树木的生长和木材的形成过程
树木的生长
高生长(顶端生长)(elongation of tree stem):是根和茎主轴生长点的分生活动,即顶端分生组织或原分生组织的分生活动的结果。
分生作用: 细胞数量增不为圆锥形而近于圆柱状;它不限存在于树干基部,而是自基部延伸至树梢。
木材生成后的变化
树株早年生长形成的木材,初始薄壁细胞还保持生机,以后这部分木材发展为心材。在这一转变的前后,占木材体积大部分的厚壁组织无改变。以后整个木材更无变化。那种只把小树的木材看成是幼龄材,认为随树龄的增加幼龄材就会生成为成熟材,以及成熟树干的全部木材均为成熟材等看法均是错误的。
成熟树干主茎的两部分
根据木材结构和性质上的主要差异,树干的主茎可以区分为两个区域。幼龄材是环绕髓心的周围呈圆柱状。它的形成是活性树冠区域的顶端分生组织长期对形成层的木材分生影响的结果。在生长的树木中,当树冠进一步向上移,顶端分生组织对下面某一高度形成层区域的影响就减小,成熟材也就开始形成。
幼龄材的概念
幼龄材又称未成熟材。它位于髓心附近,幼龄材围绕髓呈柱体,是受顶端分生组织活动影响的形成层区域所产生的次生木质部。
这个定义可用来解释为什么幼龄材和成熟材之间在木材性质上呈平缓过渡。幼龄材在树干的外部就不大可能形成,因处于一定位置的形成层在连续使树干直径加大的同时,也就逐渐远离顶端分生组织,并且受它的影响也在减弱。
应该把幼龄材和成熟材看作同一株树上两个有明显不同的部分。成熟材具有那些被认为是这个树种的正常特性,而幼龄材在结构特征和物理性质方面次于同一树株的成熟材。
这就进一步明确了“幼龄”两字不是对树株而言,而是针对树干某一高度的中心部分。因它的生成在这一高度树茎断面上属“早”,故名幼龄材。
幼龄材的性质
幼龄材的质量次于成熟材。
木材结构方面
根据以往的研究表明幼龄材与成熟材在木材结构方面有很大的差异:
纤维长度 幼龄材细胞比成熟材短。针叶树成熟材细胞是幼龄材细胞长度的3~4倍。阔叶树成熟材纤维长度常为邻近髓心处纤维的2倍。
纤维的尺寸 纤维的径、弦向直径是幼龄材小于成熟材。纤维的径、弦向壁厚是幼龄材小于成熟材。纤维的长宽比,腔径比都是幼龄材小于成熟材。壁腔比为绝大多数木材是幼龄材略大于成熟材。
螺旋纹理 把幼龄材和成熟材进行对比,幼龄材中出现螺旋纹理的倾向较大。
次生壁中层的微纤丝角度 由于幼龄材有较短和较薄壁的管胞和纤维,因此,具有较大的微纤丝角,具特征性。
木材物理力学性质方面
密度 与成熟材相比,幼龄材的密度低。
晚材百分率 幼龄材晚材细胞数量相对较少,年轮中占比例较多细胞的壁薄。
干缩性 幼龄材细胞壁S2层微纤丝倾角大,造成它的纵向收缩大,而横向收缩则有相应的减小。因此影响固体木材的尺寸稳定性以及与正常材的并用。
幼龄材严重降低锯材质量,主要由于干燥时的翘曲、纵向收缩大,不适合锯制小尺寸锯材。
含水率从幼龄材到成熟材变化很大。大多数针叶材在株内从基部向上随高度增加,含水率也增加,因为有较大的幼龄林比例。
幼龄材里有较高的应压木比例,其具有短的管胞,生产中容易破裂;由于有较高的木质素,很难漂白。
力学性质一般,幼龄材的强度降低约15%~30%,也有的比正常成熟材在同一强度上降低50%。由于纤丝角度大,顺纹抗拉强度明显降低。
木材化学性质方面
针叶树幼龄材与成熟材通常化学性质差异很大,有较高比率的木质素和高聚糖,较低的纤维素和半乳甘露聚糖。这些对木材最终产品的质量、纸浆产量和生产效率有很大影响。
幼龄材单位体积的浆产量比成熟材低5%~15%。由幼龄材和成熟材制造出纸的质量有明显的差异。
幼龄材材性的总体特征劣于成熟材,具体表现为:幼龄材的纤维(管胞或木纤维)长度均小于相应的成熟材,树干的螺旋纹理倾角(针叶树材的管胞倾角)和细胞壁微纤丝倾角均大于成熟材,因此幼龄材刚性小、强度低,受外力后易挠曲,不适于作承重构件;而成熟材的强度和刚性均稳定,能充分抵抗外力的影响,幼龄材干缩系数大,木制品尺寸不稳定,易产生翘曲变形。因此幼龄材在一些用途方面要受到限制。
应注意,定义幼龄材的主要依据是木材的细胞结构和木材性质。人工林树木中的幼龄材是与髓附近的快速生长有关,但在所有树木中的宽生长轮并非必定与幼龄材有关。例如,幼茎生长在不利的竞争条件下时近髓处有窄生长
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