一、前言

　　樹幹之形成層在進行細胞分裂之同時，產生新的木質部及韌皮部而造成二次生長（肥大生長），此一新生木質部所發生之應力謂之生長應力。樹木於肥大生長之同時樹幹表面會發生異方性應力分布，此一應力經連年累積，樹幹內部為達成力學平衡，而在樹幹內縱向、徑向及弦向產生特定形式之殘留應力分布。生長應力是樹木為適應環境而衍生出之生理機能上的產物；傾斜樹幹或枝條之特定部位常發生偏心之肥大生長，此一肥大部位通常發生較大的生長應力，企圖使樹幹恢復直立生長或枝條朝上方生長，而不致於傾倒或折斷，並有利於吸收陽光促進光合作用。即使是直立通直的樹幹，也必然在樹幹內部產生生長應力，雖然是直立的樹木，因環境因素的影響，邊材部有發生壓縮破壞的危險性（如風壓），故實際上，不論針、闊葉樹，均在樹幹外周產生縱向引張應力，藉以削弱可能發生的壓縮應力而維持樹幹的安定。然而，人類在砍伐樹木及木材加工利用之際，生長應力常造成利用上的困擾，立木狀態下持續保持平衡之殘留應力分布，在加工過程中被解放出來，伐倒及截斷時可能發生心裂，製材時會發生反翹，造成利用率下降。因此從森林資源有效利用之立場，有必要就生長應力之發生機制加以探討，林業試驗所有鑑於此，特別就柳杉、杉木及台灣櫸等造林木之生長應力加以研究，並尋求解除或減輕生長應力的方法。

二、研究內容與成果

　　（一） 柳杉造林木之生長應力

　　本研究就柳杉造林木之直立正常木及樹幹傾斜生長者，利用應變規以切割法測定樹幹表面生長應力及樹幹內部殘留應力。直立正常木之生長應力隨樹高之增加並無大變化，樹幹圓周之方位亦與生長應力無大關係。樹幹外周呈引張應力，靠近髓心則變為壓縮應力，成V型分布。傾斜樹幹之下側因抗壓材之存在呈現強大的壓縮應力，平均解放應變大於+2200 με，此與一般正常木迥異，傾斜樹幹藉抗壓材所產生之壓縮應力，產生向上推力，使樹幹恢復直立，為樹木自我調適之生理機能，抗壓材之存在及發達程度可藉生長應力之測定予以判定。

　　（二）杉木造林木生長應力對製材品翹曲之影響

　　杉木樹幹縱斷面之縱向殘留生長應力在邊材部分為引張應力，其值可達120 kgf/cm2以上，靠近樹心部分呈壓縮應力，其最大值約為37 kgf/cm2。樹幹表面縱向解放應變之大小與樹高部位及原木直徑並無明顯關係存在，其解放應變值介於-100~600με間，平均約為-400με。含髓心徑面板經帶鋸沿樹心幹軸方向鋸開後之駝背翹曲量有髓原木直徑之增加而減少之傾向，翹曲量介於0-5 mm間，平均約為2 mm。弦面板之翹曲量與原木直徑及髓心距無明顯關係，翹曲量介於0-2.5 mm間，平均約為1 mm。樹幹表面解放應變與板材翹曲量尚無明顯關係。生材製材後之翹曲量與氣乾後之翹曲量有顯著正相關。

　　（三）台灣櫸造林木之生長應力

　　台灣櫸直立樹幹的縱向表面解放應變高達約-3900με，此時之表面引張生長應力高達390 kgf/cm2。台灣櫸徑面板於製材時因生長應力之解放，立即造成板材心裂並發出巨大的開裂音，此一開裂之結果，造成製材利用率之嚴重降低及木材價值之損失，從提高木材利用率之觀點，我們進行探討熱處理的技術，俾使生長應力所造成的損失降至最低限度。試驗結果顯示85℃~95℃，24小時之熱處理可使生長應力減輕50%，110℃，24小時之熱處理可使生長應力減輕85%，110℃，48小時之熱處理可完全消除生長應力。目前業者係將台灣櫸原木氣乾3年後才製材藉以消除生長應力，若利用加熱處理則可大幅節省時間，提高利用效率。

三、展望

　　樹木藉由生長應力來調整其形態，巧妙地適應環境而維持樹體之生理需要，但此應力卻造成木材加工利用時之障礙，因此我們期望經由生長應力之研究，配合造林、撫育之技術改進，達到材質改良之目的。另一方面則須研究解除或減輕生長應力之處理技術，以及採用適切的伐木技術與製材技術提高木材利用率，減少生長應力在木材利用上之負面效應。