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浅谈国内外人工林桉树木材加工利用的现状和发展趋势

2020-06-28 898 上传者：管理员

摘要：概述国内外桉树人工林的种植极其木材加工利用,详细介绍桉树木材在制浆造纸、人造板、实体木材等方面的最新应用现状,分析我国桉树木材加工利用中存在的问题,展望桉树木材加工的未来发展,为桉树产业及其木材加工利用可持续发展提供科学依据。

关键词：
人造板
木材加工
桉树
研究进展
纸浆造纸
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桉树又称尤加利树,是桃金娘科(Myrtaceae)桉属(Eucalyptus)、杯果木属(Angophora)、伞房属(Corymbia)树种的总称,天然分布于大洋洲的澳大利亚大陆,是世界上3大速生造林树种之一,生长迅速,轮伐期短[1],在制浆造纸、人造板、家具生产等领域广泛应用,为社会的发展带来了巨大的经济和社会效益。本文主要从桉树在巴西、澳大利亚和我国的资源分布、加工利用角度进行总结归纳,阐述桉木在我国经济社会发展过程中起到的作用,并展望桉木加工未来的发展,为桉木加工产业的可持续发展提供参考。

1、国外桉树人工林主要种植国的木材加工利用现状

1.1 巴西桉树人工林加工利用

1) 资源概述

巴西的桉树人工林营林技术和林业管理水平位居世界前列,2015年,其桉树人工林面积约562万hm2,约占其人工林总面积的72%,居世界首位。自20世纪60年代开始,巴西从国外共引进92种桉树,到1984年最终选定了8种,其中巨桉、巨尾桉及其种间杂交的优良无性系得到了很好的发展。现在营造的桉树人工林主要树种是巨桉、尾叶桉、赤桉、亮果桉、蓝桉、柳叶桉、细叶桉、邓恩桉等及它们的种间杂交树种,分布最广泛的是巨桉及其杂交树种[1]。无性系栽培在巴西得到普遍应用,优良的巨桉和巨尾桉无性系的年生长量高达60～100m3/hm2。

2) 利用概况

巴西桉树木材主要用于以下5个方面:制浆造纸、木材机械加工、家具及家具零部件制造、工业用木炭生产和薪炭材。2013年巴西纸浆产量为1490万t,其中漂白桉木浆出口量达943万t。欧洲是巴西纸浆出口的主要市场,约占40%的出口份额,其次是中国和北美地区,分别占30%和20%的出口份额[2]。2018年,巴西国内纸浆产量突破2100万t。据不完全统计,巴西国内共有255家纸浆和造纸厂,分别分布于16个州的220家公司;大约有7000家大中型木材加工企业,主要分布于亚马孙(Amazon)地区;110家使用木炭能源的钢铁厂集中在米纳斯吉拉斯(MinasGerais)州;13500个家具企业,其中包括10000家小型企业(不到15名员工)、500家中型企业(15～300名员工)和500家大型企业(员工人数超过150名),主要分布于巴西的东南和南部地区。

2002年,巴西2%的桉树人工林用于实木加工,70%用于造纸,25%用于木炭生产。现如今除造纸、木炭生产外,广泛应用于生产单板、制造胶合木等,其利用范围已扩展到家具、地板、模板、天花板和墙板等。巴西大规模利用桉树人工林木材生产锯材开始于21世纪初,其常用的树种主要是树龄为20～22年、胸径35～60cm的巨桉,以及胸径17～40cm的大花序桉。在巴西,由于实施可持续发展的策略,发展了较先进的营林技术,目前培育出来的桉树人工林木材开始大量用于实木加工利用。这种来自可不断更新的桉树人工林的木材供应持续增长,可以维持生态环境保护要求与消费者日益增加的需求之间的自然平衡。

