美国与欧洲主要商业用木材的比较研究

                         美国与欧洲主要商业用木材的比较研究

美国与欧洲同处北半球的大西洋两岸,从树种资源的进化和种类上有其相似性,本文对两地区的温带阔叶树种,选择在蓄积量和经济价值上最具商业意义的树种进行一定的比较,从而为开发使用和树种辨别上提供一定的参考依据。

本文所涉及到的树种,美国方面主要指集中于美国东部的树种,欧洲方面主要限于西欧与中欧而不包括土耳其。

一、         资源

(一)森林资源

地壳的演变造成美国和欧洲树种上的差异,可以追溯到冰川时期,特别是冰川后期即20000年前至公元前8000年这段时间。在这期间,由于地壳的运动,北美大陆的树种大量南移,最南端到达墨西哥湾。这就可以解释为什么在墨西哥湾这一带能能发现许多原本生长在北方的树种,如硬槭(hard maple),硬槭在北方寒冷气候条件下生长最好。而在欧洲,由于冰川与阿尔卑斯山的挤压,使许多树种无法适应高纬度的气候而灭绝。

上述现象最好的例子是鹅掌楸(tulipwoodLiriodendron tulipifera),化石显示在冰川期以前,木兰科的树种在北半球广泛分布。但在欧洲到冰川期,这些树种完全灭绝了。虽然后来从亚洲和北美引种的种源生长良好。有趣的是中国没有经历冰川的挤压,许多耐寒树种就遗存下来。

目前欧洲(不含土耳其)森林面积约为1.70亿公顷,其中1.38亿公顷为可采伐森林,其中阔叶林占37%。美国的森林覆盖率约是33%,有2.125亿公顷可采伐森林,其中阔叶林占43%90%分布在美国东部,即密西西比河以东。

(二)树种资源

美国约有30个树种最具商业价值,即可满足国内需求,有的还可供出口。

年生长量中最大的是(红、白)橡木,约占40%,其中红橡所占比例较大。在美国橡木又分为选择性橡木(select oak)与非选择性橡木(non-select oak) 两类。

槭木(maples)占年生长量的14%,硬槭主要分布于美国北部并延伸至加拿大境内,而软槭则分布更广,硬槭包括糖槭(Sugar maple, Acer saccharum)和黑槭(Black maple, Acer nigrum); 软槭包括红槭(Red maple, Acer rubrum)和银槭(Silver maple,  Acer saccharinum)。其中还有介于软、硬槭两者之间的大叶槭(Bigleaf maple, Acer macrophyllum

鹅掌楸(tulipwood,又称:yellow poplar; tulip poplar)9%,鹅掌楸主要分布于阿巴拉契亚山脉(Appalachian)及其它一些地区。其它阔叶树每个树种的年生长量不大于5%

山毛榉对欧洲(特别是德国)是至关重要的树种,但欧洲的蓄积量仅占美国的3%,然而美国山毛榉( Fagus grandifolia)的材质比不上欧洲山毛榉(Fagus sylvatica),欧洲山毛榉干形通直,高大;美国山毛榉具多个树干且多分叉。在美国,软槭是山毛榉传统的代用品。

美国还有一些著名的树种:山核桃属(hickory pecan)、桦木(yellow birch, Betula alleghaniensis )、枫香(sweet gum)、蓝果树(tupelo-blackgum)、杨木(cottonwood, aspen),这些树种的木材除满足美国国内需求外还可供出口。美国的杨树材性与欧洲的相类似。

美国的一些树种木材在欧洲很有名,如:美国黑樱桃、美国白蜡树,这些树种与欧洲同类树木差异很大。还有一些没有出口的树种,在美国却用得很好。如:悬铃木(sycamorePlatanus occidentalis)、檫木(sassafrasSassafras albidum)、柳树(willow,)、各种桦木、一些栗木(chestnut)、榆(elm)。

还有一些树种现在资源紧缺,市场上难见其板材,而过去则是重要的商用材。如白胡桃(Juglans cinerea) 七叶树(yellow buckeye, Aesculus octandra)、剌槐(black locustRobinia pseudoacacia)、咖啡树(coffeetree)和银钟花 (silverbell, Halesia carolina)木材等,其中有的在市场尚可见刨切单板。欧洲对银钟花不熟悉,银钟花属仅分布于美国和中国,为冰川孓遗树种。

欧洲重要商用材较少,特别是栎木的种类也较少,主要商用材是山毛榉,欧洲各国该树种木材的质量都不错。

欧洲板栗(sweet chestnut,  Castanea sativa)的蓄积量远较美国大,美国主要因为病虫害及过量砍伐而锐减。

欧洲杨树的种类比美洲杨多,但颤杨(Populus tremuloides)、大齿杨(Populus grandidentata)(以上两种均称Aspen)和称cottonwood的美洲黑杨等可能除外。

