植物纤维化学第1讲绪论
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概述 第一节 造纸植物纤维原料分类 第二节 造纸植物纤维原料生物结构
Beijing Forestry University
概述
造纸用纤维的使用历史 1、公元25～220年蔡伦：一切纤维
都可以造纸，树皮、麻头、旧布、 渔网生产纸浆 2、1838年，法国科学家Βιβλιοθήκη Baiduayen从木 材中提纯出了纤维素（硝酸） 3、1880年法国用麻＋谷草造纸 4、1884年德国开始用木材造纸
Cellulose
Tool handles
Beijing Forestry University
二、课程研究内容
紧紧围绕“植物纤维”这一核心讲授： 1、造纸植物纤维原料的种类、生物结构特点 2、植物纤维原料的化学组成 3、主要化学组成（木素、纤维素、半纤维素）的结
构、物理性质、化学性质 4、木素、纤维素、半纤维素的改性与综合利用
（二）教学基本要求
了解植物纤维的形成过程，掌握常见的三种植物纤维， 熟练掌握植物纤维的概念及纹孔的类型。
Beijing Forestry University
作业题
• 常见的三种植物纤维 • 纹孔的类型、结构及其作用
Beijing Forestry University
第二章 植物纤维的种类、生物结构
具缘纹孔 bordered pit具缘纹孔是指次生壁在纹孔膜上方形 成拱形纹孔缘的纹孔，它是厚壁细胞上存在的纹孔类型。
► 纹孔的组成： 主要由纹孔膜、纹孔缘、纹孔腔、纹孔塞以及纹孔口组成。
纹孔腔：具缘纹孔四周增厚的壁向中央隆起，形成底大口 小的纹孔腔。隆起的部分称为纹孔缘；纹孔缘包围所留下 的小口称为纹孔口；相邻纹孔之间原有的细胞壁称为纹孔 膜。部分材种的纹孔膜中央有次生增厚，形成了纹孔塞 （或称托）
具缘纹孔对，是两个具缘纹孔所构成的纹孔对，发生在 次生壁强烈增厚的细胞壁上，存在于管胞、纤维状管胞、 导管分子和射线管胞等含有具缘纹孔的细胞之间。
半具缘纹孔对，是具缘纹孔与单纹孔相构成的纹孔对。发 生在厚壁细胞与薄壁细胞相邻的细胞壁上，厚壁细胞侧为具 缘纹孔，薄壁细胞侧为单纹孔。
Beijing Forestry University 单纹孔对
• 重点掌握针叶木、阔叶木生物结构、评 价原料优劣的方法
• 难点：原料的微观结构
Beijing Forestry University
第一章
植 物 纤 维 的 形 成
第一部分 植物纤维组织学
*第二章
植 物 纤 维 的 种 类 、 生 物 结 构
*第三章
植 物 纤 维 的 形 态 与 评 价
Beijing Forestry University
• 蒸煮木材和竹子要多次放气。——（小放气的 作用）
Beijing Forestry University
第一章 小结
（一）教学内容
第一节 纤维的概念 • 知识要点：科学定义的植物纤维 第二节 植物纤维的形成过程 • 知识要点：常见的三种植物纤维，植物纤维的形成过程 • 教学重点：纤维的形成，纹孔的类型、结构及其作用 • 教学难点：纹孔的类型、结构
Beijing Forestry University 次生壁
纹孔缘
纹孔口 纹孔塞 纹孔腔
纹孔膜
初生壁 胞间层
具缘纹孔对示意图
Beijing Forestry University
4.2 纹孔对
相邻细胞的纹孔是成对出现的，典型的纹孔对有三种： 单纹孔对，是单纹孔之间构成的纹孔对，存在于薄壁细 胞之间、某些特殊的厚壁细胞之间。
Beijing Forestry University
六、参考文献
1、凯西《制浆造纸化学工艺学》第一卷 2、陈嘉翔《制浆化学》 3、编写组编 《制浆造纸手册》第一分册 4、J.C.小阿瑟主编《纤维素化学与工艺学》 5、中野准三《木材化学》 6、詹怀宇《纤维化学与物理》 7、高洁《纤维素科学》 8、陈国符、邬义明《纤维素化学》第一版 9、陈嘉翔《植物纤维化学结构的研究方法》
• 植物细胞的生长是有一定限度的，当体积达到一定大 小后，便会停止生长。
Beijing Forestry University
初生纤维在周围的细胞仍在分裂 的时候，它们还能继续引伸到相 当的长度。
这种细胞的伸长，除与周围细胞
