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第二章 木材的宏观构造
(The Gross Characteristics of the Stem Wood)
研究木材构造的目的,在于揭示树种间木材结构上的共同性
和相异性,以达到深刻认识木材本质和识别木材的目的。
研究木材构造依据采用的工具和放大倍数分为三种构造特
征,即 宏观构造特征、微观构造特征和超微构造特征 。
宏观构造特征(粗视构造) (gross structure feature):
用肉眼或放大镜所观察到的木材构造特征 。
微观构造特征:借助于普通光学显微镜观察到的木材构造特征。
超微构造特征:应用 X射线和电子显微镜显示木材细胞壁的结
构特征。
本章专门谈论木材宏观构造特征,它是人们用肉眼或放大镜
识别木材的依据,也是学习木材微观构造特征和超微构造特征的
基础。
第一节 木材宏观特征的意义
一、木材宏观特征 ( gross structure
characteristics of wood)
木材的宏观特征 又称粗视特征。
木材工业生产和流通中的木材识别主
要是依据木材的宏观特征。它包括:
边材、心材、生长轮(年轮)、早材、
晚材、树脂道、轴向薄壁组织、木射
线和波痕等。材色、纹理、气味等也
可作为识别木材时的辅助特征 。
木材的宏观特征,可分为主要特
征和辅助特征两部分 。主要特征是木
材的结构特征,它们比较稳定。辅助
特征又称次要特征,它们通常变化较
大,只能在宏观识别木材中作为参考。
此外,在现场识别时还可依据树皮特
征以及原木经剥皮后显露在原木表面
的形态特征 — 即材表特征来区分木材。
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二、木材的三切面
( the three sections of wood)
木材的三切面 可充分把木材结
构特征反映出来。反之,要充分认
识木材的结构特征,又必须通过三
切面进行。三切面本身不是木材特
征,它是人为确定的三个特定的木
材截面对它们的观察就可以达到全
面了解木材构造的目的。
1.横切面 (cross section),与树干
主轴或木纹相垂直的切面,亦称横
断面或端面 。在横切面上可以观察
各种轴向细胞分子的横断面和木射
线的宽度。
2.径切面 (radial section),通过髓
心与木射线平行或与生长轮相垂直
的切面 。
3.弦切面 (tangential section),平
行于主轴与年轮相切的切面 。 多媒体课件
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4.轴向 (longitudinal),树干的主轴方向 。
5.径向 (radial),年轮的直径方向(法线方向) 。
6.弦向 (tangential),年轮的切线方向(切线方
向) 。
7.纵切面 ( longitudinal section),与主轴方向平
行的切面。包括 径切面和弦切面 。
法线方向
切线方向
第二节 木材的主要宏观特征
( The Primary Gross Characteristics of Wood)
一、边材、心材和熟材
1.边材 (sapwood),树干中靠近
树皮,材色较浅,水分较多
的外围木质部 。
2.心材 (heartwood),树干中靠
近髓心,材色较深,水分较
少的中心木质部 。
二者的关系:心材是由边
材转变过来的。在转变过程
中细胞逐渐缺氧而死亡,水
分输导系统阻塞,胞腔中形
成沉积物。
心材的特点:颜色变深,
材质变脆,容重增大,渗透
性降低,耐久性提高,胞腔
内有沉积物。
(天然林 -水曲柳)
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一、边材、心材和熟材
3.熟材 (ripewood),树干的中心部
分与外围部分的材色无区别,但
