纤维植物

• 【生境分布】我国特有树种，华北、华南和西南均有分布， 多生于海拔800m以下低山丘陵地区。耐干旱、瘠薄，适合 生长在湿润的钙质和石灰质土壤上。
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• 【化学成分和纤维形态】树皮的韧皮纤维优良，为制宣纸 的必需原料。青檀皮取自枝条，二年生和三年生枝条纤维 质量最好。檀皮综纤维素含量为61.43%，纤维素含量为 41%，木质素含量为9.03%，木质素含量较低，容易制浆， 但制浆得率比较低；纤维长度主要集中在2.5-3.3mm之间， 占总量的72.95%，平均长度为2.95mm，均整性较好，平 均宽度为10.99μm，纤维的长宽比为268；檀皮中碳酸钙 含量高，有利于增强宣纸的润墨性；纤维的细胞壁厚，微 纤丝多，其间空隙多，使宣纸具有良好的吸墨性。 • 【采收与加工】以割枝取皮为目的植株，种植3-5a左右采 取截枝法促进萌发新枝，提高枝皮的产量。青檀的砍伐季 节性很强，一般在11月至翌年3月砍伐最为宜。原材料除 去旁枝、叶，再分长、短、老、嫩捆成小捆。用常压蒸煮 脱胶法，蒸煮约8h。以后检查枝条刀砍处的皮层，若已收 缩并露出一点枝杆，即可取出，放入清水池中再浸泡12h。 将浸好的枝条捞起剥皮。皮晒干扎成捆，称为“毛皮”， 即宣纸原料。
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• 【化学成分和纤维形态】构树皮综纤维素含量为42-44.3%，木 质素含量为6.5-8.5%，容易制浆；纤维长度分布最为集中，主 要分布于7-13mm，点总数的83.0%，平均长8.3-11.4mm，纤 维比较均匀，平均宽度为16.8-18.9μm，纤维的长宽比为455以 上，具有较好的纤维形态，可作为制浆造纸的原料。但树皮中 大量的树脂和果胶也影响制浆造纸过程及产品的质量。 • 【采收与加工】优质构皮纤维原料最佳收获期为2-5a，综合经 济效益考虑，纤维原料人工林培育最佳周期为2-3a。在夏秋间 采割枝条，除去叶和幼嫩枝梢，趁鲜剥下韧皮，不用刮青，自 然晒干即叫生皮；也可将剥下的生皮，放在蒸锅的木桶里蒸至 水沸，10min后取出，用清水洗去外皮的胶质，晒干，放于干 燥通风处，防止潮湿和太阳曝晒。民间用构皮作土纸，方法是： 1）碱煮：一般是石灰水煮3-4h后，取出。2）打浆：将碱煮过 的构皮进行打浆，使纤维完全分开后，即可放入水中洗浆，除 去杂质。3）抄纸：将洗好的浆状纤维放入含一点胶质的水中， 然后用纸网在浆水中抄纸。4）晒干：粘有纸浆的纸网，取出凉 11 晒干后，即可取下皮纸。纸网可重复使用。
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• 纤维植物是指植物体某一部分的纤维细胞特别发达， 能够产生天然纤维并作为主要用途而被提取利用的植 物。全世界有数百种纤维植物，我国约500种左右。 其中栽培的纤维作物，全世界仅30种左右。狭义的 纤维植物仅指麻类-包括软纤维和硬纤维，并不包括 棉花及制浆木材。纤维植物主要存在于锦葵科、荨麻 科、椴树科、亚麻科、桑科、豆科、梧桐科、大戟科、 榆科、卫矛科、瑞香科、夹竹桃科、萝科、龙舌兰科、 芭蕉科、凤梨科、百合科、棕榈科和禾本科等种类中。
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（二）纤维植物的开发利用现状
