木材学：HardwoodStructure

1、Hardwood Structure,本节内容提要: 简要介绍阔叶树材显微构造的特点;重点介绍导管分子,木纤维,木射线及轴向薄壁组织细胞等分子的显微结构及其特征,导管与导管分子,1.定义: (1)导管:是由一串连轴向细胞末端顺纹相连接而成的管状组织。 (2)导管分子:构成导管的单个细胞。 图2 檫木弦切面,示导管及导管分子,A B,导管分子形态,导管分子大小,等级,长度（m,中,350800,长,略长,很长,极长,8001100,11001900,1900以上,导管的分布和组合,大果榆,山杨,千金榆,山杨,钻天柳,导管分子穿孔,定义: 穿孔板:指两个导管分子 端部相连接部分的细胞壁。(见图5-

2、2) 穿孔:在穿孔板上使两个导管分子相通的孔隙,导管分子的穿孔,单穿孔,梯状穿孔,复穿孔: 梯状穿孔 网状穿孔,导管间纹孔式,定义: 导管分子侧壁之间形成的纹孔的排列方式。 纹孔式: 梯列: 对列: 互列,a梯状纹孔（木兰） b对列纹孔（鹅掌楸）c互列纹孔（杨木,导管壁上的螺纹加厚,导管的内含物,侵填体发生在与木射线组织或轴向薄壁细胞组织相邻的导管中，早材的木射线常呈弓形，但导管也可以与直的木射线相接触，它们都可以填满侵填体。 侵填体通常壁薄，但间或变壁厚。 在导管毗连邻与射线之间的纹孔的直径大于10m，刚在导管内会形成侵填体，否则则形成树胶状物质。 侵填体的多少，是鉴别识别的一种重要参考,刺

3、槐,树 胶,沉积物:一些白色或黄色无定型物,摘亚木 横切面（10,蒜果木 横切面（10,木纤维,木纤维即韧性纤维、纤维状管胞、分隔纤维和胶质纤维，它们是阔叶树材的主要组成部分，约占整个木材体积的50%以上。纤维可能单独存在一树种也可能同时存在于一树种中。 （1）韧性纤维其细胞壁较薄，胞腔较窄，与纤维状管胞相似。但韧性纤维具单纹孔，而纤维状管胞为具缘纹孔；且前者比后者的纹孔直径小,木纤维,1.木纤维的定义: 木纤维即韧性纤维、纤维状管胞、分隔纤维和胶质纤维，它们是阔叶树材的主要组成部分，约占整个木材体积的50%以上。纤维可能单独存在一树种也可能同时存在于一树种中,山樱桃,2.木纤维的尺寸 长度:

4、0.52mm,最长2.6mm,平均1mm。 长度分级:（mm） 短0.9,中0.91.6,长1.6mm。 直径:一般为1530 m,40 m以上很少。 直径分级: (m), 小20,中2140,大40 m。 胞壁厚度:一般为410 m,3.木纤维的种类 纤维状管胞:胞壁为具缘纹孔。 图红椎木纤维壁的具缘纹孔,韧型纤维: 胞壁为单纹纹。 图2 地棉槭木纤维壁的单纹孔,分隔木纤维:胞腔具横隔膜的纤维,广东钓樟 弦切面（50,胶质木纤维: 胞腔呈胶质状的纤维,木材纤维壁的厚度：壁厚因树种、生长条件等不同而显示出不同的厚度来。 凡壁厚、腔小者，材质坚硬致密，容重大；反之则材质松软，容重小。 胞壁的厚度

5、的分类依胞腔与胞壁的比例而定，即内腔宽和两个相对细胞壁厚度之比。 一般在横切面是采用径向测定,轴向薄壁组织,1.定义: 由形成层纺缍形原始细胞衍生两个或两个以上的薄壁细胞所组成的轴向组织,甘巴豆 弦切面（50,2.细胞形状: 在横切面一般呈方形或长方形;在纵切面末端细胞披针形,中间细胞方形或直立长方形,木莲 弦切面（50,轴向薄壁组织,水榆花楸,山丁子,核桃楸,糠 椴,怀 槐,花曲柳,特殊的轴向薄壁组织 海绵状薄壁组织:薄壁细胞径向长度大于弦向数倍,在横切面类似弦切面排列,径切面呈横卧排列,似射线细胞。 图2 热美椴径切面,示薄壁细胞横卧,叠生薄壁组织,非洲崖豆木 弦切面（50,油细胞和晶体,

