1、作为原木识别的主要依据。形成层:位于树皮和木质部之间,肉眼不见,由具有细胞分裂机能的细胞构成,向内分裂次生木质部,向外分裂次生韧皮部。木质部:初生木质部起源于顶端分生组织;次生木质部起源于形成层分生。木质部明显多于韧皮部的原因。壮龄树的树干由90%的木质部和10%的韧皮部组成。髓:薄壁细胞组成;功能:在树木生长初期,贮存养分供给树木生长。髓与初生木质部共同组成髓心。髓心:组织松软、强度低、易开裂,在附近多节,质量要求较高的木材,不允许带有髓心。偏心材:树木受生长环境影响,髓偏离中心而移向一侧。髓vs髓心一切组织均起源于形成层。()形成层是产生木材的源泉。髓的形状和大小可作为鉴别木材的特征之一。
2、()(是髓心,而不是髓)最外层的生长层是最新的木质部。5木材的三切面(注意图1-2三切面及主要宏观构造如断续的射线)三切面的定义:横切面:与树干纵轴或木纹方向相垂直的切面(该面用作砧板,铺路木砖)径切面:与树干纵轴或木纹方向相平行,沿树干半径所作的切面(该面用作地板、木尺、乐器用处的共鸣板)弦切面:与树干纵轴或木纹方向相平行,于树干半径相垂直,与年轮相切的切面。(该面用作家具,桶板,甲板)板厚的中心线与年轮的切线,两直线所成夹角大于60度,称为径切板,小于30度,称为弦切板。斜切板:夹角介于30度和60度之间的,也称半径切板或半弦切板。通常用弦切板用作乐器的共鸣板。()(径切板的用处)以水曲柳
3、为例,画出径切面和弦切面示意图(主要是导管槽,水曲柳晚材导管呈星散状排列,书上有特别提到,旋切单板美观)或比较水曲柳和水青冈的弦切面花纹(一个是导管的作用,一个是粗木射线的作用)第二节木材的宏观构造(归纳总结哪些是横向细胞,哪些是轴向?哪些一定存在,哪些是可能存在,联系微观构造,厚壁&薄壁及作用。宏观构造指在肉眼或扩大镜下能观察到的构造和外貌特征,分为构造特征和辅助特征两大类。(注,原木的材表特征也属于宏观构造范畴,作为识别参考依据。1心、边材木材中心边材颜色有显著差别的,称显心材树种(心材树种)。心边材颜色无明显差别,但含水率有差别的,称隐心材树种(熟材树种)。心边材颜色无明显差别,且含水率
4、无差别的,称边材树种。树木在幼龄时期全部由边材构成边材的宽度与树木在林分里的优势程度有关,活力大的树木有较宽的边材。在树木内部,树冠的边材最宽,向下到树干基部宽度减小。*树木从边材到心材的转变过程:1生活细胞失去作用2细胞壁中水分大大减少3营养物质自细胞中移去4导管中侵填体形成5细胞壁中浸提物质沉积6纹孔处于闭锁状态假心材(伪心材):某些心边材颜色无明显差别的树种,菌类寄生,使木材变色,中心部分成为假心材,山杨最易形成。vs隐心材内含边材:在心边材有明显差别的树种中,心材部分偶现材色较浅的环带,称为内含边材。是由于菌类或气候影响形成的,在栎木中常见。髓心vs髓斑(树木生长过程中,形成层受到昆虫
5、损害后形成的愈合组织)看不到髓心的树种,称为隐心材。()所有树种的边材含水率都是高于心材的。()(我国东北次生林中的水曲柳,柞木,白桦正好相反。以新采伐的木材颜色作为识别依据,识别较为准确。()(树木初伐后,心材无色或浅色,暴露相当时间后,心材中有机物质氧化,变为深色。边材的宽窄,为鉴定木材的特征之一。2生长轮,早晚材在同一树木中,其垂直分布大致是越近树基年轮越窄,越近树梢年轮越宽,水平分布大致是越近髓心年轮越宽,越近树皮年轮越宽。(从生长速度分析)*在木材利用上,以横切面上垂直年轮方向1cm内年轮的树木来估计木材的物理力学性质。一般来说,针叶树材以每厘米内年轮树木均匀者强度为大,而阔叶树材的
