木 材 学 教 案

木材学教案版权归北林曹琳所有教案内容：绪论树木的生长与木材的形成木材宏观构造木材细胞木材微观构造木材的化学性质木材的物理性质绪论一、森林的重要性，世界范围及我国的森林资源1、森林的重要性：森林具有三大效益，即生态效益、经济效益、社会效益。（1）生态功能：森林的功能现在不仅仅是一种资源，它的生态功能越来越为大家重视。现在随着国民经济的持续稳定发展，随着消费观念的逐步更新。很多人（尤其是城市居民）对回归自然，远离喧嚣、嘈杂的城市的要求更为迫切。1982年日本人首先提出“森林浴”人们对森林的要求有了进一步的要求，森林的生态作用已渐渐超越了它的其它功能。森林的生态效益是极其重要的。森林是地球生物圈中的大气成分平衡的主要调节者，它能净化空气和降低噪音等。近代工业发展，使空气中增加了许多有毒气体，如二氧化硫、氟化氢、氯气等，这些有毒气体直接影响人类身心健康。因此，利用森林保护环境，已引起世界各国极大的重视。森林的生态功能现分述如下：a.森林的吸毒作用。阔叶林在生长季节，一般每公顷每天大约吸收二氧化碳1000KG，放出氧气730kg。所以有了森林能维持大气中二氧化碳和氧气的平衡。b.林木的杀菌作用。据原苏联报道，很多植物能分泌出能杀菌的挥发性物质，如丁香酚、天竺葵油、柠檬油等，具有杀细菌、原生动物和真菌的作用。c.林木的吸尘作用。林木对灰尘具有阻挡、过滤和吸附作用。主要表现在两个方面：一是由于林木的树冠茂密，具有减低风速作用，因风速减慢，空气中携带的大粒灰尘就下降；二是由于树叶表面不平，多绒毛，能分泌粘性油脂与汁液，吸附大量灰尘。林木叶面的灰尘经雨水冲洗后，树叶又能恢复其滞尘作用。所以说，森林犹如空气的天然过滤器，使空气净化。森林的滞尘率因树种而异，针叶树较小，阔叶树较大。d.森林能降低噪音。灌林和草地也有降低噪音的效果。灌木和草地也有降低噪音的效果。e.森林能涵养水源，防止径流，保持水土。通过树冠截流雨水，减少雨水直接冲击地面，林内的枯落物层能阻截、过滤和吸收地表径流，森林土壤和迅速渗水入林木根系网的固土作用，能大大减少地表径流，减免土壤的冲刷。而且对于减少泥石流、崩塌和雪崩的危害也有明显效果。农田防护林能降低风速，减少水分蒸发，提高空气相对湿度，因而改变了小气候。在沙地营造防护林能固定流沙，防止沙丘移动。所以说，森林不仅能涵养水源，保持水土，还有防风固沙、调节气候、减免风、沙、水、旱等自然灾害的作用。保障农、牧、副、渔业的高产稳产。f.森林能保护野生动物。近年来，由于森林在乱砍滥伐下迅速减少，使各种野生动物的栖息地遭到破坏，多种动物濒临灭绝。因而只有保护森林才能拯救野生动物。（2）经济效益：森林可提供木材（水泥、塑料、钢铁），而木材是四大材料中唯一可再生的材料。森林为我们提供了大量的、宝贵的资源。其他的林产品如：香料、胶、单宁、松香、松节油、漆、樟脑等。森林还可提供多种木本粮食和药材。（3）社会效益：森林是物种的宝库，国防的天然屏障。一个国家对森林保护的好坏，森林面积的多少，在某种意义上表现出一个国家的文明程度。很多国家建立森林公园来更好的发挥森林的社会效益。1982年9月，我国第一个国家森林公园—张家界国家森林公园建成。2、世界范围内森林资源1985年联合国粮农组织的统计报告，1980年世界森林面积为43.21亿ha，世界森林覆盖率为32.3%。全球森林面积以南美为最多，达9.15亿ha；前苏联森林面积(含无林地)为9.29亿ha，是世界各国有森林面积最多的国家；从人均森林面积来说，大洋洲最多(6.96ha)，亚洲最少(0.23ha)。从森林覆盖率来说，法属圭亚那为98.6%，苏里南为95.6%，森林覆盖率在80%以上的有所罗门群岛，巴布亚新几内亚，圭亚那，加蓬和伯利兹。埃及只有0.003%。日本为67％。3、我国的森林资源据研究，一个国家森林覆盖率要在30%以上，并均匀分布，才能保持水土，保障农田丰收和减轻自然灾害。据1997-2000年对森林资源的清查,我国的森林覆盖率为18.21%。