针叶树材
阔叶树材
(三)、锯齿状加厚

在部分针叶树材射线管胞内壁的次生加厚有锯 齿状的突起,称锯齿状加厚。依据这个特征可区分 硬松类和软松类。
(四)、眉条 针叶树材的具缘纹孔之 间，沿着纹孔对的上下
边缘，由胞间层和初生
壁形成条状或半月状的 一种特殊加厚，称为眉 条。眉条在松柏类的早 材式
对列纹孔式
互列纹孔式
(二)、螺纹加厚
• 螺纹加厚：在细胞次生壁内表面上，由微纤 丝局部聚集而形成的屋脊状凸起，呈螺旋状 环绕着细胞内壁的加厚组织。
• 可能提高木材强度。 • 如：红豆杉、三尖杉、银杉、黄杉、椴木、 槭木、榆木、黄波罗、刺槐等。
识别特征: 有无;显著程度;形状
半具缘纹孔对，是具缘纹孔与单纹孔相构成的纹 孔对。
图
针叶树材的具缘纹孔对
图
阔叶树材的具缘纹孔对
图
单纹孔对和半具缘纹孔对
5、闭塞纹孔：

(1) 概念：针叶树材管胞壁上的具缘纹孔对在某 些情况下纹孔塞会偏向一侧，而将纹孔口堵住， 形成闭塞纹孔。
图
闭塞纹孔
图
闭塞纹孔
6、具缘纹孔在细胞壁上的排列 梯状纹孔式 ：如木兰属 梯状-对列纹孔式 ：如鹅掌楸属 对列纹孔式：如拟赤扬 互列纹孔式 ：如绝大多数阔叶材
它的主要成分是纤维素或者是纤维素和半纤 维素的混合物。不过，在细胞壁发生木质化阶段 时，此壁上还沉积有大量的木质素和其它物质。 次生壁在偏光显微镜下呈显出强烈的各向异性。

次生壁S1和S3层较薄，S2层最厚，在管胞、
木纤维细胞中可占细胞壁厚度的70-90%， 对木材的结构和性质有很大影响。
细胞壁的各层微纤丝方向
微纤丝(microfibris) 由基本纤丝组成一种丝状的微系统称为微纤丝。 微纤丝角（α）(microfibrillar angle)：细胞壁中微纤 丝排列方向与细胞轴所成的角度。
微纤丝大约宽1030nm，微纤丝之间存在着约l0nm 的空隙，木素及半纤维素等物质聚集于此空隙中。
由微纤丝的集合可以组成纤丝； 纤丝再聚集形成粗纤丝（宽0.41.0μm）； 粗纤丝相互接合形成薄层；最后许多薄层聚集形成 了细胞壁层。

葡萄糖基→纤维素分子链→微纤丝→纤丝→薄层→细胞壁
结晶区和非结晶区 (crystalline area and amorphous region)
结晶区——在大分子链排列最致密的地方，分子 链规则平行排列，定向良好，反映出一些晶体的 特征，所以被称为纤维素的结晶区。 在纤维素结晶区内，纤维素分子链平行排列， 在x射线衍射图反映是高度结晶的，分子链与分子 链间的结合力随着分子链间距离的缩小而增大。
第二章 细胞壁的结构
Cellwall Structure of Wood
第二章 细胞壁的结构
几个概念

宏观构造：在肉眼或手持放大镜下观察到 的木材特征。
微观构造：用光学显微镜所观察到的木材 特征。 超微结构：使用电子显微镜或其它手段， 如X射线衍射仪等工具所观察或测出的木材 结构特征。


一、木材细胞的生成 形成层原始细胞
基本纤丝、微纤丝和纤丝 木材细胞壁的组织结构，是以纤维素作为“骨架” 的。它的基本组成单位是一些长短不等的链状纤维素 分子，这些纤维素分子链平行排列，有规则地聚集在 一起称为基本纤丝（又称微团）。
在电子显微镜下观察时，认为组成细胞壁的最小 单位是基本纤丝。基本纤丝宽约3.5~5.0nm，断面大约 包括40（或37~42）根纤维素分子链，在基本纤丝内纤 维素分子链排列成结晶结构。
半纤维素以无定型状态渗透在骨架物质之中，起着基体
作用，借以增加细胞壁的刚性，故称其为基体物质；
木质素是木材细胞壁的一种显著特征，木质素是在细胞
分化的最后阶段才形成的，它渗透在细胞壁的骨架物质之 中，可使细胞壁坚硬，所以称其为结壳物质或硬固物质。
木材的细胞壁称为钢筋-混凝土建筑。
2. 细胞壁的超微构造
实际上，通常就将胞间层和初生壁合在一起， 称之为复合胞间层（复合中层）。
2、初生壁（Primary wall）：是细胞在继续增大 过程中胞间层两侧所沉积的壁层。
它由纤维素和果胶物质所组成，其中还含有 半纤维素和其它多糖。在偏光显微镜下显示出各 向异性。
3、次生壁(Secondary wall)：是细胞在停止增大 以后，在初生壁上继续增厚的壁层。
木材细胞壁的结构，往往决定了木材及其制品的性质和 品质。因此，对木材在细胞水平上的研究，也可以说主要 是对细胞壁的研究。
1. 木材细胞的化学组成
纤维素
多糖
高分子物质 半纤维素
木素
木材 有机物 低分子物质 无机物 灰分 抽提物
纤维素 半纤维素 木素
针叶材(%) 42±2 27±2 28±2
阔叶材(%) 45±2 30±5 20±4
三、 木材细胞壁上的特征
（一）、纹孔 （二）、螺纹加厚 （三）、锯齿状加厚 （四）、眉条
（五）、瘤层
(一)、纹孔
1. 纹孔、纹孔对及其意义：

