环境温度对活立木树干内含水率和含冰率的影响规律研究

发布时间：2020-06-12 23:32

【摘要】：我国东北林区处于温带和寒温带区域,其面积占全国森林面积的37%,该区域森林的一个重要影响因子是环境温度。树木的生长离不开水,而不同环境温度影响着森林的群落结构、树种组成、树木生长发育状况以及木材材质等诸多方面。因此,有必要研究环境温度对活立木含水率的影响规律,进而提高木材利用率和实现精准木材无损检测。为揭示环境温度对活立木横截面内含水率和含冰率的影响规律,在室外不同环境温度(26.0℃?-23.5℃)下,以落叶松和小叶杨活立木为研究对象,通过野外长时间检测及试验,分别使用树木电阻断层成像仪获取截面二维电阻图像,时域反射仪获取电磁波传播时间连续变化值推导出含水率和含冰率,并通过实验室仪器校正试验校核数据。通过不同角度探究环境温度对活立木含水率和含冰率的影响规律,分析不同环境温度下造成活立木含水率和含冰率变化的原因,最终构建环境温度-含水率-含冰率之间的数学模型,验证并校正模型。主要结论如下:(1)在较长时间周期内(2014.11.06~2014.12.22),随日均树内温度(3.5℃~-15.2℃)的降低,活立木样本含水率均呈下降趋势,含冰率呈上升趋势。落叶松样本的含水率和含冰率随环境温度的变化曲线均在高于-6.3℃时变化率较大,低于-6.3℃后变化率较小,变化率分别为14.75%/℃和0.94%/℃,小叶杨与之变化相似,变化跳跃点为-6.9℃。(2)环境温度与两活立木样本含水率的关系图像呈三次多项式关系,决定系数R2均高于0.62;环境温度与两活立木样本含冰率的关系图像也呈三次多项式关系,决定系数R2均高于0.77。因此可以利用环境温度来预测活立木的含水率和含冰率。(3)树内温度和环境温度二者相关性极显著(P0.01),利用环境温度能够预测树内温度,进而预测活立木含水率和含冰率是可行的。(4)随环境温度降低,两活立木样本电阻值均增大,两者存在极显著的指数函数回归模型关系(P0.01)。电阻值随环境温度变化的趋势线在零点温度附近出现跳跃现象。当活立木横截面电阻值超过20000Ω的区域,认为已经有冰晶形成。环境温度改变活立木含水率和含冰率含量的原因,主要是因为温度降低使木材中的活化能降低,即自由水含量减少,自由离子移动速度减慢,活立木内部导电能力下降,电阻增大,整体含水率减小。当温度低于0℃时,自由水一部分缓慢地转化为冰状态,含冰率增加,导致电阻值呈几何倍数增加,这是由于水分相变引起的。总之,本论文的研究为实时、准确地确定活立木内部含水率和含冰率,为更准确的判断不同状态下木材存在的缺陷,为活立木正常生长发育、节水技术体系的有效实施提供了强有力的理论支撑。并希望能够为低温条件下高效无损检测活立木质量提供理论基础,并为研究树干冻裂、木材低温脆断和树木抗冻提供科学依据。
【图文】：

因此取样部位受局限；含水率差异很大，因此只采用一部分况存在很大的局限性；处会有水分溢出，特别在较高含水率；场测量，必须将样本带回实验室内，，，一般不直接采用烘干法对植物含水。故本文中拟用烘干法进行仪器内部法ORTNER 新一代的两用木材水分测量分测定仪，在感应式水分测定仪模式择可以准确测量水分的指标参数；温度和校正范围，并利用配套的铁锤

通过选择木材密度、温度和校正范围，并利用配套的铁锤，使结果更加准确，如图2-1 所示。图 2-1 KT-80 含水率测试仪Fig.2-1 KT-8 The MC testerKT-80 含水率测试仪的优点是能量损失小，灵活小巧，方便携带，适合野外作业，缺点是测量结果受环境影响较大，由于探针长度较短，对于树龄较大的立木仅能穿透树皮厚度，因此可能导致测量结果不准确。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S718.4

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