨木细胞壁上木质素等化学组分含量;CLSM观察发现转基因杨木木质素微区分布含量均为纤维细胞角隅>复合胞间层>次生壁,与对照组木质素呈现相同的沉积规律,且转基因杨木细胞壁木质素浓度低于对照组杨木;组织化学染色的结果同样表明杨木S单体木质素均匀分布于纤维细胞壁上,而G单体木质素微区沉积规律为纤维细胞角隅>复合胞间层>次生壁,进一步揭示了C3H基因活性的降低并没有改变转基因杨木G和S木质素单体的沉积规律,但对其纤维和导管壁上木质素单体含量分布有一定影响.
摘要:借鉴国家标准GB/T 14018-2009“木材握钉力试验方法”,通过对横截面为38 mm×50mm的国产日本落叶松、兴安落叶松和进口云杉三种规格材拔出握钉力性能进行试验,分析木材切面、圆钢钉直径及规格材种类对拔出握钉力性能的影响.研究结果表明:日本落叶松规格材三切面的拔出握钉力大小依次为弦切面>径切面>端面,且端面拔出握钉力的变异系数明显大于径切面和弦切面;日本落叶松规格材各切面的拔出握钉力及其变异系数均随钉直径的增加而增加;三种规格材试样的拔出握钉力性能为:日本落叶松>兴安落叶松>云杉,且兴安落叶松规格材握钉力的变异系数较大而云杉规格材较小;木材切面、钉直径和规格材种类对木材圆钢钉拔出握钉力均具有极显著影响,该研究中的木材拔出握钉力三个影响因子的效应大小为:钉直径>木材切面>规格材种类.
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北大核心 CSTPCD CBST
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摘要:主要介绍榫卯、钉、螺栓、齿板几种主要木结构节点连接方式,从承载力分析、破坏形式及破坏机理入手,系统介绍其连接性能和国内外研究现状.针对目前研究存在的问题,提出几点建议,以期为木结构连接节点的合理选择和现代木结构在中国的发展提供借鉴.
摘要:[目的]研究对比不同品系核桃木材之间物理力学性质的差异,为木材的合理利用及优质木材的定向培育提供参考.[方法]以采自河南省洛阳市洛宁县东关村的23年生美国黑核桃比尔、拉兹、皮纳、哈尔、莎切尔、北加州、奇异、大果、帕米尔20号和奥奇1号共10个品系的木材为研究对象,按照国家标准测量其气干密度、全干密度、气干干缩率、全干干缩率、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、硬度(径面硬度、端面硬度和弦面硬度)10 个性状,运用Excel,SPSS Statistics,Origin 7.5等软件进行不同品系间的数据统计、方差分析及绘图比较.[结果]10个品系美国黑核桃木材的气干密度、全干密度、气干差异干缩、全干差异干缩、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、硬度(径面硬度、端面硬度和弦面硬度)的测量值范围分别为0.613 ~0.754 g·cm-3,0.575 ~0.708 g·cm-3,1.4~1.8,1.5~2.4,30.8~37.1 MPa,86.5 ~ 123.7 MPa,9.63~16.13 GPa,4 880 ~7 120 N,5 720~8 030 N,4920~7270 N;相应最大值分别为哈尔(0.754 g·cm-3)、哈尔(0.708 9·cm-3)、北加州(1.8)、北加州(2.4)、奥奇1号(37.1 MPa)、奥奇1号(123.7 MPa)、奥奇1号(16.13 GPa)、哈尔(7 120 N)、哈尔(8 030 N)、莎切尔(7 270N),最小值分别为北加州(0.613 g·cm-3)、北加州(0.575 g·cm-3)、皮纳(1.4)、皮纳(1.5)、大果(30.8 MPa)、北加州(86.5 MPa)、大果(9.63 GPa)、比尔(4 880 N)、拉兹(5 720 N)、比尔(4 920 N).[结论]美国黑核桃木材的物理力学性质中气干密度、全干密度、弦向全干干缩率和差异干缩4项指标在不同品系间存在显著差异,而径向干缩率以及体积干缩率在气干和全干条件下差异均不显著;不同品系间顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量和硬度(径面硬度、端面硬度、弦面硬度)均存在显著差异.引种黑核桃木材物理力学性质与原产地黑核桃木材相比整体差异不大,且高于同产地的核桃楸和核桃2种常用的家具用材,所以10个品系的美国黑核桃木材物理力学性质较好,可作为家具用材使用.10个品系美国黑核桃木材中奥奇1号和哈尔材性优于其他品系,而皮纳的尺寸稳定性最好.
