蓖麻稈木質(zhì)部的顯微構(gòu)造相關(guān)研究

1、蓖麻稈木質(zhì)部的顯微構(gòu)造相關(guān)研究    引言蓖麻(Ricinus communis L.)俗稱草麻、大麻子、老麻子，屬于大戟科，蓖麻屬。蓖麻栽培歷史悠久,是一種傳統(tǒng)的油料作物，為世界十大油料作物之一。蓖麻莖桿粗壯，中空有節(jié)，為雙子葉一年生或多年生植物。蓖麻莖有明顯的節(jié)，一般有818節(jié)2。蓖麻稈人造板的研制使得蓖麻稈顯微構(gòu)造的研究變得非常有意義。Athanasios H.Grigoriou 和GeorgiosA.Ntalos4 曾在1997年前后做過用蓖麻稈部分取代木材來制作刨花板的實(shí)驗(yàn)。他們指出，蓖麻稈原料和木材原料相比具有低的長(zhǎng)細(xì)比和低的堆積密度。從板材

2、的機(jī)械性能和吸濕性能來看，蓖麻稈的部分替代導(dǎo)致了板的性能的下降。蓖麻稈未木質(zhì)化的的髓以及蓖麻桿顆粒的自身的構(gòu)造可能是導(dǎo)致板材性能下降的原因。國(guó)內(nèi)潘明珠在實(shí)驗(yàn)室試制了蓖麻刨花板、纖維板，并對(duì)蓖麻稈的化學(xué)組成和纖維形態(tài)做了一定的研究。李曉平等對(duì)于蓖麻稈中纖維形態(tài)在軸向和徑向的變異做了較為仔細(xì)的研究，但在木質(zhì)部的顯微構(gòu)造方面缺乏詳細(xì)的描述。蓖麻稈顯微構(gòu)造研究的缺乏使給制板工藝中一些問題的分析造成了一定的難度。研究蓖麻稈的微觀構(gòu)造，一方面可以讓我們更好得了解這種原材料，從細(xì)胞的角度與一些已經(jīng)研究成熟的人造板原料進(jìn)行比較；另一方面，我們可以從細(xì)胞層面，推測(cè)材料本身的性質(zhì)，從而對(duì)工藝起到指導(dǎo)作用。本文對(duì)蓖

3、麻稈木質(zhì)部的顯微構(gòu)造作了詳細(xì)的分析,討論了其結(jié)構(gòu)的特殊性。1. 試驗(yàn)材料和方法:蓖麻稈取自山東淄博，為一年生經(jīng)濟(jì)作物。1.1 宏觀觀察取蓖麻桿節(jié)間部分，將其端部用鋒利的刀片切平整，于放大鏡下觀察。1.2 切片的制作試樣取自蓖麻稈中下部節(jié)間部分，直徑約為4.5cm，木質(zhì)部厚度約為5mm。采用切片機(jī)進(jìn)行切片，番紅染色。用光學(xué)顯微鏡對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)。所用顯微鏡型號(hào)為:OLYMPUS BX51，目鏡放大倍數(shù)為X 10，物鏡放大倍數(shù)為：X 4100。2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果宏觀下觀察，蓖麻稈木質(zhì)部呈淺黃色，類似于闊葉材中的散孔材，管孔肉眼下可見，木射線豐富，極細(xì)，均勻分布于其中。光學(xué)顯微鏡下觀察，各部分微觀構(gòu)造如下。

4、2.1 初生木質(zhì)部初生木質(zhì)部位于整個(gè)蓖麻稈木質(zhì)部的最里層，呈島嶼狀分布于髓部的外側(cè)，此部分細(xì)胞排列不整齊，細(xì)胞間隙大。導(dǎo)管在此部分占有著主體地位。導(dǎo)管的大小和紋孔形式呈現(xiàn)漸變的過程，導(dǎo)管總體上由小變大，從環(huán)紋導(dǎo)管、螺紋導(dǎo)管、梯紋導(dǎo)管，最后到孔紋導(dǎo)管，符合雙子葉植物的一般規(guī)律。3. 討論3.1 初生木質(zhì)部對(duì)于木材而言，我們往往忽略掉了初生木質(zhì)部，因?yàn)樗谀举|(zhì)部中所占的比例非常小。而對(duì)于像蓖麻稈這樣的雙子葉秸稈材而言，生長(zhǎng)期一般不到一年，初生木質(zhì)部在整個(gè)莖桿中還是占有一定比例的。宏觀下，一般無法區(qū)分出初生木質(zhì)部，它和髓部是交織在一起的。由于此部分的主要支撐組織為導(dǎo)管，與次生木質(zhì)部的纖維不同，材性上

