木材学-第四章

木材学课程负责人吴义强教授湖南省精品课程木材科学与技术国家重点学科第四章内容简介阔叶树材的显微构造两种树材组织构造的比较3针叶树材的显微构造124.1针叶树材的显微构造木材细胞壁针叶树材的解剖分子微纤丝及其构成microfibrilandthestructure管胞轴向薄壁组织木射线树脂道微纤丝角（α）(microfibrillarangle)决定着木材各向异性的特征，分出了细胞壁的各个壁层。木材细胞壁的一级物理形态单位图示微纤丝及其构成microfibrilandthestructure4.1.1管胞轴向管胞树脂管胞索状管胞射线管胞输导水分和机械支撑功能类型特征变异在横切面径向排列，早材常为六角形晚材呈四边形管胞长度因树种、树龄、生长环境、树木的部位而异纹孔螺纹加厚径列条眉条管胞壁特征管胞管胞轴向薄壁细胞木射线薄壁细胞射线管胞早材管胞：两端呈钝阔形，细胞腔大壁薄，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(如右图)。图针叶树材管胞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.窗格状纹孔管胞的尺寸及变异(1)长度:一般长3～5mm(2)直径(弦向):30～60um,最大80um。(3)长径比:75～200:1(4)双壁厚(径向):2～7um,最厚10um。(5)壁腔比＝径向双壁厚/径向胞腔宽(6)管胞壁厚薄的划分：很薄薄厚很厚＜0.50.5～1.01.1～1.5＞1.5管胞的变异管胞壁上的特征雪松型纹孔(雪松)铁杉型纹孔(铁杉)澳柏型具缘纹孔(澳洲柏)螺纹加厚管胞和射线管胞上的螺纹加厚管胞上的螺纹加厚螺纹加厚仅限于细胞壁内层，螺纹裂隙往往穿透次生壁而至复合胞间层水杉管胞中的径列条眉条眉条由纤维素组成,位于初生纹孔场边缘的初生壁与次生壁之间。作用是加强纹孔周围的细胞壁。径列条和眉条4.1.2木射线（woodray）种类组成单列木射线（uniseriatewoodray）纺锤型木射线（fusiformwoodray）射线薄壁细胞（rayparenchymacell）射线管胞（raytracheid）木射线中的横向管胞，为松科特征位于射线管胞内壁硬松类：有锯齿状加厚软松类：无锯齿状加厚是鉴别木材的重要特征之一高度射线高度以弦切面上的细胞个数或以整个高度用微米（um）计算交叉场纹孔射线薄壁细胞在径切面由射线薄壁细胞和早材轴向管胞相交区域，是针叶树材识别最重要的特征。又称“井字区。图为木射线富油红树弦切面（×50）窗格状柏木型杉木型云杉型松木型可分五种类型交叉场纹孔可分五种类型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。e.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较尖，纹孔的大小不一，以区别于杉型，白皮松、长叶松。4.1.3.3轴向薄壁细胞的内含物晶体白皮松薄壁细胞中的结晶体巨杉薄壁细胞内中的内含物4.1.3轴向薄壁组织形态特征胞壁较薄，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（见下图）(1)星散型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。4.1.4树脂道分泌树脂薄壁的分泌细胞环绕而成正常树脂道受伤树脂道树脂道的形成树脂道的组成树脂道的大小——树脂道长度平均为50cm，最长可达1m，它随树干的高度而减小。横向树脂道——横向树脂道存在于纺锤形木射线之中在针叶树材中，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。创伤树脂道创伤树脂道红松4.2阔叶树材的显微构造导管20%木纤维17%木射线17%阔叶树材管胞轴向薄壁组织2-50%内含物管孔分布与组合穿孔导管间的纹孔式导管壁上螺纹加厚阔叶树材的组成胞间道环状管胞导管状管胞胶质木纤维分隔木纤维韧型纤维纤维状管胞图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.