第一章----樹木生長與木材形成

1、第一節(jié)第一節(jié) 植物分類和木材名稱植物分類和木材名稱一、植物分類一、植物分類( plant classification ) 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。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：現(xiàn)代植物分類學(xué)所采用的： 分類基本單位是分類基本單位是 種種 species； 最高單位是界最高單位是界 kingdom； 介于其間的是門介于其間的是門 phylum 、綱、綱 cla

2、ss、目、目order、 科科 family 、屬、屬 genus。 其中，最常使用的和最基本的是科、屬、種三級。其中，最常使用的和最基本的是科、屬、種三級。二、樹木的分類二、樹木的分類樹木樹木(tree)：木本植物的統(tǒng)稱，包括喬木、灌木和木質(zhì)：木本植物的統(tǒng)稱，包括喬木、灌木和木質(zhì) 藤藤本本. 1. 樹木的分類樹木的分類n 樹木屬于植物，樹木的分類是按植物分類進(jìn)行的，也以界、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。門、綱、目、科、屬、種分類。 2. 具體分類：樹木屬于種子植物。具體分類：樹木屬于種子植物。n 種子植物：種子植物：具有由胚珠發(fā)育形成的種子，

3、以種子繁殖后代的高等植物，根具有由胚珠發(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。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。n 裸子植物裸子植物(gymnosperms)：種子裸露，胚珠無心皮包被，不形成果實(shí)；種子裸露，胚珠無心皮包被，不形成果實(shí)；n 被子植物被子植物(angiosperms)：種子不裸露，胚珠有心皮包被，形成果實(shí)。種子不裸露，胚珠有心皮包被，形成果實(shí)。n植物界植物界n 種子植物門種子植物門n 裸子植物亞門裸子植物亞門(其中大部分植物可產(chǎn)生針葉樹材其中大部分植物可產(chǎn)生針葉樹材)n 蘇鐵綱蘇鐵綱 n 銀杏綱銀杏綱-銀杏目銀

4、杏目-銀杏科銀杏科-銀杏屬銀杏屬-銀杏銀杏(Ginkgo biloba Linn.)n 松柏綱松柏綱松科松科, 如冷杉屬如冷杉屬, 落葉松屬落葉松屬, 云杉屬云杉屬, 松屬松屬, 雪松屬雪松屬, n 杉科杉科, 如杉木屬如杉木屬, 柳杉屬柳杉屬, 水松屬水松屬, 水杉屬水杉屬n 柏科柏科, 側(cè)柏屬側(cè)柏屬, 柏木屬柏木屬, 圓柏屬圓柏屬, 刺柏屬刺柏屬n 南洋杉科南洋杉科n 紅豆杉綱紅豆杉綱羅漢松科羅漢松科n 三尖杉科三尖杉科(粗榧科粗榧科)n 紅豆杉科紅豆杉科(紫杉科紫杉科)n 買麻藤綱買麻藤綱n 被子植物亞門被子植物亞門n 雙子葉植物綱：其中一小部分為闊葉樹雙子葉植物綱：其中一小部分為闊葉樹

5、, 我國約有我國約有228科，科，產(chǎn)生闊葉樹材，如水曲柳、榆木、櫸木、樺木等。產(chǎn)生闊葉樹材，如水曲柳、榆木、櫸木、樺木等。 單子葉植物綱：如棕櫚單子葉植物綱：如棕櫚, 竹類。竹類。 以刺槐為例：以刺槐為例：n界界植物界植物界 Plantaen 門門種子植物門種子植物門 Spermatophytan 亞門亞門被子植物亞門被子植物亞門 Angiospermaen 綱綱雙子葉植物綱雙子葉植物綱 Dicotyledonesn 目目豆目豆目 Leguminosaen 科科蝶形花科蝶形花科 Papilionaceaen 屬屬刺槐屬刺槐屬 Robinian 種種刺槐刺槐 Robinia pseudoacac

6、ia (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三、樹木以及木材的名稱n1樹木的名稱樹木的名稱n 樹木的學(xué)名樹木的學(xué)名(scientific name)，由瑞典植物學(xué)家，由瑞典植物學(xué)家Carolus Linnaeus于于1753年在其名著年在其名著Species platarum (植物種志植物種志)中最早中最早提出來的。提出來的。 拉丁學(xué)名：拉丁學(xué)名： “ 二名法二名法”“ 屬名屬名”“

7、種加詞種加詞”(“ 命名人名命名人名”) 如如: Ginkgo biloba Linn. 銀杏銀杏n Pinus koraiensis Sieb. et Zucc. 紅松紅松n Pinus 松屬松屬; Abies 冷杉屬冷杉屬;n Picea 云杉屬云杉屬; Larix 落葉松屬落葉松屬n Tsuga 鐵杉屬鐵杉屬 另外，當(dāng)一樹種已知其屬名，而種名不確定時(shí)，可記作：另外，當(dāng)一樹種已知其屬名，而種名不確定時(shí)，可記作：屬名屬名+ sp.2木材的名稱木材的名稱：樹木的名稱：樹木的名稱 ：是指在生產(chǎn)、貿(mào)易等領(lǐng)域較廣泛使用是指在生產(chǎn)、貿(mào)易等領(lǐng)域較廣泛使用的商品材名稱。的商品材名稱。 ：俗名或別名為非正式

