1、木材学教程广西大学林学院第一章 木材宏观构造 1.1 木材构造概念 1.2 树木生长与发育 1.3 树干的构造 1.4 木材的宏观构造 1.5 木材宏观识别与木材检索表 木材构造特征，有的在肉眼或放大镜下可以看到，有的需要在显微镜下观察。本章主要介绍在肉眼或放大镜下所观察到木材的构造特征，即木材的宏观构造。木材物理性状中的部分特征，如材色、气味、重量等等，虽然不属于木材的构造宏观内容，但在木材宏观识别时很重要，也包括在本章中讲授。通过宏观构造特征的学习，对各种组织的形态和木材的生长构造情况进行全面的了解是非常必要的。1.1 木材构造概念 从植物学的角度来说，构成木材的各种细胞按其功能的不同可以
2、概括地区别为下列三类组织。1、输导组织：指在树木生活过程中主要是行使输导水分或树液功能的各种细胞，如针叶材中早材管胞和阔叶材中的导管。2、机械组织：指在树木生活过程起支持树体重量和使树木稳固地屹立于地面并使枝条张紧而不下垂的各种功能的细胞组织，如针叶材中晚材管胞和阔叶材中木纤维等。3、贮藏组织：指在树木生活过程中起贮藏和分配养分的细胞，如针叶材和阔叶材中的薄壁组织和木射线。（注：在木材的横切面中可见与木材生长轮垂直，成辐射状排列的木射线，其颜色常比其它部分颜色稍浅、稍亮些。在切向切面上，射线呈纵线或纺锤形。在径向切面上，射线呈不同高度的线状或片状排列。木射线极细，肉眼下不见，显微镜下略见。单列
3、为主，径面斑纹不明显，弦面具波痕）1.1.1 木材的来源木材来源于植物，但并不是所有的森林植物都生产木材。下面通过分析植物的分类情况来了解木材的来源：1、植物的分类单位：植物分类就是将自然界的植物按一定的分类等级进行排列，使品目繁多的各种植物都可找到自己的位置。常用的植物分类单位是界、门、亚门、纲、目、科、属、种。其中种是最基本的分类单位，它是指具有相似的形态特征，表现一定的生物学特性，要求一定的生存条件，能够产生遗传性相似的后代，并在自然界中占有一定分布区的无数个体总和。以刺槐为例说明如下：界植物界 Plantae门种子植物门 Spermatophyta亚门被子植物亚门 Angiosperm
4、ae纲双子叶植物纲 Dicotyledones目豆目 Leguminosae科蝶形花科 Papilionaceae属刺槐属 Robinia种刺槐 R.pseudoacacia L.亲缘相近的种集合为属，相似的属组成科，合科为目，合目为纲，如此类推。植物界可划分为藻类植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物四大门。其中以种子植物的种最多，达 20 万种以上，我国约有 3 万种2、种子植物：种子植物与蕨类植物都具有起输导和机械作用的维管组织，具明显的根、茎、叶的分化和有直立的干形，合称为高等植物。而种子植物具有更复杂的根、茎、叶的分化，并具有复杂构造的花，利用种子进行繁殖。种子植物按其习性，可分为木本和
5、草本。木本植物一般具有多年生的根和茎，维管系统发达，并能由形成层形成次生木质部和次生韧皮部。次生木质部的细胞组织木质化。许多高大的木本植物是木材生产的来源。木本植物习惯上又可分为乔木、灌木和木质藤本三种类型，如图 1-1。由于生长环境的变化，有些木质藤本植物，年代长久会变成乔木状；许多木本植物在寒冷或高海拔地带为矮小灌木，而在其它地区可能生长成参天大树(乔木)。乔木通常是指具有单一主干，树高可达 6 米以上的木本植物，即通常所说的树木。而灌木较矮小，通常具有多个茎，木质藤本植物则为攀援的木质藤蔓，有许多热带雨林的特征。木材主要来源于乔木树种3、针叶材和阔叶材：按植物分类系统，种子植物可分为裸子
6、植物亚门和被子植物亚门。裸子植物包括四类(目)，其中只有银杏和松、杉类的树木属于乔木。习惯上把银杏和松、杉类的树木称为针叶树，来自针叶树的木材即所谓的针叶材。因其木材不具导管(即横切面不具管孔)，故又称为无孔材；由于针叶材的材质一般较轻软，商业习惯上称为软材（Soft wood）。值得注意的是，并非所有针叶材的材质都轻软。被子植物包括单子叶植物纲和双子叶植物纲，只有木本的双子叶植物中的乔木树种才能生产木材，习惯上把阔叶材称为有孔材或硬材(Hard wood)。至于单子叶植物中的棕榈和竹子，虽然也是木本植物，且干高、用途广。但与木本双子叶植物有着较大的区别，其利用方式与一般所讲的木材也有显著的不
