木材科学与技术学科中国热带农业科学院橡胶研究所.docx

1、木材科学与技术学科中国热带农业科学院橡胶研究所中国热带农业科学院热带农业重点学科体系建设方案（2016-2020年） 二级学科名称： 木材科学与技术 二级学科编号： 09-10 学科带头人： 蒋汇川 责任单位： 橡胶研究所 中国热带农业科学院2016年4月 一、本学科体系框架（一）基本框架 （二）主要研究方向设置学科方向一：木材构造与性质及其功能性改良方向负责人：蒋汇川；依托单位：橡胶研究所；协作单位：农业机械研究所、湛江实验站；科研骨干：蒋汇川助理研究员、李民助理研究员、陆全济助理研究员、秦韶山助理研究员、李家宁副研究员、李冠君研究实习员、李彤彤研究实习员、田维敏教授、张世鑫助理研究员、李维

2、国研究员、张晓飞副研究员、黄敞工程师（农机所）、郑勇助理研究员（农机所）、张华林助理研究员（湛江站。）学科方向二：木材保护方向负责人：李晓文；依托单位：橡胶研究所；协作单位：农业机械研究所；科研骨干：李晓文助理研究员、蒋汇川助理研究员、李民助理研究员、李家宁副研究员、李冠君研究实习员、黄敞工程师（农机所）、黄正明助理研究员（农机所）。学科方向三：木基复合材料方向负责人：李民；依托单位：橡胶研究所；协作单位：农业机械研究所、热带作物品种资源研究所、椰子研究所、香料饮料研究所；科研骨干：李民助理研究员、蒋汇川助理研究员、陆全济助理研究员、李晓文助理研究员、李家宁副研究员、李彤彤研究实习员、焦静副研

3、究员（农机所）、郑勇助理研究员（农机所）、黄正明助理研究员（农机所）、张振文副研究员（品资所）、牛启祥助理研究员（椰子所）、周焕起副研究员（椰子所）、朱红英副研究员（香饮所）、贺淑珍研究实习员（香饮所）。学科方向四：木材中试产品研发方向负责人：李家宁 韦兆玖（橡胶研究所特聘高级工程师）；依托单位：橡胶研究所；协作单位：农业机械研究所、热带作物品种资源研究所、椰子研究所；科研骨干：李民助理研究员、陆全济助理研究员、秦韶山助理研究员、焦静副研究员（农机所）、张振文副研究员（品资所）、牛启祥助理研究员（椰子所）、周焕起副研究员（椰子所）、朱智峰实验员、陈翠实验员主要领导与顾问：梁淑云、黄华孙、方骥贤

4、、谢贵水、罗微、张志扬、马心（院学术委员会林业工程一级学科院外委员，上海木材工业研究所原所长，教授）二、主要建设任务和目标（一）本学科5年总体建设任务和目标总体建设任务立足服务于热带地区木材加工利用行业，重点以橡胶木、桉木、相思木等热带人工林木材为主要研究对象，专注于木材结构与性质及其功能性改良、木质材料增值高效利用研究。以技术应用、转化研究为导向，开展各方向的基础与应用研究。通过五年的建设，在学科方向、科研队伍、学科条件建设、科研能力、以及成果与技术推广等方面取得重大突破，全面提升木材科学与技术学科的综合实力。将木材科学与技术学科建设成为省内领先、国内有一定影响力的热带农业特色学科。总体建设

5、目标（1）建设四大学科方向：凝练学科方向，优化学科布局，形成木材构造与性质及其功能性改良、木材保护、木基复合材料、木材中试产品研发等四大学科方向，力争建设木材保护成为省内领先、国内具有较大影响力的优势与特色学科方向。（2）建设木材工程中心：加强技术研发平台建设，建成海南省木材加工利用工程技 术研究中心，保障创新能力，加强与企业合作，建设技术推广体系。（3）建设一支高水平创新团队：通过人才引进和自我培养，组建一支高水平创新团队，全面提升团队创新能力。（4）全面提升创新水平，促进成果与技术转化：力争在科研项目、科研成果转化、科技服务方面取得重大突破，争取承担和完成省部级科研创新项目及科技专项7项以

6、上，申报成果奖励12项、授权发明专利7项以上（发明专利12项）、高水平论文11篇以上，积极推动成果与技术转化，力争成果转让或技术服务34项，在经济效益、社会效益和生态效益方面取得显著成效。（二）本学科各研究方向5年建设任务和目标学科方向一：木材构造与性质及其功能性改良建设任务海南岛拥有丰富的热带人工林资源，如橡胶木、桉木、相思木等，随着现代木材工业用材由天然林向人工林的转变，人工林木材的高效增值利用显得十分必要。木材构造与性质及其功能性改良学科方向的设立，是充分利用海南岛热带人工林的资源优势，一方面研究热带人工林木材的构造与性质，另一方面针对人工林木材在使用过程的主要缺陷，采用物理和化学技术进

