木材的微观结构.ppt
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1、 第四章第四章 木材的微观结构木材的微观结构第一节第一节 木材显微结构导言木材显微结构导言一一 木材细胞的排列木材细胞的排列 木材有两种不同系统的木材有两种不同系统的细胞组成,即:细胞组成,即:轴向(纵向)系统轴向(纵向)系统:起源:起源于形成层纺锤形原始细胞于形成层纺锤形原始细胞 径向(横向)系统径向(横向)系统:起源:起源于射线原始细胞于射线原始细胞二二 木材细胞的形态类别木材细胞的形态类别 1 纤维状细胞:针叶树材管胞纤维状细胞:针叶树材管胞和阔叶树材木纤维和阔叶树材木纤维 2 非纤维状细胞:薄壁细胞非纤维状细胞:薄壁细胞 3 阔叶树材中的导管分子阔叶树材中的导管分子第二节第二节 针叶树
2、材的显微结构针叶树材的显微结构 构成针叶树材的细胞类型较单一,排列也较规则,构成针叶树材的细胞类型较单一,排列也较规则,由两类细胞构成:由两类细胞构成:1 厚壁细胞厚壁细胞:轴向的管胞是组成针叶树材的主要细胞,:轴向的管胞是组成针叶树材的主要细胞,占总体积的占总体积的90%,有的树种木射线中也,有的树种木射线中也 含厚壁细胞。含厚壁细胞。2 薄壁细胞薄壁细胞:轴向的只在部分树种中存在,包括分泌:轴向的只在部分树种中存在,包括分泌 薄壁细胞;径向的是木射线薄壁细胞。薄壁细胞;径向的是木射线薄壁细胞。一一 管胞管胞(一)定义(一)定义 管胞是针叶树管胞是针叶树材中的一种纵行材中的一种纵行的纤维状厚
3、壁细的纤维状厚壁细胞,两端尖锐,胞,两端尖锐,占木材总体积的占木材总体积的90%以上,是组以上,是组成针叶树材的主成针叶树材的主要细胞。要细胞。图图4-2 针叶树材管胞针叶树材管胞 A.马尾松早材管胞;马尾松早材管胞;B.早材管胞的一部分;早材管胞的一部分;C.晚材管胞的一部分;晚材管胞的一部分;1.径切面上的纹孔;径切面上的纹孔;2.弦切面上的纹孔;弦切面上的纹孔;3.通向射线管胞的纹孔;通向射线管胞的纹孔;4.窗格状纹孔窗格状纹孔(二)管胞的排列、形状、大小及作用(二)管胞的排列、形状、大小及作用 1 排列排列:横切面上管胞均沿径向排列,同一径列:横切面上管胞均沿径向排列,同一径列的管胞起
4、源于同一形成层纺锤形原始细胞。的管胞起源于同一形成层纺锤形原始细胞。2 形状形状:早材早材管胞,两端呈钝阔形,细胞腔大壁薄,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;横断面呈四边形或多边形;晚晚材材管管胞胞,两两端端呈呈尖尖削削形形,细细胞胞腔腔壁壁厚厚,横断面呈扁平状横断面呈扁平状(图图4-2)。3 管胞大小管胞大小:指其弦向直径和长度,弦向直径一:指其弦向直径和长度,弦向直径一般为般为3045微米;早材管胞平均长度为微米;早材管胞平均长度为3.247毫米,晚材平均长毫米,晚材平均长3.654毫米。毫米。4 管胞壁上的具缘纹孔管胞壁上的具缘纹孔:多分布于径面壁,弦面:多分布于
5、径面壁,弦面壁上的纹孔多见于年轮末端的几层细胞。壁上的纹孔多见于年轮末端的几层细胞。5 管胞壁上的螺纹加厚管胞壁上的螺纹加厚(三)索状管胞(三)索状管胞 指轴向排列的成串的短指轴向排列的成串的短管胞。它比轴向管胞短,细胞管胞。它比轴向管胞短,细胞呈长矩形,径壁和端壁均具有呈长矩形,径壁和端壁均具有具缘纹孔。具缘纹孔。(四)树脂管胞(四)树脂管胞 针叶树材管胞在针叶树材管胞在由边材转变为心材由边材转变为心材的过程中,与木射的过程中,与木射线或其它薄壁细胞线或其它薄壁细胞相邻的管胞中,常相邻的管胞中,常有树脂沉积于胞腔有树脂沉积于胞腔中,形成微红褐色中,形成微红褐色至褐色的内含物,至褐色的内含物,
6、这种管胞成为树脂这种管胞成为树脂管胞。管胞。二二 轴向薄壁组织轴向薄壁组织 (一)轴向薄壁组织的来源(一)轴向薄壁组织的来源 (二)轴向薄壁组织的特征(二)轴向薄壁组织的特征 轴向薄壁组织是一种纵行的、轴向薄壁组织是一种纵行的、成串的薄壁细胞。成串的薄壁细胞。横切面上是一个细胞,壁很薄,横切面上是一个细胞,壁很薄,细胞腔内常含有深色的内含物;细胞腔内常含有深色的内含物;纵切面上是许多长方形细胞连成纵切面上是许多长方形细胞连成一串,两端细胞较尖,具单纹孔。一串,两端细胞较尖,具单纹孔。细胞两端的壁是水平的,且壁上细胞两端的壁是水平的,且壁上的单纹孔对常形成念珠状或节状突的单纹孔对常形成念珠状或节