• 近几十年来，化学纤维迅猛发展，植物纤维的许多传统产品被取代，但植物纤维柔 软、具弹性、透气性好、不带静电、容易染色、抗拉力大、吸湿性强等优点，仍受 到人们青睐。近年，世界纤维植物的开发利用有了长足发展，一些发达国家引入纤 维植物用于新用途，如美国用红麻造纸及制作新型建筑材料，用马利筋的种子毛作 羽绒代用品；我国开发的经特殊处理、编织的保健竹衣在国内外市场供不应求。
1Байду номын сангаас
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植物纤维的分类主要依植物的器官、组织来源可分为韧皮纤维、叶纤维、种子纤维、 果实纤维、根纤维、穗轴纤维、木材纤维、茎杆纤维等。①韧皮纤维，其来源是次 生的或初生的韧皮纤维。在植物茎杆中，如苎麻、大麻、亚麻和黄麻的草本茎，具 特别发达的韧皮纤维束，这些纤维没有或很少木质化，较柔软，常称为软纤维。在 有些植物的木本茎中，韧皮纤维也很发达，它们是制造特种纸张的优良原料，如青 檀、构树、桑树等。②叶纤维，叶中的纤维存在于叶脉中，含有维管组织的纤维 （即维管束）。通常只有少数单子叶植物种类可提供。此类纤维木质素含量较多， 纤维粗硬，一般称硬质纤维。叶纤维种类很多，在经济上形成稳定的工业生产资源 的主要有蕉麻（Musa textilis）和龙舌兰麻（Agave americana）类。③种子纤维， 产自双子叶植物种子表皮毛，如棉属中产细绒棉的陆地棉及产长绒棉的海岛棉 （Gossypium barbadense）、木棉（Bombax ceiba.）种子。④果实纤维，如椰子 果皮中含有的纤维、美洲木棉（Bombax pentandrum）提供的有特殊用途的纤维毛、 丝瓜和棱角丝瓜干燥匏果中网状的纤维。⑤根纤维，存在于根部的韧皮纤维，如甘 草、马蔺等。穗轴纤维，禾本科的芒属及高粱的穗状花序各级侧轴。⑥木材纤维， 存在于植物树干中的木质纤维。由木质化的增厚的细胞壁和具有细裂缝状纹孔的纤 维细胞所构成的机械组织，是构成木质部的主要成分之一，包括硬木纤维和软木纤 维。硬木纤维取自于双子叶树木，有纤维管胞及韧型纤维，如杨、桦、桉和泡桐等， 软木纤维主要取自松柏类，如云杉、松、冷杉等。⑦茎秆纤维，产自单子叶植物。 如棕榈科的省藤属及黄藤属，禾本科的芦苇、芒属、玉米、稻和麦等的茎秆及蔗渣。
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• 【近缘种】榆科多数种类材质优良，枝皮、树皮 纤维强韧。榆属青檀为我国特有的单种属，国家2 级保护稀有种。图5-1-2 构树 • 【资源开发与利用】青檀经济价值高，是制宣纸、 人造棉原料；其材质坚韧，纹理细密，耐腐耐水 浸，是园艺、室内装饰的珍贵树种；细树材可编 制筐、箕之类的农副产品；叶、果实能作饲料； 茎叶可入药，具有祛风、止血和止痛的功效；树 林带还可以防风固沙，保持水土不流失，可作石 灰岩山地的造林树种；青檀为我国特有的单种属， 对研究榆科系统发育有学术价值。
纤维植物资源
一、 概 述
（一）纤维植物概念和种类
工业上，纤维指柔软细长的丝状物，有一定强度、弹性和吸湿性，是纺织、编织 和造纸等的原料。纤维分为化学纤维和天然纤维。天然纤维包括植物纤维、动物纤维 和矿物纤维。其中植物纤维是广泛分布在野生植物器官中的一种厚壁组织，其细胞细 长，两端渐尖，具有较厚的次生壁，壁上常有单纹孔，成熟时一般没有活原生质体； 常成束，或由束连成片，甚至成网状结构。植物纤维在植物体中主要起机械支持作用， 其化学组成与相应的细胞壁相同，由纤维素、木质素、蜡质、果胶、脂肪、蛋白质、 一些非纤维素糖和水分等组成。其中决定植物纤维性能的基本物质是纤维素；蜡质存 在于纤维的表面，可以保护纤维强韧而有弹性；木质素则主要存在于植物体的木质部， 一般来说随着木质素含量增高其木质化程度增高，纤维的韧性、弹性、伸长度都随之 变差，反之则其各项性能都相对较好。