6、环孔材则是年轮越宽,强度越大。在一个年轮内,早材至晚材的转变程度是识别针叶树材的重要特征之一。生长论的形成是缘于外界环境变化造成木质部的不均匀生长现象。*软松(早晚材缓变)华山松 红松锯齿状加厚 瘤层单维管束松亚属硬松(早晚材急变)马尾松 油松。双维管束松亚属如何区别软松和硬松软松是松属中的单维管束松亚属,一般早晚材缓变,射线管胞内壁平滑,无锯齿状加厚出现,瘤层存在于管胞表面角隅处。而硬松是双维管束松亚属,早晚材急变,在射线管胞的径切面内壁上,有锯齿状加厚,瘤层普遍出现于管胞内表面和纹孔缘,纹孔室表面,纹孔膜等处。软松商品名为红松,硬松商品名为松木。晚材率晚材率的多少是衡量木材强度大小的一个重
7、要标志(主要是衡量针叶树材和阔叶树环孔材*因为对于散孔材和半散孔,早晚材转变不明显。),晚材率越高,密度越大,木材强度越大。晚材率计算公式:(晚材宽度/年轮宽度)100%。晚材率自髓心向外逐渐增加,但达到最大限度后便开始降低,所以,年轮越靠近树皮,晚材率越小(对老龄木而言)。假年轮:由于菌害,气候原因,致使同一生长周期内,形成两个或更多年轮,其中不完整的年龄成为假年轮。靠近树干根部的横切面上的年轮树木,可以代表树木年龄。()(必须加上幼苗年龄)针叶树材的早晚材差别显著,故其轮界线较阔叶树材明显。在散孔材中,生长在温带和寒带的树种,其轮界线仍然比较明显。3管孔导管导管分子的横切面称为管孔。椭圆形
8、管孔的径向直径大于弦向,但管孔大小以弦向直径为准。管孔的分布类型是识别阔叶树材的重要特征之一。导管分子在纵切面上呈细沟状,称为导管槽。导管槽是形成木材花纹的主要因子之一。导管内通常含有侵填体和树胶等内含物。侵填体 横切面呈泡沫状 纵切面管槽内呈有光泽的薄膜是识别阔叶树材的特征之一胶体肉眼观察呈暗褐色块状 无光泽阔叶材称为硬材,针叶材为软材,这里的硬材和软材是作为木材商品上的名称。软材的硬度都要小于硬材。()(红豆杉,紫杉较硬,白杨,泡桐,巴塞木较软。4轴向薄壁组织(也称木薄壁组织)轴向薄壁组织对宏观识别木材具有重要的特征意义,是阔叶树材的重要特征之一。注,是组织,不是细胞。结合第三章导言*轴向
9、薄壁组织是树木生长时的贮藏养分的组织(在边材中贮存养分),也是构成花纹的主要因子之一,但其本身会导致木材的开裂和强度的降低。5木射线木射线是木材中唯一呈辐射状的横线排列组织。木射线在横切面呈细线辐射状,反应宽度和长度。在径切面呈或断或续的丝带装或片状,反应其长度和高度。在弦切面呈短竖线状或纺锤状,反应其高度和宽度。木射线在树木生长时起横向输导和贮藏养料的作用。某些宽木射线的木材,其径切面常呈现银光纹理(也称银光花纹具有树脂道,说明具有树脂细胞。但不具有树脂道的树种,同样也有树脂细胞。(如柏木杉木)松科六属木材的树脂道在横切面上呈浅色小点,观察须凭借显微镜。()(松属木材树脂道大而多,无需显微镜
10、。正常树脂道为针叶材材正常生理现象,轴向树脂道都只是星散分布在年轮中。()(后半句是错的,也有断续切线状分布。受伤树脂道的生成,不仅发生在具有正常树脂道的树种中,也可能发生在无正常树脂道的树种中。通常根据有无正常树脂道和树脂香气的大小,将针叶材分为有脂材和无脂材两类。()(前半句分类标准是对的,分为脂道材(松科六属),有脂材(无树脂道但有树脂香气,流出树脂的,如柏木杉木),无脂材。)同一树种的木材,也因木材干湿,空中暴露的久暂,有无腐朽及树龄,部位等的不同而不同。识别木材要看新切削材面的颜色。长期至于阳光下的木材,由于风化和氧化作用,会变为浅灰色,长期贮存于水中的木材,由于鞣质和铁盐的作用,材