一起增长（协同生长）以外；还
有细胞顶端可伸入到周围细胞之
间的生长（侵入生长）。
四、讲授方法
• 1、以教师讲授为主 • 2、以启发式、研究式、讨论式 • 3、课堂会经常提问 • 4、作业会及时点评
Beijing Forestry University
五、考核办法
• 1、成绩分配 平时成绩10%，平时作业20%，期末考试70%
• 2、计算办法 平时成绩：出勤、表现 平时作业：交作业的次数及成绩 期末考试：卷面成绩
2、纤维细胞的生长
植物细胞生长指细胞体积和重量不可逆的增加。包括 细胞纵向的延长和横向的延展。
细胞的生长有两种方式：
• 一种是细胞吸水胀大的“生长”，这是植物细胞液泡 吸水膨胀的结果，这种现象称为细胞伸长 (elongation)。
• 另一种是细胞实质性生长。这是在细胞生长时，细胞 的鲜重和干物质随着体积的增加而增加。在液泡变化的 同时，细胞内其他细胞器在数量和分布上发生各种变化。
* 课程内容分组织学和化学两部分内容
Beijing Forestry University
组织学
Beijing Forestry University
化学
5 20
45
lignin cellulose
30
hemicelluloses other
纤维素 半纤维素 木素
化学
植物纤维
纤维素
半纤维素
木质素
组 分 的 结 构、物 理、化 学 性 质
改 性与 综合 利 用
Bioethanol Cellulose esters Cellulose ethers Cellulose xanthate
Cellulose conversion
Gels Films
Adhesives Furfural Xylitol
3、纤维形成
分生细胞 永久组织细胞 永久细胞 原生质体 转化为细胞壁 纤维（失去生命机能的细长锐端永久 细胞）
形成层 轴向：纺锤状原始细胞 径向：射线原始细胞
Beijing Forestry University
4、纹孔及纹孔对
纹孔pit——指植物细胞壁在次生加厚过程中，并不是整个 细胞壁都产生均匀的增厚，其未增厚部分的细胞壁较薄， 在显微镜下像个孔，一般称为纹孔，即次生壁上的凹陷。
较大，具有一定柔性和强度的细长物体。 • 按原料进行分类：
天然纤维：植物纤维、动物纤维、矿物纤维 化学纤维：人造纤维、合成纤维、无机纤维
Beijing Forestry University
第二节 植物纤维的形成 一、常见的三种植物纤维
植物分为低等植物和高等植物，造纸原料多是高等植物。
种子植物
裸子植物
第二部分 化学部分
植
物
纤
维
纤
半
的
提
木
维
纤
化
取
素
素
维
学
物
素
组
成
Beijing Forestry University
三、学习要求
• 1、注意听讲，记好笔记 • 2、及时复习 • 3、多看参考资料 • 4、要质疑，不懂就问 • 5、《有机化学》、《分析化学》等基础
知识要掌握 • 6、独立完成作业
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的硬度和弹性的固体结构。包括胞间层、初生 壁和次生壁。 造纸用的就是植物细胞的细胞壁即纤维（永久细 胞）。永久细胞由细胞壁和细胞腔组成
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植物的细胞
Beijing Forestry University
植物细胞立体结构
Beijing Forestry University
Beijing Forestry University
植物纤维化学
Chemistry of plant fiber
许凤
Beijing Forestry University
绪论 INTRODUCTION
一、课程性质与任务 二、课程研究内容 三、学习要求 四、讲授方法 五、考核办法 六、参考文献
Beijing Forestry University
应产物的扩散等都有重要的影响。 • 单纹孔构造简单，有利于药液的渗透。 • 阔叶木多数是单纹孔，只有少量是具缘纹孔，
有些甚至无纹孔，有利于药液的渗透。
Beijing Forestry University
