《木质材料学》课件.ppt

,木材学演示文稿,林学院：张晓燕,第三章 木材细胞,2,3.1 木材细胞的生成,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。,（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。,6,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：,3.2 木材细胞壁结构,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。,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,12,3 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。,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,16,管胞壁层构造实例,木材细胞壁的各级构造图解,3.3 胞壁特征,内容提要：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,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,（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,21,22,纹孔及纹孔对,（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,（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。,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。,（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,（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,2 阔叶树材木纤维上的具缘纹孔纹孔膜中央没有纹孔塞；纹孔内口呈长纺锤形，相邻纤维胞壁上纹孔口的走向相反，故常呈交叉状；纹孔内口有内含和外延之分；纹孔外口正面观察是比纹孔室范围小一些的圆圈。,（六）澳柏型具缘纹孔 是一种特殊的具缘纹孔，在纹孔缘的上下有次生壁的条状加厚，形成双重的纹孔室，从正面观察，在纹孔口上下有两条括弧状的横闩。多见于针叶树材澳柏属的树种中。,（七）附物纹孔 是阔叶树材的一种具缘纹孔，在纹孔次生壁上存在一些突起物，由细胞腔一直到纹孔腔，甚至延及纹孔膜。,3.3.2 眉条 指针叶树材管胞上，沿具缘纹孔对的上、下边缘，由胞间层和初生壁形成的一种条状加厚。,螺纹加厚 1.螺纹加厚：细胞次生壁内表面上，由微纤丝局部聚集呈螺旋脊状突起环绕形成的结构，它是次生壁S3层的延续，呈S或Z状。2.螺纹裂隙：是穿透次生壁到胞间层的微细裂口，倾斜度较螺纹加厚大，常见于应压木的管胞中。如图,锯齿状加厚 是射线管胞内壁的锯齿状突起，也是次生壁的加厚。多见于松科硬松类的树种，软松类的射线管胞内壁平滑。如图,射线管胞 A 内壁锯齿状加厚（马尾松）B 内壁平滑（红松）,瘤层 是细胞壁内表面的细微隆起物，多由S3层次生壁向细胞腔分叉出来形成，但其化学成分与细胞壁不同，它是非纤维素物质。,管胞内壁瘤层 导管内壁瘤层,3.3.6 径列条和分隔1 径列条：是针叶树材轴向管胞上，从一侧弦壁延伸到另一侧弦壁，辐射状横过细胞腔的条状加厚。2 分隔：是阔叶树材纤维细胞腔中的横向分隔。它是在次生壁形成之后，原生质体又行分裂形成横壁，将纤维细胞分成二到数室。,径切面径列条 横切面径列条,分隔木纤维,3.4 树木中的细胞类型,木质部中的细胞（一）管胞和导管分子 管胞是单个细胞，末端尖锐，上下两管胞的端部紧密地重叠，在植物中具有输导和支持的功能，针叶树材的输水分子只由管胞组成。,针叶树材管胞,在系统发育中，管胞向两个方向演化：一个是胞壁更加增厚，壁上纹孔变窄，特化为专营支持功能的木纤维；另一个方向是细胞端壁溶解，特化为专营输导功能的导管分子。导管分子与管胞的区别在于端壁在发育过程中溶解消失形成较大的穿孔。许多导管分子纵向连接成行列，通过穿孔直接沟通，阔叶树材的木质部中除了原始的管胞外主要含有导管。,木质部中的细胞（二）木质部中的纤维细胞（木纤维）纤维是两端尖细的梭状细长细胞，长比宽大许多倍，细胞壁明显地次生增厚，但木质化的程度很不一致，壁上纹孔较少，它们常紧密结合成束，是被子植物中主要的支持组织。（三）木质部薄壁细胞 也称木薄壁细胞，常含有淀粉和结晶，有贮藏的功能。它们在发育后期也常木质化。,韧皮部中的细胞类型（一）筛管分子和伴胞 筛管分子与导管分子相似，也是管状细胞，许多筛管分子纵向连接成筛管，是阔叶树材中运输有机物的细胞。,伴胞是与筛管分子起源于同一母细胞的小型薄壁细胞，有细胞核，它与筛管分子的功能是密切相关的。,韧皮部中的细胞类型（二）筛胞 筛胞是针叶树材中输导有机物的的组织，它与筛管分子相比，特化程度较低，输导功能也较差。（三）韧皮部纤维 在韧皮部中起支持作用，但其木质化的程度较弱，因而质地较坚韧有抗曲挠的能力。（四）韧皮部薄壁细胞 主要起贮藏作用，常含有淀粉和各类贮藏物。,