第2次课-宏观构造-三切面、心边材、生长轮、年轮、早晚材、晚材率

第 2 次课授课时间：2006年3月2日（星期四）1、2节
第二章木材的宏观构造
§1. 宏观构造特征的内容
1、木材构造特征研究法
根据所采用的工具不同有三种方法：
1. 用肉眼或手持放大镜观察木材的宏观构造。

2. 借助于光学显微镜观察木材的显微构造特征。

3. 用X射线或电子显微镜观察木材的超显微结构。

2、木材宏观构造定义
木材宏观构造是指在肉眼或放大镜下所能见到的木材构造特征。

提问：用肉眼和放大镜，同时借助一定的嗅觉和触觉来感知木材，可以发现哪些宏观构造特征呢？（颜色和光泽、气味和滋味、结构、纹理和花纹、髓斑、重量和硬度、材表，边材和心材、年轮、早材和晚材、管孔、胞间道、木射线、轴向薄壁组织）有些为同学们所了解，还有一部分则是这堂课所引入的全新的概念。

上述的这些宏观构造特征中有的容易辨别，有的不易，有的比较稳定，有的变化较大，有的在木材宏观识别中居重要地位，有重要作用，有的只是作为参考。

因此，依据其稳定性的不同将宏观构造特征的内容分为以下两个方面：
3、宏观构造特征内容
1.主要特征：木材的构造特征，它们比较稳定，规律性较为明显，是鉴别木材的主要依据。

主要包括：边材和心材、年轮、早材和晚材、管孔、胞间道、木射线、轴向薄壁组织。

2. 次要特征：它们通常变化较大，由于外界的影响而不稳定，作为鉴别木材的参考依据。

主要包括：颜色和光泽、气味和滋味、结构、纹理和花纹、髓斑、重量和硬度、材表。

4、木材三切面图
木材是由细胞构成，这些细胞有沿纵向生长的细胞，如管胞、木纤维，导管、轴向薄壁组织，也有沿木材横向生长的细胞，如木射线，这些细胞的排列和组合形成了木材的各种组织，从而形成了木材的各种宏观构造特征，为了充分认识这些特征，我们人为的定义了三
个特定的木材截面，以便充分地把木材结构特征反映出来。

横切面：与树干长轴相垂直的断面。

P23 图2—1
提问：可以在横切面上观察到木材的哪些组织特征？
可以观察到木材的生长轮、心材和边材、早材和晚材、木射线、薄壁组织、管孔、管胞、胞间道等。

径切面：平行于树干长轴方向，与树干半径方向一致或通过髓心的纵剖面。

提问：可以在径切面上观察到木材的哪些组织特征？
可以观察到相互平行的生长轮、边材和心材的颜色、导管和管胞沿纹理方向的排列、木射线等。

弦切面：平行于树干长轴方向与树干半径垂直的纵剖面或以髓心为圆心作同心圈，与这些同心圆相切的纵剖面。

提问：可以在弦切面上观察到木材的哪些组织特征？
可以观察到生长轮呈抛物线状，可以测量木射线的高度和宽度。

§2 宏观构造的主要特征
1、心材和边材
1.1 心材和边材的定义
边材：在木质部中，靠近树皮（通常颜色较浅）的外环部分称为边材。

由新生的形成层分生组织形成，位于树干横切面边缘接近树皮的部位，在生成后最初的数年内，细胞是有生命的，起机械支持和输导作用，通常颜色较浅。

心材：随心与边材之间（通常颜色较深）的木质部。

新生木质部经过几年生长，生活细胞逐渐老化死亡，失去生活机能，颜色加深形成心材。

树木随着径向生长的不断增加和木材生理的老化，心材逐渐加宽。

1.2 心材的形成
心材是由边材转化而来的，是一个复杂的生理生化过程，在这个过程中，生活细胞死亡，细胞腔出现单宁、色素、树胶、树脂以及碳酸钙等沉积物，水分疏导系统阻塞，材质变
硬，密度增大，渗透性降低，耐久性提高，木材着色变为心材。