表0－1我国森林资源清查结果（见幻灯片）我国森林资源分布图我国有林地面积和蓄积量，就其绝对数量来说还是不小的，但以土地辽阔，人口众多的大国地位来衡量，森林资源又是很不足的，是一个少林国家。我国主要树种区划我国树种资源极为丰富，在已发现的30000种种子植物中木本植物约8000余种。其中乔木约2000种，灌木约6000种，而乔木中优良用材和特种经济用材树种则达1000余种，其中常用树种300余种。另有引进成功的优良树种约100余种。我国幅员辽阔，地势起伏，自北—南，包括寒温带——温带——暖温带——亚热带——热带.我国气候与土壤的特点，形成我国自然条件得天独厚的多样性从而使各种不同生态要求的树种都能各得其所，生长繁育。下面大致将我国主要树种分布情况介绍给大家，顺便让大家了解一下我国主要木材产区与主要木材种类：（不包括经济林）东北：大小兴安岭：主要为兴安落叶松（Larixginelini）为主的针叶树林。另有：樟子松、红松、红皮云杉、东北红豆杉等。阔叶树有：白桦、山杨、蒙大栎、水曲柳、紫椴等。华北：本区森林主要是落叶栎类（Querecos）。如辽东栎、麻栎、栓皮栎，其他有榆、泡桐、枫杨、毛白杨、油松等。华东、华中区：本区树种繁多，代表性的有：杉木主产于安徽、浙江、福建、江西、湖南、湖北、广西、广东、四川等地。马尾松（Pinusmassoniana）等其它还有华山松、黄山松、水杉及各种阔叶树林如：樟、楠、椆。华南区：主产杉木、马尾松、红椎、木荷、火力楠（Mieheeiccmacclureiver.sublanea）、格木、竹柏（Podocarpusnagi）、木麻黄……蚬木等。另有引进树种桉树多种（Eucalyptus.spp）。4、我国在森林培育上的问题（1）可采森林资源少，据估计，我国将面临无成熟林可采的局面。（2）森林质量不高，（3）分布不均衡，主要分布在东北、西南、东南和华南等边缘省份。解决森林资源不足的方法：开源、节流。开源：进口材只能解一时之急，不是长久之计。节流：提高利用率，我国原来木材利用率为50%，现在为70%，而发达国家一般在80%以上。具体措施：①采伐量不变，通过发展综合利用来增加林产品产量。②通过优先发展精加工产品（纸浆、家具、人造板）和扩大加工层次（如装饰材料和工艺制品）来提高单位木材原材料的产值。③以工养林，以林促工，林工结合发展，这些措施的实质是用剩余物扩大资源，用加工深度增加产值，以林工支持林业。5、我国木材的主要用途建筑用材：我国限制在建筑中应用，但消耗量仍占相当比重，是农村房舍的结构用材和城市建筑不可缺少的内部装饰材料，发达国家就喜欢用木材作建筑材料。采掘用材：特别是采煤使用的矿柱，虽然为了节约资源万吨煤木材消耗量已由原来的2000m3下降至1000m3以下，但总消耗量依然可观。主要原因：木材有一定的强度，重量较轻且破坏前有警告性响声。交通建筑用材：船舶、车辆、铁路枕木等用材造纸用材：对造纸来说，植物秸杆纤维短，棉麻类纤维过长，而木材是最佳的造纸原料。家具用材：实木家具最贵，并广受消费者的喜爱。农用材：农业机械及农用车船制造以及农用工具。其它：如纺织用材、乐器用材、运动器械用材（木地板、篮板、乒乓球拍）、工艺美术用材。二、木材的优缺点木材的优点（woodadvantage）易于加工：用简单的手工具就可以加工，除用各种形式的榫结合以外，一般用钉子、螺丝钉、各种金属连接器以及胶粘剂就可以结合装配，蒸煮后可进行弯曲、压缩等加工；并且加工剩余物仅为一些木屑，无污染。木材质轻而强度高，木材的某些强度与重量的比值较诸一般金属的比值高气干木材是良好的热绝缘和电绝缘材料；一般器皿需要绝热都可以使用木材做把柄。我们在生活中也常用木材做电绝缘体。也可利用这种性质在加工中使用高频胶合技术。木材有吸收能量的作用，所以当火车在木枕铺的铁轨上运行时乘客感到比水泥枕铺的铁轨要舒服。观察时可发现木枕不断的被铁轨压低，又被回弹过来，此即木材对能量的吸收效果。木材是弹—塑性体，在损坏时往往有一定的预兆，如裂纹、声音。