含水率不同,中心水分较少的部
分称为熟材。
4.心材树种(显心材树种)
(heartwood tree),心、边材颜
色区别明显的树种 。如松属、
落叶松属、红豆杉属等。
5.边材树种 (sapwood tree),心、
边材颜色区别不明显的树种 。如
桦木、杨木等。
6.熟材树种(隐心材树种)
(ripewood tree),心、边材颜色
几无区别,但在立木中心材含
水率远远小于边材的树种 。如云
杉属、冷杉属、椴木等。 多媒体课件
识别应用
( 1) 边材、心材区分的明显与否是木材识别的一个重要依据 。
例如,边材、心材区分的明显的树种, 红松、落叶松、
水曲柳 等。
边材,心材区分的不明显的树种, 椴木、杨木、桦木 等。
( 2) 边材的宽度
例如,边材窄, 紫杉,黄波罗等。
边材宽,马尾松,银杏 等。
( 3) 假心材 ( false heartwood),边、心材区分不明显的树种,
受真菌侵害,发生初腐时木质部 中心部分 的材色变深。
如桦属、杨属、柳属等。
假心材的特点:边缘不规则,色调不均匀 。
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二、生长轮或年轮,早材和晚材
1.生长轮 (growth increment ring),每
一个生长周期所形成的一层环状木质
部,在横切面上 围绕髓心构成的许多
同心圆 。
年轮 (annual ring),温、寒带树种的
生长期一年仅有一次,其生长轮称之
为年轮 。
年轮在三个切面上呈现的形状,
横切面 — 同心圆( concentric)
径切面 — 平行的条状或带状
弦切面 — 抛物线状或,V” 字形
伪年轮 ( false annual ring),寒、温
带树木在生长季节里,有时会因气候
突变、霜、雹、干旱、火灾等非生物
因素或昆虫、病菌等生物因素的影响,
导致在一个生长周期内出现两个或 两
个以上不连续的年轮。
伪年轮判定依据:伪年轮呈不完整
的圆圈状或其界线不如真年轮明显。 多媒体课件
识别应用
( 1) 年轮的明显与否
例如,明显 —— 落叶松,柞木等
不明显 —— 红松,冷杉等
( 2) 年轮的形状
一般为 同心圆,个别树种呈不规
则的波浪状。如紫杉。
( 3) 年轮的宽度
例如,年轮宽 —— 泡桐
年轮窄 —— 紫杉,黄杨木
2.早材和晚材
早材 (earlywood or
springwood),生长轮
中,在生长季节早期形
成的材质疏松轻软,细
胞腔较大,胞壁薄,材
色较浅的部分。
晚材 (latewood or
summerwood),生长
轮中,在生长季节晚期
形成的材质较硬实,细
胞腔小,胞壁厚,材色
较深的部分。
(红松 )
识别应用
( 1) 早材至晚材的变化缓急
急变 (rapid change)—
硬松类,落叶松,马尾松、
油松等
缓变 (slow change)—
软松类,红松,冷杉等
( 2) 晚材率,晚材宽度占生
长轮宽度的百分比。
p— 晚材率( %); a— 一个
年的宽度;
b— 一个年轮中晚材的宽度。
晚材率用于衡量针叶材 。
晚材率的大小不仅在识别中
有用,而且是衡量木材强度
及材质材性的一个重要标志。
%100abp ??
三、管孔 (pore)
导管 (vessels),绝大多数阔叶材所具
有的输导组织 。
管孔 (pore),在横切面上导管呈孔穴
状 。
有孔材 (porous wood)— 具有导管的
阔叶材 ;
无孔材 (nonporous wood)— 不具有导
管的针叶材 。
管孔的有无是区别阔叶材和针
叶材的重要依据 。
针叶材除麻黄属、百岁兰属和买
麻藤属的树种外,均不具导管;
阔叶材除水青树属和昆栏树属外
均具有导管。
(白华、红松)
1.管孔的分布(生长轮类型)
1.管孔的分布(生长轮类型)
( 1) 散孔材 (diffuse porous
wood),生长轮内早、晚材管孔
的大小无显著差别,分布较
均匀 。如槭木,杨木, 椴木 等。