• 部分针叶木具缘纹孔具有纹孔塞，对针叶木的 生长及木片在蒸煮时的药液渗透有不良影响。
• 蒸煮液通过纹孔渗透到细胞内部使其可与木素 进行反应，小放气可以震破孔膜，利于药液渗 透，使原料得到均匀蒸煮。
被子植物
松柏纲
单子叶植物 双子叶植物
松科 杉科 禾本科
木本植物（阔叶木）
• 针叶木、阔叶木和禾本科三种植物
Beijing Forestry University
二、植物纤维的形成过程 1、植物细胞：
植物细胞分为活细胞和永久细胞 植物细胞是构成植物体的结构和功能单元 主要包括细胞壁、原生质体、液泡及其它 细胞壁：是原生质体分泌产物新形成的具有一定
Hemicelluloses conversion
Chemicals
Fuels
Biomaterials Lignin
conversion
提取物
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第一部分 组织学
植
物
植
植 物 纤 维 的 形 成
纤
物
维
纤
的
维
种
的
类
形
、
态
生
与
物
评
结
价
构
Beijing Forestry University
一、课程性质与任务
• 造纸方向专业基础课 • 考试课，40学时，一学期讲完 • 研究生入学考试课 • 课程研究内容的发展趋势
Wood chips
Byproducts
Asphalt
Wood
Paper
Paint
Melamine dinnerware
Toilet seats
Helmet
Cellophane
苎麻的纤维停止伸长以后，在发 生次生壁的沉积时，纤维的基部 可能也有厚的次生壁。但顶端仍 有生活的内容物和薄的细胞壁，
苎麻的韧皮纤维可以 继续伸长几个月，最 后增加的长度为原来 的4、5万倍，最长可 达55厘米。
因此，细胞顶端还可以继续伸长。
Beijing Forestry University
第一章 植物纤维的形成
第一节 纤维的概念 第二节 植物纤维的形成
Beijing Forestry University
第一章 植物纤维的形成
第一节 纤维的概念
一、《辞海》对纤维的解释 天然的或人工合成的细丝状物质。具有相当的强度
和长度、弹性和吸湿性等。多数为有机物，少数 为无机物。
二、科学定义的纤维（Fiber） • 形态学上的概念，是指一种长度与截面直径之比
4.1 纹孔的类型及组成
►纹孔的类型：单纹孔 、具缘纹孔
单纹孔 simple pit 当细胞次生壁加厚时，所形成的纹孔腔 在朝着细胞腔的一面变宽或逐渐变窄。 薄壁细胞上的纹孔为单纹孔
Beijing Forestry University
单纹孔特点：构造简单，所形成的纹孔口与纹孔底同样 大小，纹孔腔呈圆筒形，纹孔膜也较简单，不形成纹 孔托，仅保持符合胞间层状态。
Beijing Forestry University
• 植物纤维化学（第三版），杨淑慧 • 纤维化学与物理 詹怀宇 • 制浆造纸分析与检测 石淑兰、何福望主编
Beijing Forestry University
第一部分 植物纤维组织学
• 了解和掌握原料分类、组成及相关的概 念、各种原料的生物结构
其中，最常使用的和最基本的是科、属、种三级。
具缘纹孔对
半具缘纹孔对
纹孔对的结构及类型
Beijing Forestry University
4.3 纹孔的功能
• 植物生长过程中，营养、水分、光合作用产物 等都是通过纹孔来流通、输送的，在心材中纹 孔被树脂类物质堵塞而失去生理上的功能。
• 纹孔对蒸煮的作用 纹孔的类型及状态对制浆过程中的药液渗透及反
Beijing Forestry University
第一节 造纸植物纤维原料的分类
一、植物分类( plant classification ) 1.树木的分类 根据树木的花、果、叶的主要形态特征，树木的分类常 采用恩格勒（Engler）的自然分类法。划分的单位由高 至低排列的顺序为：
界、门(division)、纲(class)、目(order)、科(family)、 属(genus)、种(species)
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概述
造纸用纤维的使用历史 1、公元25～220年蔡伦：一切纤维
