黄心楠与桢楠木材构造特征及物理性能比较

楠木保护与发展促进会 2019-02-17 09:33:30

黄心楠与桢楠木材构造特征及物理性能比较

作者:廖晓玲,汤 雯,李茂兰,杨建飞

通讯作者:宁莉萍

原文载于2018年5月《西北农林科技大学学报(自然科学版)》


摘要

【目的】比较黄心楠和桢楠木材构造特征与物理性能的差异,为区分市售黄心楠与桢楠木材提供依据。

【方法】利用木材解剖学的方法,研究和分析黄心楠与桢楠(Phoebe zhennan S.Lee etF.N.Wei)的木材宏观微观构造特征,归纳总结各木种识别要点,并对黄心楠和桢楠的物理性能进行比较。

【结果】目前市售黄心楠多为木兰科

Magnoliaceae)木莲属(Manglietia)木材和樟科(Lauraceae)楠属(Phoebe)普文楠(Phoebe puwenensis Cheng)木材。在含水率为12%时,桢楠木材的气干密度最大,普文楠木材次之,木莲属木材最小。桢楠的木材尺寸稳定性最佳,木莲属木材次之,普文楠木材的尺寸稳定性最差。

【结论】桢楠材性最佳,密度和尺寸稳定性均优于黄心楠木种;市售黄心楠中普文楠的密度高于木莲属木材,但其尺寸稳定性远低于木莲属木材;在加工和使用过程中,普文楠易变形开裂。

桢楠,图片来源:PPBC中国植物图像库


金丝楠木是近几年身价倍增的名贵木材,被称 作“帝王木”、“皇木”,价格最高时直逼海南黄花梨,而川产桢楠(Phoebe zhennan)是行业内公认品质最好的金丝楠木,在清代四川是向皇家进贡金丝楠木的主产地[1-3]。黄心楠是木材市场对材色呈金黄色且纹理美丽的一类木材的俗称[4-9],这种木材通常有光泽,有特殊气味或无味,经打磨上清漆后与桢楠木难以分辨,故常与桢楠混淆或冒充金丝楠销售[10-12],造成了木材市场的混乱。目前关于黄心楠木材构造特征研究的报道极少[13],也未见任何关于黄心楠与桢楠木材构造特征对比的研究报道,虽然有一些关于黄心楠与桢楠培育和种植以及化学成分等方面的研究[14-18],但是尚不能为黄心楠与桢楠木材的识别提供有效参考。


因此,本研究拟收集市场上主要销售的黄心楠木材,分析其宏、微观构造特征,以确定黄心楠的木材种类,进一步分析黄心楠与桢楠木材构造特征的区别,并通过考察黄心楠与桢楠物理性能,评价黄心楠与桢楠木材的材性优劣,进而为制定相关行业标准、消费者指南以及规范木材市场提供支持。

普文楠,图片来源:PPBC中国植物图像库


1 材料与方法

1.1试验材料

黄心楠,样品1来自四川绵阳木材市场,尺寸为2.5cm×7cm×20cm;样品2来自四川成都木材市场,尺寸为4.5cm×10cm×90cm;样品3和样品4来自云南腾冲木材市场,尺寸分别为20cm×8cm×15cm和4.5cm×10cm×90cm;4个样品的产地均为云南。桢楠样品来自四川雅安芦山木材市场,尺寸为45cm×45cm×60cm,产地雅安。

 

1.2试验方法

利用木材解剖学的方法,在4个木材样品上均各取10个样块,研究样品宏、微观构造特征[19-24]。木材解剖采用GB/T29894-2013《木材鉴别方法通则》[25]方法。管孔平均个数、管孔大小和木射线密度在生物显微镜放大40倍的条件下于横切面上测定,木射线高度和宽度则在相同条件下的弦切面上测定。

 

1.3木材物理性能对比

对比样品木材物理性能[26-27],木材密度(全干密度、气干密度和基本密度)按照GB/T1933-2009《木材密度测定方法》[28]测定,试样个数均为50个;木材湿胀率及干缩率分别按照GB/T1934.2-2009《木材湿胀性测定方法》和GB/T1932-2009《木材干缩性测定方法》测定[29-30],试样个数均为50个。