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二、主要的纤维植物
• （一）青檀Pteroceltis tatarinowii Maxim. • 【别名与科属】翼朴、檀树、青藤，榆科（Ulmaceae）青 檀属。 • 【形态特征】落叶乔木，树冠宠大，高达20m。树皮灰白色，幼时
光滑，老时裂成长片状剥落。树干常凹凸不圆。冬芽卵圆形，红褐色， 被毛。单叶互生，卵形或椭圆状卵形，长3-13cm，宽2-4cm，先端渐尖 至尾状渐尖，基部楔形、圆形或截形，稍歪斜，边缘具锐尖单锯齿，近 基部全缘，基部三出脉。叶柄长5-15mm。花单性，雌雄同株，生于当 年生枝叶腋；雄花簇生下部，花被片5，雄蕊与花被片同数对生，花药 面端有毛；雌花单生上部叶腋，花被片4，披针形，花柱2。小坚果两侧 具翅，翅稍带木质，近圆形或近方形，宽1-1.7cm，两端内凹，果柄纤 细，较长于叶柄，被短柔毛。花期4-5月，果熟期8-9月。
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（三）苎麻 Boehmeria nivea（L.）Gaud.
• 【别名与科属】野苎麻、家麻、白麻、圆麻、野麻、苦麻、 野线麻、元麻，荨麻科（Urticaceae）苎麻属。 • 【形态特征】半灌木，高1-2m。茎、花序和叶柄密生短或 长柔毛。地上茎丛生，直立，圆柱形，表面有毛，高1.52m左右，基部直径0.8-1.2cm，一般不分枝，绿色或带红色， 成熟时皮层木栓化，变褐色。叶对生或互生，宽卵形或近 圆形，叶基三出脉，边缘有锯齿，叶面平滑或粗糙，托叶 分生、脱落。花雌雄同株单性，腋生，团伞花序或穗状花 序或圆锥花序，雄花被4片，雄蕊4，雌花花被管状，2-4齿 裂，子房包于花被中，柱头丝状、宿存。瘦果卵形为花萼 所紧包。瘦果椭圆形，长约1.5mm。花果期7-10月。
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• 【生境分布】原产我国，在山东、河南和陕西以南各省区栽培甚广。较适应 温带和亚热带气候，适生于肥沃的沙壤土、腐植质土上，在山沟荫湿地也能 见到。 • 【【化学成分和纤维形态】苎麻含综纤维素65-75%，半纤维素11%左右， 木质素1-2%，果胶3-6%，脂肪和蜡质0.21%左右，灰分2.6-3.4%。一般鲜 茎出麻率为4-6%，鲜皮出麻率为10-15%，单纤维长度为60-250mm，直径 17-64μm。苎麻纤维细胞中有明显的纵向突起和沟槽，常有数个或数十个外 突型、内隔型和平滑型结节，因结节处常伴随的裂隙和凹隔，离析过程中极 易发生断裂，影响苎麻制成率和织物的美观舒适。 • 【采收与加工】苎麻一般每年收割3次：头麻自3月上旬出苗、6月上旬收麻， 生长期90d左右；二麻在头麻收割后一个星期内出苗、8月上旬收麻，生长 期70d左右；三麻自二麻收割后至10月中旬（打霜以前）收麻，生长期70d 左右。但也研究表明头麻生长65-70d、二麻50-60d、50-60d后，胶质和木 质素含量继续增加，而纤维素含量与其他化学成分基本稳定，因此应改传统 的年收三季为年收四季，不仅能提高苎麻产量，还能提高纤维的纺织服用性 能。收割应选晴天清晨，用刀在近地面约5cm处把茎割下，除去叶片，分别 长短捆扎成捆，送回剥制。可用浸水脱胶方法浸出麻皮的部分胶质。在气温 较高时，浸渍时间可短些（大约1-3h）；气温较低，时间可长一些。水浸后 剥取麻皮，刮去表皮，用清水洗净，除去杂质，晒干即成原料麻。
