1.2木材的构造(1.宏观)

思考：
1.心材、边材、早材、晚材这四个概念有何区别？
2.年轮分界线和早晚材过度线有何区别？
材，称为径切板；将板宽面与生长轮之间
的夹角在0°～45°的板材，称为弦切板。
主要宏观特征（心材和边材、
生长轮、早材和晚材、管孔、木射线、 轴向薄壁组织、胞间道及髓斑和色斑）
边材(sapwood)和心材(heartwood)
一些树种树干的外围部位，水分较多， 细胞仍然生活，颜色较浅的木材称为 边材；
新陈代谢旺盛,从而不断增加细胞数量, 增大细胞体积
直径生长（次生长）(secondary
growth)：形成层（即侧生分生组织） 细胞向平周方向分裂的结果。 形成层原始细胞向内形成次生木 质部，向外韧皮部，于是树木的直径 不断增大。
（二）树干的构造 （由树皮、形成层、木质部和髓组成）
1.树皮 指包裹在树木的干、枝、根次生木质部圆柱体外侧的全部 组织。作用：识别原木；造纸；水上救生用具；药材。 2.形成层(cambium)
一些树种的树干中心部位，水分较少， 细胞已死亡，颜色比较深的木材称为 心材。
注： 2000年国家质量技术监督局发布红木国家 标准，规定红木为“紫檀属、黄檀属、柿属、崖 豆属及铁刀木属树种的心材，其密度、结构和材 色（以在大气中变深的材色进行红木分类）符合 本标准的必备条件的木材。此外，上述5属中标 准未列入的其它树种的心材，其密度、结构和材 色符合标准的也可称为红木。”

幼龄材的纤维（管胞或木纤维）长度均小于相应的成熟 材； 树干的螺旋纹理倾角（针叶树材的管胞倾角）和细胞壁 微纤丝倾角均大于成熟材； 幼龄材干缩系数大，木制品尺寸不稳定，易产生翘曲变 形。 因此幼龄材在一些用途方面要受到限制。


3. 幼龄材的利用

主要作为纤维原料，一般认为幼龄材是低级的纸浆材 料。其原因是它的木素和半纤维素含量比成熟材高， 纤维素含量低，导致纸浆得率低，制出的纸张撕裂强 度低。但爆裂强度和折叠强度高。测定爆裂强度的方 法是，对纸面的小范围区域施加逐渐增大的流体压力， 测出使纸面破裂所需力的大小。 使用幼龄材木芯制出的纸具有较高的拉伸强度。 将材质松软、力学强度低的幼龄材用于细木工板或复 层结构木质材料的芯层部，也不失为有效利用幼龄材 的途径之一。

木材的三切面
切面名称 定义 生长轮形状 木射线形状
横切面
径切面 弦切面
与树干垂直的切面
与射线平行或与生长轮垂直的切面 与射线垂直或与生长轮平行的切面
同心圆状
平行线状 抛物线状
辐射线状
片状 纺锤状
在木材加工中通常所说的径切板和弦切板， 与上述的径切面和弦切面是有区别的。在 木材生产和流通中，借助横切面，将板宽 面与生长轮之间的夹角在45°～90°的板

二、木材的构造
木材构造特征的内容 木材构造特征的研究法 根据所采用的工具不同有三种方法： 用肉眼或手持放大镜观察木材的宏观构造； 借助于光学显微镜观察木材的微观构造； 用X射线或电子显微镜观察木材的超微构造；

