木材学-第三章

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三章木材细胞木材细胞壁结构胞壁特征3木材细胞生成123.1木材细胞的生成（TheFormationofWoodCell）形成层原始细胞的分裂经历分生、扩大和胞壁加厚三个阶段形成层的两种原始细胞纺锤形原始细胞射线原始细胞原始细胞两种分裂方式弦向纵面的平周分裂径向的垂周分裂木材细胞的形成和胞壁增厚细胞形体的扩大阶段—指细胞直径的增加和长度伸长细胞壁的增厚阶段—细胞中的原生质逐渐转化成胞壁物质添加在新细胞的胞壁上木材纤维针叶材管胞晚材导管b,d,e:导管分子木材中典型的细胞细胞的发育步骤：增大；加厚和木质化返回3.2木材细胞壁结构（CellWallTextureofWood）木材细胞壁3.2.1细胞壁的结构组成3.2.2微纤丝及其构成microfibrilandthestructure骨架物质framesubstance结壳物质Encrustingsubstance基体物质matrixsubstance纤维素微纤丝角（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半纤维素木质素图示微纤丝(microfibril)是构成木材细胞壁的一级物理形态单位，呈纤丝状，是一种纤维素分子链的集合体。在细胞壁的各个层次按不同的方向排列，起到骨架物质的作用。微纤丝的排列方向不但决定着木材各向异性的特征，而且分出了细胞壁的各个壁层。微纤丝角（α）(microfibrillarangle)：细胞壁中微纤丝排列方向与细胞轴所成的角度。3.2.1微纤丝及其构成微纤丝是由基本纤丝（原纤丝）(elementaryfibril)构成纤维素分子链（40根左右）基本纤丝（2～4个）粗纤丝胞壁的各层微纤丝薄壁层下一张纤维素的结晶区和无定形区结晶区(crystallinearea)纤维素分子链平行紧密地排列形成结晶结构（X射线衍射图上反映出高度结晶）非结晶区(amorphousarea)纤维素分子链排列不平行（但不是完全无序的）基本纤丝的两相结构理论：基本纤丝包括结晶区和非结晶区。返回木材的细胞壁组成初生壁（P）(primarywall)次生壁（S）(secondarywall)胞间层（ML）(intercellularlayer)3.2.2壁层结构（TheStructureofCellWall)复合胞间层（ML+2P）(compoundmiddlelamella)次生壁外层S1S1=10～20%次生壁中层S2S2=70～90%次生壁内层S3S3=2～8%S2层的微纤丝角接近于细胞轴的排列方向，决定着木材许多物理力学性质典型的细胞壁层结构管胞和纤维的壁层结构管胞(tracheid)锐端细胞，是组成针叶材的主要细胞，占木材体积的90%以上木纤维(woodfiber)薄壁细胞的壁层结构（wall-structureofparenchyma）细长而壁厚。主要指韧性纤维和纤维状管胞，是阔叶材的主要组成分子之一，占木材总体积的50%以上。