需要特别指出的是：有些树种的颜色并不加深，因为这些树种心材的抽提物可以是无色或浅色，心材颜色加深并不是边材转化为心材的必然条件。

在树干的横切面，边材及心材的面积占总面积的比率分别叫边材率和心材率。

较早形成心材的树种，心材率高（如圆柏属、红豆杉属、梓属、刺槐属、擦木属和桑树属等）。

有些树种需要10~30年以上才能形成心材，心材率低（如银杏、马尾松、落叶松、柿树、金丝李和青皮等）。

1.3 心材树种、边材树种和熟材树种
根据心、边材的颜色，立木中心、边材的含水率的差异，将木材分为以下几种类型：
1.心材树种（显心材树种）：心、边材颜色区别明显的树种叫心材树种。

如：紫杉属、桑树、苦木、擦木、漆树等。

心、边材颜色区别显著，具有明显的分界线，称为心边材急变。

心、边材颜色过渡缓慢，称为心边材缓变。

2. 边材树种：心、边材颜色和含水率无明显区别的树种叫边材树种。

如：桦木、椴木、杨木等。

3. 熟材树种（隐心材树种）：心、边材颜色无明显区别，但立木中心木材的含水率较低。

如：云杉属、冷杉属、水青冈、椴木、山杨等。

需要特别指出的是：有些边材树种或熟材树种，由于受真菌侵害，树干中心部分的材色会变深，类似于心材，但在横切面上其边缘不规则，色调也不均匀，质地松软，将这部分木材叫做假心材或伪心材。

伪心材现象在杨属木材中相当普遍。

另外有些心材树种，如圆柏，部分心材由于真菌危害，偶尔出现材色浅的环带，与内含边材很相似，应注意区分。

2、生长轮、年轮、早材和晚材
2.1 生长轮、年轮
生长轮：通过形成层的活动，在一个生长周期中所产生的次生木质部，在横切面上呈现一个围绕髓心的完整轮状结构，称为生长轮。

需要特别指出的是：在寒带和温带，形成层每年仅分生一层，因此将其生长轮称为年轮。

而在热带，一年间气候变化小，四季不分明，树木的生长仅与雨季和旱季的交替有关，所以一年之间可能形成几个生长轮。

树木在生长季节内，由于受菌虫危害、霜、雹、火灾、干旱、气候突变等的影响，生长中断，经过一定时期以后，生长又重新开始，在同一生长周期内，形成2个或2个以上的生长轮，这种生长轮称作假生长轮或伪生长轮。

伪生长轮的界限不像正常生长轮那样明显，往往也不成完整的圆圈。

图例示范：衫木、柏木、马尾松常出现伪生长轮。

2.2 早材和晚材
早材：温带和寒带树木在一年的早期或热带树木在雨季形成的木材，由于环境温度高，水分足，细胞分裂速度快，细胞壁薄，形体较大，材质松软，材色浅，称为早材。

晚材：到了温带和寒带的秋季或热带的旱季，树木的营养物质流动缓慢，形成层细胞的活动逐渐减弱，细胞分裂速度减慢并逐渐停止，形成的细胞腔小而壁厚，材色深，组织较致密，称为晚材。

需要特别指出的是：由于早、晚材的结构和颜色不同，在它们的交界处形成明显或不明显的分界线。

某一年晚材与下一年早材之间的分界线称为轮界线。

它的明显与否，称为生长轮明显度。

而在2个轮界线之间，早材至晚材的转变和过渡的急缓，称为早晚材急变或缓变。

如松属木材中的硬松类（油松、樟子松、马尾松）属早晚材急变，而软松类（华山松、红松、白皮松）属早晚材缓变，这是识别松属木材的一个重要特征。

晚材率：晚材在一个生长轮中所占的比例称为晚材率。

%100⨯=a b
P
式中：P ——晚材率（%）
b —— 一个生长轮中晚材的宽度
a —— 一个生长轮的宽度
提问：晚材率高的树种强度相应较高还是较低？较高。