木材学(5.1.1)--木材显微构造(1)

第17讲 木材微观构造

（1

）

重点：管胞、螺纹加厚、眉条

；

难点：管胞壁上的具缘纹孔； 1 木材细胞排列

2 轴向管胞

2.1 管胞的定义及形态特征

2.2 管胞壁上的具缘纹孔

2.3 螺纹加厚 & 螺纹裂隙

2.4 眉条本讲主要内容

----- 针叶树材的显微构造 （1）

木材显微结构导言

构造名称 研究工具 放大倍数 观察目标

显微构造 光学显微镜 40-1600倍 细胞形态 图1-2

超微构造 X射线/电子显微镜 1600倍以上 胞壁局部形态 图3-4

图1图2图3图4

轴(纵)向系统

细胞排列方向与树干中轴平行

(占大部分)。纵行细胞全部由纺

锤形原始细胞产生。径向(射线)系统

细胞排列方向与树干中轴成直角。

全部横行细胞均由射线原始细胞

产生，且存在于木射线中(是木

材中唯一横行的组织)。

第1节 木材细胞的排列管胞(90%)木射线薄壁细胞射线管胞

轴向薄壁细胞(7%)

树脂道图5 针叶树材的主要细胞类

型

第2节 轴向管胞（1）定义

广义轴向管胞: 针叶树材中沿树干主轴方向排列的狭长状厚壁细胞。 包括狭义轴向管胞、树脂管胞和索状管胞三类。 树脂管胞与索状管胞在极少数针叶树材中才具有。 为什么管胞在横切面上均沿径向排列？

2.1 管胞的定义及其形态特征

狭义轴向管胞(简称管胞)：一切针叶树材都具有，为针叶树材最主要的组成分子，占整个木材体积的90%以上。

通常轴向管胞是指狭义轴向管胞。

图6 木材管胞

（2）形态特征

早材：腔大壁薄，两端呈钝阔形，横切面 上呈四边形或多边形;

晚材：腔小壁厚，两端呈尖削形，横切面 上呈扁平状;图8 早材管胞和晚材管胞

图7 松属木材早晚材管胞形

态早材管胞晚材管胞

弦向直径

径向直

径图9 管胞的弦向直径和径向直径

（3）大小

管胞的大小指管胞的直径和长度。

径向直径：早材>晚材；

弦向直径： 早材与晚材近似；

管胞的平均宽度(弦向直径) 约为30～45μm 。

针叶树材质结构的粗细, 取决于管胞的弦向直径。

弦向直径<30μm的，木材结构细；

弦向直径30～45μm的，木材结构中等；

弦向直径>45μm的，木材结构粗。

早晚材为急变的树种，木材结构粗；

早晚材为缓变的树种，木材结构细。

图10 木材结构与早晚材变化关系

早材

晚材

急变缓变

管胞平均长度为3~5mm，最长的管胞可达11

mm；最短的为1.21mm，长宽比(长度/直

径)＝75~200。

晚材管胞比早材管胞长。

轴向管胞的长度与弦向直径之比称为长径比。

细胞壁厚度与细胞腔直径之比称为壁腔比。

对于造纸和纤维工业，凡长径（宽）比越大，

壁腔比越小，则生产出的纸张柔韧，撕裂强度

高，纸张、纤维板质量好。

细胞壁的厚薄对材性影响很大，通常晚材管胞

腔小壁厚，因而密度大，强度高。

图11 针叶材管胞

（4）变异

管胞长度的变异存在一定的规律（图12~13）

图12 管胞长度和年轮宽度随年轮的变化

图13 管胞的径向直径随年轮的变化

2.2 管胞壁上的具缘纹孔

（1）纹孔的分布：

早材管胞径面壁上，纹孔大而多，多集中在管胞两端附近；弦面壁上，纹孔小而少。

造成此现象的原因？

（2）纹孔的排列、大小和形状

常见纹孔呈圆形，较大，单行排列；或互列。早材：纹孔大，圆形；

晚材：纹孔小，圆形、椭圆形。

闭塞纹孔：早材胞壁上的具缘纹孔对

的纹孔塞发生偏斜，阻塞

纹孔口。

一般纹孔塞为圆形，但雪松属纹孔塞，

其边缘曲折，呈蛤壳状，称雪松型纹孔

，是雪松属木材的典型特征。

铁杉的纹孔边缘上具有折皱和极细至颇

粗的辐射线条，称铁杉型纹孔，为铁杉

属木材的特征。

图16 纹孔(径切面)

A.雪松型纹孔(雪松)

纹孔是水分和营养物质进行交换的主要通道。纹孔的多少、大小、排列的类型对水分及液体的渗透有很大的影响；

对木材识别也有一定的价值；

影响木材强度：尤其对抗压强度和抗弯强度影响较大，在纹孔密集的地方，其强度必然有显著的降低，一般破坏面均在该处发生。

纹孔的意义及影响

针叶树材中，有些树种管胞壁上有螺旋状隆起，一般为黄杉属、紫杉属、银杉属、云杉属、落叶

松属等的重要特征。

螺纹的倾斜度

一般胞腔狭窄而壁厚的螺纹

的倾斜角度大，反之，比较平缓

。

螺纹加厚的分布

随树种而定。

紫杉：全年轮管胞全长；

黄杉：主分布早材管胞；

云杉、落叶松、金钱松：多分布

于晚材。

图18 管胞上的螺纹加厚

图19 （1）紫衫管胞内壁上的

螺纹加厚

图19 （2）红豆杉管胞内壁上的螺纹

加厚 （径切面，扫描电镜照片）

细胞次生壁呈螺旋状的裂缝。常见于应力木的木材细胞的胞壁，特别是弯曲的针叶树干中。

图20 马尾松应压木管胞壁螺纹裂隙

螺纹裂隙