7、同。综上所述，木材是指针叶树材和阔叶树材，即木材来源于裸子植物和被子植物中双子叶乔木植物。1.1.2 木材的名称木材和其他物种一样，各有其名称，如松木、柏木和杨木等。一种木材在这个地方叫这样的名称，而在另一个地方或其他地方又叫那样或另外的名称；有时在同一个地方也有几种或多种名称，这种现象叫同物异名。还有一种情况是异物同名，如酸枣在南方各省区是指漆树科的，而在北方各省区是指鼠李科的。又如松木的一般概念是指松属木材的多种或一种木材；同时也指除了柏木、杉木以外的几乎全部的针叶材，有时甚至用作针叶材的同义词，出现了木材名称的混杂现象。因此，有必要了解木材名称，以便更好地识别木材。1、学名：植物分类工作
8、主要是研究植物的自然关系，并给各种植物以自己的名称。每种植物在全世界通用的名称为学名。学名由拉丁文或拉丁化的其它外文组成，故又称拉丁名。每一学名包括属名和种名，即采用“双命名法”，种名后附命名人姓氏。属名的首字母大写。为简便起见，常常舍去命名人姓氏。例如马尾松的学名为 Pinus massoniana。学名在国际交流和科学鉴定等方面有着实际意义。各学名的树种，有些具有相对应的通用中名，而有些树种则没有。 学名固然具有科学性等优点，但由于语言文字上的障碍和木材树种过于繁杂，且在实际应用中仅凭肉眼不易确定到种，故在木材生产、贸易和使用等领域受到一定的限制。再者，就一般用途而言，宏观特征和材质相差不
9、大的木材，其使用价值也近乎相同，区分到种也是不必要的。2、商品名：进入市场，用于交换的木材便成为商品，称之为商品材。商品材类别的科学、合理划分及统一、规范的命名，有利于深入研究木材的构造、性质和品质，更好地解决木材商品的合理流通、利用、鉴定和检验等问题。木材的商品名（或商用名）是指在生产、贸易等领域较广泛使用的商品材名称。商品材的分类主要依据木材的构造特征和材质的异同来进行归类和命名。通常以树木分类上的属为基础，材质为主要依据，将宏观构造相似，木材材质差异不大和现场难以区别的商品材树种归类，并以属名的树种标准名称作为木材的商品名。一种商品材是指将特性类似的树种进行归并的一类木材。一个商品材有的
10、包括全“属”的树种，如泡桐属的各树种，其商品名均为泡桐；有的包括属内部分树种，如松木（或硬松）为松属中马尾松、樟子松和油松等树种的商品名；有的则包括不同属的树种，如白青冈包括青冈栎属中的青冈栎和麻栎属中的乌冈栎等。红木不是一个树种的木材，而是国内红木家具用材约定俗成的名称，共有 33 个树种。红木的识别和区分，主要是以简便实用的宏观特征(如密度、结构、材色和纹理等)为依据，辅以必要的木材解剖特征来确定其属种。红木可细分为紫檀木、花梨木、香枝木、黑酸枝木、红酸枝木、乌木、条纹乌木和鸡翅木 8 类，隶属于紫檀属、黄檀属、柿属、崖豆属及铁刀木属，其中主要是紫檀属和黄檀属。目前，我国木本植物 7000
11、 多种，乔木占 1/3, 作为工业用材供应市场有 1000 多种。这1000 多种乔木，对其木材进行归类，共有 241 个商品材名称。3、俗名：俗名或别名为非正式名称，是木材种类的通俗叫法，往往具有地方性，故又称地方名。由于各地的取名角度以及语言文字等方面的差异，所使用的木材名称不尽相同。如市场上所谓的“榉木”(红、白榉)，实际上指的是壳斗科水青冈(山毛榉)属的木材(Fagus spp.)，而真正的榉木则是榆科榉属树种(Zelkova spp.)。可见，各种不统一、非规范的俗名的使用，势必造成同物异名或同名异物的混乱，给木材的生产、贸易和科学研究等带来了很多困难，阻碍了木材的市场流通和合理利用
