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1、第四章木材显微构造 本章重点介绍针叶树材与阔叶树的显微构造 并比较针 阔叶材组织构造的差异 同时简要讲解木材组织与构造的变异情况 目录 4 1针叶树材的显微构造4 2阔叶树材的显微构造4 3组织 构造的变异 针叶材 红松 阔叶材 小叶杨 微观构造横切面 紫椴 水曲柳 4 1针叶树材的显微构造 针叶树材的解剖分子较简单 排列规则 主要有轴向管胞 木射线 轴向薄壁组织和树脂道 图4 1 图4 1针叶树材三切面的扫描电镜图 自崔永志 2003 1 红松 pinuskoraiensis 2 杉木 Cunninghamialanceolata C 横切面 T 弦切面 R 径切面 箭头所指为生长轮分界处
2、近面为早材部位 远面为晚材部位 4 1 1轴向管胞 广义轴向管胞是针叶树材中沿树干主轴方向排列的狭长状厚壁细胞 广义轴向管胞 狭义轴向管胞 简称管胞 树脂管胞索状管胞 极少数针叶树材中才具有 一切针叶树材都具有 为针叶树材最主要的组成分子 通常轴向管胞是指狭义轴向管胞 轴向管胞 针叶树材中轴向排列的厚壁细胞 两端封闭 内部中空 细而长 胞壁上具有纹孔 同时起输导水分和机械支撑的作用 是决定针叶树材材性的主要因素 4 1 1 1管胞的特征及变异 1 管胞的形态 特征管胞在横切面上沿径向排列 相邻两列管胞位置前后略交错 早材呈多角形 常为六角形 晚材呈四边形 管胞 早材管胞 两端呈钝阔形 细胞腔大
3、壁薄 横断面呈四边形或多边形 晚材管胞 两端呈尖削形 细胞腔壁厚 横断面呈扁平状 图4 2 图4 2针叶树材管胞A 马尾松早材管胞 B 早材管胞的一部分 C 晚材管胞的一部分 1 径切面上的纹孔 2 弦切面上的一部分 3 通向射线管胞的纹孔 4 窗格状纹孔 管胞平均长度为3 5mm 宽度15 80 m 长宽比为75 200 1 晚材管胞比早材管胞长 早晚材管胞厚度变化有的渐变 如冷杉 有的急变 如落叶松 轴向管胞弦向直径决定着木材结构的粗细 弦向直径小于30 m的木材为细结构 30 45 m的为中等结构 45 m以上的为粗结构 红松 2 管胞的变异 管胞长度的变异幅度很大 因树种 树龄 生长环
4、境和树木的部位而异 在不同树高部位内的变异 由树基向上 管胞长度逐渐增长 至一定树高便达最大值 然后又减少 由于针叶树材成熟期有早有晚 管胞达到最大长度的树龄也不同 樟子松 4 1 1 2管胞壁上的特征 1 纹孔早材管胞在径切面上 纹孔大而多 一般分布在管胞两端 晚材管胞 纹孔小而少 径 弦切面都有 图4 2 图4 2针叶树材管胞A 马尾松早材管胞 B 早材管胞的一部分 C 晚材管胞的一部分 1 径切面上的纹孔 2 弦切面上的一部分 3 通向射线管胞的纹孔 4 窗格状纹孔 雪松属的纹孔托曲呈蛤壳状 称雪松型 是雪松属木材的典型特征 铁杉的纹孔边缘上具有折皱和极细至颇粗的辐射线条 称铁杉型纹孔
5、为铁杉属木材的特征 图4 3纹孔 径切面 A 雪松型纹孔 雪松 B 铁杉型纹孔 铁杉 2 螺纹加厚 螺纹的倾斜度随树种和细胞壁的厚度而变异 螺纹加厚并非所有针叶树材都具有 早 晚材管胞壁上都具有 紫杉属 榧属 粗榧属 早材管胞壁具有 黄杉属 晚材管胞具有 落叶松属 云杉属在应压木中 有些管胞壁上具有一种贯穿胞壁的螺纹裂隙 称为螺纹裂隙 螺纹裂隙与螺纹加厚的区别在于螺纹加厚见于正常材 螺纹裂隙见于应压木 螺纹加厚与轴线的夹角大于45 螺纹裂隙与轴线的夹角小于45 螺纹加厚限于内内壁 为加厚 螺纹裂隙延至复合胞间层 4 1 2木射线 woodray 体积约占7 射线细胞 raycell 构成木射线