摘要:选取日本落叶松为试验材料,开展不同树龄日本落叶松物理力学性质的比较研究.结果表明:43年生、30年生和17年生日本落叶松木材气干密度分别为0.607,0.567和0.507 g/cm3,气干体积干缩率分别为7.7%,7.7%和7.1%;全干到气干体积湿胀率分别为5.1%,4.9%和4.5%;抗弯弹性模量分别为17.527,16.775和12.510 GPa,抗弯强度分别为121.1,110.3和90.9 MPa,顺纹抗压强度分别为56.8,51.8和44.0 MPa.随着树龄增大,日本落叶松木材密度、顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量等各项物理力学性能指标提高,差异干缩逐渐变小.日本落叶松木材的气干密度与抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度呈线性正相关,相关系数分别为0.760,0.816和0.900.
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST
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摘要:以粗皮桉木材为研究对象,利用SilviScan材性快速测定仪与近红外光谱分析技术,进行了粗皮桉生长锥和圆盘中心条试样气干密度和弹性模量的快速预测及相关性研究。根据SilviScan测得的粗皮桉生长锥和圆盘中心条气干密度和弹性模量值,结合近红外光谱技术,利用偏最小二乘法进行建模分析。通过对试样进行近红外光谱采集,以2/3的试样作为模型的校正集,1/3的试样作为预测集建立分析模型。气干密度和弹性模量的预测相关系数均大于0.90,相对分析误差大于2.40,预测效果较好,表明可以用近红外光谱方法预测粗皮桉生长锥和中心条试样的气干密度和纵向弹性模量。粗皮桉生长锥、中心条试样的气干密度与纵向弹性模量密切相关,相关系数均大于0.90,表明可以用粗皮桉生长锥取样方法来代替伐倒木获取中心条,从而进行活立木气干密度和弹性模量的预测。
[硕士论文] 周贤武
木材科学与技术 中国林业科学研究院 2015(学位年度)
摘要:本论文以银腺杨无性系84K(Populus alba×P.glandulosa cv'84k')非转基因植株、C3H(3-羟基对香豆酸)RNAi转基因植株和HCT(莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶)RNAi转基因植株为研究对象,利用单糖组分分析法、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)法对杨木转基因前后细胞壁主要化学成分进行定性定量分析,研究细胞壁化学成分和纤维素结晶度的变化。利用光学显微镜观察转基因木材细胞及纤维形态的变化。利用纳米压痕技术测试木纤维细胞次生壁的纵向弹性模量和硬度,分析转基因杨木细胞壁微观力学性质变化规律。
  本论文主要得出以下结果:
  (1)非转基因杨木经转HCT基因后半纤维素含量增加8.07%,木质素含量降低9.41%;转C3H基因后半纤维素降低6.61%,纤维素含量增高10.64%。转HCT基因杨木和转C3H基因杨木的红外光谱特征峰峰高比I1507/I1425、I1596/I1425、I1507/I895、I1596/I895、I1507/I1745和I1596/I1745均略小于非转基因型,但无显著差异,幼龄转HCT基因杨木和转C3H基因杨木木质素含量相对非转基因杨木均稍有降低。非转基因杨木经转HCT基因和转C3H基因后纤维素结晶度指数降低。