11、色会变深。(所以,锯解木材含鞣质多的湿材,板面会出现黑色斑纹。*木材初期腐朽的标志:马尾松边材常带青变色,水青冈变为浅黄色,桦木变为淡红褐色,色木常有杂色斑纹。*木材的漂泊方法:双氧水(30%)100克,水100克,氨水(25%)20克混合涂在木材表面。光泽木材的光泽多呈现于纵切面上,横切面上不易看见。光泽反应木材细胞壁的化学组成特点,也反映着木材树种间的差别和树木生长状况。同颜色一样,观察木材的光泽,应该在新切削纵切面上进行。滋味 是可溶物质沉淀或积聚在细胞内或细胞壁上所致,与细胞壁本身无关。由于心材中沉淀物较多,所以木材的心材滋味较边材显著。()(引起滋味的物质是可溶性的,在边材细胞内可以
12、呈溶液状态,所以边材显著。8木材结构纹理,花纹结构木材细胞直径越大,结构越粗。直径越小,结构越细。阔叶材以导管的弦向直径为标准,针叶材以管胞的弦向直径为标准。斜纹理可分为以下几种:螺旋纹理,交错纹理,波浪纹理和皱状纹理。第三节 木材识别1树木分类知识三名法:属名+种加词+命名人或属名+种加词+变种名。在科学研究和市场贸易中,必须要求木材名称是拉丁学名。2成为商品材的特点:1多年生2须具直立多年生主茎3生长过程中不断生存新木质层和树皮层,使主茎直径逐渐增大。第二章 木材细胞壁第一节、第二节细胞壁的微观构造 细胞壁的超微结构在结构上可以分出细胞壁的层次,是因为各层的化学组成不同和微纤丝的排列方向不
13、同。胞间层 主要由木素和果胶质物质组成,高度木质化。在成熟细胞中很难区分出胞间层。初生壁 细胞增大期间形成的壁层,也是高度木质化。次生壁 在细胞成熟以后形成的壁层 细胞体积不变,向内加厚。当细胞腔内的原生质体停止活动,次生壁就停止沉积,细胞腔形成中空。细胞壁的厚薄主要由次生壁中的S2层厚度决定。胞间层初生壁PS1S2S3(有时不存在)瘤层分层含量木素 果胶三大素 木素多三大素三大素 纤维素多同S2存在于某些针叶树材杉科各层厚度1%(0.1um)1%-22%(0.5um)70%-90%(5um)2%-8%(0.1um)角度无角度无规则50-70度10-30度60-90度其他无纤维素无规则交叉网状
14、当木材切片染色后,在显微镜下可以见到胞间层,初生壁,S1,S2,S3层。()(胞间层和初生壁的分界很难区分,所以镜片观察只能见到复合胞间层)分析次生壁较初生壁规则的原因初生壁多呈不规则的交错网状,而次生壁往往比较有规则。细胞生长过程中,微纤丝由横向改变为纵向的过程。(主要是在初生壁形成过程中的)细胞生长过程中,微纤丝沉积在细胞壁内壁,并随着细胞壁的伸展而改变其排列方向。刚开始的时候,微纤丝是沿着细胞轴横向平行围绕,这样限制了细胞的侧面生长,于是细胞伸长,微纤丝的方向就逐渐趋于与细胞长轴平行。试以管胞和纤维为例论述壁层结构理论(把上面全部讲一遍)纤丝单元 光学显微镜下观察可见0.4-1.0um粗
15、纤丝(光学显微镜虽然不能直接观察到微纤丝,但可间接地知道微纤丝的排列方向。电子显微镜下观察可见10-30nm微纤丝(微纤丝间大约10nm空隙,木素及半纤维素聚集于空隙中)电子显微镜下观察可见3.5-5.0nm基本纤丝纤维素的最小组成单元是基本纤丝。基本纤丝微纤丝纤丝粗纤丝薄层细胞壁层结晶区(微晶)纤维素分子链平行排列在x射线衍射图反应是高度结晶非结晶区(无定形区)纤维素分子链排列疏密程度减少分子链间形成较大间隙通常在微纤丝可以通过x射线图看到结晶区和非结晶区,二者逐渐过渡,无明显界限。()(混淆概念:结晶区与非景区是构成基本纤丝的,并不是微纤丝。微纤丝倾角的测定方法(考过的)将细胞壁脱木素后,