6、的每个单独细胞 木射线 woodray 由多数射线细胞相互连续聚合而成的组织 1 种类 在弦切面上 以木射线的宽度和高度分两类 a 单列木射线 uniseriatewoodray b 纺锤型木射线 fusiformwoodray 由于横向树脂道的存在 红松 木射线 2 组成 由射线薄壁细胞 rayparenchymacell 组成 在松科某些属 松 云杉 落叶松等 中也有射线管胞 1 射线管胞 raytracheid 木射线中的横向管胞 为松科木材特征射线管胞内壁有锯齿状加厚 dentatethickenings 也可能有螺纹加厚 spiralthickenings 硬松类 有锯齿状加厚软松类
7、 无锯齿状加厚锯齿状加厚为鉴别木材的重要特征之一 樟子松 木射线 组成 2 射线薄壁细胞 横向生长的薄壁组织 是组成木射线的主体 水平壁与垂直壁 把垂直于木质部年轮的细胞壁称径面壁弦向的壁称弦面壁 a 在径切面的早材部观察 壁薄 水平壁 水平壁上是否具纹孔 也是识别木材的特征之一 如 铁杉 水平壁具纹孔 罗汉松 水平壁不具纹孔 b 垂直壁的节状加厚 如松科的软松系也是鉴别木材特征之一 红松 木射线 组成 2 射线薄壁细胞 凹痕 indenture 径切面上射线薄壁细胞四周的凹穴 除南洋杉外 存在于针叶树材的各科木材中 交叉场纹孔类型 是针叶材最重要的识别特征之一 交叉场 crossfield
8、径切面上射线薄壁细胞与轴向管胞相交的平面 又称 井字区 一般指早材部分而言 红松的交叉场纹孔 交叉场纹孔 cross fieldpit 交叉场纹孔 在径切面由射线薄壁细胞和早材轴向管胞相交叉区域的纹孔式 交叉场纹孔可分五种类型 窗格状 松木型 云杉型 杉木型 柏木型 窗格状 松木型 云杉型 杉木型 柏木型 具有宽的纹孔口 系单纹孔或近似单纹孔 形大呈窗格状 通常为1 3个纹孔 横列 是松属木材的特征之一 以樟子松 马尾松 华山松最为典型 较窗格状纹孔小 为单纹孔或具狭的纹孔缘 纹也数目一般为1 6个 常见于松属 如白皮松 长叶松 湿地松 火炬松 美国硬松类几乎全为松型纹孔 纹孔具有狭长的纹孔口
9、 略向外展开或内含 形状较小 是云杉属 落叶松属 黄杉属 粗榧属等木材的典型特征 在南洋杉科 罗汉松科 杉科的杉属及松科的雪松属木材中云杉型纹孔与其它型纹孔同时出现 为椭圆形至圆形的内含纹孔 其纹孔口略宽于纹孔口与纹孔缘之间任何一边的侧向距离 与柏木型纹孔的区别是纹孔与纹孔缘的长轴是一致的 不仅存在杉科 也见于冷杉属 崖柏属 油杉属 并能与其它纹孔类型同时存在于黄杉属 罗汉松属 雪松属 落叶松属 落羽杉属等木材 柏木型纹孔口为内含 纹孔口较云杉型稍宽 其长轴从垂直至水平 纹孔数目一般为1 4个 柏木型纹孔为柏科的特征 但在雪松属 铁杉属及油杉属的木材中也可发现 2 射线薄壁细胞 交叉场纹孔类型
10、 a 窗格状 window likepit 单纹孔 形大 每个交叉场内有1 3个 为松属特征 红松 樟子松 马尾松 云南松 b 云杉型 piceoidpit 具窄而稍外延或内涵的纹孔口 形小 孔缘狭 云杉 落叶松 2 射线薄壁细胞 c 柏型 cupressoidpit 纹孔口较宽 但纹孔缘较窄 其纹孔口的长轴随位置而变 柏科 柏木 杉科少数属 紫杉 d 杉型 taxodioidpit 纹孔略大 卵圆至圆形 纹孔口内涵 且宽 孔口长轴与纹孔缘一致 罗汉松 冷杉 水杉 雪松 2 射线薄壁细胞 交叉场纹孔类型 e f 松型 pinoidpit 纹孔比窗格状的小 单纹孔或具狭缘 无一定形状纹孔口的两端
11、较尖 纹孔的大小不一 以区别于杉型 白皮松 长叶松 2 射线薄壁细胞 射线细胞 raycell 的形状和大小 形状 弦切面上呈圆形 卵圆形 椭圆形 变化很大长度 早材的射线管胞比晚材部分的长 测量时应以早材部分取其中部较高的木射线细胞长度为准 木射线的高度和体积 射线高度以弦切面上的细胞个数或以整个高度用微米 um 计算 高度 针叶树材平均10 15细胞高 每个细胞15 30 m 柏科的木射线高度比松 杉科低 体积 很小 百分比7 08 3 7 11 7 射线率高 树种进化程度高 从这点上说 阔叶树材比针叶树进化 阔叶材射线发达 射线细胞的形状和大小 红松 4 1 3轴向薄壁组织 4 1 3
