木质材料学3

木 材 学林学院：张晓燕林学院：张晓燕木 材 学第三章 木材细胞2木 材 学3.1 木材细胞的生成3.1.1 形成层原始细胞的分裂(一）形成层原始细胞种类有两种：1 纺锤形原始细胞 (a)长轴沿树高方向，两端尖削，呈纺锤形，是木质部中纵行细胞的来源；2 射线原始细胞 (b)形体小，聚集成射线状，是木质部中横行细胞的来源。 木 材 学导管轴向薄壁组织管胞木纤维射线管胞射线薄壁细胞形成层原始细胞分生出来的细胞纺锤形原始细胞射线原始细胞木 材 学（二）形成层原始细胞的分裂 平周分裂： 分生出次生木质部和次生韧皮部，使细胞层数增加，即径向增加； 垂周分裂： 使形成层的细胞数增加，即增大形成层的周长。 如图（三）形成层的种类 叠生形成层： 形成层原始细胞排列整齐，呈明显的层次； 非叠生形成层： 形成层原始细胞排列不整齐，不在同一水平面上。木 材 学 6形成层原始细胞的分裂平周分裂：使细胞层数增加，即直径增加垂周分裂：使形成层周长增加，即增加形成层细胞数木 材 学A 非叠生形成层 B 叠生形成层纺锤形原始细胞 射线原始细胞木 材 学3.1.2 木材细胞的形成和胞壁增厚（一）木质部新生细胞体积的增大主要表现为细胞尺寸增加，包括： 直径增加： 在一些种类细胞中特别明显，如导管；另一些种类细胞的直径增大较小，如木纤维。 长度伸长： 细胞尺寸的纵向增长，是细胞延伸的结果。木 材 学3.1.2 木材细胞的形成和胞壁增厚（二）木质部新生细胞的胞壁增厚 实质： 原生质逐渐转化成为胞壁物质添加在细胞壁上。 厚壁细胞和薄壁细胞胞壁增厚情况不同：厚壁细胞：其原生质全部转化为细胞壁成分。薄壁细胞：只部分原生质转化为细胞壁成分，在细胞位于边材时保持生机，转变为心材时，转化为木材抽提成分。另一部分原生质：木 材 学3.2 木材细胞壁结构3.2.1 木材细胞壁组成木材细胞壁的主要化学成分有三种：1.骨架物质 纤维素， 以分子链聚集成排列有序的微纤丝束存在于细胞壁中，赋予木材抗拉强度和弹性。2.基体物质 半纤维素， 以无定形状态渗透在骨架物质之中 ,赋予木材剪切强度和一定的刚性。3.结壳物质 木质素， 遍布于细胞壁中。是在细胞分化的最后阶段才形成的，它渗透在细胞壁的骨架物质之中，赋予木材抗压强度和刚性。木 材 学3.2.2 微纤丝及其构成1 微纤丝 构成木材细胞壁的结构单位，它是由纤维素分子束聚合而成的纤丝。微纤丝角（ ） (microfibrillar angle)：细胞壁中微纤丝排列方向与细胞主轴所成的角度。2 基本纤丝 构成微纤丝的基本单位。在电子显微镜下观察时，认为组成细胞壁的最小单位是基本纤丝。基本纤丝宽约 3.55.0nm， 断面大约包括 40（或3742）根纤维素分子链，在基本纤丝内纤维素分子链部分区域排列成结晶结构。如图木 材 学 12纤维素分子链 基本纤丝 微纤丝3742根 24束无定形区结晶区微纤丝及其构成木 材 学微纤丝及其在细胞壁中的存在状态纤维素半纤维素木质素结晶区无定形区木 材 学3 结晶区和非结晶区 结晶区： 沿基本纤丝的长度方向，纤维素分子链排列致密、平行、定向良好。 