6、木射线,射线是形成层产生的带状细胞的聚合体。在木质部和韧皮部是径向延伸的，在木质部中的称木射线，在韧皮部的称为韧皮射线,射线的大小,射线组织宽1列细胞（辽东恺木,射线组织宽13列，白桦,射线组织宽410列 白牛槭,射线组织宽11列以上，柞木,射线组织多列部与单列部等宽，水黄棉,射线的种类,单列木射线，旱柳,多列木射线，山樱桃,聚合射线,栎式射线，柞木,按射线排列 散生射线,海棠木 弦切面（50,按射线排列 叠生射线,非洲紫檀 弦切面（50,按射线排列 聚合射线,木射线细胞组成,1.射线细胞 细胞特点:全由薄壁细胞组成,形状多样,细胞种类 横卧细胞:弦切面为圆形或方形;径切面呈长方形且长轴为水平

7、排列,金花茶 弦切面（50,横卧细胞,直立细胞 瓦状细胞,直立细胞 栅状细胞,直立细胞 鞘状细胞,黄萍婆 弦切面（50,射线分类,按射线组成 同形射线 同形单列 同形多列型,同型射线,异形射线 异形单列,柯库木 弦切面（50,棱柱木 弦切面（50,异形射线 异形型,青檀 弦切面（50,异形射线 异形型,黑胡桃 弦切面（20,异形射线 异形型,莲叶桐 弦切面（50,异型3,射线的特殊构造,射线叠生,3.射线细胞内含物,树胶 硅石,胶漆树 弦切面（50,3.射线细胞内含物,结晶体 图2 印马黄桐射线中的结晶体,油细胞,3.射线细胞 内含物 芳香油,3.射线细胞内含物,细胞核 图2 金花茶射线中的细

8、胞核,乳汁管,单宁管,树胶道,1.树胶道的特点 (1)全由薄壁细胞组成。 （2)轴向与径向树胶道不在同一种木材中出现,2.正常树胶道 轴向树胶道:在木材横切面,树胶道孔径较小,而且常呈断续的弦列状。 轴向树胶道仅出现在龙脑香科各属及苏木科油楠属木材中,红娑罗双 横切面（20,2.正常树胶道,径向树胶道: 在木材弦切面,树胶道存在于木射线中,通常1个,偶2个。 径向树胶道常见于漆树科，五加科，橄榄科的木材中,斯温漆 弦切面（50,胞间道,晶体,轴向薄壁细胞和射线细胞含有晶体，呈特殊形状者有以下几种： 柱状晶体： 砂晶： 针晶： 簇晶： 以及其它的各样晶体,2.4.3 阔叶树材的特种细胞,阔叶树材

9、的特种细胞包括: 阔叶材管胞,油细胞和含晶细胞,内含韧皮部,2.4.3.1 阔叶树材管胞,1.环管管胞: 是一种形状不规则而短小的管胞。常与薄壁细胞混生,故多出现于环孔材早材导管或树胶道周围,也出现在愈伤组织之中,化香 弦切面（50,2.维管管胞(导管状管胞): 是一种形状、排列和大小均很象小导管的管胞。因为两端不具穿孔,而以具缘纹孔沟通,多分布于环孔材的晚材末端,起输导功能,榉树 弦切面（50,2.4.3.2 油细胞和含晶细胞,1.油细胞: 内含芳香油的薄壁异细胞。其形体较同类细胞大,可出现在轴向薄壁细胞中,也可出现在射线细胞中,2.含晶细胞: 内含结晶体的薄壁细胞。部分膨大成异细胞,部分成

10、分室含晶细胞,2.4.3.3 内含韧皮部,1.岛型: 在木材横切面上,内含韧皮部呈岛屿状。常见于白木香属，谷木属木材,白木香 横切面（10,2.带型: 在木材横切面上,内含韧皮部呈宽带状排列。 图2 海榄(Aricennia spp.)的内含韧皮部,4.2.7 针叶树材和阔叶树材组织构造的比较,针、阔叶树材的组织构造有明显差异，前者组成细胞种类少；后者种类多，且进化程度高。 主要表现于针叶树材主要组成分子管胞，既有输导功能，又具有对树体支持机能；而阔叶树材作了分工，导管司输导，木纤维司支持机能。 针、阔叶树材最大差异是前者不具导管，而后者具有导管。此外，阔叶树材比针叶树材射线宽，射线和薄壁组织

11、的类型丰富，含量多。 因此阔叶树材在构造和材性上比针叶树材要复杂、多变,4.3 组织、构造的变异,4.3.1 树种间变异 4.3.1.1 细胞构成 针叶树材构造细胞中，管胞和射线薄壁细胞是所有树种都存在的基本细胞，其它种类的细胞根据树种不同而决定其存在与否。 阔叶树材的特征是具有导管，构成细胞的种类也较针叶树材为多，功能向专门化发展，针叶树材的主要组成细胞为管胞，在阔叶树材中仅少数树种具有，而主要组成细胞为木纤维,4.3.1.2 细胞的大小,针叶树材管胞其大小可分长度、直径和壁厚，因早、晚材管胞大小有异，需分别计测； 管胞直径和壁厚在径向和弦向有差异，通常以弦向计测。 管胞长度根据树种而异，在