16、再用碘处理,其间隙往往有碘的针状结晶。碘结晶的长度方向即显示微纤丝的排列方向,即倾角大小。第三节 细胞壁上的特征纹孔次生壁上的凹陷结构,也就是次生壁在增厚过程中所遗留的局部未增厚的部分。相邻细胞间的水分和养料通道。纹孔的利用1在立木中,纹孔是相邻细胞间的水分和养分通道。2在加工过程中,对木材干燥,胶粘剂渗透和化学处理剂浸注有较大影响。3木材识别 纹孔是细胞壁上的重要特征,在木材显微识别上有重要作用。Ps渗透性的相关因素:纹孔管孔侵填体木射线心边材纹孔由纹孔腔、纹孔膜和纹孔口三部分组成纹孔腔:一个纹孔从纹孔膜到细胞腔的全部空间(纹孔室+纹孔道)纹孔膜:一对纹孔之间的隔膜,由两个细胞的初生壁间层所
17、组成纹孔口:通入细胞腔和纹孔室的空口纹孔塞:纹孔膜中央的加厚部分纹孔环:纹孔膜的边缘纹孔缘:拱形次生壁纹孔室:纹孔膜和纹孔缘之间的空间纹孔道:细胞腔和纹孔室之间的通道纹孔内口:纹孔道通向细胞腔的开口(注:通向细胞腔的是内口,通向纹孔的是外口)根据纹孔腔的形状不同,将纹孔分为单纹孔和具缘纹孔。单纹孔:特点是纹孔腔的宽度内外大致相等,常见于薄壁细胞,厚壁细胞中仅见于韧型纤维。具缘纹孔:(又称边壁孔或重纹孔)主要存在于木质部的组成分子中,指在次生壁增厚时骤然收缩,纹孔膜被环形次生壁环抱的纹孔。在显微镜下,可以看见到的是纹孔环,纹孔塞和纹孔口三个环中的任意两个环,和剖面无关,是因为焦距的问题。所以改变
18、焦距,就可以看见三个环中的任意两个。早材看不出外口内口,易形成闭塞纹孔 原因:早材管胞壁较薄,所以纹孔缘没有明显加厚,看不到内外口,另纹孔塞较为柔软,所以易发生闭塞纹孔。半具缘纹孔存在于早材管胞与射线薄壁相交的交叉场纹孔(鉴别针叶树材的重要特征之一),轴向薄壁细胞与管胞之间,射线薄壁细胞与射线管胞之间单纹孔对的纹孔膜上发现有原生质痕迹的小孔。导管间具缘纹孔的不同形状和排列是鉴别阔叶材的重要特征。盲纹孔:在薄壁组织中,纹孔靠近细胞间隙,或其他部位的细胞壁上,单纹孔仅在一侧,另一侧不显出凹陷构造。分歧纹孔vs筛状纹孔内含vs外延(显微镜下的观察,不一定纹孔环是最大的那个环,也有可能是纹孔外口。如果
19、某些薄壁细胞没有真正意思上的加厚,那么也就没有显著纹孔。纹孔道通向纹孔室的开口称为纹孔外口。具缘纹孔一般构造较单纹孔要复杂,其中具缘纹孔都有纹孔塞结构。()(纹孔塞是针叶材管胞的特有结构,在阔叶材中是没有纹孔塞的,但也有例外。螺纹加厚次生壁内表面上,由微纤丝局部聚集而形成的屋脊状凸起。聚集覆盖于S3层上,呈S型或Z型缠绕。通常,螺旋倾角与细胞腔直径大小呈反比。螺纹加厚常出现于针叶材管胞,射线管胞,也可以存在于某些阔叶材的导管,木纤维,导管状管胞等厚壁细胞中,偶见于薄壁细胞。(推:螺纹加厚一般出现在厚壁细胞中)螺纹加厚的有无,显著程度,形状等均可作为鉴别木材的参考依据。区别螺纹加厚和螺纹裂隙螺纹
20、裂隙倾斜度小于45度大于45度发生不问只在S3层穿透次生壁至复合胞间层存在树种多发于厚壁细胞任何生长不良的针叶材(应压木)识别价值有无说明螺纹裂隙只发生于针叶材。无定形,一般存在于细胞腔和纹孔腔内壁。瘤层是区别针叶材中一些科属及亚属的重要标志。第三章木材的显微构造导言木材细胞:轴向细胞:由纺锤形原始细胞产生径向细胞:由射线原始细胞产生全部横行细胞存在于木射线中木射线是木材中唯一的横行细胞(x)(木射线是组织,不是细胞。木材细胞在立木中的作用:机械支持,输导和贮存,分泌。细胞形态可分为纤维状(管胞,木纤维)和非纤维状两大类。木材中只有导管分子是唯一相通,呈孔状的。弦向直径,因为径向直径从早材到晚