1.2 澳大利亚桉树人工林木材加工利用

1) 资源概述

澳大利亚是桉树的原产地,90%以上的森林资源由桉树组成,共有桉树700多种,其中95%以上是澳大利亚的原产树种[3]。因为天然林资源丰富,该国人工林发展较慢,20世纪90年代,随着天然林被保护、社会发展对木材需求量增加,澳大利亚营造桉树人工林才逐渐增多。据统计,1987年,该国桉树人工林面积只有2.8万hm2;目前桉树人工林面积超过92万hm2,占人工林总面积的45%以上。主要造林地区是塔斯马尼亚州、维多利亚州和西澳大利亚,主要代表树种有蓝桉、亮果桉、巨桉、王桉、柳叶桉、弹丸桉和多枝桉等[3]。

2) 利用概况

据不完全统计,澳大利亚国内有1126个阔叶树材锯材厂和256个针叶树材锯材厂,前者一般是小型、分散的,后者大部分是大型与综合加工厂。此外,还有22个纸浆及造纸厂、18个人造板厂。其采伐的木材大多数来自桉树林和松树林。桉树木材55%～60%用于纤维与纸浆材,20%用于实体木材[4]。锯材生产和实木利用是澳大利亚林业产业的重要组成部分,在锯材生产中,桉树原木端裂是引起锯材出材率低和木材质量差的最大问题。为减少采伐和储存过程中出现原木端裂,该国进行了不断地技术改进,以减小原木中由交错纹理、应力木、树干中生长应力的季节性和变异性引起的应力。分解到各个环节分别为改善原木采伐技术,适当的采伐技术可以降低生长应力的瞬间释放;做好原木储存工作,如水喷条件下储存原木,或树木伐倒并横截后立即用金属或塑料盘密封原木端部,以防端裂;发展新型木材锯解和木材干燥技术,以减少木材应力。

2、我国人工林桉树木材加工利用现状

2.1 利用现状

2015年,我国桉树人工林种植面积已达450万hm2,占全国林地总面积的2%,年产木材3000万m3[5]。其中,广西种植面积增加最快,占全国桉树人工林面积的45%强,其次为广东,占比超过30%。桉树分布在20多个省区,主要树种有尾叶桉、细叶桉、巨桉、巨尾桉、柳叶桉、赤桉、多枝桉、蓝桉、邓恩桉、亮果桉、大叶桉等。我国桉树木材用途较多,主要用于以下几个方面:制浆造纸、人造板、实木利用。2016年,我国木材消费总量约60941万m3,其中工业木材消费共60141万m3,约占全国木材消费量约98.69%;基建、装修和农民建房等其他木材消费约800万m3,约占全国木材消费量的1.31%。工业木材消费中,造纸消费木材约39421万m3,占工业木材消费量的65.55%;其他人造板、实木地板和木质家具制造等木材加工业共消费木材20720万m3,约占34.45%。

1) 制浆造纸

在我国,桉树木材很大一部分用于纸浆生产。我国对桉树木材制浆造纸研究进行过大量的实验,并在全国多地建厂投入生产实践。根据国家林业局桉树研究开发中心测算,2003年桉树可提供人造板原料的木材达1400万m3,可提供制浆造纸的木材达1200万m3,可生产木浆500万t。在我国广西发展桉树产业较好,全区森林面积仅占全国的5.6%,一年生产的木材1668万m3占全国的20.4%,位居全国首位,主要的贡献者是桉树。发展桉树人工林,是解决造纸纤维原料的重要途径。据中国造纸工业协会统计,2018年,全国纸及纸板生产量10435万t,纸浆产量达到7201万t,消费量达到9387万t,其中木浆3303万t,占35%;废纸浆5474万t,占58%;非木浆610万t,占7%。进口木浆占全部纸浆消费量的23%,进口废纸制浆占全部纸浆的16%。大力发展桉树人工林可以缓解木浆供需矛盾,减少进口需求。21世纪初,广西利用桉木木片制浆造纸并获得了成功,目前大量造纸厂利用桉木木片进行生产,桉树造林及其纸浆生产的林纸一体化战略越来越被重视。

