木材纤维原料的生物结构及细胞形态

Chapter1TheCompositionandStructureofWood1TianjinUniversityofScience&Technology第三节木材纤维原料的生物结构及细胞形态一、树木的粗视结构（Themacroscopicstructureofwood）Chapter1TheCompositionandStructureofWood2TianjinUniversityofScience&TechnologyChapter1TheCompositionandStructureofWood3TianjinUniversityofScience&Technology一、木材解剖用术语树心形成层木质部树皮横、径、弦切面Chapter1TheCompositionandStructureofWood4TianjinUniversityofScience&Technology1．木材解剖的三个切面A横切面：与树干的轴垂直的切面；B径切面：通过树干髓心与横切面垂直的切面，又称辐射切面;C弦切面：垂直横切面与年轮相切的切面，又称切线切面。Chapter1TheCompositionandStructureofWood5TianjinUniversityofScience&Technology横切面：纤维细胞、导管细胞、纵向树脂道等的横切面，木射线的纵切面。径切面：纤维、导管、树脂道的径向切面、木射线、纹孔。弦切面：纤维、导管的纵切面；横向树脂道、大量木射线横向切面。Chapter1TheCompositionandStructureofWood6TianjinUniversityofScience&Technology针叶木三个切面Chapter1TheCompositionandStructureofWood7TianjinUniversityofScience&TechnologyFigure3.Differentplanesofacuttreestemrevealingtransverse(cross-sectional),radial,andtangentialfacesChapter1TheCompositionandStructureofWood8TianjinUniversityofScience&TechnologyMainstructureofthewoodystemoftrees外皮形成层韧皮部（内皮）Chapter1TheCompositionandStructureofWood9TianjinUniversityofScience&Technology2．树心树心，也称髓心（pith），一般位于树干中心，也有偏离中心的，称为偏心材。髓心由薄壁细胞组成，所占容积一般较小，对制浆没有什么意义。Chapter1TheCompositionandStructureofWood10TianjinUniversityofScience&TechnologyFigure4.Cross-sectionofan85yearoldLarixsibiricastem（西伯利亚落叶松）Figure20.Severecompressionwoodonacross-sectionsurfaceofaleaningsoftwoodsteminPinussylvestris(PhotobyHannuKalaja)（长柏松）Chapter1TheCompositionandStructureofWood11TianjinUniversityofScience&Technology树皮是树干的最外层，是树干的保护层，尤其是保护树木的形成层。树皮分外皮（OutBark）和内皮（InnerBark）。3．树皮（Bark）Chapter1TheCompositionandStructureofWood12TianjinUniversityofScience&Technology外皮:是由已死亡的木栓细胞（含有木栓质的细胞）组成。其作用是对木材组织起着抵制外来机械伤害以及防止外界温度和湿度变化的作用。内皮:是由有生命的活细胞组成，又称韧皮部（Phloem），其作用负担着把树叶光合作用产生的养分向下输送。Chapter1TheCompositionandStructureofWood13TianjinUniversityofScience&Technology4．形成层（Cambium）形成层位于韧皮部与木质部之间，它是由具有分裂机能的分生细胞组成的一个薄层。这一薄层是由6~8层细胞组成。Chapter1TheCompositionandStructureofWood14TianjinUniversityofScience&Technology•位于韧皮部和木质部之间的细胞•纺锤状原始细胞：产生管胞、导管、筛管等作用：使次生木质部不断增生加粗长高；•射线原始细胞：产生维管射线；木射线（woodray）；韧皮射线；作用：树木的横向运输与储藏组织。•树皮外形成层内木质部Chapter1TheCompositionandStructureofWood15TianjinUniversityofScience&Technology5．木质部（Xylem）木质部是树干的主要部分，位于形成层与髓心之间，是造纸原料的最主要部分。木质部是植物主要的输导组织和机械支持组织。Chapter1TheCompositionandStructureofWood16TianjinUniversityofScience&Technology6．年轮、早材和晚材•在树木茎的横切面上，木质部上具有许多同心圆环，即为生长轮。生长轮是由于形成层在一个生长周期中的周期性活动形成的。•一年中只长出一个生长轮，故称年轮。•每个年轮一般由两层构成，内层是在每年的春季与夏季之间形成的，称之为早材（或春材）；外层是夏末及秋天形成的，称为晚材（秋材或夏材）。