第一章-樹木生長(zhǎng)與木材形成

第一章樹木的生長(zhǎng)與木材的生成

植物分類和木材名稱樹木的生長(zhǎng)與木材的形成樹干的構(gòu)造幼齡材第一節(jié)植物分類和木材名稱一、植物分類(plantclassification)植物分類是以植物的親緣關(guān)系為基礎(chǔ)，研究區(qū)分植物類別的科學(xué)。植物分類系統(tǒng)是植物分類學(xué)的中心內(nèi)容，而植物分類單位和命名則是其重要組成部分?，F(xiàn)代植物分類學(xué)所采用的：分類基本單位是種species；最高單位是界kingdom；介于其間的是門phylum、綱class、目order、科family、屬genus。

其中，最常使用的和最基本的是科、屬、種三級(jí)。二、樹木的分類樹木(tree)：木本植物的統(tǒng)稱，包括喬木、灌木和木質(zhì)藤本.1.樹木的分類樹木屬于植物，樹木的分類是按植物分類進(jìn)行的，也以界、門、綱、目、科、屬、種分類。

2.具體分類：樹木屬于種子植物。種子植物：具有由胚珠發(fā)育形成的種子，以種子繁殖后代的高等植物，根據(jù)胚珠是否被心皮包被分為裸子植物和被子植物兩大類。裸子植物(gymnosperms)：種子裸露，胚珠無心皮包被，不形成果實(shí)；被子植物(angiosperms)：種子不裸露，胚珠有心皮包被，形成果實(shí)。植物界種子植物門裸子植物亞門(其中大部分植物可產(chǎn)生針葉樹材)蘇鐵綱銀杏綱-銀杏目-銀杏科-銀杏屬-銀杏(GinkgobilobaLinn.)松柏綱…松科,如冷杉屬,落葉松屬,云杉屬,松屬,雪松屬,杉科,如杉木屬,柳杉屬,水松屬,水杉屬 柏科,側(cè)柏屬,柏木屬,圓柏屬,刺柏屬南洋杉科紅豆杉綱…羅漢松科三尖杉科(粗榧科)紅豆杉科(紫杉科)買麻藤綱被子植物亞門雙子葉植物綱：其中一小部分為闊葉樹,我國(guó)約有228科，產(chǎn)生闊葉樹材，如水曲柳、榆木、櫸木、樺木等。單子葉植物綱：如棕櫚,竹類。以刺槐為例：界—植物界Plantae門—種子植物門Spermatophyta亞門—被子植物亞門Angiospermae綱—雙子葉植物綱Dicotyledones目—豆目Leguminosae科—蝶形花科Papilionaceae屬—刺槐屬Robinia種—刺槐Robiniapseudoacacia(木材來自于裸子植物亞門中的大部分植物和被子植物亞門內(nèi)雙子葉植物綱的一小部分木本植物的樹干和粗大枝條的次生木質(zhì)部)三、樹木以及木材的名稱1．樹木的名稱

樹木的學(xué)名(scientificname)，由瑞典植物學(xué)家CarolusLinnaeus于1753年在其名著Speciesplatarum(植物種志)中最早提出來的。拉丁學(xué)名：“二名法”＝“屬名”＋“種加詞”＋(“命名人名”)如:GinkgobilobaLinn.銀杏

PinuskoraiensisSieb.etZucc.紅松Pinus松屬;Abies冷杉屬;Picea云杉屬;Larix落葉松屬Tsuga鐵杉屬另外，當(dāng)一樹種已知其屬名，而種名不確定時(shí)，可記作：屬名+sp.2．木材的名稱木材的學(xué)名：樹木的名稱

商用名：是指在生產(chǎn)、貿(mào)易等領(lǐng)域較廣泛使用的商品材名稱。

俗名：俗名或別名為非正式名稱，是木材種類的通俗叫法，往往具有地方性，故又稱地方名。由于各地的取名角度以及語言文字等方面的差異，所使用的木材名稱不盡相同。存在的問題：同物異名，異物同名。如松木；紅木等。第二節(jié)