构造名称
宏观构造 微观构造 超微观构造
研究工具
ห้องสมุดไป่ตู้放大镜 光学显微镜 电子显微镜 X射线
年轮内早材向晚材变化有二种类型：
急变：早材向晚材转变是突然变化、界线明显，如马尾 松、油松、樟子松、水曲柳、榆木等木材。
缓变：早材至晚材转变是缓变的，没有明显的界线，如 红松、华山松、白皮松、白杨等木材。 晚材率：早晚材宽度的比例，即晚材在一个年轮中所 占的比率。其计算公式为：
P = b / a ×100% 式中：P为晚材率（%）；a为一个年轮的宽度（cm）； b为一个年轮内晚材的宽度（cm）。 注：晚材率的大小可以作为衡量木材强度大小的标志， 晚材率大的树种，其木材强度也相应地较高。
主要宏观特征
生长轮与年轮
在木材的横切面上，由于一个生长周期所产生的围绕髓 心的同心圆，称为生长轮。 温带、寒带地区树木一年内生长的一层木材称为年轮。 热带或南亚热带地区，树木生长季节仅与雨季和旱季的交替 有关，一年内会形成几圈木质层，所以称为生长轮。实质上 年轮也就是生长轮，但生长轮不能等同于年轮。
标准对各类别的红木从科属、木材结构、气 干密度、心材材色进行具体的规定。5属8类，共 33个树种。如熟知的紫檀木、黄花梨、乌木、花 梨木、鸡翅木、酸枝木均包括在红木之列。
心材的形成
边材生活 细胞死亡 细胞腔出现单宁、色素、树胶、 树脂以及碳酸钙等沉积物
材质变硬，密度增大， 渗透性降低，耐久性提高 边材着色 变为心材
早材与晚材
早材（earlywood）：树干中靠近髓心一侧，树木每年生长 季节早期形成一部分木材。早材材性的特征：对于温带、寒带 和亚热带生长的树木来说，每年春季雨水较多，气温高，水分、 养分较充足，形成层细胞分裂速度快，细胞壁薄，形体较大， 材质较疏松颜色较浅。
晚材(latewood)：靠近树皮一侧，树木每年生长后期形成的 一部分木材。晚材材性的特征：在温带、寒带的秋季和亚热带 的秋季，雨水少，树木营养物质流动缓慢，形成层细胞的活动 逐渐减弱，细胞分裂速度缓慢，而后逐渐停止，形成的细胞腔 小而壁厚，木材组织致密，材质硬，材色深。
水分疏导 系统阻塞
注：有些树种的颜色并不加深，因为这些树种心材的抽提物可以是 无色或浅色，心材颜色加深并不是边材转化为心材的必然条件。
根据心边材的颜色、立木中心边材的含水率的差异， 将木材分为以下几种类型：
心材树种（显心材树种）：心、边材颜色区别明 显的树种。如：松属、落叶松属、红豆杉属、柏木 属、紫杉属等针叶树材；楝木、水曲柳、桑树、苦 木、檫木、漆树、栎木、刺槐、香椿、榉木等阔叶 树材 边材树种：心、边材颜色和含水率无明显区别的 树种。如桦木、椴木、桤木、杨木、鹅耳栎及槭属 等阔叶树材。 熟材树种（隐心材树种）：心、边材颜色无明显 区别，但立木中心木材的含水率较低的树种。如云 杉属、冷杉属、山杨、水青冈等。
树木的组成部分
2.树木的生长
树木的生长: 高生长（顶端生长，初生长） 直径生长（次生长）
高生长（顶端生长）(elongation
of tree stem)：由于树木茎尖和根尖 的顶端分生组织细胞连续分裂,使树干 不断向空中伸展,使树根不断向土壤深 层伸展。
顶端分生组织：由许多体积小,直径相 等的多面体薄壁细胞组成。这些细胞 具有强烈的分生能力,没有细胞间隙,
伪生长轮：树木在生长季节内，受到菌虫危害、霜、雹、火 灾、干旱、气候突变等的影响，生长中断，经过一定时期后， 生长又重新开始，在同一生长周期内，形成2个或2个以上 的生长轮，称为伪生长轮。不像正常年轮那样明显，也不形 成完整的圆周。
年轮的作用： （１）识别木材：圆形（绝大多数年轮）、波形 （壳qiao斗科、榛木科、槭科）； （２）鉴定木材年龄：寒温带及亚热带的树木一 年只长一轮； （３）判定树木的生长速度及生长规律； （４）某地区历史气候与各种灾害的档案库。 树龄的测定方法： （1）伐倒木法； （2）生长锥法； （3）CT扫描法； （4）X-射线衍射法。

形成层是一个连续的鞘状层，包围在整个树干、树枝、 树根的次生木质部周围，属分生组织。它向外弦向分裂 产生次生韧皮部(secondary phloem )，向内分裂产生次 生木质部(secondary xylem)。 形成层原始细胞分为：

