梭梭材主要化學成分測定與分析

2022-12-01 09:00:05 字數 5142 閱讀 7362

我國地大物博,樹木種類繁多,在豐富的樹木資源寶庫裡,約50%左右是低矮的灌木。灌木具有枝葉小,成林期間枝條隨地面生長,受風吹搖擺的面積小等特點。灌木雖不像松、楊樹那樣高大、粗壯,貌不驚人,更不象蘋果、桔子那樣果實纍纍惹人喜愛。

但它卻以耐乾旱、耐瘠薄、生性強、易繁殖、生長快、收益早,在水土保持中或造林綠化中技壓全推,使眾木遜色。

梭梭(haloxylon bunge)別名梭梭柴或鹽木,是藜科的大灌木或小喬木,我國有兩種:梭梭柴和白梭梭[1],其植株高達3~8公尺,最高達10公尺,莖部幹徑可達70厘公尺。樹皮灰白色,幹形扭曲,具節瘤和縱向條狀凹陷。

葉退化成鱗片狀,貼生於節上,花小、兩性、黃色、果實扁圓、餅狀、暗黃褐色。梭梭具有二次休眠特性,以渡過漫長的乾旱夏季。根系龐大,垂直根深達5公尺以下,水平根長達10公尺以上。

葉退化成為極小的鱗片狀,在乾旱炎熱的夏季常有嫩枝掉落,以減小蒸騰作用;嫩枝多汁,細胞液含有高濃度的鹽溶液,滲透壓很高,抗脫水力強;梭梭很耐風蝕,根系被風蝕裸露一公尺多,植株聳立不動,正常生長。梭梭耐一定沙埋,沙壓後長出萌發枝,成叢狀生長。梭梭莖幹堅硬,極耐沙割。

梭梭喜光性很強,其枝幹表面灰色光,能反射掉部分陽光照射,以減少陽光對樹體的灼傷。梭梭在氣溫高達43℃,而沙麵溫度高達60~70℃,甚至80℃的情況下,仍能正常生長。 梭梭抗鹽性極強,從土壤中吸取大量的鹽分,莖枝內鹽分含量高達14~17%左右,故又稱「鹽木」。

梭梭需要一定含鹽的土壤才能生長,含鹽量達1~2%時生長良好,耐鹽的臨界範圍達4~6%。

梭梭在我國的西北荒漠、半荒漠地區具有較為普遍的分布,它適應性廣、生長迅速、枝條稠密、根系發達、防風固沙能力強的優良樹種,它材質堅硬,是最好的薪炭材,素有「荒漠活煤」之稱。它的枝葉是優良飼料,近10幾年內,已在荒漠地區的治沙造林中推廣應用,並取得可人的效果。

1.1 梭梭材在國內外研究現狀

我國灌木林面積達4.2億畝,佔全國林地面積的13.7%,內蒙古堅持實事求是,因地制宜,大力種植發展灌木林,這也為經濟的發提供了有利條件。

馬燕等人對近幾年來我國西北地區土地沙漠化越來越嚴重的現象進行了調查 [2],發現灌木是很好的防風固沙植物,可以大量種植。陳忠加等人對灌木林具有巨大的生態效益進行了統計,尤其是在乾旱半乾旱地區,其可以起到防風固沙,水土保持等作用;同時灌木林可以作為能源林、工業原料林和飼料林,具有巨大的經濟效益。等人在美國對灌木材的利用也做了研究,根據灌木的生長狀況可以推測出當地地下水的情況 [3] ,然而目前沙生灌木在收穫中存在一些問題,如收割效率低,沒有通過較好的配套動力裝置等[4]。

在我國梭梭荒漠分布的面積十分廣闊,約佔整個荒漠(不包括山地)面積的1/10[5],但是梭梭林的鼠害和人為的破壞相當嚴重,天然梭梭林大面積減少, 吉蘭泰地區在20 世紀50 年代末有梭梭5. 62 萬公頃, 80 年代初只剩下2. 53 萬公頃, 20 年內損失54.

8% [6] , 梭梭已被列入《中國珍稀瀕危植物保護名錄》[7]。所以提高人們的自覺保護意識,除了植樹造林,保護更為重要,為此阿左旗已經全面啟動「天然梭梭林鼠害工程治理專案」[8]。由於梭梭材的天然優勢,有許多人對它的效能進行了研究,如對它的植物生理適應性,生物技術,育苗技術,保護和修復,固沙作用肉蓯蓉接種等方面的研究,梭梭是古地中海區係的遺留種, 由梭梭構成的荒漠區系是亞洲荒漠區中分布最廣泛的荒漠植被型別,關於環境條件對梭梭種子萌發、幼苗生長和植株體內養分分配與運輸的影響已有報道[9~11]。