2) 人造板

除制浆造纸外,桉树木材在我国还被广泛应用于胶合板、纤维板、刨花板及其他新型人造板生产。因桉树人工林原木径级普遍较小,树木生长应力大,旋切时单板易出现端裂,干燥时出现皱缩,单板厚薄不均,所以早期大多用于做胶合板芯板或制造混凝土模板。根据国家林业局桉树研究开发中心测算,2000年以前,人造板制造中只有10%的桉树木材用于胶合板生产,以后逐年增加,到2005年,已有60%的桉树木材用于胶合板生产,到“十二五”期间我国桉木胶合板的生产区域主要为广东、广西、福建等省区。2016年,广西桉树生产的木材总量达3000万m3,使广西人造板产量由2000年的69.03万m3,发展到2016年的3668.32万m3,大大推动了广西木材加工业的发展,使广西人造板产量位居全国第三。此外,桉木单板还可以用于制备单板层积材,南方各省区也以桉树木材作为原料大规模生产中密度纤维板等。

桉树资源丰富,如果将其用于人造板生产,将会解决人造板生产原料短缺问题,同时也会提高桉树的使用价值。以桉木单板产业为例,随着木材加工技术的进步,以速生桉为原料的旋切单板产业及人造板产业得以迅速发展。据统计,2005年我国桉木单板产量约为213万m3,2006年桉木单板产量约为238万m3,2007年桉木单板产量约为277万m3,随着单板质量的改善和用途的扩展,产量得以逐年提升。并且随着无卡轴旋切机的推广使用,8cm小径桉木也能旋切出合格单板,更促进了其进一步发展。进入21世纪以来,经过几年试用,证明速生桉的旋切单板完全可以代替天然阔叶树材单板使用。由于桉、杨两个速生树种的引种和成功推广,大大推动了我国胶合板生产的发展,胶合板的产量由2011年的1.18亿m3逐步上升到2015年约1.8亿m3。

3) 实体木材利用

桉木的锯材加工和实木利用在我国也有一定的发展。广东、广西家具市场上有部分由柠檬桉、巨桉、柳叶桉等桉木制作的家具,并且家具质量很好,其产品独具特色、纹理时尚。近些年来,桉木地板的开发利用也得到了越来越多的重视,尤其是随着人们生活水平的提高,铺设木地板美化居室、提高生活舒适性,使木地板成为供不应求的商品,从而形成了较大的市场需求。目前,国内外市场最受欢迎的地板用材是柞木和水曲柳,而桉木的性能与这两种木材相近,是一种较为优良的地板用材。此外,也有少量以桉树圆柱材做结构用材,或经防腐处理后用作电杆、围栏、桥梁、基础桩材、矿道顶木等。

2.2 桉木加工利用中存在的问题

桉木生产应力大,易开裂,含有较多的抽提物,这些缺陷使桉木在以实体木材形式加工利用时难度较大。桉树立木砍伐时,由于生长应力的存在,心材开裂和断裂是较常见的现象,易造成锯材浪费。桉木加工时,对设备的磨损严重,若采用常规的木工机械和加工工艺,通常加工速度慢或加工精度不高。除难以机械加工外,桉木的胶合和涂饰也较其他木材困难,用常规的胶黏剂和胶合方法难以实现桉树木材的良好胶合。此外,桉木的节疤较多,抽提物也较一般木材丰富,这些都对漆膜的附着力有影响。因此桉木板材在涂饰和胶合之前,要对其表面进行预处理(如砂光等)以提高其涂饰和胶合性能。

尽管人工林桉树木材在实木加工工程中存在一些缺点,但是应该积极开展对桉树木材性质及其应用于实木产品适应性评估的研究,使社会公众及政策制定者充分认识到利用人工林桉树木材生产实木产品的潜力。针对桉树木材的特点开发有效的实木加工技术,包括适应低龄桉树木材的锯解技术,干燥技术,防腐处理技术。此外,还应该对现有的木材加工技术进行适当改进,并借鉴其他国家对桉树木材的先进加工技术。