樹干的生長(zhǎng)與木材的形成一、樹木的組成1．樹根2．樹冠3．樹干圖1-1樹木的組成（島地謙，1976）二、樹木的生長(zhǎng)1.高生長(zhǎng)（初生長(zhǎng)）和直徑生長(zhǎng)（次生長(zhǎng)）高生長(zhǎng)（頂端生長(zhǎng)）(elongationoftreestem)：是根和莖主軸生長(zhǎng)點(diǎn)的分生活動(dòng)，即頂端分生組織或原分生組織的分生活動(dòng)的結(jié)果。分生作用:細(xì)胞數(shù)量增加（細(xì)胞體積不變）向高生長(zhǎng)。

直徑生長(zhǎng)（次生長(zhǎng)）(secondarygrowth)：形成層（即側(cè)生分生組織）細(xì)胞向平周方向分裂的結(jié)果。形成層原始細(xì)胞向內(nèi)形成次生木質(zhì)部，向外韌皮部，于是樹木的直徑不斷增大。形成層：介于樹皮和木質(zhì)部之間，是一層很薄的組織，只有在顯微鏡下才可見到。頂端分生組織初生分生組織初生組織側(cè)生分生組織次生組織原表皮(原始表層)→表層組織表皮細(xì)胞木栓形成層木栓層毛茸(木栓形成層)孔邊細(xì)胞栓內(nèi)層基本分生組織→基本組織皮層髓束間組織…(束間形成層)葉肉原始形成層→維管組織(維管束)初生木質(zhì)部維管形成層次生木質(zhì)部次生韌皮部未分化的原始形成層→(束內(nèi)形成層)初生韌皮部頂端分生組織初生組織(primarytissue)：來源于頂端分生組織的組織，沒有分生能力，構(gòu)造上不完全。次生組織(secondarytissue)：來源于維管形成層的組織，無分生能力，包括次生韌皮部、次生木質(zhì)部、周皮。圖1－2頂端分生組織分生的模型圖（島地謙，1976）2.木材形成的過程(1)形成層的細(xì)胞分裂；紡錘形原始細(xì)胞→木質(zhì)部和韌皮部的軸向細(xì)胞：導(dǎo)管分子，管胞等；射線原始細(xì)胞→木質(zhì)部和韌皮部的射線細(xì)胞形成層帶：形成層原始細(xì)胞、木質(zhì)部母細(xì)胞和韌皮部母細(xì)胞三層。(2)新生木質(zhì)部細(xì)胞的成熟細(xì)胞的成熟過程：a.細(xì)胞的擴(kuò)大生長(zhǎng)；b.細(xì)胞壁增厚和木質(zhì)化。(3)成熟木質(zhì)部細(xì)胞的蓄積。(1)形成層的細(xì)胞分裂圖1-4形成層的原始細(xì)胞圖1－5次生木質(zhì)部細(xì)胞的來源(2)新生木質(zhì)部細(xì)胞的成熟圖1-6形成層帶的細(xì)胞分裂（3）形成層圓周的擴(kuò)大圖1-8形成層細(xì)胞的平周分裂和垂周分裂垂周分裂平周分裂木質(zhì)部韌皮部圖1-9紡錘形原始細(xì)胞的增加圖1-10射線原始細(xì)胞的增加第三節(jié)樹干的構(gòu)造一、樹干的組成1.樹皮2.形成層3.木質(zhì)部4.髓圖1-11樹干的結(jié)構(gòu)二、次生木質(zhì)部和初生木質(zhì)部的不同：1.細(xì)胞的起源2.組成系統(tǒng)3.量4.利用角度5.蓄積方向不同三、幼齡材(juvenilewood)