Chapter1TheCompositionandStructureofWood17TianjinUniversityofScience&TechnologyChapter1TheCompositionandStructureofWood18TianjinUniversityofScience&TechnologyChapter1TheCompositionandStructureofWood19TianjinUniversityofScience&Technology早材（春材）、晚材（夏材、秋材）（springorearly-wood、autumnorlate-wood）•早材：春、夏季，细胞分裂快，生长迅速，形成的细胞壁薄，腔大，色浅，木质疏松。•晚材：秋季，细胞分裂慢，生长慢，所形成的细胞较细长，壁厚，腔小，色深，木质紧密。Chapter1TheCompositionandStructureofWood20TianjinUniversityofScience&TechnologyFigure4.Cross-sectionofaspruce(PiceaAbies)sampleshowinganannualgrowthringboundary.Chapter1TheCompositionandStructureofWood21TianjinUniversityofScience&Technology红豆杉横切面Chapter1TheCompositionandStructureofWood22TianjinUniversityofScience&Technology落叶松横切面Chapter1TheCompositionandStructureofWood23TianjinUniversityofScience&Technology落叶松横切面Chapter1TheCompositionandStructureofWood24TianjinUniversityofScience&Technology春材和秋材的特点比较纤维腔壁长度树脂含量颜色材质强度纤维硬度春材早材腔大壁薄较短较低色浅疏松较差柔软秋材晚材腔小壁厚较长较高色深紧密较高挺硬Chapter1TheCompositionandStructureofWood25TianjinUniversityofScience&Technology晚材率年轮中晚材宽度晚材率=----------------------×100%年轮总宽度Chapter1TheCompositionandStructureofWood26TianjinUniversityofScience&Technology对制浆造纸的影响：•晚材率低：易打浆，抗张、耐破强度高，纸质匀细，因早材壁薄、弹性好、柔软，故纤维结合力高。•晚材率高：除撕裂度高外，透气度大，其它物理强度指标均不及早材。纸质挺硬，结合强度差。Chapter1TheCompositionandStructureofWood27TianjinUniversityofScience&Technology早晚材的比例是造纸用材着重考虑的重要指标之一，特别是针叶木，常见的几个树种的晚材率约为：红松：20％鱼鳞云杉：20％落叶松：25～40％马尾松：25～30％云南松：20～40％Chapter1TheCompositionandStructureofWood28TianjinUniversityofScience&Technology7．边材与心材颜色深的部分（木材的中心）称为心材（heartwoodorInnerwood），颜色浅的靠近树皮的部分称为边材（OuterwoodorSapwood）。Chapter1TheCompositionandStructureofWood29TianjinUniversityofScience&Technology心材Chapter1TheCompositionandStructureofWood30TianjinUniversityofScience&TechnologyChapter1TheCompositionandStructureofWood31TianjinUniversityofScience&Technology•心材(heartwood)：木质部中靠树心部分，被树脂、单宁等物质填充而失去生理活性，变成死细胞。•作用：支撑作用•特点：颜色深、树脂含量高，抗腐能力强、耐久性好、浸透性差，适用于制家具及建筑装修等行业。•对制浆造纸的影响：制浆时，药液浸透较困难，将会影响蒸煮的均匀性，降低浆的质量；酸法制浆时极易产生树脂障碍及由于浸透不均匀而产生“黑片”等问题。Chapter1TheCompositionandStructureofWood32TianjinUniversityofScience&Technology•边材(sapwood)：•木质部中靠边缘的，颜色较浅的部分。•材质较软，孔道通畅，抗腐蚀性能较差，用于制浆时易于浸透、易成浆，泡沫也较少；纤维长度较大，是制浆造纸的好原料。•边材是由活细胞组成的，细胞中贮存的营养分较多，故易被细菌、害虫所侵害。Chapter1TheCompositionandStructureofWood33TianjinUniversityofScience&Technology环孔材、散孔材•绝大多数阔叶材都具有导管，称为有孔材（而针叶木一般不具导管，无孔材）。•阔叶材可分为环孔材、半孔材和散孔材三大类型。环孔材•指木材中的早材导管比晚材导管大，而且形成一环明显的带或轮。散孔材•指在木材的整个年轮中内，导管的大小和分布比较均匀或逐渐变化的。•半孔材年轮中导管的分布介于环孔材和散孔材之间。Chapter1TheCompositionandStructureofWood34TianjinUniversityofScience&Technology1.环孔材2.半孔