8、名稱，是木材種類的通：俗名或別名為非正式名稱，是木材種類的通俗叫法，俗叫法， 往往具有地方性，故又稱地方名。由于往往具有地方性，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，用的木材名稱不盡相同。存在的問題：同物異名，異物同名。異物同名。 如松木；紅木等。如松木；紅木等。 第二節(jié)第二節(jié) 樹干的生長與木材的形成樹干的生長與木材的形成一、一、 樹木的組成樹木的組成n 1樹根樹根n 2樹冠樹冠n 3樹干樹干圖圖1-1 樹木的組成樹木的組成（島地謙，1976 ）二、樹木的生長二、樹木的生長n1. 高

9、生長高生長（初生長）和直徑生長和直徑生長（次生長） 高生長（頂端生長）高生長（頂端生長）(elongation of tree stem)：是根：是根和莖主軸生長點(diǎn)的分生活動，即頂端分生組織或原分生組織和莖主軸生長點(diǎn)的分生活動，即頂端分生組織或原分生組織的分生活動的結(jié)果。的分生活動的結(jié)果。 分生作用分生作用: 細(xì)胞數(shù)量增加（細(xì)胞體積不變）向高生長。細(xì)胞數(shù)量增加（細(xì)胞體積不變）向高生長。 直徑生長（次生長）直徑生長（次生長）(secondary growth)：形成層：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。（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

10、，向外韌皮部，于形成層原始細(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。是樹木的直徑不斷增大。n形成層：形成層：介于樹皮和木質(zhì)部之間，是一層很薄的組織，只介于樹皮和木質(zhì)部之間，是一層很薄的組織，只有在顯微鏡下才可見到。有在顯微鏡下才可見到。頂端分生組織頂端分生組織n初生組織初生組織(primary tissue)：來源于頂端：來源于頂端分生組織的組織，沒有分生能力，構(gòu)造分生組織的組織，沒有分生能力，構(gòu)造上不完全。上不完全。n 次生組織次生組織(secondary tissue)：來源于維：來源于維管形成層的組織，無分生能力，包括次管形成層的組織，無分生能力，包括次生韌皮部、次生木

11、質(zhì)部、周皮。生韌皮部、次生木質(zhì)部、周皮。圖圖12 頂端分生組織分生的模型圖頂端分生組織分生的模型圖（島地謙，1976 ）2. 木材形成的過程木材形成的過程(1)形成層的細(xì)胞分裂；形成層的細(xì)胞分裂；n紡錘形原始細(xì)胞紡錘形原始細(xì)胞木質(zhì)部和韌皮部的軸向細(xì)胞：導(dǎo)管分木質(zhì)部和韌皮部的軸向細(xì)胞：導(dǎo)管分子，管胞等；子，管胞等；n射線原始細(xì)胞射線原始細(xì)胞木質(zhì)部和韌皮部的射線細(xì)胞木質(zhì)部和韌皮部的射線細(xì)胞n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。細(xì)胞三層。n (2)新生木質(zhì)部細(xì)胞的成熟新生木質(zhì)部細(xì)胞的成熟n細(xì)胞的成熟過程：細(xì)胞的成熟過程：a.細(xì)胞的

12、擴(kuò)大生長；細(xì)胞的擴(kuò)大生長；b.細(xì)胞壁增厚和木細(xì)胞壁增厚和木質(zhì)化。質(zhì)化。n (3)成熟木質(zhì)部細(xì)胞的蓄積。成熟木質(zhì)部細(xì)胞的蓄積。(1)形成層的細(xì)胞分裂形成層的細(xì)胞分裂圖圖1-4 形成層的原始細(xì)胞形成層的原始細(xì)胞圖圖15 次生木質(zhì)部細(xì)胞的來源次生木質(zhì)部細(xì)胞的來源(2)新生木質(zhì)部細(xì)胞的成熟新生木質(zhì)部細(xì)胞的成熟圖圖1-6 形成層帶的細(xì)胞分裂形成層帶的細(xì)胞分裂（3）形成層圓周的擴(kuò)大）形成層圓周的擴(kuò)大圖圖1-8 形成層細(xì)胞的平周分裂和垂周分裂形成層細(xì)胞的平周分裂和垂周分裂圖圖1-9 紡錘形原始細(xì)胞的增加紡錘形原始細(xì)胞的增加圖圖1-10 射線原始細(xì)胞的增加射線原始細(xì)胞的增加第三節(jié)第三節(jié) 樹干的構(gòu)造樹干的構(gòu)造一

