柠檬桉木材中二氧化硅的分布和含量的测定

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1、4 结 语为解决宜林地桉树生产力的质量评定问题, 根据在福建省不同适生区范围设置的标准地进行每木调查和树干解析资料, 用数量化理论 I 来编制桉树数量 化立地质量评定表, 把有林地和无林地桉树立地质量评价统一起来, 为立地条件类型划分奠定基础。该表不仅使用方便, 可操作性强, 而且保证精度。综合运用桉树立地指数表和立地类型表, 对于在 全省范围内指导桉树的分类经营、 定向培育以及配套经营技术的研究与开发具有重要意义。参考文献 1 杨文姬, 王秀茹1 国内立地质量评价研究浅析 J . 水土保持研究,2004, 11( 3) : 289 - 2921 2 刘平书1 云南省普洱县森林立地质量评价 J

2、 . 林业调查规划,2004, 29( 3) : 13 - 151 3 张新波, 奥小平, 孙志斌, 等. 太行山石灰岩山地油松人工林分布特点和立地类型划分 J . 山西林业科技, 2003, 3( 1): 4 - 111 4 陈昌雄, 曹祖宁, 杨英恩, 等. 天然针阔混交林立地质量的主要影响因子研究 J. 福建林学院学报, 2003,23(4) : 293 - 2961 5 郭明玲, 赵克昌1 河西走廊农田防护林立地质量评价 J . 防护林科技,2004, 3:5 - 71( 通讯地址: 350012, 福州市新店上赤桥)柠檬桉木材中二氧化硅的分布和含量的测定杨 燕 邱 坚 欧志翔 闭梅松

3、( 西南林学院木质科学与装饰工程学院)摘 要:生物矿化所形成的木材- 无机质复合材是当前木材科学研究的热点之一, 要实现木材- 无机质复合材的人工模拟, 其关键还在于研究和探讨木材生物矿化的机理, 因此要对木材中无机物的分布及其含量进行研究, 从而获取生物矿化所形成的木材- 无机质复合材料的形成机理, 以此来指导木材的生物改性或木材- 无机复合材的仿生合成。本研究采用光学显微镜对柠檬桉木材中二氧化硅的分布进行观察, 得出柠檬桉木材中二氧化硅主要分布在射线细胞中, 同时大量的晶体存在于轴向薄壁细胞中, 早材中的硅石多于晚材中的硅石。采用重量法对木材轴向分布、 径向分布中灰分和二氧化硅的含量进行的

4、分析表明: 柠檬桉木材中灰分和二氧化硅的含量随着高度的增加而降低, 柠檬桉木材灰分和二氧化硅的含量从边材部位向心材部位逐渐减少。 关键词:柠檬桉 ; 灰分; 硅石; 木射线; 生物矿化The Distribution and Content of Silica in Lemon Eucalyptus WoodMYANG Yan, QIU Jian, OU Zh- i xiang, BI Me- isongAbstract:The wood -inorganic composites originated from biomineralization is one of hotspots in

5、wood research of the world. Thekey to simulate the wood -inorganic composites is to explore the mechanism of bio -mineralization. Therefore, it is important to de -tect the distribution and content of inorganic constituent in wood, and to study the mechanism of biomineralization which can beused to

6、guide the process ofwood modifying or wood -inorganic composites. In this paper, the distributionof Silica in Lemon euca -lyptuswood was examined. The results are as follows: Silicon was mainly distributed in the ray cell and crystals were in axialparenchyma. The content of silicon in the earlywoodw

7、asmore than that in latewood. The contents of SiO2and ash of Lemon euca -lyptuswere also researched quantitatively. A trend was found that the contents of SiO2and ash decreased with stem height in -creased, and decreased from sapwood to heartwood.Key words:Lemon eucalyptus; Ash; Silica; Ray; Biomine

8、ralizationAuthor . s address:Southwest Forestry College, 650224, Kunming, China收稿日期: 2005 - 11 - 01 修回日期:2005 - 11 - 21 基金项目: 国家自然科学基金( 30471357) 和云南省自然科学基金 ( 2003C0050M) 联合资助。 第一作者简介: 杨燕, 女( 1979- ) , 硕士生, 专业方向木材科学。很多热带木材细胞中都含有大量的二氧化硅(SiO2) 、 草酸钙、 碳酸钙等无机晶体, 这些矿物质不仅 能够维持自身正常的生命活动, 而且可以影响木材物理化学性质。它们在

9、木材中起到了提高木材本身机械强度、 物理力学强度, 克服木材自身缺陷等作用。木材中矿物质很少的量都会带来较高的物理、 力学性能的大大提高1。国内外很多学者对木材中矿物质的分布和含量进行了研究。国内学者周等研究发现裸子植物紫果冷杉木材细胞中含有硅的沉积物, 该硅石在光学显应用 研究 24 林业科技开发 2006 年第 20 卷第1 期微镜下是透明的, 大小在 2 5 L m, 半定量的分析结果表明 硅 元素 的 含量 为 93175% , 钠 1180% , 钾0187%, 铝 1142%, 钙 2130% 2。张耀丽等采用重量法定量测定了 21种苏里南商用木材的灰分及二氧化 硅含量, 认为铁线

10、子、 双柱苏木、 上位独蕊木、 圭亚那双柱 苏 木等 树 种 的 硅 含 量 较 高, 分 别 达 到 了01934%, 01759%, 01740%和 01698%; 孪叶苏木、 尾状绿心樟、 红色绿心樟等树种的硅含量较低, 分别为 01026%, 01035%, 01040%; 蚁木及小花马蒂奥豆等树种的硅含量则分别为 01006%, 01007%3。从宏观角度看木材中二氧化硅的含量因树种而异, 且差异很 大。N1Torelli 等的研究表明, 有些树种的二氧化硅含量仅为010001% 或根本不含有, 而有些树种的二氧化硅含量可达 114% 4。此外, 值得注意的是有研究表明当木材的硅含量