( 2) 环孔材 (ring porous wood):
生长轮内早材管孔明显大于晚材
管孔,沿年轮呈环状 排列 。如
水曲柳、柞木、榆木,黄波罗等。
( 3) 半散孔或半环孔材 (semi-
diffuse or semi-ring porous
wood),生长轮内管孔的分布介
于散孔材和环孔材之间,早材管
孔较 大,略呈环状排列,早材
管孔到晚材管孔渐变,但界线又
不甚明显 。如 核桃楸,枫杨等。
(紫椴 -散孔)
黄玻萝 -环孔、香樟木 -半还孔
2.管孔的组合类型
(主要指散孔材和环孔材
的晚材部分)
( 1) 单管孔 ( solitary
pore),指一个管孔完
全被其它分子所环绕
(单独存在),如色木。
( 2) 复管孔 ( multiple
pore),指两个或两个
以上的管孔紧靠在一起,
在联结处呈扁平状,有
如一个管孔被分割开,
如桦木。
(黄玻萝、紫椴)
2.管孔的组合类型
( 3) 管孔团 ( pore
cluster),三个
以上管孔组合在一
起呈鸟巢状,如桑
木。
( 4) 管孔链 ( pore
chain),管孔相
互排列成径向链,
但每一单独管孔仍
保持其原来形状,
如冬青木。
(春榆、柿木)
3.环孔材晚材管孔的分布类型
( 1) 星散状,晚材管孔多数单独或
聚合,均匀或比较均匀的分布,
如 水曲柳,梧桐等。
( 2) 弦列状(切线状),晚材管孔
在晚材带各短切线状排列,如 榆
木、黄玻萝。
( 3) 径列状,晚材管孔一至数列沿
树干半径方向排列,呈辐射整状,
如 柞木,麻栎等。
( 4) 斜列状,晚材管孔的排列与树
干半径方向构成一定的角度,如
刺楸 。
( 5) 不规则状,晚材管孔排列无一
定方向,为不规则的径列或弦列
组合而成,呈,Y”形或,X”形排
列,如 构木 。
4.管孔的内含物
( the content of pore)
4.管孔的内含物
指管孔内的侵填体或无定形
沉积物(树胶、矿物质或有机沉
积物)
( 1) 侵填体 (tylosis),宏观下,是
管孔内一种具光泽的泡沫状填充
物,如刺槐,榉木, 黄连木 等。
侵填体形成原因:导管附近
的薄壁细胞(如射线或轴向薄壁
细胞)通过导管管壁的纹孔挤入
胞腔,局部地或全部地将导管堵
塞时所形成的瘤状物。前者如麻
栎,后者如刺楸。
侵填体的有无和数量多少,
有助于识别木材和木材的某种用
途。具有侵填体的木材,渗透性
下降,天然耐久性提高。
( 2)树胶 ( wood-gum) 或其他沉
积物:指填塞在导管中的不规则
的暗褐色点状或块状物,如黄波
罗 。
四、轴向薄壁组织 (longitudinal arenchyma)
轴向薄壁
组织,指形
成层纺锤形
原始细胞所
形成的 薄壁
细胞。
它们沿
树轴方向排
列。在横切
面上,呈比
木材颜色浅
的线条或围
绕管孔的圆
圈或斑点状。
用水润湿后
更为明显。
识别应用
是阔叶材识别的重要特征之一,对针叶材没有多大
价值(因为针叶材的轴向薄壁组织通常很不发达)。
1.明显度
( 1) 不发达,在放大镜下不见或不明显,如 木荷 。
( 2) 发达,在放大镜下可见或明晰,如 枫杨 等。
( 3) 很发达,在肉眼下可见或明晰,如 泡桐, 梧桐 等。
2.类型 包括 傍管型 和 离管型
( 1)傍管型薄壁组织:环绕于导管周围与导管相连生。
① 环管束状,围绕在导管周围呈不同宽度的鞘状,
如 水曲柳 。
② 翼状,环绕导管并向两侧弦向展开,形似鸟翼,如 泡桐 。
③ 聚翼状,翼状薄壁组织相互连生在一起,如 洋槐 。
④ 宽带状,轴向薄壁组织构成平行于年轮的宽带,肉眼下
显著,如 铁刀木 。
2010-5-12
( 2) 离管薄壁组织 (apotracheal parenchyma):
不与导管连生,单独分布于木质部。
① 星散状,轴向薄壁细胞呈零星分布,数量较少,
肉眼下不见,如 桦木属 。
② 切线状,轴向薄壁细胞呈弦向排列的短切线、
长切线或连成网线,如 核桃木 。
③ 轮界状,分布在年轮末缘,呈连续或断续细线,