所以矿柱要用木柱。木材具有天然的美丽花纹、光泽和颜色，有特殊的装饰作用。木纹是天然生成的图案，人们对其有一种自然的爱好。当木材纹理刺激人的视觉感官时，人们就会感到心情舒畅，具有某种美的享受。木材的缺点：干缩湿胀：顺纹最小，一般不到0.1%，而径向（4%—8%）小于弦向（7%—14%）。处理方法有五种：（1）机械抑制例胶合板；（2）内部或外部涂饰，例浸渍木；（3）用化学方法减小木材亲水性，例氢化木材。（4）充胀法（bulking），即将一种非挥发性物质添入木材细胞壁中，减少容纳水的空隙，例用聚乙二醇的处理。（5）用化学方法使纤维结构单位产生交联减少水分吸收。例乙酰化木材。木材容易腐朽和虫蛀；当木材含水率低于18%，一般木腐菌是不能寄生于木材的，若木材空隙内空气体积少于20%时，真菌不能生存。木腐菌最适宜生长的温度为24—32℃，低于20℃或高于38℃都会抑制真菌的生长。且木腐菌的生长还要有适宜的养分和生长素或维生素与矿物质。小尺寸木材易于燃烧：薄的刨花很容易点燃，但尺寸较大的木材比较难于燃烧木材各向异性，而且变异性很大，不同树种的木材，其性质差异很悬殊，例蚬木的比重约为1.20，而轻木的比重只有0.12，即使是同一种木材也有相当大的变异性，例如，年轮宽度、晚材率、密度等。一般同一树种的木材变异性可忽略不计，但决不可不不加考虑。木材有天然缺陷：例节疤等。这在木材利用时不利，因木材强度指标都是用无缺陷的小试件在特定条件下所测定的平均值，但在实际中木材尺寸都大不可避免带有天然缺陷，从而降低了木材的强度。因此在实际应用中往往要对用标准法测的数据进行折减，这会导致木材的性质不能充分利用。三.木材学的研究内容国际木材科学学会(IAWS)确定了广义的木材科学：指木质化天然材料及其制品的生物学、化学和物理性质，以及生产、加工工艺的科学依据。木材科学的狭义范畴是以木材为对象的材料科学，为基础学科，包括木材结构，木材性质(化学、物理、力学)，木材缺陷和木材的功能性改良理论等内容。第一章树木的生长与木材的形成一、植物分类植物分类是以植物的亲缘关系为基础，研究区分植物类别的科学。植物分类系统是植物分类学的中心内容，而植物分类单位和命名则是其重要组成部分。现代植物分类学所采用的分类基本单位是“种”（species）最高单位是界（kingdom），介于其间的是门(phylum)、纲(class)、目(ordre)、科(family)、属(genus)。二、树木的分类：树木的概念：树木：是由种子（或插条）萌发，经过幼苗期，长成枝叶繁茂，根系发达的高大乔木或较矮小的灌木以及木质藤本，它是木本植物的总称。前面我们在绪论中讲过树木有很多种，光我国就有8000余种，那么这些树木是如何分类的？下面我们看看。1、Wood分类：植物界按亲缘关系或联系，可划分为藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、以及种子植物四大门。这四大门在形态、结构上反映植物界从简单到复杂，从低级到高级的进化过程。2、具体分类：首先，我们看看裸子植物亚门：裸子植物：乔木或灌木，稀为木质藤本，叶多为针形、条形或鳞形（稀为其它形状，如银杏为扇形）。所以，这类树木又称为针叶树。裸子植物发生发展的历史悠久，最早出现在34,500万年前至39,500万年之间的古生代泥盆纪、历经古生代的石炭纪、二叠纪，中生代的三叠纪、侏罗纪、白垩纪，近生代的第三纪、第四纪，现存的裸子植物中有不少种类，如我国的银杏、油杉、铁杉、金钱松、红豆杉、水杉等，都是第三纪的孑遗植物。裸子植物现存12科71属，近800种，我国有11科41属。植物主要包括以下几个纲，其中松柏纲中的松、杉、云杉、冷杉、落叶松等乔木，在世界森林资源中占主要部分，称为针叶树，针叶树通带，高大而通直，常不分大叉，枝下高较高。被子植物：乔木、灌木、草本或藤本，单叶或复叶，网状叶脉或平行脉，叶形多宽阔，故这类树木常称为阔叶树。被子植物较裸子植物进化，最早出现于中生代侏罗纪。自白垩纪