榆木(Ulmuslaciniata)；箭头处表示生长轮界作用：专司输导作用。导管分子是构成导管的一个细胞形状：常见有鼓形、纺锤形、圆柱形和矩形等大小:以测量弦向直径为准长度：小于350μm为短，以350～800μm定为中等，大于800μm为长4.2.1导管图4-11A.鼓形；B.圆柱形；C.纺锤形；D.a.穿孔；b.穿孔隔；c.穿孔板4.2.1.1导管分子管孔的组合4.2.1.2管孔的分布与组合管孔的分布分成环孔材、散孔材、半散孔材等不同类型单管孔复管孔管孔链管孔团4.2.1.3导管分子的穿孔根据纹孔膜消失的情况，穿孔可分单穿孔和复穿孔两大类型穿孔－两个导管分子纵向相连时，其端壁相通的孔隙称为穿孔。穿孔板－在二个导管分子端壁间相互连接的细胞壁称为穿孔板。右二复穿孔左图单穿孔4.2.1.4导管间的纹孔式导管纹孔其排列形式有三种：ABCA——梯状纹孔B——对列纹孔C——互列纹孔4.2.1.5导管壁上螺纹加厚螺纹加厚为导管分子次生壁上的特征。在阔叶树材的环孔材中，螺纹加厚一般常见于晚材导管。散孔材则早晚材导管均可能具有螺纹加厚。4.2.1.6导管的内含物导管的内含物主要有侵填体与树胶两类，以侵填体为常见。4.2.2木纤维木纤维壁上的纹孔具缘纹孔单纹孔纤维状管胞韧型纤维壁上具有具缘纹孔次生壁的内层平滑或有螺纹加厚分隔木纤维胶质木纤维胶质纤维分隔纤维韧型纤维纤维管4.2.3轴向薄壁组织定义与功能轴向薄壁组织横切面上的排列定义——由形成层纺锤形原始细胞衍生成两个或两个以上的具单纹孔的薄壁细胞，纵向串联而成的轴向组织功能——其功能主要是贮藏和分配养分根据轴向薄壁组织与导管加生的关系，分为离管型和傍管型两大类。见下图（单击鼠标）离管型傍管类4.2.4木射线射线大小在弦切面上检测射线的种类：针叶树材以单列为主阔叶树材以多列为主宽度测射线中部最宽处高度测射线上下两端距离单列木射线多列木射线聚合木射线栎式射线射线的组成按径切面排列方向和形状横卧细直立细胞方形细胞根据射线薄壁细胞类别及组合分类射线的特殊构造分类木射线有初生木射线和次生木射线阔叶树材中木射线分四类分为同形射线和异形射线两类射线叠生乳汁管单宁管油细胞径向树胶道4.2.4.1阔叶树材中木射线分类单列木射线在弦切面射线沿木纺方向排成一纵列，仅一个细胞宽者称单列木射线，完全为单列木射线者在阔叶树材中甚少杨柳科、七叶树科和紫檀多列木射线在弦切面上射线宽为二列以上，为绝大多数阔叶树材所具有聚合木射线栎式射线单独的射线组织相互聚集一起，显微镜下各小射线由不包含导管在内的其它轴向分子所分隔鹅耳枥、桤木、石栎、悬铃木由单列木射线和极宽木射线，这两类宽度明显差别的两类射线共同组成的射线栎木、米槠核桃木、柚木、桃花心木单列、多列——昆兰树栎式射线——悬铃木异形单列异形多列——异形Ⅰ型异形Ⅲ型异型Ⅱ型4.2.5阔叶树材的管胞阔叶树材管胞可分为环管管胞和导管状管胞两类。环管管胞形状不规则而短小的管胞。侧壁上具有显著的具缘纹孔起输导作用分布于晚材中，不具穿孔，常见螺纹加厚，起输导作用4.2.6胞间道胞间道——通常储藏着由泌脂细胞或泌胶细胞所分泌的树脂或树胶。双子叶类木材的胞间道通常称为树胶道4.3针叶树材和阔叶树材组织构造的比较组成分子针叶树材阔叶树材不具有具有管胞木纤维管胞是主要分子，不具韧性纤维。管胞横切面呈四边形或六边形。早晚材的管胞差异较大。具有阔叶树材管胞。木纤维(纤维状管胞和韧性纤维)是主要分子，细胞横切面形状不规则，早晚材之间差异不大。木射线具射线管胞，组成射线的细胞都是横卧细胞，多数是单列。具有横向树脂道的树种会形成纺锤形木射线。不具射线管胞。组成射线的细胞也有都是横卧的，一般是横卧和直立，与方形细胞一起组成的较多。射线仅为单列的树种少，多数为多列射线，有些含聚合射线。胞间道仅松科某些属具有树脂道，其分布多为星散，或短切线状(轴向正常的为两个树脂道隔着木射线并列，而创伤树脂道呈短切线状弦向排列)。具有树脂道。某些树种具有轴向和横向两种。有些仅有轴向，而多数仅有横向。轴向胞间道的排列有同心圆状、短切线状或星散状等。矿物质仅少数树种细胞含有草酸钙结晶，不含二氧化硅。在不少树种细胞中含有草酸钙结晶，结晶形状多样。有些热带树种细胞中含有二氧化硅。思考题1.名词解释：管胞、木射线、树脂道、具缘纹孔、交叉场、导管穿孔、侵填体。2.针叶树材、阔叶树材解剖结构差异。