如 杨属、柳属 。
④ 离管带状,轴向薄壁组织的同心线或同心带不
依附于导管,如 榕树, 花香树 。
五、木射线 (wood ray)
髓射线, 在木材横切
面上有颜色较浅的,从
髓心向树皮呈辐射状排
列的组织 。
木射线, 在木质部的
髓射线 。
在弦切面上,木射线
呈短线或纺锤形,可显
示出木射线的高度和宽
度。顺着木材纹理方向
为高度,垂直纹理方向
为宽度。
木射线的宽度(明显
度):
1.宽木射线 ( broad
wood ray),肉眼下
甚明晰,宽度在
0.2mm以上;
2.中等木射线 ( medium
wood ray),肉眼下
可见或明晰,宽度
0.1mm~0.2mm;
3.细和极细木射线 ( thin
and very thin wood
ray),肉眼下不见
或不明晰,宽度
0.05mm~0.1mm。
(水青树、柞木)
六、胞间道 (intercellular canal)
1,胞间道:分泌细胞围绕
而成的长形细胞间隙。
分轴向和径向两种。
2.(正常) 树脂道 (normal
resin canal),贮藏树脂
的胞间道(针叶材) 。
在横切面上轴向树脂道
呈星散状分布,一般在
晚材中为浅色或深色的
小点。
3.树胶道 (gum duct),贮
藏树胶的胞间道(阔叶
材) 。
(红松、黄玻萝)
识别应用
( 1) 正常树脂道的有无
具有正常树脂道的树种 有,松、云杉、落
叶松、黄杉、银杉、油杉 等六属。
( 2)树脂道的大小和多少,大 小,
多 少 的顺序为:
松属 落叶松属 云杉和黄杉属
油杉属
( 3) 创伤树脂道 ( traumatic resin canal),活
树因受伤而形成的树脂道。
轴向创伤树脂道在横切面上常数个连接在
一起呈弦向排列,为断续的环状,常在早材带
内,如冷杉。
七、髓斑 (pith fleck)
髓斑 (pith fleck),
木质部受虫害后产
生的一种愈合组织,
在横切面上呈褐色
弯月状斑点 。
髓斑都是薄壁
组织,质地松软,
分布无规律。但常
发生在某些特定的
树种中,如杉木、
柏木,桦木,樱木
等。
第三节 木材的次要宏观特征
( The Secondary Gross Characteristics of Wood)
一、纹理、结构和花纹
(一) 纹理 (grain),指木材这轴向细胞分子(如管胞、纤维、导
管等)的排列方向。 纹理的类型,
1.天然纹理,
( 1) 直纹理 — 木材轴向分子与树干的长轴相平行,如杉木、红松、
榆木等。
( 2) 斜纹理 — 木材轴向分子与树干的长轴成一定的角度。
① 螺旋纹理 — 木材纹理围绕树轴成单方向向左或向右呈螺旋状排列,
如侧柏。
② 交错纹理 — 指螺旋纹理的方向有规律的反向,即纹理的倾斜角时
而从左,时而从右向 相反的方向改变,如蓝果树。
( 3) 波状纹理 — 指轴向薄壁组织,按一定规律向左右弯曲,呈波
状起伏,如樱桃、笔木、鸡尖等。
( 4) 皱状纹理 — 基本上同波状纹理,只是波幅较小,形同皱绸,
如色木。
2.人工纹理
( 1) 圆锥纹理 — 旋切单板时旋刀与原木成一定角度所形成的纹
理。
( 2) 弦切纹理 ( spiral grain) — 弦切板上由于早、晚材带细胞
大小、深浅不同,构造不同,呈抛物线形。
( 3) 径切纹理 — 径切板上,结构不同的早、晚材带平行排列而
产生的带状纹理。
( 4) 旋切单板纹理 — 旋切时与原木成一定角度。
(二)结构 (texture)
结构 (texture),指木材各种细胞的大小和差异程度。
1.粗结构 ( coarse texture) — 指细胞较大,孔隙较多,早、晚材
急变,如落叶松、柞木等。
2.细结构 ( fine texture) — 指细胞较小,孔隙较少,早、晚材渐
变,如椴木。
(三)花纹 (figure)
花纹, 木材表面因节疤、纹理、年轮、木射线、轴
向薄壁组织、材色等而产生的图案 。
花纹与木材构造有密切关系,对识别木材有帮
助,适于作各种装饰材。