12、1轴向薄壁组织的形态特征 组成细胞的胞壁较薄 细胞短 两端水平 壁上为单纹孔 细胞腔内常含有深色树脂 横切面为方形或长方形 常借内含树脂与轴向管胞相区别 纵切面为数个长方形细胞纵向相连成一串 其两端两个细胞端部尖削 4 1 3 2轴向薄壁组织分类 根据轴向薄壁细胞在针叶树材横断面的分布状态 可分为三种类型 星散型指轴向薄壁细胞呈不规则状态散布在生长轮中 如杉木 2 切线型指轴向薄壁细胞呈2 数个弦向分布 呈断续切线状 如柏木 3 轮界型指轴向薄壁细胞分布在生长轮末缘 如铁杉 轮界型 terminal 大叶桃花心木 节状加厚 薄壁细胞端壁上单纹孔对的一种加厚形式 水青树 节状加厚 薄壁细胞端壁上
13、单纹孔对的一种加厚形式 水青树 4 1 4树脂道 树脂道 由薄壁的分泌细胞环绕而成的孔道 是具有分泌树脂功能的一种组织 为针叶树材构造特征之一 根据树脂道发生和发展可分为正常树脂道和创伤树脂道 4 1 4 1正常树脂道 1 树脂道的形成 树脂道是生活的薄壁组织的幼小细胞相互分离而成的 围绕树脂道成一完整的1 数层壁薄 泌脂细胞层 称泌脂细胞层 松属的泌脂细胞壁上无纹孔 未木质化 因而分泌树脂能力极强 是松属树种作为采脂树种的主要原因 红松 2 树脂道的组成树脂道由泌脂细胞 死细胞 伴生薄壁细胞和管胞所组成 3 树脂道的大小在具正常轴向树脂道的六属中 松属树脂道最多也最大 其直径为60 300
14、m 落叶松次之为40 80 m 云杉为40 70 m 银杉和黄杉为40 45 m 油杉为最小 树脂道长度平均为50cm 最长可达1m 它随树干的高度而减小 4 横向树脂道上述具正常轴向树脂道的六属中 除油杉属之外 都具有横向树脂道 横向树脂道存在于纺锤形木射线之中 它与轴向树脂道相互沟通 形成完整树脂道体系 横向树脂道直径较小 在木材弦切面上 用扩大镜仔细观察有时也能发现 4 1 4 2受伤树脂道 在针叶树材中 凡任何破坏树木正常生活的现象 都可能产生受伤树脂道 针叶树材的受伤树脂道可分为轴向和横向二种 但除雪松外很少有两种同时存在于一块木材中 轴向受伤树脂道在横切面上呈弦列分布于旱材部位 通
15、常在生长轮开始处较常见 臭冷杉 而正常轴向树脂道为单独存在 多分布早材后期和晚材部位 横向受伤树脂道与正常横向树脂道一样 仅限于纺锤形木射线中 但形体更大 4 2阔叶树材的显微构造 阔叶树材除水青树 昆栏树等极少数树种外 都具有导管 故此称有孔材 阔叶树材的组成分子有导管 木纤维 轴向薄壁组织 木射线和阔叶树材管胞等 图4 10 与针叶树材相比 阔叶树材构造特点是结构复杂 排列不规整 材质不均匀 其中导管约占20 木纤维占50 木射线占17 轴向薄壁组织占2 50 各类细胞的形状 大小和壁厚相差悬殊 图4 10阔叶树材三切面的扫描电镜图 佐伯浩 1 欧洲水青冈 Fagussylvatica 2
16、 榆木 Ulmuslaciniata 箭头处表示生长轮界 4 2 1导管 导管 由一连串的轴向细胞形成无一定长度的管状组织 构成导管的单个细胞称为导管分子 导管是由管胞演化而成的一种进化组织 专司输导作用 导管分子是构成导管的一个细胞 导管分子发育的初期具初生壁和原生质 不具穿孔 以后随面积逐渐增大 但长度几乎无变化 待其体积发育到最大时 次生壁与纹孔均已产生 同时两端有开口形成 即穿孔 4 2 1 1导管分子的形状和大小 1 导管分子的形状常见有鼓形 纺锤形 圆柱形和矩形等 一般早材部分多为鼓形 而晚材部分多为圆柱形和矩形 若树木仅具有较小的导管分子 则在早晚材中都呈圆柱形和矩形 若导管分子在木材中单生 它的形状一般呈圆柱形或椭圆形 2 导管分子的大小和长度 大小 以测量弦向直径为准 小者可小于25 m 大者可大于400 m 通常可以用100 200 m定为中等 小于100 m者为小 大于200 m者为大 长度 短者可小于175 m 长者可大于1900 m 以350 800 m定为中等 小于350 m为短 大于800 m为长 一般环孔材早材导管分子较晚材短 散孔材则长度差别不明显 树