梭梭作為一種沙生灌木在這方面起到了很大作用,徐德炎等人還對梭梭林在荒漠生態系統中的生態效益進行了分析,發現梭梭對維護荒漠生態系統的穩定起主導作用,它既改變了荒漠下墊面的物理性狀,增加地面粗糙度,又對近地層的太陽輻射能、空氣動能和水分迴圈產生良好的調節作用[12],同時梭梭也是可利用的生物資源,它的飼用價值較高,可以為全國90%的駱駝提供天然牧場,也是其它牲牲工業界流體抽提,抽提和固相抽提等。而,目前沙生灌木在收穫中存在畜的天然牧場之一,其燃料價值居沙區介灌木之首,是沙區樵柴主要物件[13賈志清和盧琦對梭梭這種特有的沙生灌木進行了研究,但是只研究了它的生物學特性及生理生態學特性[14],並未對其主要化學成分進行測定與分析,梭梭材也是一種名貴的藥材,但對此的研究也不很少。國外科學家通過對木材抽提物的研究在醫學方面取得了許多的成果,1971 年美國wani 等在短葉紅豆杉樹皮中分離得到具有獨特抗癌作用的二菇類化合物—紫杉醇,通過許多臨床試驗表明紫杉醇對白血病、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、黑色素瘤和結腸癌等有明顯療效[15~17]。

陳炳星、李光榮、黃光霖等在《引種四川榿木木材化學組分的分析與評價》一文中研究得到木材密度適中,灰分含量中等, 抽出物含量較低, 纖維素含量較高, 可以算是一種非常好的製漿原料樹種[18]。通過研發現木材抽提物對材性、加工及利用有著很大的影響,抽提物不僅影響木材的某些性質,而且影響木材的加工工藝,甚至關係到操作者的身體健康[19]。在木材加工中遇到的部分難以解決的問題也與抽提物的性質密切相關的[20] ,因為其中的纖維素含量與實體木材效能、紙漿得率及紙漿質量有很大關係。

木素賦予木材強度和木材尺寸穩定性在木材加工業中,這也為製漿業提供的方便和切實的經濟效益。

1.2 本試驗研究的目的及意義

內蒙古自治區地處祖國北疆,生態地位十分重要,但是近幾年,土地沙化嚴重,沙塵暴更加肆虐,尤其是西部地區,嚴重的影響到人民的生產生活。灌木林對於解決土地沙漠化、沙化有良好的效果。鑑於以梭梭屬植物為優勢的荒漠植被在維護我國區域生態平衡和促進國民經濟發展中的重要作用。

多年來,有關梭梭屬植物和以梭梭屬植物為優勢的荒漠植被的研究倍受關注,並取得了許多卓有成效的研究結果 [21]。文通過對1994~2023年《中國學術期刊全文資料庫》中梭梭研究文獻量的統計分析, 並系統地總近10 年來國內外學者在木材抽提物方面的研究成果[22],可知對梭梭的有機成份的分析尚未見到,梭梭也是一種灌木材,木材是由多種複雜有機物質組成複合體,其中絕大部分是高分子化合物的混合物,各種化學成分的分部布很不均勻,而且並不是簡單的物混合,某些化學成分之間還存在著某種化學聯結,因而可以將木材看作複雜有機高分子化合物互相貫穿滲透的體系,木材的化學性質不僅取決於木材的化學成分的種類和含量,而且還取決各種化學成分的分布及其相互之間的聯絡。木材的主要化學成分主要包括纖維素、半纖維素和木素,它們是構成細胞細胞壁的主要物質,約佔木材的90 %以上,這些將影響到木材的效能及應用領域,通過閱讀大量文獻可見木材的化學成分當中的纖維素含量與實體木材效能、紙漿得率及紙漿質量有很大關係,可見木材的化學成分對製漿業及其它工業產方面有很大的影響及參考價值,因此本人將進行以下本試驗,通過利用粗纖維測定儀和及國家標準的化學實驗方法對梭梭的主要化學成分進行測定,本文研究目的是就其主要化學成分纖維素,半維素,綜纖維素,木質素,灰分等及含水率和樹皮含量進行測定與分析,看是否符合造紙或者製造人造板及其它加工工業,如果符合,將會使梭梭充分得到利用,也能給農牧民帶來不小的經濟效益,同時並通過資料推測其獨有的效能與其成分的關係。

梭梭作為造紙,人造板生產的纖維原料,能源資源,木基複合材料提供基礎資料,為合理利用梭梭柴提供參考,並以此來豐富梭梭柴基礎理論研究的內容,也可以為教學、科研和加工利用提供有意義的資料,並為以後的研究提供出了一些新的研究方向為開發。

本試驗的試材於2008-2-19採集,取樣地點位於內蒙古烏拉特前旗沙拐子防護林帶,烏拉特前旗位於內蒙古自治區西部,隸屬巴彥淖爾市,東臨包頭、西接五原、南與鄂爾多斯市杭錦旗達拉特旗隔河相望,北與烏拉特中旗接壤,總面積7476平方公里。境內西部是廣闊富饒的河套平原,中部是美麗的塞外明珠——烏梁素海,東部橫亙著白音查汗山,查石太山和烏拉山,三大山脈之間形成小佘太川、明安川及烏拉山山前傾斜平原。全旗按地貌分為黃灌、山旱、山牧三大區。