非结晶区： 纤维素分子链排列稀疏，不平行，形成较大的间隙，结合力下降，又称或无定形区。结晶区与非结晶区之间无明显的绝对界限，而是在纤维素分子链长度方向上呈连续的排列结构。无定形区结晶区木 材 学3.2.3 壁层结构（以管胞和纤维为例）1 胞间层 ：细胞分裂后最早形成的分隔部分，由果胶质构成，与初生壁连结紧密，又称复合胞间层。2 初生壁（ P） ：细胞最初生长所形成的壁，很薄，常与胞间质结合在一起，占细胞壁厚度的 1%左右，其上微纤丝排列成松散的网状结构。3 次生壁 ： 包括三 S1、 S2、 S3三 层 ，每 层 的厚度和微 纤丝 角度不同，其中 S2层 最厚， S3层 内表面 上常有瘤层。如图细胞壁的壁层构造木 材 学 16管胞壁层构造实例木 材 学木材细胞壁的壁层结构瘤层S3层： 08% 6090 S2层： 7090% 1030 S1层： 921% 5070 初生壁胞间层次生壁次生壁各层占细胞壁厚度的百分比和各层微纤丝角不同木 材 学3.2.4木材细胞壁的各级构造图解木 材 学3.3 胞壁特征内容提要 ：3.3.1 纹孔3.3.2 眉条3.3.3 螺纹加厚3.3.4 锯齿状加厚3.3.5 瘤层3.3.6 径列条和分隔木 材 学3.3.1 纹孔（一）纹孔和纹孔对概念（二）纹孔的类型（三）纹孔的组成（四）纹孔对种类（五）针、阔叶树材的具缘纹孔（六）澳柏型具缘纹孔（七）附物纹孔20木 材 学（一）纹孔和纹孔对概念 纹孔： 是在木材细胞壁加厚产生次生壁时，初生壁上未被加厚的部分，即次生壁上的凹陷。纹孔对： 即指成对存在的纹孔。如图21木 材 学 22纹孔及纹孔对木 材 学（二） 纹孔的类型 单纹孔： 纹孔腔的宽度无变化，常见于薄壁细胞中。 具缘纹孔： 次生壁拱出于纹孔腔上，形成一个拱形的边缘从而使纹孔口明显变小。常见于厚壁细胞中。23木 材 学木纤维壁上的具缘纹孔导管间壁上的具缘纹孔管胞壁上的具缘纹孔木 材 学（三）纹孔的组成1 纹孔膜 : 纹孔对之间的隔膜 ,即两个相邻细胞的胞间层和初生壁共同组成的复合胞间层；2 纹孔缘 : 具缘纹孔的次生壁呈拱形的部分；3 纹孔环： 纹孔膜周围的加厚部分；4 纹孔腔： 由纹孔膜到细胞腔的全部空隙；5 纹孔室： 由纹孔膜与拱形环绕纹孔缘之间的空隙部分；6 纹孔塞： 针叶树材具缘纹孔的纹孔膜中央的加厚部分；7 塞缘： 纹孔塞边缘部分的纹孔膜。 纹孔塞纹孔缘纹孔口塞缘纹孔室纹孔环木 材 学8 纹孔道： 由细胞腔通向纹孔室的通道；9 纹孔口： 由纹孔室通向细胞腔的开口；其中纹孔外口： 由纹孔道通向纹孔室的开口；纹孔内口： 由纹孔道通向细胞腔的开口；10 纹孔口的内含和外延内含纹孔口： 纹孔内口直径不超过纹孔环；外延纹孔口： 纹孔内口直径超过纹孔环。纹孔的组成次生壁纹孔室胞间层纹孔外口纹孔内口纹孔环木 材 学（四）纹孔对的种类有三种：1 单纹孔对2 具缘纹孔对3 半具缘纹孔对单纹孔对 半具缘纹孔对具缘纹孔对木 材 学（五）针、阔叶材上的具缘纹孔1 针叶树材管胞上的具缘纹孔 纹孔膜中央有一个纹孔塞 ； 从正面看成三个圆形 ,两相邻管胞间的具缘纹孔对是对称的； 早材管胞上常形成闭塞纹孔。如图木 材 学纹孔