21、材变化由大到小,无参考意义。针叶树材的显微构造1、管胞90平均长度3-5mm,长宽比100:1,平均直径40um。早晚材管胞比较试比较早晚材管胞构造特点,并结合各自作用加以分析长度弦向直径胞壁厚度断面形状端部形状作用早材小多基本相等多边形径钝 弦尖输导晚材大少扁平状径尖 弦尖机械支持管胞上的纹孔主要分布在径面壁上,且集中于管胞两端。由于管胞从早材到晚材变化增厚,故针叶材早晚材转变度都明显。(x)(早材到晚材变化,但实为年轮界限明显。,而早晚材转变有的急变,有的缓变。2、轴向胞壁细胞(因为常含深色树脂,又称树脂细胞)三类胞壁细胞:射线薄壁细胞,分泌细胞,轴向薄壁细胞。部分针叶材中不存在轴向胞壁细
22、胞3、泌脂细胞 树脂道0.1-0.7%树脂道的组成:管胞,泌脂细胞,死细胞,伴生薄壁细胞拟侵填体(树脂道填充物)vs侵填体联系p3,软松,硬松。画出具拟侵填体的横向树脂道和纵向树脂道示意图拟侵填体 泌脂细胞 死细胞 伴生胞壁细胞(和泌脂有空隙)管胞/射线管胞(注拟侵填体,以及横向树脂道的射线管胞和纵向树脂道的管胞不要忘画)创伤树脂道可发生在全部针叶树种。4、木射线7木射线中包含的细胞种类:射线薄壁细胞,射线管胞和泌脂细胞。射线管胞:存于松科五属交叉场纹孔:在径切面上,由射线薄壁细胞和轴向管胞相交区域内的纹孔式,通常在早材部分。类型:窗格状,松木型,云杉型,杉木型,柏木型。(各种类型特点及名词解
23、释)阔叶材1、导管(水青树,昆栏树无导管)20早材鼓形,晚材圆柱形和矩形。同管胞一样,测量直径以弦向直径为准。根据管孔的分布状态,分为环孔材,散孔材,半散孔材。组合,分为单管孔,复管孔,管孔链,管孔团。复管孔vs管孔链(后者形状不变,前者端头仍为圆形,中间扁平状。穿孔:两个导管分子之间底壁相通的空隙(源于纹孔膜的消失)穿孔板:连接部分的细胞壁单穿孔根据穿孔膜的消失,穿孔分为:进化导管和导管之间的纹孔,梯状穿孔程度为木材鉴定的重要特征之一复穿孔网状穿孔趋高纹孔排列形式:梯状纹孔麻黄穿孔长度近似导管直径对列纹孔互列纹孔螺纹加厚 环孔材常见晚材,散孔材早晚材都有。导管内含物:侵填体形成过程只形成于导
24、管与薄壁组织的相邻之处,是在薄壁组织具活力时,由导管周围的薄壁细胞或射线薄壁细胞经纹孔口挤入导管,以至填塞细胞腔而形成。红橡vs白橡(白橡具侵填体,透水性好,适做桶材船舶用材)第四章联系力学性质木材的化学性质第一节粉末状,颗粒状木材的化学组成纤维素微骨架结构钢筋(骨架作用)赋予木材弹性和强度木质素结壳物质混凝土(硬骨作用)赋予木材硬度和刚性半纤维素填充物质细铁丝(粘结作用)赋予木材剪切强度木材中的主要成分为纤维素,半纤维素和木素,次要成分为抽提物和内含物。在针叶材中,心边材差异较大,而阔叶材则差异较小。第二节每个晶胞具有4个葡萄糖基纤维素纤维素的结构单元是葡萄糖基(吡喃型D-葡萄糖基)重复单元是二糖单元(二者注意区分)纤维素分子结构式纤维素的物理结构,及氢键与吸湿机理、差异干缩、吸湿滞后及力学强度等的相互关系试从天然纤维素晶胞模型的角度说明木材各向异性的基本原因模型a轴:氢键(因为距离短)b轴:共价键c轴:范德华力因此纤维素的力学强度在各轴方向上也不同,这是木材各向异性的基本原因。a轴:径向b轴:顺纹方向c轴:弦向结晶区与非结晶区:水分只能进入非结晶区,因为结晶区中无自由羟基。试写出纤
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