新發(fā)現(xiàn)的全新木材“中木”究竟是啥？它比硬木軟木好在哪？

圖蟲創(chuàng)意

日常生活中，軟木和硬木各有用途。最近，科學家發(fā)現(xiàn)一種介于中間的全新木材——“中木”。它不僅結合了硬木軟木的優(yōu)點，還能大幅度增強樹木儲存碳的能力。

先說一個反直覺的知識點，我們通常認為結實的木材都產自大雪紛飛的東北林區(qū)，實際上真正高級的硬質木材，特別是各種紅木，主要出自熱帶雨林。

硬木和軟木的區(qū)別，并不是硬木就硬，軟木就軟，而是基于其生長環(huán)境、木材結構等諸多因素，它們是樹木分類的兩種常見方式。

軟木通常來自針葉樹，硬木通常來自闊葉樹。一般來說，軟木通常比硬木密度小、質地較軟，但是，例外的情況也很多，比如說花旗松密度和一些硬木一樣，而作為硬木的輕木，材質反倒如泡沫塑料一樣輕質和柔軟。

硬木和軟木各自的優(yōu)點很突出，缺點也很明顯。比如說，軟木通常紋理平順，用于建筑結構框架的木材大部分來自軟木，這是相對豐富和便宜的，且便于加工，干縮濕脹率小，不易開裂，但是硬度和耐磨性是硬傷。而硬木則恰恰相反，它們的材質更密實，紋理更豐富，具有漂亮的外觀，和較高的耐磨性，特別適合制作家具、地板和精細的木制品，但是硬木常常容易變形和開裂，在北方使用過紅木家具的朋友，一定對此深有感觸。

硬木和軟木的基本區(qū)別還是在于木材的微觀結構。

軟木結構相對簡單，主要由較大的縱向細胞(管胞)和少量的徑向細胞(木射線)組成，垂直分布的管胞決定了軟木的基本結構，覆蓋在木質部細胞上的纖維也比較粗。

硬木的結構較為復雜，木射線在木材中所占比例較大，在很大程度上影響了木材的質地。另外，硬木中縱向細胞分布更為復雜，有直徑大的導管來輸送水分和無機鹽，周圍細一些的木纖維則賦予樹木更強的結構強度和耐久性。

研究人員發(fā)現(xiàn)，硬木樹（例如橡樹或樺樹）通常擁有直徑約為15納米的巨原纖維；而如松樹或云杉的軟木樹巨原纖維的直徑可高達25納米或以上，這種差異決定了木材的材質差別。

另外，硬木和軟木還有一個巨大的差別，就是在對二氧化碳的吸收和固定方面，軟木類樹木往往具有更高的效率，這種能力被認為是一個應對和破解全球氣候變化的重要選項。

那么，有沒有一種樹木可以結合兩者優(yōu)點，揚長避短呢？

目前現(xiàn)存的兩種鵝掌楸屬植物，即北美鵝掌楸和鵝掌楸，擁有約20納米的巨原纖維，介于軟木和硬木之間。這也就使得鵝掌楸擁有傳統(tǒng)硬木和軟木的雙重特性，既有相當?shù)哪静挠捕?，也有軟木類樹木強大的二氧化碳吸收和固碳能力?/p>

在3000萬到5000萬年前，當鵝掌楸從木蘭科祖先分化出來的時候，地球經歷了二氧化碳濃度下降事件，大氣中二氧化碳濃度從1000ppm左右急劇下降至約320ppm。這種條件下，具有較強固碳能力的鵝掌楸在這個變化中具有相當?shù)膬?yōu)勢。

在今天，兼具傳統(tǒng)軟木和硬木特征的鵝掌楸，不僅為我們提供了很好的木材選擇，也為碳中和提供了非常重要的植樹造林選擇。

很多朋友關心的木材品質問題，除了硬木和軟木，木材品質還與什么因素有關？

木材的品質與樹木種類有著非常緊密的聯(lián)系。通常來說，除了特殊用途——比如做暖瓶塞子，會選用栓皮櫟松軟的木栓層，造紙可以選用柔韌纖維多的構樹樹皮——絕大多數(shù)情況下，我們通常會選用硬度大、強度高、心材多的木材來制作家具、衣柜等家居用品。

所謂心材，顧名思義就是指樹木中央的木材部分。它們是老化的木質部，位于髓心與邊材之間，這些細胞曾經是為大樹的枝葉輸送水分的管道。在大樹生長過程中，位于大樹中央的導管逐漸失去疏導功能，這些逐漸失去輸導功能的心材細胞，會因為填充了油脂、樹膠、單寧或其他物質而顏色加深，使得部分木材的邊材與心材界線鮮明。至于說那些仍然維持著活性，沒有填充次生代謝產物的邊材會顯得柔軟一些。

正是因為次生代謝產物的存在，讓木材有了某些特殊性能。但是，這種性能的取得往往需要時間。

黃花梨的珍貴在于時間的積累，雖然經過五十年，黃花梨已經長到了碗口粗細，但是其心材恐怕還沒有1根搟面杖粗。心材之所以珍貴是因為在樹木生長的過程中積累了次生代謝產物，把曾經用于輸送水分的管道填得滿滿當當，這樣的木材才有了相當?shù)挠捕取⑸珴珊拖銡?，也就成了上好的木料。就拿降香黃檀來說，在水肥條件良好的情況下，通常每年可長高約2厘米，直徑增加3厘米左右，要經過6-7年的生長才能產生心材。而在野生生長條件下，心材的累積速度還要更緩慢，甚至要在10年之后才能產生心材。從這個角度來看，紅木類樹木雖然有強大的生命力，但是在可見的時間段內，它們很難產生大量的木材資源。從這個意義上來說，紅木其實又是一種稀缺的、“不可再生”資源。

而我們今天發(fā)展像鵝掌楸這樣的中木類樹材，將為我們未來木材選擇和植樹造林提供一個新的選項。

本文為科普中國·創(chuàng)作培育計劃扶持作品

作者：史軍 中國科學院植物學博士

審核：馬莎 中國林學會科普處處長 高級工程師

出品：中國科協(xié)科普部

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