花纹的种类:
( 1) 银光花纹 — 因具有宽木射线而产生的,
如栎木。
( 2) 鸟眼花纹 — 指寄生植物寄生于树木皮部,促
使局部木材凸陷,并突入木材的凹痕内,弦向
锯材的表面形似鸟眼,如示槭木。
( 3) 鱼骨花纹 — 由于木材分子相互成一定角度,
当沿树木枝丫锯切时所得材表近似鱼骨。
( 4) 波状花纹 — 木材细胞排列方向几乎与木材纵
轴成直角,在径壁面上呈波浪形,如 桃花心木。
有作小提琴的背板。
( 5) 树瘤花纹 — 树木受伤而形成一圆球状凸出物。
这些树瘤是由许多大而未发育的芽所 形成,纹
理方向极不规则。
( 6) 泡状花纹和棉花状花纹 — 木材弦切面上呈现
交织的细微凹陷图样。
二、颜色与光泽 ( color and luster)
1.颜色 (color),由于细胞内
含有各种色素、树脂、树胶、
单宁及油脂等物质,并渗透
到胞壁中。 如:云杉为白
色,乌木为黑色,红豆杉为
红色,黄波罗为黄色或黄褐
色。
木材的颜色可作为木材
识别的重要特征之一,但木
材的颜色变化很大,通常以
气干材新切面的颜色为准。
2.光泽 (luster),是指光线反
射于木材后的光亮度。
一般径切面上的光泽比
弦切面强,是因为径切面上
具有许多反光的射线斑纹。
三、气味与滋味 ( odor and taste)
1.气味 (order),来源于细
胞腔内含有的各种挥发
性物质以及树脂、树胶、
单宁的物质。
如,樟木 具樟脑或辛辣
气味 制樟木箱;
红椿具清香气味制
作烟盒;
檀香木具有香气
制檀香扇。
2.滋味 (taste),由于木材
中渗透物被溶解所致。
如:苦木 - 苦味;
糖槭 - 甜味。
四、轻重与软硬
木材可分为轻、中、重和软、中、
硬各三大类。
1.轻的木材:密度 <0.4g/cm3 ;
端面硬度 < 5000 N/cm2,如
泡桐,黄桐、鸡毛松等。
2.中的木材:密度在
0.5~0.8g/cm3 ; 端面硬度在
5000~10000 N/cm2,如陆均
松、黄杞,枫桦 等。
3.重的木材:密度 > 0.8g/cm3 ;
端面硬度 > 10000 N/cm2,
如子京、荔枝木,砚木 等。
木材硬度的精确判断需
要用力学试验机测定。但木
材识别的粗放要求,一般是
用指甲在标本上试之有无痕
迹,或用小刀切削,以试其
难易程度。
五、材表 ( surface of wood)
材表( surface of wood),
原木剥去树皮后的木材表面。
材表的形式:
1.材表光滑,如杉木。
2.材身凸凹或波浪起伏,如多
香木。
3.槽棱
4.波浪状(叠生构造):在阔
叶材的弦切面或材表上,木
射线和轴向分子整齐而有规
律 的层状排列,用肉眼观察,
呈细的水平细线,如柿树、
椴木、黄檀、砚木等。
5.乳汁迹:是一种裂隙状的通
道或透镜形的孔穴,径向通
过木质部,如灯架木。
第四节 木材的宏观识别
( the gross identification of wood)
一、宏观识别木材的依据和方法
( 1) 生长轮:生长轮的明显度、形状、宽度等 ;
( 2) 心材是否具有特殊颜色 ;
( 3) 特殊气味 ;
( 4) 特殊滋味 ;
( 5) 油性感觉:如落羽杉、柏木、福建柏等 ;
( 6) 管孔:管孔的有无、分布类型、组合及排列类型等 ;
( 7) 轴向薄壁组织:类型(傍管型或离管型) ;
( 8) 木射线:宽度、高度、数量和类型等 ;
( 9) 树脂道(或树胶道) ;
( 10) 边、心材:区分明显与否、边材宽度等 ;
( 11) 早、晚材:早材至晚材变化缓急、晚材率等 ;
( 12) 轻重、软硬等 。
二、木材检索表
木材检索表常采用 对分式检索表,即
将木材各种特征按照有、无或正、反并
列进行对比,将相同的归在一项,不相
同的归在另一项。在相同的项下,又按
照不同之点再进行划分,直至将木材树
种检索到属或种为止。
本章结束
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