都可以造纸，树皮、麻头、旧布、 渔网生产纸浆 2、1838年，法国科学家Βιβλιοθήκη Baiduayen从木 材中提纯出了纤维素（硝酸） 3、1880年法国用麻＋谷草造纸 4、1884年德国开始用木材造纸
Cellulose
Tool handles
Beijing Forestry University
二、课程研究内容
紧紧围绕“植物纤维”这一核心讲授： 1、造纸植物纤维原料的种类、生物结构特点 2、植物纤维原料的化学组成 3、主要化学组成（木素、纤维素、半纤维素）的结
构、物理性质、化学性质 4、木素、纤维素、半纤维素的改性与综合利用
（二）教学基本要求
了解植物纤维的形成过程，掌握常见的三种植物纤维， 熟练掌握植物纤维的概念及纹孔的类型。
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作业题
• 常见的三种植物纤维 • 纹孔的类型、结构及其作用
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第二章 植物纤维的种类、生物结构
具缘纹孔 bordered pit具缘纹孔是指次生壁在纹孔膜上方形 成拱形纹孔缘的纹孔，它是厚壁细胞上存在的纹孔类型。
► 纹孔的组成： 主要由纹孔膜、纹孔缘、纹孔腔、纹孔塞以及纹孔口组成。
纹孔腔：具缘纹孔四周增厚的壁向中央隆起，形成底大口 小的纹孔腔。隆起的部分称为纹孔缘；纹孔缘包围所留下 的小口称为纹孔口；相邻纹孔之间原有的细胞壁称为纹孔 膜。部分材种的纹孔膜中央有次生增厚，形成了纹孔塞 （或称托）
具缘纹孔对，是两个具缘纹孔所构成的纹孔对，发生在 次生壁强烈增厚的细胞壁上，存在于管胞、纤维状管胞、 导管分子和射线管胞等含有具缘纹孔的细胞之间。
半具缘纹孔对，是具缘纹孔与单纹孔相构成的纹孔对。发 生在厚壁细胞与薄壁细胞相邻的细胞壁上，厚壁细胞侧为具 缘纹孔，薄壁细胞侧为单纹孔。
Beijing Forestry University 单纹孔对
• 重点掌握针叶木、阔叶木生物结构、评 价原料优劣的方法
• 难点：原料的微观结构
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第一章
植 物 纤 维 的 形 成
第一部分 植物纤维组织学
*第二章
植 物 纤 维 的 种 类 、 生 物 结 构
*第三章
植 物 纤 维 的 形 态 与 评 价
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• 蒸煮木材和竹子要多次放气。——（小放气的 作用）
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第一章 小结
（一）教学内容
第一节 纤维的概念 • 知识要点：科学定义的植物纤维 第二节 植物纤维的形成过程 • 知识要点：常见的三种植物纤维，植物纤维的形成过程 • 教学重点：纤维的形成，纹孔的类型、结构及其作用 • 教学难点：纹孔的类型、结构
Beijing Forestry University 次生壁
纹孔缘
纹孔口 纹孔塞 纹孔腔
纹孔膜
初生壁 胞间层
具缘纹孔对示意图
Beijing Forestry University
4.2 纹孔对
相邻细胞的纹孔是成对出现的，典型的纹孔对有三种： 单纹孔对，是单纹孔之间构成的纹孔对，存在于薄壁细 胞之间、某些特殊的厚壁细胞之间。
Beijing Forestry University
六、参考文献
1、凯西《制浆造纸化学工艺学》第一卷 2、陈嘉翔《制浆化学》 3、编写组编 《制浆造纸手册》第一分册 4、J.C.小阿瑟主编《纤维素化学与工艺学》 5、中野准三《木材化学》 6、詹怀宇《纤维化学与物理》 7、高洁《纤维素科学》 8、陈国符、邬义明《纤维素化学》第一版 9、陈嘉翔《植物纤维化学结构的研究方法》
• 植物细胞的生长是有一定限度的，当体积达到一定大 小后，便会停止生长。
Beijing Forestry University
初生纤维在周围的细胞仍在分裂 的时候，它们还能继续引伸到相 当的长度。
这种细胞的伸长，除与周围细胞
一起增长（协同生长）以外；还
有细胞顶端可伸入到周围细胞之