12、。正确的木材名称，世界各国都应遵循国际植物命名法规所规定的命名法，即拉丁学名。这种名称不仅科学，不会产生木材种类上的混乱，而且有利于国际、国内学术交流和木材贸易，因而它是规范化的名称。1.1.3 木材构造的研究内容研究木材的构造，在于揭示树种间木材构造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。用肉眼或放大镜所观察到的木材构造特征，为木材的宏观构造特征；在显微镜下观察到的木材构造特征，为木材的微观构造特征。本章专门讨论木材的宏观构造特征，其研究内容主要包括以下几方面。1、树皮的特征：包括树皮的颜色、形态、厚度、断面结构和质地等。2、主要宏观特征：包括心材和边材、生长轮、早材和晚
13、材、管孔、木射线、轴向薄壁组织、胞间道及髓斑和色斑等。此特征一般比较稳定，应该重点掌握。3、一些物理特征：包括木材的颜色、光泽、纹理、花纹、结构、材表、气味、滋味、轻重和软硬等。1.2 树木生长与发育 1.2.1 树木的生长树木生长是指树木在生长发育过程中，通过细胞分裂和扩大，使树木的形体和重量不断增加的过程。树木是多年生植物，它的一生要经过幼年期、成熟期和过熟期，直至衰老死亡。1、高生长：树木的高生长包括茎干的不断加高、侧枝的不断延伸和根的不断延长。其生长过程是依赖其顶梢、枝梢和根尖部位具有无限分生能力的组织进行的。首先是在树木的芽上开始，由具有强烈分生能力的顶端分生组织开始分裂，使其产生的
14、新细胞逐渐增加与伸长。随着生长点细胞的进一步分裂，初生分生组织也开始发生变化，细胞的形状和大小产生明显的差别。再经过一段时间，初生分生组织转变为初生永久组织继续分裂，这部分组织包括表皮、维管束和基本组织，初生韧皮部、初生形成层和初生木质部，初生皮层和中柱等。原形成层进行分裂，向外形成初生韧皮部，把芽和叶制造的有机物和激素等向下输送，向内形成初生木质部，把根吸收的含有养分的水分向上输送，在中间仍保留一列有分生能力的细胞组成薄的初生形成层，在整个树木的生长中始终保持着分裂的能力，如图 1-2。2、直径生长：树木的直径生长是木质部和韧皮部新细胞不断增加的结果，它是由形成层原始细胞进行弦向平周分裂来完
15、成的。形成层原始细胞向内形成初生木质部；向外形成初生韧皮部。在向髓心方向增加的细胞远较向外增加的细胞多的多，久而久之，树木的直径便不断增大，形成层也随之外移。植物学上，形成层被称为侧生分生组织，形成层原始细胞被称为次生分生组织，由它分生出来的组织叫次生组织。次生组织包括由形成层所形成的次生木质部和次生韧皮部以及由木栓形成层所形成的周皮，如图 1-3。1.2.2 树木的组成部分树木是由种子（或萌条、插条）萌发，经过苗期、幼树，到最后长成枝叶茂盛、根系发达的高大乔木。纵观全树，它是由树冠、树干和树根三大部分组成，如图 1-4。1.2.2.1 树根树根是树木的地下部分,由主根、侧根和须根组成，约占立
16、木总体积的 5%25%。主根的功能是支持树体，将强大的树冠和树干稳固地生于土壤，保证树木的正常生长；侧根和须根则主要是从土壤中吸收水分和矿物质营养，供树冠中的叶片进行光合作用。它们是树木生长并赖以生存的基础。1.2.2.2 树冠树冠是树木最上部分生长着的枝桠、树叶、侧芽和顶芽等部分的总称。它的范围通常是由树干上部第一个大的活枝算起，至树冠的顶梢为止。侧枝上生长着稠密的叶子。树冠中的树枝把从根部吸收的养分，由边材输送到树叶，再由树叶吸收的二氧化碳，通过光合作用制成碳水化合物，供树木生长。树冠中的大枝，可生产部分径级较小的木材，通称为枝桠材，约占树木单株木材产量的 5%25%，充分地利用这部分木材
17、制造纤 o 维板、刨花板和细木工版等，在提高森林资源效益上具有重要意义。1.2.2.3 树干树干是树冠与树根之间的直立部分，是树木的主体，也是木材的主要来源，约占树木单株木材总产量的 50%90%。在活树中，树干具有输导、储存和支撑三项重要功能。木质部的生活部分（边材）把树根吸收的水分和矿物营养上行输送至树冠，再把树冠制造出来的有机养料通过树皮的韧皮部，下行输送至树木全体，并储存于树干内。表 1-1 列出活立木树种各部分体积所占比例。表 1-1 几种活立木树种各部分体积所占比例 1.3 树干的构造 树干是树木的主要和中间部分，它下连根株上承树冠，是树木的主要来源。树干由树皮、形成层、木质部和髓四部分构成。其中形成层位于树皮和木质部之间，极薄、不易为人们用肉眼分辨,如图 1-5。