11、大于 015% 时, 对木材的机械加 工性能具有决定性的影响5。许多植物中都含有细胞状的棱晶形草酸钙晶体, 通常集中在叶子部位, 像大黄属植物的叶子中其草酸钙晶体的含量占其绝干 重的 15%6, 像苔藓类植物中草酸钙晶体的量占其绝干重的 60% 以上 7, 仙人掌植物中草酸钙的含量 占其绝干重的 85%以上8。本文采用光学显微镜观察柠檬桉木材中二氧化硅的分布, 采用重量法测定其灰分和二氧化硅的含量。 1 材料与方法111 试验材料( 1) 所用试材: 柠檬桉( Eucalyptus citriodora) 为桃 金娘科桉树属常绿乔木。本研究所用的标本采自广西壮族自治区南宁市, 一株( 柠檬桉

12、I) 采自南宁市高峰林场, 另一株( 柠檬桉 II) 采自南宁市东门林场。样木产地海拔 80 150 m, 土壤均为赤红壤, pH 值 415 610。两株柠檬桉树种采集情况参见表 1。木材按轴向分布、 径向分布( 每 4 6 个年轮分作 1 层) 制作显微切片供观察用( 见表 2) 。将不同轴向分布、 径向 分布的试样材料置入粉碎机中研磨成木粉, 截取能通过 40目筛但不能通过 60 目筛的部分木粉, 风干, 贮存于具有磨砂玻璃盖的广口瓶中, 供灰分和二氧化硅含量测定使用。表 1 两株柠檬桉试材采集情况试验 材料胸高直径/ cm最大最小伐根处年 轮数/ 个树龄 /a树高/ m全高 枝下高试材

13、 编号截取高度 /m长度 / cm小头去皮直径/ cm最大最小柠檬桉I211920201813Ia基部302322Ib113m302019柠檬桉 II232030302115IIa基部302221IIb113m302018IIc1/2 高301817IId树梢30109表 2 不同轴向分布和径向分布的切片制作试验材料轴向分布径向分布柠檬桉 IIa( 基部)Ia1 Ia6Ib(113 m)Ib1 Ib6柠檬桉 IIIIa( 基部)IIa1 IIa6IIb(113m)IIb1 IIb6IIc( 1/2 全高)IIc1 IIc4IId( 树梢)IId1 IId3注: 从边材向心材依次编号。( 2)

14、仪器设备 : Olympus 光学显微镜、 植物粉碎机、 高温炉、 烘箱、 电子分析天平, 40 目及 60 目标准铜丝网筛、 瓷坩埚、 瓷坩埚钳子、 干燥器( 内装有变色硅胶应保持蓝色) 、 滤纸、 漏斗、 烧杯。( 3) 试剂: 浓盐酸、 硫酸银。112 试验方法本次实验我们采用重量法测定柠檬桉木材中灰分和二氧化硅的含量。木材中水分的测定按国家标 准 GB/T 267712- 93的方法进行, 灰分的测定按国家标准 GB/T 267713- 93 的方法进行。- 木材中硅化物含量的测定方法: 在灰分含量测 定后, 加入一定量的浓盐酸( 比重 1119) 于装有灰分的坩埚中, 至残渣全部溶解

15、后, 再多加 1 2ml, 在沸水浴上蒸干; 再加入浓盐酸至残渣全部润湿, 再蒸干, 然后将坩埚移入烘箱, 在 105 110e 烘干 1 h 后, 取出冷却。加入浓盐酸至残渣全部润湿, 再加入热水以溶解残渣, 并将其移入150ml 烧杯中。加水至溶液总 量约为 100ml, 煮沸, 趁热用滤纸过滤, 以热水洗涤至洗液中不含有氯化物为止。将残渣连同滤纸移入已 恒重的瓷坩埚, 烘干, 灼烧至恒重, 所增加的重量( 减去滤纸的灰分重量, 若为无灰滤纸可不用减) , 即为二氧化硅重量。应用研 究林业科技开发 2006年第 20 卷第 1 期25 二氧化硅含量计算公式为:SiO2( % ) =m3-

16、m2 m 100式中:m2) ) 坩埚重+ 滤纸灰分, gm3) ) 含有二氧化硅的坩埚重和滤纸灰分,gm ) ) 绝干试件重, g 用以上3 次测定的算术平均值报告结果, 3 次测定计算值间误差不应超过 0105%。2 结果与分析211 柠檬桉木材的显微构造观察 导管横切面为卵圆及圆形, 短径列复管孔( 2 4个) 及管孔团, 少数单管孔。环管管胞常见, 位于导管周围; 具缘纹孔近圆形, 纹孔口内含, 透镜形及 X 形。 轴向薄壁组织环管状及星散与星散- 聚合状; 薄壁细胞端壁节状加厚不明显至略明显, 菱形晶体普遍, 分室含晶体细胞可连续多至 20 个或以上。木射线非叠生, 射线组织同形单列及多列。射线细胞卵圆形至椭 圆形, 少数圆形, 部分含树胶, 晶体未见, 含硅石, 端壁节状加厚及水平壁纹孔略明显。观察结果与成俊卿等9的观察结果一致。硅石是高等被子植物和裸子木材细胞内含物中广泛存在的一种无机物质, 一般认为它主要以二氧化 硅胶的无机物形态( Si