7、行功能性改良。主要包括以下几个领域：（1）木材构造与性质；（2）木材高温热处理技术；（3）木材强化技术；（4）木材改性剂。重点开展热带人工林木材（主要是橡胶木材）的构造与性质研究，主要通过对人工林木材解剖特征（纤维形态特征、微纤丝角、管胞形态特征）、木材物理特征（生长轮宽度、晚材率、基本密度和干缩性质）、木材力学性能（抗弯强度、顺纹抗压强度、冲击韧性和硬度等）和化学性能（心材、边材pH值，各种抽提物，酸碱缓冲容量）等的研究，来揭示木材品质的变异规律，为人工林木材的功能性改良奠定基础，同时为人工林的品种选育、培育和人工林木材的提质增效利用等提供一定的理论依据。具体的建设任务主要包括：（1）在现有

8、研究团队基础上，引进人才12名，建立结构合理的木材构造与性质及其功能性改良研究团队；（2）通过购置木材荧光显微镜、体视显微镜、木材切片机等仪器设备，结合我院大型设备仪器共享平台，建立比较完善的木材构造与性质及其功能性改良实验室；（3）针对橡胶木等人工林木材尺寸稳定性差等缺陷，开展高温热处理研究，获得高温热处理工艺及其影响机制与性能评价体系；（4）针对橡胶木等人工林木材材质松软的缺陷，开展有机（树脂等）、无机（硅溶胶等）增强处理研究，获得有机/无机改性剂的合成工艺、木材增强处理工艺及其性能评价体系。建设目标通过以上建设任务的实施，实现如下建设目标：（1）初步建立一个木材构造与性质研究团队，具备开

9、展木材解剖、木材化学、木材物理、木材力学等实验研究的硬件条件和人才储备；（2）建立一套人工林木材高温热处理技术；（3）建立一套橡胶木强化处理技术；（4）获得低分子量低甲醛释放量氨基树脂合成配方与工艺一份。在此平台基础上，积极申报国家自然科学基金、海南省科技计划项目、院所基本科研业务费等3项以上，争取项目经费80万、平台建设经费180万，发表高水平论文6篇以上，申请专利3项，申报成果奖励1项，引进人才12名。学科方向二：木材保护建设任务我院地处热区，有着其它地域所没有的独具特色的木材资源，人工林如橡胶木、桉木、相思木，热带特色硬阔叶材如黄花梨等。橡胶木等人工林是天然耐久性较差的树种，必须采取适当

10、的保护手段才能长期使用。我院木材保护学科方向的建设应结合热带农业的特点，立足我院人材、地理位置等方面的优势条件，一方面重点开展热带人工林木材的保护研究，另一方面适当开展特色硬阔叶材的天然耐久性研究，包括以下几个具体的领域：（1）新型木材防腐、防霉剂的研究；（2）木材阻燃技术；（3）热带木材及其改性材耐久性；（4）木材保护设备研制和基础设施条件建设。重点开展橡胶木等热带木材的安全高效防腐防霉剂的研发工作，研发和推广橡胶树原木短期保存技术。具体的建设任务有：（1）对现有实验室进行适当升级改造，增加通风厨、除湿间等，并在现有实验室条件基础上，结合我院大型设备仪器共享平台的资源，补充购置急需的实验设备

11、，完善木材防腐防霉剂的制备及其各方面性能评价的实验条件；（2）在现有团队基础上，引进人才12人，引入院内外相关领域的专家，建立起更加完善合理的木材保护研究团队；（3）对现有木材野外埋地实验场进行修缮、维护，建设白蚁诱捕坑等设施，完善实验条件。建设目标通过以上建设任务的实施，实现如下建设目标：（1）建立一个较为完善的木材保护实验室，具备开展木材防腐剂防霉剂的研制工作、评价防腐防霉剂及防腐木材各方面性能的实验条件；（2）建立一个搭配合理的木材保护研究团队；（3）建立一个实验条件完善的木材野外埋地实验场，也是我国目前唯一地处热区、各类生物资源丰富活跃、自然条件优越的木材野外埋地实验场。在此平台基础上