细胞壁的主要组成部分导管分子的壁层结构wall-structureofvessel次生壁外层S1：微纤丝角α=50～70°次生壁中层S2：微纤丝角α=10～30°次生壁内层S3：微纤丝角α=60～90°次生壁(secondarywall)3.2.2壁层结构（thewall-structure）纹孔多，各层微纤丝倾角的差异性减弱，层次不太明显，次生壁仍有三层之分初生壁:微纤丝的排列是无定向的S1层和S3层:α=30～60°S2层:α≈0°，与细胞长轴几乎平行图示壁层结构偏光显微镜下细胞壁的壁层结构下一张(1)细胞间质(胞间层)：(2)初生壁：(3)次生壁：细胞壁的壁层返回细胞壁上的特征纹孔pit瘤层Wartstructure纹孔的类型形成原因针、阔叶树材具缘纹孔的主要差异纹孔的结构3.3胞壁特征（TheCharacteristicsofCellWall）单纹孔的结构螺纹加厚Spiralpitting眉条crassulaebarsofsanio具缘纹孔的结构请点击绿色链接次生壁形成过程中，初生壁未被加厚而在胞壁上留下的凹陷的孔道3.3.1纹孔定义纹孔是立木中相邻细胞间的水分和养料的通道，对木材干燥、胶粘剂渗透和化学处理剂浸注等方面都与纹孔的渗透性有关。纹孔多数成对而生，即纹孔对(pitpair)。3.3.1.1定义及其分类分类纹孔腔（pitcivit）—次生壁上未加厚的部分单纹孔（simplepit）：不具拱形的纹孔缘，孔腔直径大致相等的纹孔，由纹孔膜和纹孔腔组成具缘纹孔（borderedpit）：次生壁在纹孔膜上方成拱形纹孔缘的纹孔。纹孔膜（pitembran）—相邻两细胞的胞间层和初生壁单纹孔具缘纹孔①纹孔塞（orus）②塞缘（margo）③纹孔环（pitannulus）④纹孔缘（pitborder）⑤纹孔腔（pitcavity）⑥纹孔室（pitchamber）⑦纹孔口（aperture）3.3.1.2针叶材管胞上的具缘纹孔的构成3.3.1.3阔叶材木纤维上的具缘纹孔阔叶材木纤维上的具缘纹孔在纹孔膜中央部分一般不具纹孔塞。与针叶材构造的差异：①纹孔道②纹孔内口（inneraperture）—纹孔道通向细胞腔的开口。③纹孔外口（outeraperture）—通向纹孔室的开口。纹孔内口有内含和外延之分：④内含纹孔口（includedaperture）—纹孔内口的长轴尺寸不大于纹孔环。⑤外延纹孔口（extendedaperture）—纹孔内口的长轴尺寸大于纹孔环。3.3.1.4纹孔的结构：单纹孔的结构：纹孔腔、纹孔膜、纹孔口纹孔膜：纹孔对之间的隔膜，多数为两个细胞的初生壁和胞间层组成；纹孔腔：纹孔膜到细胞腔的全部空隙；纹孔口：纹孔腔通到细胞腔的开口。单纹孔的结构具缘纹孔的结构针叶树材具缘纹孔的结构：纹孔缘、纹孔腔、纹孔膜、纹孔口、纹孔塞、塞缘等。纹孔缘：次生壁呈拱状的部分；纹孔塞：纹孔膜中间的加厚部分；塞缘：纹孔塞周围的纹孔膜。a.单纹孔对纹孔对的类型半具缘纹孔对单纹孔对3.3.1.5纹孔——纹孔对的类型b.具缘纹孔对c.半具缘纹孔对阔叶树材的具缘纹孔对针叶树材的具缘纹孔对单纹孔对单纹孔对和半具缘纹孔对具缘纹孔对结合具缘纹孔附物纹孔闭塞纹孔左2针、阔叶树材具缘纹孔的主要差异a.纹孔膜不同，阔叶树材一般不具有纹孔塞；b.纹孔缘有所不同，阔叶树材的稍矮一些。针叶树材早材的纹孔膜阔叶树材的纹孔膜3.3.2螺纹加厚(spiralpitting)螺纹加厚：在细胞次生壁内表面上，由微纤丝局部聚集而形成的屋脊状凸起，呈螺旋状环绕着细胞内壁。银杉澳洲柏管胞壁加厚3.3.3瘤层Wartstructure瘤层——复盖在细胞腔或纹孔腔表面上的隆起物,或非纤丝薄层。它是由原生质膜或液泡膜的残渣堆积而成。长苞冷杉管胞壁具缘纹孔上的瘤层3.3.4眉条crassulaebarsofsanio定义：针叶材管胞上的具缘纹孔对的上下边缘，由胞间层和初生壁形成线条状或半月状的加厚部分，形似眼眉。功能：加固初生纹孔场的刚性。眉条在松、柏和杉木中的管胞上最为明显。1.名词解释：纹孔、螺纹加厚、微纤丝。2.木材细胞壁由什么组成？3.木材的细胞壁特征由哪些？描述木材细胞壁层结构。思考题