3、展望

我国拥有丰富的桉树木材资源,如果将其大量应用于人造板和家具生产,不仅能解决人造板和家具生产木材原料匮乏的问题,而且还能提高桉木的利用价值和经济效益。目前,我国桉木高值化应用和家具生产的使用并不普遍,这也使得桉木的实木利用化具有很大的发展潜力。此外,除传统利用方式外,我国也应致力于发展桉木高值利用技术[5],如高性能桉木重组木制造技术、桉木单板层积材制造技术、竹桉复合材料制造技术、厚芯实木复合板材制造技术、无甲醛桉木胶合板制造技术、阻燃桉木胶合板制造技术等。

为实现我国桉木资源的平稳发展和增值利用,应积极开展以下几项工作:桉树工业用材林定向培育与集约栽培技术,如用材树种、材质的定向培育,以及建设林纸一体化体系等;桉树木材性质与改性研究,如桉树木材特性,特别是木材加工性能与改性技术;单板干燥及抑制端裂和变形技术、桉木材性对胶合性能的影响;桉树木材重组复合等高性能与增值利用技术,如桉木重组材、桉木阻燃胶合板等。就目前我国桉木资源利用的实施现状,建议如下。

1) 培育和利用相结合,实施林板一体化战略

大力发展短周期人造板用材树种,采用先进的速生丰产栽培模式,通过现代化的工厂化育苗,大面积推广一批优良品种和无性系,并在品种更新、壮苗、营林和营养平衡施肥等环节探索出较好的集约经营模式。建立基于高新技术基础上的以桉树人造板和实木利用相结合的集约经营模式,可以改变以往低投入低产出,实现高投入下的高产出,充分发挥出桉树人工林的经济优势和巨大潜力。

2) 桉木人造板加工工艺优化

开展桉木的改性技术研究,解决桉木难胶合、易开裂等技术难题,优化桉木的胶合利用工艺。通过对现有单板干燥设备及工艺进行技术改造,开发出适合桉木单板干燥的工艺及热能回收系统,提高能源利用率等。随着科技发展、社会进步,桉树木材的加工利用方法和技术必然更为完善,桉木的锯材加工和实木利用须作为重点方向。

3) 桉木重组材等增值利用技术具有广阔的发展前景

桉木单板重组木是一种小径级桉树木材高值化综合利用系列技术,该技术可使小径桉木利用率提高到95%以上,附加值提高2倍以上。新型纤维化桉木单板重组木采用先制备纤维化单板再重组的技术方案,突破了传统重组木工艺中原木直接碾压疏解制备木束的模式,解决了重组木产业化木束单元制备的技术瓶颈,为重组木产业化提供了一套可行的技术方案。此外,发展阻燃桉木胶合板等功能型材料,进一步提高桉树资源的利用率和使用价值也是今后的发展趋势。

参考文献：

[1]祁述雄.中国引进桉树与发展现状[J].广西林业科学,2006,35(4):250-252.

[2]成华.巴西2013年制浆造纸工业情况[J].造纸信息,2014(3):69-69.

[3]张国武,罗建中,尹国平.澳大利亚大利巴西桉树人工林经营特点及其启示[J].安徽农业科学,2009,37(7):2965-2967.

[4]赵荣军,江泽慧,费本华,等.澳大利亚桉树木材加工利用研究现状[J].世界林业研究,2003,15(3):58-61.

[5]谢耀坚.论中国桉树发展的贡献和可持续经营策略[J].桉树科技,2016,12(4):26-31.

[6]余养伦.竹桉复合材料优化重组技术的研究[D].北京:中国林业科学研究院,2007.

唐启恒,陈勇平.国内外人工林桉树木材加工利用现状和展望[J].中国人造板,2020,27(06):18-21.