间的生长（侵入生长）。
四、讲授方法
• 1、以教师讲授为主 • 2、以启发式、研究式、讨论式 • 3、课堂会经常提问 • 4、作业会及时点评
Beijing Forestry University
五、考核办法
• 1、成绩分配 平时成绩10%，平时作业20%，期末考试70%
• 2、计算办法 平时成绩：出勤、表现 平时作业：交作业的次数及成绩 期末考试：卷面成绩
2、纤维细胞的生长
植物细胞生长指细胞体积和重量不可逆的增加。包括 细胞纵向的延长和横向的延展。
细胞的生长有两种方式：
• 一种是细胞吸水胀大的“生长”，这是植物细胞液泡 吸水膨胀的结果，这种现象称为细胞伸长 (elongation)。
• 另一种是细胞实质性生长。这是在细胞生长时，细胞 的鲜重和干物质随着体积的增加而增加。在液泡变化的 同时，细胞内其他细胞器在数量和分布上发生各种变化。
* 课程内容分组织学和化学两部分内容
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组织学
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化学
5 20
45
lignin cellulose
30
hemicelluloses other
纤维素 半纤维素 木素
化学
植物纤维
纤维素
半纤维素
木质素
组 分 的 结 构、物 理、化 学 性 质
改 性与 综合 利 用
Bioethanol Cellulose esters Cellulose ethers Cellulose xanthate
Cellulose conversion
Gels Films
Adhesives Furfural Xylitol
3、纤维形成
分生细胞 永久组织细胞 永久细胞 原生质体 转化为细胞壁 纤维（失去生命机能的细长锐端永久 细胞）
形成层 轴向：纺锤状原始细胞 径向：射线原始细胞
Beijing Forestry University
4、纹孔及纹孔对
纹孔pit——指植物细胞壁在次生加厚过程中，并不是整个 细胞壁都产生均匀的增厚，其未增厚部分的细胞壁较薄， 在显微镜下像个孔，一般称为纹孔，即次生壁上的凹陷。
较大，具有一定柔性和强度的细长物体。 • 按原料进行分类：
天然纤维：植物纤维、动物纤维、矿物纤维 化学纤维：人造纤维、合成纤维、无机纤维
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第二节 植物纤维的形成 一、常见的三种植物纤维
植物分为低等植物和高等植物，造纸原料多是高等植物。
种子植物
裸子植物
第二部分 化学部分
植
物
纤
维
纤
半
的
提
木
维
纤
化
取
素
素
维
学
物
素
组
成
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三、学习要求
• 1、注意听讲，记好笔记 • 2、及时复习 • 3、多看参考资料 • 4、要质疑，不懂就问 • 5、《有机化学》、《分析化学》等基础
知识要掌握 • 6、独立完成作业
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的硬度和弹性的固体结构。包括胞间层、初生 壁和次生壁。 造纸用的就是植物细胞的细胞壁即纤维（永久细 胞）。永久细胞由细胞壁和细胞腔组成
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植物的细胞
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植物细胞立体结构
Beijing Forestry University
Beijing Forestry University
植物纤维化学
Chemistry of plant fiber
许凤
Beijing Forestry University
绪论 INTRODUCTION
一、课程性质与任务 二、课程研究内容 三、学习要求 四、讲授方法 五、考核办法 六、参考文献
Beijing Forestry University
应产物的扩散等都有重要的影响。 • 单纹孔构造简单，有利于药液的渗透。 • 阔叶木多数是单纹孔，只有少量是具缘纹孔，