  (2)非转基因杨木幼龄材的木纤维细胞直径、木纤维细胞腔径、木纤维细胞双倍壁厚、导管细胞直径、导管细胞腔径和导管细胞双倍壁厚分别为15.091μm,11.660μm,3.431μm,35.880μm,32.206μm和3.674μm;转HCT基因杨木幼龄材以上指标分别为13.690μm,10.857μm,2.834μm,29.740μm,26.745μm和2.995μm;转C3H基因杨木幼龄材分别为14.104μm,10.504μm,3.600μm,29.433μm,25.873μm和3.559μm;HCT基因和C3H基因的下调使木纤维细胞和导管分子的细胞大小显著降低;转基因植株木纤维细胞弦向腔径小于非转基因植株,转基因对杨木木纤维细胞弦向腔径影响显著。转HCT基因植株木纤维细胞壁厚小于非转基因植株,而转C3H基因植株木纤维细胞壁厚大于非转基因植株。同一植株,靠近髓心处木纤维弦向腔径普遍大于靠近树皮处,而木纤维细胞壁厚小于靠近树皮处。非转基因组杨木导管细胞弦向腔径明显大于转HCT基因组和转C3H基因组,且与转基因组杨木导管细胞腔径值具有极显著差异。转HCT基因杨木导管壁厚比非转基因杨木小18.5%,而转C3H基因杨木导管径向壁厚仅比非转基因杨木小3.1%。转基因对导管径向壁厚有极显著的影响。非转基因杨木幼龄材的木纤维和导管细胞壁腔比分别为0.311和0.121;转HCT基因杨木幼龄材分别为0.272和0.119;转C3H基因杨木幼龄材分别为0.353和0.143;转C3H基因杨木幼龄材的木纤维细胞和导管细胞壁腔比大于非转基因杨木幼龄材,且与非转基因杨木有极显著差异;而转HCT基因杨木幼龄材的木纤维细胞和导管细胞壁腔比小于非转基因杨木幼龄材,木纤维细胞壁腔比与非转基因杨木有显著差异。
  (3)非转基因杨木、转HCT基因杨木和转C3H基因杨木气干密度分别为0.366g/cm3,0.411 g/cm3和0.384 g/cm3,转基因型杨木相对非转基因杨木气干密度有所增加,但差异不显著。非转基因杨木、转HCT基因杨木和转C3H基因杨木木纤维次生壁纵向弹性模量分别为13.50 GPa,17.29 GPa和17.18 GPa;经过转HCT基因杨木和转C3H基因后,杨木木纤维次生壁纵向弹性模量相对非转基因杨木分别提高28.1%和27.3%,转HCT基因杨木和转C3H基因组杨木木纤维次生壁纵向弹性模量与非转基因杨木有极显著的差异,而两种转基因杨木间无显著差异。非转基因杨木、转HCT基因杨木和转C3H基因杨木木纤维次生壁纵向硬度分别为0.513 GPa,0.518 GPa和0.496 GPa;转HCT基因杨木木纤维次生壁纵向硬度相对于非转基因杨木仅增大了0.1%,而转C3H基因杨木则降低了3.3%。非转基因杨木、转HCT基因杨木和转C3H基因杨木木纤维次生壁纵向硬度两两之间均无显著差异。
摘要:简要介绍生命周期、碳足迹的概念以及在整个生命周期评价过程中,木质材料储碳量的变化.针对其过程中储碳量的变化,应重视废弃木质材料循环与科学利用,从而达到改善生态环境、节约并减少木材资源浪费的目的.
摘要:以不同树龄日本落叶松为试验材料,对其主要物理力学性质进行了比较研究。结果表明:随着日本落叶松的树龄增大,其密度、顺纹抗压强度、冲击韧性、顺纹抗拉强度、抗弯强度和抗弯弹性模量等各项物理力学性能提高,而尺寸稳定性降低。主要力学强度值表明,日本落叶松属于国产中级强度木材,不宜在高强度要求场合使用。
摘要:简要介绍生命周期、碳足迹的概念,详细阐述在整个生命周期过程中木质材料储碳量的变化。通过与其他几种材料对比分析表明,木材与木质材料在整个加工过程中不但储碳量高,而且低碳环保,并就木质产品碳足迹评价、木质材料及其废弃物的循环利用等方面提出相应对策与建议。
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