纤维素或其衍生物和其他物质制成的复合材料，亦广泛应用于各个领域，如纤维素 或其衍生物与丙烯腈、丙烯酸酯等单体接枝聚合后，具有很高的离子交换性能，能 从废液中回收金、银、汞等矿物质；在3000℃下将纤维素进行碳化处理，所得的碳 纤维与环氧树脂形成的复合材料，可以代替高性能喷气式飞机和空间技术中所用的 大部分金属，美国已用来制造军用飞机的骨架材料，日本用碳纤维取代楼房的钢筋， 碳纤维还开始用作光通讯电缆的被覆膜；纤维素与硅酸钠共纺，经特殊处理制得陶 瓷纤维，可用于火箭液体推进器马达、喷气式飞机喷嘴和空间返大气层装置的防热 罩；用氯乙烷和纤维素进行醚化，得纤维素乙醚，可用以配制胶粘剂；由醋酸菌与 纤维素形成的胶膜，经热压脱水干燥，制成微生物纤维，经处理可用作音响振动板； 活性炭与纤维素制成的活性炭纤维，用于空气化器、污水处理等，吸附性能大大超 过活性炭；硝化纤维制炸药、塑料、喷漆、乳浊剂等。
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（二）构树 Broussonetia papyrifera（L.）Vent.
• 【别名与科属】构桃树、楮桃树、楮树、谷木、谷浆树，野毛桑， 桑科（Moraceae）构属。 • 【形态特征】落叶乔木，高10-16m。树皮淡灰色，平滑或浅裂， 全株含乳汁。小枝粗壮，黑褐色或灰褐色，密生绒毛。单叶对生 或轮生，阔卵形至长圆状卵形，长7-20m，宽6-15m，常有2-5深 裂，先端渐尖，基部圆形或近心形，边缘具细锯齿或粗锯齿，表 面深绿色，具粗糙伏毛，背面灰绿色，被密柔毛；叶柄长3-5cm， 密生绒毛；托叶卵状长圆形，早落。花雌雄异株；雄花序为腋生 下垂，长3-8cm，雄花具短梗，有2-3小苞片，花被片基部合生， 上部有毛。雌花序假头状，密生白色细毛；苞片棒状，长约4mm， 先端毛笔状；柱头线形有刺毛，长达9mm。小核果肉质扁球形， 直径2-3cm，表面有小瘤体，鲜红色。花期4-5月，果期7-9月。 • 【生境分布】全国各地都有分布， 朝鲜、日本、越南、印度也 有分布。强阳性树种，耐干旱瘠薄，抗逆性强。多生于海拔5001000m的丘陵、山坡、平坦地或村落附近。 9
• 【近缘种】构属共有5种，分布于亚洲东部及太平洋岛屿。 我国有3种，即构树、小构树（B. kazinoki Sieb.）和藤构 （B. kaempferi Sieb.），三者茎皮均为优质造纸及人造棉 原料；根、叶均可入药。 • 【资源开发与利用】构树树皮纤维是优质造纸及纺织原料， 用于制作打字蜡纸、引线抄纸、电池隔膜纸等特种长纤维 高档纸张，也可制人造棉与高级混纺原料；树皮、茎、叶 可提制栲胶；果可生食，亦可酿酒；种子出油率约2l%，种 子油组成以不饱和脂肪酸为主，总量达到90%以上，可作 食用或工业用油；果实和茎中乳汁可入药；叶中蛋白含量 丰富，可作饲料和保健食品添加剂；耐干旱瘠薄，抗性强、 生长快、萌芽力强、繁殖容易、耐修剪等，是城乡绿化、 水土保持的重要树种；能抗SO2、HF和Cl2等有毒气体，可 作大气污染严重的工矿区绿化树种