5、必然有很大的差別，我們?cè)诶谜麄€(gè)莖桿作為原材料時(shí)，不可忽視此部分的影響。3.2 射線組織異型對(duì)材性的影響一般而言，射線組織是木質(zhì)部中唯一的橫向組織，而蓖麻稈木質(zhì)部中射線全部為直立和方形射線，也即為軸向組織。從這個(gè)角度上來看，細(xì)胞的軸向定向性很高，必然會(huì)造成軸向的強(qiáng)度的增加和橫向強(qiáng)度的削弱。此外，橫向組織的缺乏，將導(dǎo)致橫向，特別是徑向干縮濕脹性能的增加。針對(duì)蓖麻稈這種軸向定向性高的特點(diǎn)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)其板材結(jié)構(gòu)如果設(shè)計(jì)成定向結(jié)構(gòu)，可能對(duì)板材的定向方向的強(qiáng)度有較大的提高（當(dāng)然定向結(jié)構(gòu)本生就會(huì)造成定向方向的強(qiáng)度的提高）。3.3 纖維細(xì)胞的角隅處加厚蓖麻稈木質(zhì)部中作為基本組織的纖維細(xì)胞的壁非常薄，由此推測(cè)

6、蓖麻稈木質(zhì)部的密度將非常小，材性將很差。但是蓖麻纖維細(xì)胞的角隅處加厚現(xiàn)象，將賦予纖維細(xì)胞更高的支撐強(qiáng)度，也即更高的力學(xué)強(qiáng)度。這樣，蓖麻的纖維細(xì)胞壁雖然很薄，但所測(cè)得的材性卻不一定差，至少和同密度的材料相比將有更好的強(qiáng)度。在制造纖維板時(shí)，壁厚及壁腔比是評(píng)價(jià)纖維形態(tài)的很重要的指標(biāo)，板制品的強(qiáng)度取決于單體纖維本生的強(qiáng)度和纖維之間的結(jié)合強(qiáng)度。通常通過解離得到單根的纖維，在高倍光學(xué)顯微鏡下測(cè)其壁厚。而纖維細(xì)胞的角隅處的增厚，將造成測(cè)得的壁厚偏厚，導(dǎo)致纖維的壁腔比增加，使得的蓖麻纖維的評(píng)價(jià)產(chǎn)生偏差。李曉平等所測(cè)量的蓖麻稈纖維細(xì)胞的平均壁厚為平均壁厚4.38 5.40 m，壁腔比為0.56 0.83，這與三

7、切面中所觀察到的纖維壁厚明顯不符，而且文中給出的測(cè)量數(shù)據(jù)變異性很大，若排除操作者的測(cè)量造成的誤差，很有可能是纖維細(xì)胞的角隅處加厚造成的。3.4 纖維細(xì)胞角隅加厚形成原因分析纖維細(xì)胞角隅處發(fā)生加厚，在形態(tài)上類似于表皮下厚角組織細(xì)胞。厚角組織細(xì)胞具有明顯的不均勻增厚，對(duì)莖稈起著支撐作用。厚角組織細(xì)胞有的僅在角處增厚，有的在弦面增厚，取決于植物種類和厚角組織產(chǎn)生的器官。蓖麻生長(zhǎng)速度很快，表皮下存在弦向加厚的厚角組織，能夠?qū)τ浊o起支撐作用，而發(fā)生次生生長(zhǎng)后，維管束成為莖桿支撐的主體，纖維細(xì)胞壁薄，作為機(jī)械支撐組織，可能很難承受如此快速的生長(zhǎng)，因而在細(xì)胞的角隅出發(fā)生了增厚，使得支撐力增大，其作用類似于厚角組織。但是厚角組織畢竟屬于薄壁細(xì)胞，細(xì)胞壁由纖維素和果膠質(zhì)構(gòu)成，纖維細(xì)胞為厚壁細(xì)胞，已木質(zhì)化，兩者之間有著本質(zhì)的差別。關(guān)于于纖維細(xì)胞中的角隅加厚究竟在哪一個(gè)階段產(chǎn)生，是否是蓖麻中的普遍現(xiàn)象，以及其它植物的纖維細(xì)胞是否有類似的現(xiàn)象，還需要進(jìn)一步探索，找出其本質(zhì)原因。4. 結(jié)論1）蓖麻稈木質(zhì)部類似于闊葉材中的星散材，異型射線，軸向薄壁組織為稀疏環(huán)管型和星散型。2）射線組織的縱向構(gòu)造將導(dǎo)致蓖麻稈軸向