欧洲的资源还包括桦木和引种的桉树,但桉树的产量不大。

二、木材比较

比较两大陆的木材,如栎木,欧洲并不认为美国栎木是真正的栎木,主要是考虑到射线斑纹较少及颜色、纹理等原因。更不喜欢使用“红栎”,一个原因可能是对名称的误解,其实,红栎的红,并非指木材颜色而是指其叶子在秋天变红。

欧洲栎木与美国的白栎相近,美国白栎及欧洲栎木耐久、耐腐,且白栎管孔内充满侵填体,宜于制水密性要求高的桶类,红栎则相反,即使心材部位,管孔也贯通。但欧洲没有与美国红栎相当的树种。而在欧洲认为红栎不耐久,不宜用于室外,如不经处理用于室外,易引起尺寸不稳定及生物降等,使其耐久性变差。而白栎可用于室外。但在室内,红栎作为地板材可产生强烈的视觉效果,欧洲栎木则不可能。

另外,软槭并不是很软,仅指硬度上稍逊于硬槭。从木材构造来说,软槭、硬槭、大叶槭最显著的区别是木射线的宽度,硬槭具宽细两类木射线,宽木射线大多5-7个细胞,细木射线大多单列,较宽的木射线通过年轮时往往使年轮呈弯曲。细木射线比宽木射线矮得多。软槭的木射线宽1-5列(银槭单列木射线稀少,红槭常见),大叶槭木射线宽1-5列(多数3-5列,单列木射线稀少)。其次,糖槭(硬槭)木材经硫酸亚铁水溶液处理后变为微绿色,而红槭(软槭)则为蓝黑色。再则,心材的颜色对区分槭木也有一定作用,硬槭心材为均匀的浅红褐色;软槭心材浅褐色,有时带微灰、微绿色彩或暗紫色。

在欧洲,分布最广的桤木是欧洲桤木(Alnus  glutimosa),称Common Alder,美国红桤木(Alnus  rubra)的视觉效果较强烈,相比之下欧洲桤木颜色上白亮得多,同时由于生长缓慢,纹理细致,密度也较大。从宏观上看,美国红桤木的聚合木射线比意大利产的称Ontano comune的欧洲桤木宽,而且后者的髓斑较多。

美国桦木心边材区别明显,结构较细,而欧洲桦木的心边材区别不很明显。

美国白蜡树生长在南方,其边材比例较大,并略轻。在美国所有树种木材中,美国白蜡树(Fraxinus americana)的变异最大。而欧洲白蜡树(Fraxinus excelsior)在材性、颜色、纹理上较一致。美国白蜡树英名称White ash, 欧洲白蜡树木材的颜色较美国白蜡树木材的颜色深,欧洲的呈浅红褐色,而美国的略呈奶黄色(淡黄褐色)。

美国椴木(Tilia americana)较欧洲椴木(Tilia vulgaris)轻,因此更宜于雕刻,有的文献报道这两种木材经光照后黑变严重,但南林大所收藏的标本并未发生这一现象。产自意大利的称Tiglio的欧洲椴木颜色为红褐色,纹理细致,近年轮末端具深色纤维层,有轮界状薄壁组织,宏观下波痕略明显。美国椴木色浅,呈浅黄白色,轮间有明显的浅色薄壁组织,宏观下波痕不明显。

美国和欧洲山毛榉均难以干燥,但欧洲山毛榉净材长度、宽度较大。美国山毛榉结构较粗、较硬重,而且两种强度都不错。从宏观下观察,意大利产欧洲山毛榉木射线最多,纵切面上可看出单位面积上木射线明显比其它产地的欧洲山毛榉及美国山毛榉多。由于宽木射线的存在,各地的欧洲山毛榉横切面上年轮均可见曲折状,曲折的程度以意大利产的为最甚。俄罗斯产欧洲山毛榉木射线最高,美国山毛榉的木射线则较低和略少。

美国黑樱桃(Prunus serotina)树较欧洲同类树高大,相应净材较长。心边材区别明显,有的地区产黑樱桃有深色矿物质条纹和树胶囊(Gum pocket)。但表面抛光效果非常好。

美国栗木(Castanea  dentate)易受虫蛀,现在做为仿制古典家具的木材需求量较大。美国和欧洲栗木耐久性都很好,但美国栗木结构较粗,欧洲栗木表面效果较细致。