幼齡材又稱未成熟材。它位于髓心附近，幼齡材圍繞髓呈柱體，是受頂端分生組織活動(dòng)影響的形成層區(qū)域所產(chǎn)生的次生木質(zhì)部。也即未成熟的形成層產(chǎn)生的木材，占5～20個(gè)年輪。幼齡材和成熟材是同一株樹上兩個(gè)有明顯不同的部分。

“幼齡”兩字不是對(duì)樹株而言，而是針對(duì)樹干某一高度的中心部分。因它的生成在這一高度樹莖斷面上屬“早”，故名幼齡材。圖1-13幼齡材在樹木中所占的比例樹齡/年幼齡材比例/%1.幼齡材形成的機(jī)理

成熟樹干靠近樹梢區(qū)域的生長(zhǎng)較其它部分旺盛；而一株幼樹，它的全體均生長(zhǎng)旺盛。它為了正常發(fā)育需要有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)平衡，在達(dá)不到這種平衡時(shí)，發(fā)育就受到威脅、壓抑。這種狀況下生成的木材也就與成熟材不同，常被視為品質(zhì)較差者。

根據(jù)木材結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的主要差異，樹干的主莖可以區(qū)分為兩個(gè)區(qū)域：幼齡材與成熟材圖1-12幼齡材和成熟材的位置2.成熟樹干主莖的兩部分

3.幼齡材的性質(zhì)①木材結(jié)構(gòu)方面纖維長(zhǎng)度、纖維的尺寸、螺旋紋理、s2層的微纖絲角度等②木材物理力學(xué)性質(zhì)方面

密度、晚材百分率、干縮性、含水率等。力學(xué)性質(zhì)一般，幼齡材的強(qiáng)度降低約15%～30%，也有的比正常成熟材在同一強(qiáng)度上降低50%。由于纖絲角度大，順紋抗拉強(qiáng)度明顯降低。③木材化學(xué)性質(zhì)方面

針葉樹幼齡材與成熟材通常化學(xué)性質(zhì)差異很大，有較高比率的木質(zhì)素和高聚糖，較低的纖維素和半乳甘露聚糖。幼齡材單位體積的漿產(chǎn)量比成熟材低5%~15%。由幼齡材和成熟材制造出紙的質(zhì)量有明顯的差異。幼齡材的纖維（管胞或木纖維）長(zhǎng)度均小于相應(yīng)的成熟材。樹干的螺旋紋理傾角（針葉樹材的管胞傾角）和細(xì)胞壁微纖絲傾角均大于成熟材。幼齡材剛性小、強(qiáng)度低，受外力后易撓曲，不適于作承重構(gòu)件；而成熟材的強(qiáng)度和剛性均穩(wěn)定，能充分抵抗外力的影響。幼齡材干縮系數(shù)大，木制品尺寸不穩(wěn)定，易產(chǎn)生翹曲變形。因此幼齡材在一些用途方面要受到限制。幼齡材材性的總體特征劣于成熟材具體表現(xiàn)為：4.識(shí)別、界定幼齡材

定義幼齡材的主要依據(jù)是木材的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和木材性質(zhì)。

木材細(xì)胞的尺寸，如針葉樹材中管胞的長(zhǎng)度，闊葉樹材中導(dǎo)管分子的長(zhǎng)度；木材密度；木材細(xì)胞壁壁層S2層的微纖絲角；木材的干縮濕脹率、生長(zhǎng)輪寬度、晚材率、壁率和基本密度等指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)。這不僅是因?yàn)樗鼈儨y(cè)定方便，更主要的是每項(xiàng)指標(biāo)從不同側(cè)面綜合反映出木材物理力學(xué)性能，而且它們之間有著緊密的聯(lián)系。目前研究的共同結(jié)論是，幼齡材持續(xù)期在樹種間有很大變化，一般為5～20年，即短者約5年，而長(zhǎng)者可達(dá)20年，