7、状突起。起。(三)轴向薄壁细胞和轴向管胞的区别(三)轴向薄壁细胞和轴向管胞的区别(四)轴向薄壁组织的分布形态(四)轴向薄壁组织的分布形态 针叶树材轴向薄壁组织在横切面上的分布类针叶树材轴向薄壁组织在横切面上的分布类型有三种:星散型、切线型、轮界型型有三种:星散型、切线型、轮界型(五)轴向薄壁组织在木材利用上的特征(五)轴向薄壁组织在木材利用上的特征1 削弱木材的物理力学性质;削弱木材的物理力学性质;2 具有挥发性的油类,可蒸提出来作为它用或使具有挥发性的油类,可蒸提出来作为它用或使木材具有较高的耐久性。木材具有较高的耐久性。三三 木射线木射线 (一)木射线的组成(一)木射线的组成 针叶树材木射
8、线中包含三种类型的细胞:针叶树材木射线中包含三种类型的细胞:1 分泌细胞分泌细胞:分布于木射线中横向树脂道的周围。:分布于木射线中横向树脂道的周围。2 射线薄壁细胞射线薄壁细胞:针叶树材的射线薄壁细胞与纵行管胞:针叶树材的射线薄壁细胞与纵行管胞的径面壁相接的区域称交叉场。交叉场上纹孔的特征的径面壁相接的区域称交叉场。交叉场上纹孔的特征对于针叶树材的显微识别有重要作用。交叉场上纹孔对于针叶树材的显微识别有重要作用。交叉场上纹孔的类型有五种:的类型有五种:3 射线管胞射线管胞:是针叶树材中松科树种的特征,硬松射线:是针叶树材中松科树种的特征,硬松射线管胞的内壁具有不规则的锯齿状加厚,有助于识别硬管
9、胞的内壁具有不规则的锯齿状加厚,有助于识别硬松,而软松射线管胞的内壁平滑。松,而软松射线管胞的内壁平滑。交叉场纹孔可分五种类型:交叉场纹孔可分五种类型:窗窗格格型型:为为单单纹纹孔孔,形形状状大大,为为松松属属树种的特征。树种的特征。松木型:松木型:比窗格型小的单纹孔,无一比窗格型小的单纹孔,无一定形状,见于松属木材。定形状,见于松属木材。云杉型:云杉型:具窄而稍外延或内含的纹孔具窄而稍外延或内含的纹孔口,形状小,纹孔缘窄,为云杉、口,形状小,纹孔缘窄,为云杉、落叶松、黄杉属的特征落叶松、黄杉属的特征。柏木型:柏木型:纹孔口较宽,但纹孔缘内含、纹孔口较宽,但纹孔缘内含、较窄。较窄。杉木型:杉木
10、型:纹孔口内含,缘较窄,纹孔纹孔口内含,缘较窄,纹孔口长轴与纹孔缘一致,见于杉科大口长轴与纹孔缘一致,见于杉科大部分树种。部分树种。云杉型云杉型(二)(二)木射线的分类木射线的分类 1 单列木射线单列木射线:木射线细胞仅有一列,或偶尔有两列所构成的木射线,:木射线细胞仅有一列,或偶尔有两列所构成的木射线,其中不含树脂道,常见于冷杉、杉木、柏木等树种。其中不含树脂道,常见于冷杉、杉木、柏木等树种。2 纺锤形木射线纺锤形木射线:木射线中央有横向树脂道存在使木射线呈现纺锤形,:木射线中央有横向树脂道存在使木射线呈现纺锤形,常见于有横向树脂道的树种,如松类、云杉、落叶松、银杉等树种。常见于有横向树脂道
11、的树种,如松类、云杉、落叶松、银杉等树种。(三)(三)木射线的高度和体积木射线的高度和体积 1 高度高度:用弦切面上的细胞个数或:用弦切面上的细胞个数或整个高度用整个高度用微米来计。微米来计。针针叶叶树树材材平平均均10-1510-15细细胞胞高高(每每个个细细胞胞15-15-30m30m),柏科的木射线高度比松、杉科低。),柏科的木射线高度比松、杉科低。2 体体积积:针针叶叶树树材材木木射射线线的的体体积积很很小小,百百分分比比7.08%7.08%(3.7-11.7%3.7-11.7%).一一般般射射线线率率高高,树树种种进进化化程程度度高高。从从这这点点上上说说,阔叶材射线发达阔叶材射线发
12、达,阔叶树材比针叶树进化。阔叶树材比针叶树进化。四四 树脂道树脂道 树脂道树脂道由薄壁的分泌细胞环绕而成的孔道,是具有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。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根据树脂道发生和发展可分为正常树脂道正常树脂道和和创伤树脂道创伤树脂道.(一)正常树脂道(一)正常树脂道 1 树脂道的形成树脂道的形成 树脂道是生活的薄壁组织的幼小细胞相互分离而成的。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围绕树脂道成一完整的1数层壁薄,泌脂细胞层,称泌脂细数层壁薄,泌脂细胞