(1)纹孔(pit)：指木材细胞壁加厚产生次生壁时， 初生壁上未被增厚的部分，即次生壁上的凹陷。

(2)纹孔对(pit pair)：纹孔多数成对，即细胞壁 上的一个纹孔与相邻细胞的另一个纹孔位置相对， 构成纹孔对。
结晶区 非结晶区
非结晶区——当纤维素分子链排列的致密程度减小、 分子链间形成较大的间隙时，分子链与分子链彼此 之间的结合力下降，纤维素分子链间排列的平行度 下降，此类纤维素大分子链排列特征被称为纤维素 非结晶区（有时也称作无定形区）。 结晶区与非结晶区之间无明显的绝对界限，而是 在纤维素分子链长度方向上呈连续的排列结构。
(3)纹孔存在的意义：

a.立木中是相邻细胞间进行水分和养料交换的 通道；
b.对木材的渗透性影响很大——如：木材干燥、 胶接、木材染色、防虫处理、防腐处理、阻燃处 理以及木材改性； c.可能影响木材的强度。


2、纹孔的类型：
(1)单纹孔(simple pit)：见于薄壁细胞壁和韧性木 纤维壁上；
微纤丝(microfibris)
由基本纤丝组成一种丝状的微系统称为微纤丝。 微纤丝角（α）(microfibrillar angle)：细胞壁中微纤 丝排列方向与细胞轴所成的角度。
细胞壁的各层微纤丝方向
细 胞 壁 的 壁 层 结 构
S1层：微纤丝平行 排列，与细胞轴成 50-70°角。S型或 Z层。 S2层：微纤丝排列 的平行度最好，与 细胞轴呈10-30°角， 几乎平行于细胞轴。
眉 条 示 意 图
(五)、瘤层
瘤层系细胞壁内
表面微细的隆起 物。通常存在于 细胞腔和纹孔腔 内壁。
图 管胞腔内壁的瘤层
作
业
1．木材的细胞壁上有哪些特征？ 2．绘图描述木材细胞壁壁层结构。
纤维素的结晶区和无定形区
二、 细胞壁的壁层结构
一、细胞的发育步骤：增大、加厚和木质化
图4-4 细胞的发育

（ 1) 胞 间 层 (ML) ： （2) 初生壁(P)： （3) 次生壁(S)： 外层(S1)： 中层(S2)： 内层(S3)：
图
细胞壁的构造
1、胞间层（Intercellular layer, ML）：是细胞分 裂以后，最早形成的分隔部分。胞间层主要由一 种无定形的、胶体状的果胶物质所组成，在偏光 显微镜下呈各向同性。 在成熟的细胞中已很难区别出胞间层来，因 为通常在胞间层出现不久，很快在其两侧沉积了 许多纤维素，形成了初生壁。
图3-8 单纹孔 A.正面图; B.剖视; C.轴侧投影(半剖立 体图) I—纹孔口 Ⅱ—纹孔膜 Ⅲ—纹孔腔

(2)具缘纹孔(bordered pit)：
见于导管、管胞、纤维状
管胞等厚壁细胞壁上。
3、纹孔的结构：

(1)单纹孔的结构： 纹孔腔、纹孔膜 纹孔膜：纹孔对之 间的隔膜，多数为 两个细胞的初生壁 和胞间层组成； 纹孔腔：纹孔膜到 细胞腔的全部空隙；
S3层：微纤丝呈不 规则排列。与细胞 轴成60-90°角。
木材细胞壁的各级构造请看教材P61

葡萄糖基→纤维素分子链→微纤丝→纤丝→粗纤丝→
薄层→细胞壁→ 导管、管胞、木纤维等
?
问 题
1.组成木材的最小单位是什么？ 2.木材中轴向排列的细胞多，还是横向排列的 细胞多？ 3.细胞壁各层微纤丝排列方向对木材性质有 什么影响?
图 针叶树材早材的纹孔膜 图 阔叶树材的纹孔膜
4、纹孔对的类型：


a.单纹孔对： b.具缘纹孔对： c.半具缘纹孔对：
图 纹孔对的类型

单纹孔对，是单纹孔之间构成的纹孔对，存在于 薄壁细胞之间、某些特殊的厚壁细胞之间。 具缘纹孔对，是两个具缘纹孔所构成的纹孔对， 存在于管胞、纤维状管胞、导管分子和射线管胞 等含有具缘纹孔的细胞之间。
木素
结构单元：苯基丙烷 三种结构单元： A 愈疮木基丙烷 B 紫丁香基丙烷 C 对羟基丙烷 分子形态：三维空间结构 主要官能团：甲氧基（-OCH3） 羟基（-OH） 羧基（=CO）
A B C
纤维素分子链聚集成束以排列有序的微纤丝状态存在于
细胞壁中，赋予木材抗拉强度，起着骨架作用，故称此种 结构物质为骨架物质；
纤维素
结构单元：D-葡萄糖基 （C6H10O5） 基环联接：1-4β苷键 （直链结构） 聚 合 度：7000-10000 分子形态：直链 主要功能基：羟基 -OH
半纤维素 结构单元：多种糖基 （非均一聚糖）
D-木糖 D-甘露糖 D-葡萄糖 D-半乳糖 ¨¨¨
D-阿拉伯糖
分子形态：线型 具短支链 聚 合 度：150-200（主链） 主要功能基：羟基 -OH
图 单纹孔的结构


(2)具缘纹孔的结构：