美国和欧洲榆都遭荷兰榆病害的侵袭,美国原产7种榆,现只存美国红榆(Ulmus rubra)可供少量出口, 灰榆(Ulmus  americana)的量更少。

美国黑核桃木(Juglans  nigra)呈咖啡色,管孔数多,半散孔材,有散孔趋势。侵填体肉眼下明显,轴向薄壁组织切线状,放大镜下略明显。美国黑核桃的材质较欧洲核桃木(Juglans regia)均匀。欧洲核桃木的材质随产地不同变化较大。而且两种木材的纹理,颜色均有较大差别,但两者的蒸汽处理后的弯曲性能很优异。法国欧洲核桃木浅红色,有时轮间带绿色条纹,木材略呈绿色痕迹;管孔数比美国黑核桃木少,半散孔材,轴向薄壁组织切线状,肉眼下略明显。意大利欧洲核桃木称Noce,红褐色,早材管孔大,晚材管孔小,半散孔材,有环孔趋势,管孔数比美国黑核桃木少,比法国的欧洲核桃木多,轴向薄壁组织切线状,肉眼下明显。

美国悬铃木(American sycamore, Platanus occidentails)能长到53高,直径最大可达6,但英国和法国的悬铃木(English and French plane, Platanus acerifolia )长不到这么高,然而两大陆该树种的木材结构均很细致且都有优良的胶合性能。美国悬铃木比英国和法国的悬铃木颜色浅、重量轻,刨切时易撕裂,所以要求刀具更锋利。必须注意的是:称European sycamore的是欧亚槭(Acer  pseudoplatanus),即American sycamore European sycamore不是同一个属的木材。

鹅掌楸是美国独有的商品材,板材的长度和宽度也有很大的选择余地,而且因为木材容易干燥,板材的规格尺寸比其它美国硬材要大。鹅掌楸木材的各种加工性能都非常优秀。但对不同的产地,其木材密度、心材材色变异较大,木材曝光后很快黑变。在美国,鹅掌楸与软槭是所有阔叶材中蓄积量增加最快的树木。

三、木材性质

对锯材来说,各树种内材性的差异取决于产地、地形、海拔高度及方位、土壤类型、排水条件、气候和种源。有的种绵延3000公里,在美国广泛分布,种内的材性差异很大。而有的种即使在较小的区域内也有显著的变异。如西佛吉尼亚的樱桃木树胶囊(gum pocket)就比毗邻的宾州的多。宾州的就显得比较“干净”。

许多树种越往南,边材的比例越大,但槭木例外,而是越往北,边材比例越大。在不同的使用场合,对边材的看法也不一样。例如,对槭木、椴木甚至白蜡树则更喜欢边材,相反,市场上对橡木、特别是核桃木、樱桃木特别反对有边材。所以,对美国国内材,美国全国硬木木材协会(NHLA)的硬材分等规则体系并不认为边材多是一个缺陷,而是依据出材率分等。

在欧洲,大多数国家按照传统的检验分等规则分等,即依据特定的树种采用不同的规则,如橡木和山毛榉依据法国的规则。实际上,大多数欧洲国家的分等、分类规则没有内在联系,不具分等一致性,所以,每个厂甚至每根原木都需检验分等。

美欧两地对木材的平衡含水率要求也不一样,美国要求木材的平衡含水率在6-8%的范围,而欧洲则是10-12%

在美国,阔叶材(硬材)的年产量达3000m3,硬木木材协会的分等规则普遍为世界各国所接受。此规则关键在于造材由客户决定,即细木工行业优先考虑成材长度,而家具行业优先考虑板材宽度,结果是美国的制材厂仅锯解板方材而不剔除板面缺陷。而欧洲制材的板材规格则较多。

四、 用材情况

美国人硬材年消耗量约2750M3 ,人均年消耗量0.11 M3 ,多数林产品(除阔叶材胶合板外)自给有余且可供出口,硬材年出口额约为20亿美元,不足其硬材产值的10%。而在欧洲,有5亿人口,几年内硬材年消耗量已逐渐从2200M3下降到1700M3,人均年消耗量0.03 M3,欧洲有些国家(西班牙、爱尔兰、意大利、荷兰)硬材资源短缺,完全依赖进口。欧洲对有些树种的木材比较看重产地,如认为山毛榉是法国、德国、荷兰的较好,而对硬槭则不加区别。欧洲的资源还包括杨木、桉树和桦木,但这些树种的锯材用途和价值有限。杨木主要用于食品包装和胶合板芯板。桦木用于胶合板和制材。桉树的产量不大。

五、 趋势

经上述分析比较,可以确定美国的树种要比欧洲的多,而欧洲的商用材较少,目前进入我国的欧洲材主要是山毛榉。而且同一树种木材来自不同产地,其性质等也有差异。如果美国材出口市场的持续扩大,对美国独有的一些树种木材可能会产生供应压力,如樱桃木、红桤木、硬槭。结果是其它树种的木材可能会流行开来,如:软槭。再加上软槭蓄积量的增加,为其大量的使用提供了可能。所以不远的将来,美国对中国的出口材中,软槭的比例可能会增加,需要引起木业界的重视。