黃灌從旗南境流過,過境長160公里。其中烏蘭布和沙漠占地48萬畝,內沙沙地7.2萬畝,沿陰山一帶風蝕沙化土地約15萬畝,沙化總面積已達到70萬畝,佔全旗總土地面積的26%。

試材採集了9年生、10年生的梭梭6株,試材發育良好而健全見表1。

表1 試材的基本情況

table 1 examination of the basic situation of material

參照gb/t 2677.1-93進行如下試驗:

(1) 使用的工具:手鋸,電工刀,粉碎機(200型微型高速粉碎機,河南省許縣技興製粉機械裝置廠),40目和60目標準銅絲網篩,1000ml具有磨砂玻璃塞的廣口瓶

(2) 試驗步驟:採取同一產地、同一樹種的原木3棵帶皮,標明原木的樹種、樹齡、產地,用手鋸把每棵試樣鋸成5塊每塊厚約20~30cm的木墩。放置數日後,用電工刀切成小薄木片,充分混合,按四分法採取均勻樣品木片約1000g。

風乾後,置入粉碎機中磨成細末,過篩,擷取能通過40目而不能通過60目篩的細末。涼至室溫後,貯存於1000ml具有磨砂玻璃塞的廣口瓶中。用同樣方法製備一種不帶皮的試樣以備對比分析試驗使用,梭梭試樣如圖1。

梭梭材的最初樣本粉碎後的梭梭材

圖1試驗步驟:選取一株試材,從上、中、下三個部位各鋸下1個圓盤,在每乙個圓盤的不同位置,用螺旋測微尺測其直徑3次,取其平均值;然後將每乙個圓盤剝皮,再剝皮後的圓盤的不同位置測其直徑3次,取其平均值,進而計算樹皮體積百分比,取平均值。

參照gb/t 2677.2-93進行如下試驗:

(1) 儀器:手鋸,分析天平(準確至0.0001 g), 乾燥烘箱(dzf-6210,上海-恆科技****),玻璃乾燥器

(2) 試驗步驟:將制得的試樣取2~3g用分析天平稱量,準確至0.0001 g,放入乾燥烘箱內,溫度調至103±2℃,烘8 h後,從中取出試樣進行試稱,以後每隔2h試稱一次,直至最後兩次稱量之差不超過0.

002 g時,即認為試樣全乾。將試樣從乾燥烘箱中取出,放入裝有乾燥劑的玻璃乾燥器內的稱量瓶中,蓋好稱量瓶和乾燥器蓋。待試樣冷卻至室溫時,自稱量瓶中取出用分析天平稱量。

試樣的含水率,按下式計算,準確至0.1%。

式中:—試樣含水率,%

—氣幹試樣的質量,g

—絕幹試樣的質量,g

參照gb/t2677.3-93進行如下試驗:

(1) 儀器:瓷坩堝(30ml或50ml),箱式電阻爐(fsx2-12-15n,天津市華北實驗儀器****),電阻爐控制箱(12千瓦,天津市華北實驗儀器****),變壓吸咐製氮機(bzn-1.5杭州博達化工科技發展****),儲氣罐(v-0.

45/10南京江寧天寶壓力容器製造****),乾燥器,分析天平(感量 0.0001g)。

(2) 定義:試樣經炭化和灼燒後,所剩餘的礦物性殘渣的質量與試樣質量之比即為灰分。

(3) 試驗步驟:按gb/t 2677.1-93備樣,然後稱取2~3g試樣(精確至0.

0001g)置於經預先灼燒至質量恆定的瓷坩堝中(同時另取試樣按gb2677.2測定水分),先在電爐上仔細燃燒使其炭化,然後將坩堝移入高溫爐中,在575±25°c溫度範圍內,電爐的公升溫程式設計為:28℃ 350℃公升溫時間,10分鐘;350℃480℃公升溫時間,25分鐘;480℃ 550℃公升溫時間,30分鐘;恆溫550℃, 3個小時,取出坩堝在空氣中冷卻5~10min後,置入乾燥器,冷卻半小時稱量,稱量至質量穩定。

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gd2102004 有見證送檢 委託單位報告編號 工程名稱收樣日期 試樣名稱檢驗日期 檢驗性質報告編寫日期 檢驗依據見證人 注 未經本站書面批准,不得部分複製檢驗報告 完整複製除外 批准審核校核檢驗 說明1 本報告適用於熱軋光圓鋼筋 熱軋帶肋鋼筋 低碳鋼圓盤條 餘熱處理鋼筋 冷扎帶肋鋼筋等型別鋼筋以...

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