12、，积极申报国家自然科学基金、海南省自然科学基金、院所基本科研业务费等2项以上，争取项目经费40万元、平台建设经费20万元，发表高水平论文2篇以上，申请专利1项，力争成果转化或技术服务1项。力争建设木材保护成为省内领先、国内具有较大影响力的优势与特色学科方向。学科方向三：木基复合材料建设任务热带地区不仅拥有橡胶木这一重要的人工林木质资源，还拥有丰富的非传统木质材料资源，如木薯茎秆/粗根、椰子木/壳、油棕木/枝叶等。充分利用这一特色热带资源不仅能显著提升农林剩余物的附加值，产生较好的经济效益，而且对防止热带雨林破坏，保护生态环境具有重要意义。木基复合材料是利用不同维数木质单元（橡胶木屑/枝桠、木薯

13、茎秆/粗根、椰子木/壳、油棕木/枝叶等）为基体的协同效应和加法法则，通过与异质、异型、异性的增强体或功能体单元混杂复合加工形成新型多相材料，其研究主要包括以下几个领域：（1）木基复合材料优化重组技术的研究；（2）木塑复合材料工艺及性能研究；（3）农林加工剩余物制备生态人造板工艺与性能研究；（4）木基生态工艺品的开发。建设目标通过以上建设任务的实施，实现如下建设目标：（1）初步建立一个较为完善的木基复合材料实验室，具备开展重组材及生态人造板研究及性能评价的实验条件；（2）初步搭建一个人员结构合理的木基复合材料团队；（3）建立一套木基复合材料优化重组、木塑复合材料制备工艺及性能评价体系；（4）获得

14、3种以上木基生态工艺品系列产品。在此平台基础上，积极申报国家自然科学基金、海南省科技计划项目、院所基本科研业务费等2项以上，争取项目经费70万、平台建设经费80万，发表高水平论文3篇以上，申请专利3项，力争成果转化或技术服务1项，开发产品3项，引进人才12名。学科方向四：木材中试产品研发建设任务1980年至2000年，我院与国内同行共同研发了橡胶木防腐防虫防霉技术和橡胶木人工窑干技术，推动橡胶木从薪炭材迅速转变为我国植胶区主要的商品木材之一，全国胶园更新年产橡胶木锯材约100万m3。2011年我所成立橡胶木材综合利用课题组，恢复了中断近10年的橡胶木利用研究，相继研究了橡胶木高温热改性生产炭化

15、木技术、环保型橡胶木防霉剂及处理技术、有机/无机材料浸注改性橡胶木等技术，亦开展橡胶木阻燃研究，旨在研发第二代橡胶木实木改性技术，推动橡胶木增值、环保和高效利用。针对目前实验室科研成果难以直接产业化转化的问题，建设木材中试产品研发学科方向，开展木材利用工程化研究，对课题组研发的橡胶木利用等技术进行中试试验，对小试工艺进行放大，完善和再创新，对生产装备进行配套，必要时改造与研制，发现并解决橡胶木加工利用新技术从试验室进入企业生产过程遇到实际生产问题，为科研项目的工业化应用提供支撑。在建设周期内，计划完成以下建设任务：（1）平台建设任务：1）橡胶树木材工程技术研究中心房屋修缮（2016P101项目

16、），批复项目经费520万元；2）橡胶树木材工程技术研究中心仪器设备购置（2017P302项目），申报项目经费191万元。（2）中试试验建设任务：1）传统锯材生产方面橡胶木防腐及干燥生产过程的防褐变技术、相思木湿锯材的人工干燥防止皱缩技术；2）橡胶木加工新技术示范生产及推广方面橡胶木高温热处理生产炭化木实木地板坯料技术（重点是35 m3炭化窑连续生产板材颜色的一致性和均匀性问题）；3）有机无机改性剂浸注改性橡胶木生产耐磨耐候型板材过程控制（重点是批量化生产目标密度一致性的控制问题）；4）橡胶木、相思木刨切单板工艺及改性刨切单板生产实木复合地板面板技术（重点是刨切木方的前蒸煮、刨切及刨切单板干燥工

17、艺）。（3）人才培养及团队建设任务：培养或聘用能扎根中试试验和生产一线的技术骨干人才34人，能潜心中试试验的科研人员23人，能完成中试试验及中试生产任务的工人技师56人。（4）运转管理：木材中试产品研发学科方向直接面对产业，以市场需求为导向，在遵守国家和院所促进科研成果转化相关法规前提下，建设隶属于我所的科研实体及其运转管理办法，凝聚自主创新积极性。建设目标通过以上建设任务的实施，实现如下建设目标：（1）平台建设：完成20162017年两个修缮购置项目，大幅度提高中试试验与生产硬件能力；（2）中试试验建设：4个建设任务中至少12项实现中试生产和转化。（3）人才培养及团队建设：拥有能完成中试试验