1）射线原始细胞-分生出木射线和韧皮射线; 2）纺锤形原始细胞-分生出导管、管胞、木纤维等。
（三）幼龄材
树木在个体的生长、发育过程中，经历了幼龄成熟-老龄各个阶段，最后形成木材。幼龄材是次生 人工林快速生长树株中严重影响木材品质的部分。 研究幼龄材，可进一步提高对木材的综合利用率。 关于幼龄材，有两种错误的认识： （1）把幼龄材只看成是小树的木材。误认为，在成熟 树干中就谈不上存在幼龄材。 （2）把树株生长最初年份形成的木材看作是幼龄材， 误认为幼龄材为高度一定的圆锥形，只限于成熟树 干下方中心部位。 由于这些错误认识，就低估了幼龄材对木材品质 的影响；也可以说，对这种影响没有足够认识。
伪心材：有些边材树种和熟 材树种，由于受到真菌的侵 害，树干中心部分的材色会 变深，类似于心材，但边缘 不规则，色调不均匀，质地 松软。 有些心材树种，如圆柏，部 分心材由于真菌危害， 偶尔出现材色浅的环带，与 内含边材很相似。
心材的利用 (1)识别木材：根据有无心边材,将木材分为 显心材树种、边材树种、隐心材树种: (2)心材的工业用途：高级家具用材；提取色素、 芳香油；名贵药材等。 心材的材性：材质重硬，渗透性差, 耐久性高，材色美观。
3.木质部(xylem)
木质部位于形成层和髓之间，为树干的主要部 分，是木材加工的主要利用对象，也是木材科学的 研究对象。 木质部分为：初生木质部(primary xylem)和次 生木质部(secondary xylem)。 4.髓（髓心）(pith) 位于树干轴心，为木质部所包围的柔软的薄壁 组织。通常直径很小，有时受外界影响而偏心。它 不属于木质部，利用上无价值。髓的组织松软，强 度低，易开裂。
1.幼龄材的概念
幼龄材又称未成熟材。它位于髓心 附近，幼龄材围绕髓呈柱体，是受 顶端分生组织活动影响的形成层区 域所产生的次生木质部。（是树木 生长发育早期形成层原始细胞还没 有完全成熟时形成的木材。）
这种圆柱体从树干基部一直延伸到 梢部，因此梢部木材主要是由幼龄材构 成，而同一树木基部木材则包含有更多 的具有较高比重值的成熟材。
“幼龄”两字不是对树株而言， 而是针对树干某一高度的中心 部分。因它的生成在这一高度 树茎断面上属“早”，故名幼 龄材。 （那种只把小树的木材看成 是幼龄材，认为随树龄的增加 幼龄材就会生成为成熟材，以 及成熟树干的全部木材均为成 熟材等看法均是错误的。）
2.幼龄材的性质
幼龄材材性的总体特征劣于成熟材，具体表现为：
放大倍数
10倍 40-1600倍 1600倍以上
观察目标
组织形态 细胞形态 细胞局部形态
木材的宏观构造
组织形态
木材的微观构造
细胞形态
木材的超微构造
细胞局部形态
木材的宏观构造特征，主要研究内容：
主要宏观特征：包括心材和边材、生长轮、 早材和晚材、管孔、木射线、轴向薄壁组织、 胞间道及髓斑和色斑等。此特征一般比较稳定， 应该重点掌握。 次要宏观特征：包括木材的颜色、光泽、纹 理、花纹、结构、材表、气味、滋味、轻重和 软硬等。
木射线（ray）
木射线：木材横切面上可以看到一些颜色较浅或略带有光泽 的线条，它们沿着半径方向呈辐射状穿过年轮，这些线条称为 木射线。木射线是木材中唯一呈射线状的横向排列的组织。
木射线对材性及利用的影响 (1)具宽木射线的木材，板面花纹美丽，是制作微薄木、木家具、 木地板、装饰线条的好材料。 (2)木射线发达的木材，干燥容易开裂，易受虫菌危害。
1.2 木材的构造
主要内容
一、树木的生长与木材的形成 树木的生长与木材的形成 树干的构造 幼龄材 二、木材的构造 木材的宏观构造 木材的微观构造
一、树木的生长与木材的形成 （一 ） 树木的生长与木材的形成 树木的生长是指树木在同化外界物质的过程 中，通过细胞分裂和扩大，使树木的体积和 重量产生不可逆的增加。树木是多年生植物， 可以生活几十年至几千年。树木的一生要经 历幼年期、青年期、成年期，直至衰老死亡。 而木材产自高大的针叶树和阔叶树等乔木的 主干。要了解主干是怎样生成的，首先有必 要了解树木的生长过程。
1.树木的组成部分 树木是有生命的 有机体，是由种子 （或萌条、插条）萌 发，经过幼苗期、长 成枝叶繁茂，根系发 达的高大乔木。纵观 全树，它是由树冠、 树干和树根三大部分 组成。
1）树根(root)：占5~25%体积。 功能：吸收水分和矿物质，将树 木固定于土壤。 2）树冠(tree-crown)：占5~25% 体积。 功能：将树根吸收的水分和矿物 质等养分和叶吸收的二氧化碳， 通过光合作用制成碳水化合物。 3）树干(trunk)：占树木体积的 50~90%。 功能：一方面将树根吸收的养分 由边材运送到树叶，另一方面把 叶子制造的养料沿韧皮部输送到 树木的各个部分，并与树根共同 支撑整个树木。