12、16.7mm范围内，通常长为34mm； 管胞弦向直径1560m；壁厚早材为13.5m，晚材为28m,阔叶树材导管和木纤维大小同样分长度、直径和壁厚等项目。 导管长度在0.081.7mm范围内； 直径以弦向计，在15260m范围内；壁厚在18m范围内。 木纤维长度在0.32.5 m m范围，以12 m m为最常见，为针叶树材管胞长度的1/21/3左右； 木纤维直径在1060m范围内，以2030m为最常见；壁厚在110m范围内，常见为35m,4.3.2 树干内的变动,4.3.2.1 水平变动 水平变动构成树木的细胞大小、壁厚及S2层的纤丝角等，通常从髓水平向外(即径向)呈有规则的变动，将这种变动称

13、径向变动或水平变动。 （1）管胞长度 针叶树材管胞长度在近髓部位为最短(约1mm)，从髓起向外侧移动呈急剧增长，在第1015生长轮时增长变小，超过20生长轮后成为大致稳定(约4mm)。这种管胞长度规律性的水平变动模式常称KSanio法则。,2) 管胞的直径、壁厚、纤丝角,管胞弦向直径无论近髓还是其外侧都大致相同；径向直径从髓向外侧逐渐变大，超过15年左右后大致一定，这种变化在早材管胞上特别显著，而晚材管胞变化较少。 管胞厚度的水平变化显示与直径变化有相似的倾向，但是壁厚的变化和直径相反，在晚材管胞上能明显看到，在早材管胞较少变化,3) 木纤维长、导管分子长,构成阔叶树材的细胞约70%以上是木纤

14、维(包括韧形纤维和纤维状管胞)和导管。木纤维主要保持树体有足够的强度，导管起水分输导作用。 木纤维长度从髓向外侧水平变动的趋势和针叶树材管胞长度变动相似。 髓附近的木纤维最短(0.51.0mm)，随着向外侧移动急剧变长。大体超过20个生长轮时(个别有5060生长轮)成为一定长度(1.52mm)。 木纤维长度在生长轮内的变动情况和管胞有相当明显的不同,木纤维长度和纺锤形原始细胞长度间的关系，可分三种类型 (1)依存于原始细胞长度的树种 (2)完全不依存的树种 (3)中间型的树种,4) 木纤维及导管分子的直径、壁厚,这类细胞水平变动尚缺乏系统的研究，仅有片断的结果，如导管分子平均直径近髓处小，分布

15、密；从髓向外侧移动时，其直径变大，分布变疏，其后稳定等。木纤维纤丝角水平变动与木纤维长度变动显示有相反倾向，也有报导在这两者间存在和管相似的变异,4.3.2.2 垂直变动,树干不同高度上分析，将这些数据在树干解析图或树干纵切形状图上作成曲线，就了解树干内或地上高度方向的变动(垂直变动,4.3.3 生长环境和抚育措施对材质的影响,4.3.3.1 生长轮年代学 生长轮年代学(dendrochronology)是从木材宽度的变动，来确定形成该木材的年代，以此为基础而研究过去的气候和环境变化的一门科学。 木材的生长轮宽度在生长环境(气候)共同的地区其变动的图谱非常相似,生长轮年代学不是以生长轮宽绝对值

16、的大小，而是以生长轮宽变动的倾向作基准的。 在日本用扁柏木材已完成从现代起至公元前317年为止，约2200生长轮宽的历年标准图谱。 另外这种气温对照太阳的活动，认为是以125年作周期性变动,4.3.3.2 环境对木材构造、材质的影响,给树木生长造成影响的环境因子极多，以下为几个主要影响因子： 温度是影响形成层活动的主要因素之一，低温不仅使形成层活动推迟，也使形成层活动过早停止，因而缩短了生长期，使生长轮变窄,树木生长所需的水是土壤中的有效水分，而对木材的影响在不同生长时期是不同的。 一般在整个生长时期，或从春至初夏，具有充足水分时，生长轮宽度变宽，晚材率减少，因此木材密度下降,土壤的性质和树种的不同也给予木材影响，认为这是因为土壤对水分和养分保持能力差的缘故。 关于木材性质的地理变动方面，认为是由于场所不同，造成温度、降水量、土壤、日照等不同所给予的影响,4.3.3.3 抚育对木材构造、材质的影响 抚育能给予木材性质影响的是间伐、打枝和施肥,间伐是在林分闭锁，林木间竞争开始后，为了调节生长，采伐其中一部分，调节立木密度的重要抚育措施。立木密度不仅影响树枝的大小和发达程度，树干形状