18、的科研团队，拥有能进行中试示范性推广生产的生产团队。（4）运转管理建设：在原中南家具厂的基础上，在修缮购置项目顺利完成及运行管理制度配套后，中试试验按照我所相关制度运行管理，中试生产按照科研实体运行管理，前三年内每年中试产品销售收入和中试转化收入总和不低于100万，三年之后，每年按照520%的速度连续增长35年，并建成海南省木材加工利用工程技术研究中心，持续开展工程化研究与技术服务。三、本学科发展现状以及“十三五”建设需求（一）本学科总体发展现状以及“十三五”建设需求发展现状我国是一个林木资源匮乏的国家，森林覆盖率21.63%，人均森林面积0.15 hm2，人均森林蓄积11.20 m3，全国林

19、木可采资源仅8.99亿m3，均远低于世界平均水平。我国国内木材的供需结构性矛盾也十分突出，大径级材的消费主要依靠从国外进口解决。我国成、过熟林面积偏少,可采资源仅占用材林面积的13%，能够提供的大径级材十分稀少，木材消耗以中小径级材为主的局面进一步加刷。随着东北国有林区天然林全面禁伐、商品林停伐政策的实施，以及国外木材出口严控政策施行，国内市场木材资源供应持续紧张。原材料紧缺、人工费、加工费、运输费等成本不断增加，使木材总体成本一直居高不下，使得我国木材加工业在发展的道路上遭遇的阻力越来越大。如何突破这些阻力，寻找到新的发展点，是摆在木材加工业面前的现实问题。我国热带地区拥有丰富的人工林木材资

20、源，如桉树、橡胶树、相思类树种等。2013年，我国有桉树速丰林400余万hm2，总蓄积近1.5亿m3，其中广西桉树种植面积近167万hm2，提供的木材占全区木材产量的70%、全国木材产量的10%。2014年，我国天然橡胶种植面积超过116.11万hm2，居世界第3位，其中海南岛54.23万hm2，占全国面积的46.7%，每年更新原木约200万m3。桉木、橡胶木、相思木等人工林木材的大规模利用，对保护我国天然林资源、缓解我国木材市场供需矛盾发挥了重要作用。但是，由于桉木、橡胶木、相思木等自身存在相应的缺陷，如桉木/相思木易开裂、难干燥，橡胶木材质松软、易腐朽发霉等，这些缺陷的存在限制了其产品附加

21、值及其高效利用。因此，开展低碳和环保木材的深加工和木材加工剩余物的利用等研究，延长产业链条，提高产品的附加值才是资源型产品未来的发展趋势，有利于突破木材加工的瓶颈，实现人工林木材的提质增效。我院木材科学与技术学科自2008年组建以来，致力于橡胶木等热带人工林木材的增值高效利用研究。通过人才引进，现已拥有8名固定科研人员的研究团队，其中博士2人，硕士6人。2011年组建橡胶木材综合利用课题组，2014年所属木材科学与技术学科被列为我院热带农业重点学科之一，2015年成立木材综合利用研究室，同时被列为我院成果转化三个试点课题组之一。2015年7月成立橡胶所橡胶木材综合利用工程中心，2015年申报海

22、南省木材加工利用工程技术研究中心，目前拥有实验室160m2，中试生产车间约1500m2，实验仪器、生产设备39台（套），总价值超500万元。主要开展橡胶木高温热处理、防腐防霉、树脂/硅溶胶改性研究，承担和完成科研项目20余项，总经费达300余万元。“十三五”建设需求“十三五”期间，建设海南省木材加工利用工程技术研究中心，筹备木材解剖实验及木制品质量检测实验室（中心），购置木材荧光显微镜、木材体视显微镜、木材切片机、高效液相色谱仪等仪器设备，通过修缮购置专项等改造原中南橡胶木材家具厂，建设地板坯料生产中试车间等，总经费约991万元，引进人才36人、科研辅助人员及技术工人1013人。（二）各研究方

23、向总体发展现状以及“十三五”建设需求学科方向一：木材构造与性质及其功能性改良发展现状通过学科方向凝练，整合木材学与木材改性两个方向形成木材构造与性质及其功能改良研究方向。在木材构造与性质方面，依托单位和协作单位湛江实验站具备良好的试样采集条件，主要为本方向的研究提供持续的条件支持和试样供给。目前已初步开展橡胶木解剖构造、化学性质、物理力学性质的研究，但相关实验仪器设备有限，进展较为缓慢；在木材功能性改良方面，已开展木材高温热处理、氨基树脂改性、硅溶胶增强处理橡胶木等研究，协作单位农业机械研究所主要为试验所需中小型设备的设计与升级改造提供技术支持，目前中试生产设备及平台建设较为完善，但相应的实验