13、、樹干的組成一、樹干的組成n1. 樹皮樹皮n 2. 形成層形成層n 3. 木質(zhì)部木質(zhì)部n 4. 髓髓圖圖1-11 樹干的結(jié)構(gòu)樹干的結(jié)構(gòu)二、二、 次生木質(zhì)部和初生木質(zhì)部的不同：次生木質(zhì)部和初生木質(zhì)部的不同：1. 細(xì)胞的起源細(xì)胞的起源2. 組成系統(tǒng)組成系統(tǒng)3. 量量4. 利用角度利用角度5.蓄積方向不同蓄積方向不同三、幼齡材三、幼齡材(juvenile wood) 幼齡材又稱未成熟材。幼齡材又稱未成熟材。它位于髓心附近，幼齡材圍繞髓它位于髓心附近，幼齡材圍繞髓呈柱體，是受頂端分生組織活動影響的形成層區(qū)域所產(chǎn)生的呈柱體，是受頂端分生組織活動影響的形成層區(qū)域所產(chǎn)生的次生木質(zhì)部。也即次生木質(zhì)部。也即未成

14、熟的形成層產(chǎn)生的木材，占未成熟的形成層產(chǎn)生的木材，占520個(gè)年個(gè)年輪。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。幼齡材和成熟材是同一株樹上兩個(gè)有明顯不同的部分。 “幼齡幼齡”兩字不是對樹株而言，而是針對樹干某一高度兩字不是對樹株而言，而是針對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的中心部分。因它的生成在這一高度樹莖斷面上屬“早早”，故名幼齡材。故名幼齡材。圖圖1-13 幼齡材在樹木中所占的比例幼齡材在樹木中所占的比例樹齡樹齡 / 年年幼齡材比例幼齡材比例 / %1.幼齡材形成的機(jī)理幼齡材形成的機(jī)理 成熟樹干靠近樹梢區(qū)域的生長較其它部分旺盛；成熟樹干靠近樹梢區(qū)域的生

15、長較其它部分旺盛；而一株幼樹，它的全體均生長旺盛。它為了正常發(fā)育而一株幼樹，它的全體均生長旺盛。它為了正常發(fā)育需要有營養(yǎng)物質(zhì)平衡，在達(dá)不到這種平衡時(shí)，發(fā)育就需要有營養(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。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)根據(jù)木材結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的主要差異，樹干的主上的主要差異，樹干的主莖可以區(qū)分為兩個(gè)區(qū)域：莖可以區(qū)分為兩個(gè)區(qū)域：幼齡材與成熟材幼齡材與成熟材圖圖1-12 幼齡材和成熟材的位置幼齡材和成熟材的位置3. 幼齡材的性質(zhì)幼齡材的性質(zhì)木材結(jié)構(gòu)方面

16、木材結(jié)構(gòu)方面n纖維長度纖維長度 、纖維的尺寸、纖維的尺寸 、螺旋紋理、螺旋紋理 、s2層的微纖絲角度層的微纖絲角度等等木材物理力學(xué)性質(zhì)方面木材物理力學(xué)性質(zhì)方面n 密度密度 、 晚材百分率晚材百分率 、 干縮性干縮性 、含水率等。力學(xué)性質(zhì)一、含水率等。力學(xué)性質(zhì)一般，幼齡材的強(qiáng)度降低約般，幼齡材的強(qiáng)度降低約15%30%，也有的比正常成熟，也有的比正常成熟材在同一強(qiáng)度上降低材在同一強(qiáng)度上降低50%。由于纖絲角度大，順紋抗拉強(qiáng)。由于纖絲角度大，順紋抗拉強(qiáng)度明顯降低。度明顯降低。木材化學(xué)性質(zhì)方面木材化學(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，有較高比針葉樹幼齡材與成熟材通常化學(xué)性質(zhì)差異很大，

17、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。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)量比成熟材低幼齡材單位體積的漿產(chǎn)量比成熟材低5%15%。由幼齡材。由幼齡材和成熟材制造出紙的質(zhì)量有明顯的差異。和成熟材制造出紙的質(zhì)量有明顯的差異。n 幼齡材的纖維（管胞或木纖維）長度均小于相應(yīng)的成幼齡材的纖維（管胞或木纖維）長度均小于相應(yīng)的成熟材。熟材。n 樹干的螺旋紋理傾角（針葉樹材的管胞傾角）和細(xì)胞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。壁微纖絲傾角均大于成熟材。n 幼齡材剛性小、強(qiáng)度低，受外力后易撓曲，不適于作幼齡材剛性小、強(qiáng)度低，

18、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。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。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)為幼齡材材性的總體特征劣于成熟材具體表現(xiàn)為：4. 識別、界定幼齡材識別、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)。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)。n 木材細(xì)胞的尺寸，如針葉樹材中管胞的長度，闊葉樹材中導(dǎo)木材細(xì)胞的尺寸，如針葉樹材中管胞的長度，闊葉樹材中導(dǎo)管分子的長度；木材密度；木材細(xì)胞壁壁層管分子的長度；木材密度；木材細(xì)胞壁壁層S2層的微纖絲角；木層的微纖絲角；木材的干縮濕脹率、生長輪寬度、晚材率、壁率和基本密度等指標(biāo)材的干縮濕脹率、生長輪寬度、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定方便，更主要的是每項(xiàng)指標(biāo)從不為標(biāo)準(zhǔn)。這不僅是因?yàn)樗鼈儨y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