13、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。脂能力极强,是松属树种作为采脂树种的主要原因。2 树脂道的组成:树脂道的组成:包括泌脂细胞、死细包括泌脂细胞、死细胞、伴生薄壁细胞。胞、伴生薄壁细胞。1 泌脂细胞泌脂细胞:侧壁相连,:侧壁相连,胞壁没有木质化,所以弹胞壁没有木质化,所以弹性很大。性很大。2 死细胞死细胞:没有原生质,:没有原生质,充满空气和水分的木质化充满空气和水分的木质化的细胞,没有弹性,是树的细胞,没有弹性,是树脂道的骨架。脂道的骨架。3 伴生薄壁细胞:伴生薄壁细
14、胞:内含细内含细胞核、原生质和贮藏物。胞核、原生质和贮藏物。4 管胞管胞 5 细胞间隙细胞间隙6 射线管胞射线管胞 3 树脂道的直径、长度和分布树脂道的直径、长度和分布 在在具具正正常常轴轴向向树树脂脂道道的的六六属属中中,松松属属树树脂脂道道最最多多也也最最大大,其其直直径径为为6060300m300m,落落叶叶松松次次之之为为404080m80m,云云杉杉为为404070m70m,银银杉杉和和黄杉为黄杉为404045m45m,油杉为最小。,油杉为最小。树树脂脂道道长长度度平平均均为为50cm50cm,最最长长可可达达1m1m,它它随树干的高度而减小。随树干的高度而减小。(二)创伤树脂道(二
15、)创伤树脂道在在针针叶叶树树材材中中,凡凡任任何何破破坏坏树树木木正正常常生生活活的的现现象象,都可能产生受伤树脂道。都可能产生受伤树脂道。针针叶叶树树材材的的受受伤伤树树脂脂道道可可分分为为轴轴向向和和横横向向二二种种,但除雪松外很少有两种同时存在于一块木材中。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轴向受伤树脂道在横切面上 呈弦列分布于早材部位,呈弦列分布于早材部位,通常在生长轮开始处较常通常在生长轮开始处较常 见(臭冷杉)见(臭冷杉)。而正常轴。而正常轴 向树脂道为单独存在,多向树脂道为单独存在,多 分布早材后期和晚材部位。分布早材后期和晚材部位。五五 针叶树材
16、显微结构概览图示针叶树材显微结构概览图示(一一)针叶树材显微结构分子针叶树材显微结构分子(二二)针叶树材显微结构三切面针叶树材显微结构三切面(三三)针叶树材显微结构立体结构针叶树材显微结构立体结构松松木木立立体体显显微微结结构构第三节第三节 阔叶树材的显微结构阔叶树材的显微结构阔叶树材除水青树、昆栏树等极少数树种外,都具有阔叶树材除水青树、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、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。木纤维、轴向薄壁组织、木射线和阔叶树材管胞等。与针叶树材相比,阔叶树材构造特点是结构复杂,排
17、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。其中导管约占列不规整,材质不均匀。其中导管约占20%20%,木纤维占,木纤维占50%50%,木射线占,木射线占17%17%,轴向薄壁组织占,轴向薄壁组织占2%2%50%50%。各类细。各类细胞的形状、大小和壁厚相差悬殊。胞的形状、大小和壁厚相差悬殊。一一 阔叶树材的基本显微结构阔叶树材的基本显微结构(一)导管和导管分子(一)导管和导管分子 1 定义:定义:由一连串的导管分子末端与末端顺纹相由一连串的导管分子末端与末端顺纹相连形成的管状组织叫导管,约占树木总体积的连形成的管状组织叫导管,约占树木总体积的20。n导导管管是是由由管
18、管胞胞演演化化而而成成的的一一种种进进化化组组织织,专专司司输输导导作作用用。导管分子是构成导管的一个细胞。导管分子是构成导管的一个细胞。2 导管分子的形状和大小导管分子的形状和大小 形形状状:常常见见有有鼓鼓形形、纺纺锤锤形形、圆圆柱柱形形和和矩矩形形等等,一一般般早早材部分多为鼓形,而晚材部分多为圆柱形和矩形。材部分多为鼓形,而晚材部分多为圆柱形和矩形。若若树树木木仅仅具具有有较较小小的的导导管管分分子子,则则在在早早晚晚材材中中都都呈呈圆圆柱柱形形和和矩矩形形;若若导导管管分分子子在在木木材材中中单单生生,它它的的形形状状一般呈圆柱形或椭圆形。一般呈圆柱形或椭圆形。大小大小:以测量弦向直
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