24、室检测仪器设备有限，缺乏长期规划与系统研究，理论研究与创新略显不足。近五年来共承担课题11项，总经费达150余万元，发表论文16篇。“十三五”建设需求引进人才12名；购置木材荧光显微镜、木材体视显微镜、木材切片机等仪器，改造树脂中试生产反应釜，总经费约需180万元。学科方向二：木材保护发展现状木材保护方向在依托单位现有助理研究员3人，研究实习员2人，拥有相关设备近二十台/套，协作单位农业机械研究所具备木材保护设备的设计与研制能力，主要为本研究方向所需设备提供技术支持。研究团队具备开展防腐木材室内防霉、防腐性能、户外天然耐久性等科研工作的能力，在有机木材防腐剂的制备、性能分析等方面处于国内前沿。

25、“十二五”期间，开展新型低毒环保橡胶木防霉剂的研发工作，五年来承担课题6项，发表论文7篇。“十三五”期间，力争建设木材保护成为省内领先、国内具有较大影响力的特色学科方向。“十三五”建设需求引进人才12人，补充购置一批相关设备，建设完善木材野外埋地实验场，所需经费约20万元。学科方向三：木基复合材料发展现状开展木基复合材料在研究是缓解木材供需矛盾和实现农林剩余物资源高效利用的有效途径。目前，依托单位和协作单位拥有丰富的原材料资源（橡胶木-橡胶所，木薯-品资所，油棕/椰子木-椰子所，功能香料-香饮所），协作单位农业机械研究所主要负责相关设备的升级改造与研发以及木基生态工艺品的加工制备，学科团队具备

26、良好的人才储备和技术积累。“十二五”建设期间购置了材料热压成型试验机、桌面型试验热压机、木材多功能改性处理罐、试验型木材高温热处理箱、CNC雕刻机等，目前已有部分木基生态人造板及木基生态工艺品试制成型（农机所），拥有挤压/热压成型、雕刻加工等生产区，完全有能力承担本学科的实验室试验和中试生产试验业务。“十三五”建设需求引进人才12名；购置碾压机、粉碎机、刨片机、拌胶机、雕刻机等设备，总经费约需80万元。学科方向四：木材中试产品研发发展现状作为本学科直接面对产业生产的研究方向，具备较好的人才储备和技术积累，“十二五”期间研发了橡胶木高温热处理技术、树脂/硅溶胶改性技术、环保型防腐防霉技术，目前炭

27、化橡胶木、炭化橡胶木地板、家具等已进行产品中试生产，并自主研发了工业化橡胶木高温热处理炭化窑，橡胶木热处理改性技术基本具备了设备、工艺、产品的自主研发，可以直接转化，并与海南农垦林产集团、浙江富得利木业有限公司等下游企业建立了长期稳定的合作关系，具有较好的发展前景。而依托单位下属机构科技服务中心依托科技与人才优势，构建了科研与产业相结合的中间桥梁，是集科技咨询、技术开发、培训、服务、成果转化、示范推广于一体的科技服务与推广部门，对于橡胶木材成果的转化以及产品市场的开拓具有很好的推介作用。“十三五”建设需求“十三五”期间，建设海南省木材加工利用工程技术研究中心，中试生产设备、厂房、道路等修缮和重

28、建，所需经费约711万元，其中2016年修缮项目到位经费520万元，2017年修缮项目计划申报经费191万元。四、本学科发展存在的困难和问题1. 前期发展偏重于中试试验和技术推广方面，应用基础研究较弱，理论创新不够。根据我院重点学科发展规划，初步凝练了学科定位与方向，部分学科方向正在建立，人员配制、研究基础薄弱，需要加强中长期规划，科研项目、平台建设陷入有待突破发展瓶颈期。2. 本学科缺乏与国内外相关学科的交流合作，特别是在联合申请重大专项等方面缺乏有效的合作。同时实验室仪器设备等资源不足，部分实验测试需要委托相关单位完成。五、对院所学科体系建设的意见和建议1. 木材科学与技术学科起步晚、底子薄，希望院所在人才引进、平台建设、科研项目、经费支持、队伍建设等方面给予一定的政策性支持。2. 加强院、所两级对学科体系建设的统一规划与统筹，制定中长期发展规划，促进重点学科的可持续发展。