有些甚至无纹孔，有利于药液的渗透。
Beijing Forestry University
• 部分针叶木具缘纹孔具有纹孔塞，对针叶木的 生长及木片在蒸煮时的药液渗透有不良影响。
• 蒸煮液通过纹孔渗透到细胞内部使其可与木素 进行反应，小放气可以震破孔膜，利于药液渗 透，使原料得到均匀蒸煮。
被子植物
松柏纲
单子叶植物 双子叶植物
松科 杉科 禾本科
木本植物（阔叶木）
• 针叶木、阔叶木和禾本科三种植物
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二、植物纤维的形成过程 1、植物细胞：
植物细胞分为活细胞和永久细胞 植物细胞是构成植物体的结构和功能单元 主要包括细胞壁、原生质体、液泡及其它 细胞壁：是原生质体分泌产物新形成的具有一定
Hemicelluloses conversion
Chemicals
Fuels
Biomaterials Lignin
conversion
提取物
Beijing Forestry University
第一部分 组织学
植
物
植
植 物 纤 维 的 形 成
纤
物
维
纤
的
维
种
的
类
形
、
态
生
与
物
评
结
价
构
Beijing Forestry University
一、课程性质与任务
• 造纸方向专业基础课 • 考试课，40学时，一学期讲完 • 研究生入学考试课 • 课程研究内容的发展趋势
Wood chips
Byproducts
Asphalt
Wood
Paper
Paint
Melamine dinnerware
Toilet seats
Helmet
Cellophane
苎麻的纤维停止伸长以后，在发 生次生壁的沉积时，纤维的基部 可能也有厚的次生壁。但顶端仍 有生活的内容物和薄的细胞壁，
苎麻的韧皮纤维可以 继续伸长几个月，最 后增加的长度为原来 的4、5万倍，最长可 达55厘米。
因此，细胞顶端还可以继续伸长。
Beijing Forestry University
第一章 植物纤维的形成
第一节 纤维的概念 第二节 植物纤维的形成
Beijing Forestry University
第一章 植物纤维的形成
第一节 纤维的概念
一、《辞海》对纤维的解释 天然的或人工合成的细丝状物质。具有相当的强度
和长度、弹性和吸湿性等。多数为有机物，少数 为无机物。
二、科学定义的纤维（Fiber） • 形态学上的概念，是指一种长度与截面直径之比
4.1 纹孔的类型及组成
►纹孔的类型：单纹孔 、具缘纹孔
单纹孔 simple pit 当细胞次生壁加厚时，所形成的纹孔腔 在朝着细胞腔的一面变宽或逐渐变窄。 薄壁细胞上的纹孔为单纹孔
Beijing Forestry University
单纹孔特点：构造简单，所形成的纹孔口与纹孔底同样 大小，纹孔腔呈圆筒形，纹孔膜也较简单，不形成纹 孔托，仅保持符合胞间层状态。
Beijing Forestry University
• 植物纤维化学（第三版），杨淑慧 • 纤维化学与物理 詹怀宇 • 制浆造纸分析与检测 石淑兰、何福望主编
Beijing Forestry University
第一部分 植物纤维组织学
• 了解和掌握原料分类、组成及相关的概 念、各种原料的生物结构
其中，最常使用的和最基本的是科、属、种三级。
具缘纹孔对
半具缘纹孔对
纹孔对的结构及类型
Beijing Forestry University
4.3 纹孔的功能
• 植物生长过程中，营养、水分、光合作用产物 等都是通过纹孔来流通、输送的，在心材中纹 孔被树脂类物质堵塞而失去生理上的功能。
• 纹孔对蒸煮的作用 纹孔的类型及状态对制浆过程中的药液渗透及反
Beijing Forestry University
第一节 造纸植物纤维原料的分类
一、植物分类( plant classification ) 1.树木的分类 根据树木的花、果、叶的主要形态特征，树木的分类常 采用恩格勒（Engler）的自然分类法。划分的单位由高 至低排列的顺序为：
界、门(division)、纲(class)、目(order)、科(family)、 属(genus)、种(species)