2结果与分析

2.1市售黄心楠与桢楠木材的宏观和微观构造特征


市售的不同黄心楠样品及桢楠样品的宏观构造特征如表1所示。


2.2市售黄心楠与桢楠木材的微观构造特征


市售不同黄心楠样品及桢楠样品的微观导管与管孔结构特征、微观轴向薄壁组织结构及微观木射线结构特征如表2~4所示,其三切面显微观察结果见图1~5。

图1 黄心楠样品1三切面显微视图

2 黄心楠样品2三切面显微视图

图3 黄心楠样品3三切面显微视图

图4 黄心楠样品4三切面显微视图

图5 桢楠三切面显微视图


对表1~4及图1~3进行观察与分析,可以看出,黄心楠样品1~3的宏、微观特征基本一致,木材心材为浅黄褐色,有光泽,木材具有明显酸臭气味,无特殊滋味。生长轮略明显;散孔材,管孔小,放大镜下略见,轴向薄壁组织量少,轮界状,呈浅色细线;木射线数目中等,细至中,肉眼可见;径切面上射线斑纹明显。波痕及胞间道缺如。管孔呈多角形,40~50个/mm2,单管孔及短径列复管孔(多2~4个,少5~6个),少数呈管孔团。由于导管分子端部重叠,管孔有时呈弦列成对;最大弦径在88μm或以上,多数为46~72μm,壁薄,螺纹加厚未见,复穿孔,梯状。穿孔板甚倾斜,管间纹孔为梯状及梯状-互列;轴向薄壁组织量少,呈轮界状,宽2~5个细胞;薄壁细胞端壁节状加厚明显;树胶及晶体未见。木纤维壁薄。木射线非叠生,平均5~8根/mm,主要为异形Ⅱ型及Ⅲ型,单列射线极少,高2~7个细胞,多列宽2~3个细胞(30~55μm),高6~18个细胞(114~669μm)。油细胞或黏液细胞未见。通过与中国阔叶树材微观识别穿孔卡检索表对比检索,黄心楠样品1~3的管孔排列、木射线类型、轴向薄壁组织类型等特征与木兰科木莲属木材构造特征一致,因此推断黄心楠样品1~3属于木兰科木莲属木材。


通过对表1~4及图4的观察与分析,得出黄心楠样品4的木材宏微观构造特征如下:木材土黄褐色,心边材区别不明显;有光泽;新切面微具香气,经久消失;无特殊滋味。生长轮略明显至不明显,宽度略均匀。散孔材,管孔略少,略小至中,在肉眼下略见;傍管型;木射线数目中等;极细至略细,在放大镜下明显,比管孔小;径切面上肉眼可见密集的射线斑纹。波痕及胞间道缺如。单管孔及短径列复管孔(2~3个,多为2个),平均18~20个/mm2,管孔弦径为80~135μm,平均为110μm,导管分子为单穿孔,圆形,穿孔板倾斜至甚倾斜;管间纹孔式互列,具侵填体;轴向薄壁组织为傍管状,量少;木射线非叠生,平均5~7根/mm,宽2~5个细胞(25~55μm),高5~24个细胞(110~500μm),木射线类型为异形Ⅱ型及Ⅲ型,油细胞或黏液细胞未见。黄心楠样品4的木材构造特征与《云南经济木材志》中所记载的樟科楠属普文楠的木材构造特征一致,故推断黄心楠样品4为樟科楠属普文楠木材。


对表1~4及图5进行观察与分析,可以得出桢楠样品的木材宏、微观构造特征如下:桢楠木材材色为黄褐带绿,心边材区别不明显;有光泽;新切面有香气,滋味微苦。生长轮明显,轮间呈深色带。散孔材,管孔略少,略小至中,在肉眼下略见;木射线稀至中,极细至略细,放大镜下明显;径切面上射线斑纹明显;波痕及胞间道缺如。管孔为单管孔及短径列复管孔(通常2~3个,偶至4个),圆形及卵圆形;平均16个/mm2;散生或斜列;多数70~90μm;导管分子为单穿孔,单穿孔圆形、卵圆形及椭圆形;穿孔板略倾斜至甚倾斜;管间纹孔式互列,具侵填体;轴向薄壁组织量少,环管状,稀至环管束状或稀疏傍管状,并具星散状;树胶少见;晶体未见,油细胞或黏液细胞甚多;木射线非叠生,平均5~10根/mm。单列射线极少;宽12~17μm;高2~7个细胞(62~225μm)。多列射线通常宽2~3个细胞,稀约至4个细胞(18~48μm),高3~35个细胞(70~696μm)或以上,射线组织类型为异形Ⅲ型及Ⅱ型;射线细胞内树胶丰富,晶体未见,油细胞或黏液细胞较多。


2.3市售黄心楠与桢楠木材主要构造特征的对比


市售的不同黄心楠样品及桢楠样品的木材主要构造特征如表5所示。对黄心楠样品1~4与桢楠的木材构造特征进行对比,可以看出桢楠与黄心楠的区别主要表现为:

桢楠木材横切面上生长轮明显,轮间呈深色细线,新切面带香气,滋味微苦;管孔弦径多数为70~90μm,平均16个/mm2;管间纹孔式互列,穿孔类型多为单穿孔,梯状复穿孔偶见;轴向薄壁组织为环管束状至稀疏傍管状及星散状;多列射线高3~35个细胞或以上,多数高10~20个细胞;油细胞或黏液细胞常见,常分布于木射线及轴向薄壁组织中;木射线细胞和轴向薄壁细胞含少量树胶,晶体未见。

 

黄心楠中的木莲属木材横切面上生长轮略明显,常具浅色细线,木材通常具有明显酸臭味,且无特殊滋味;木材管孔弦径多数为46~72μm,平均40~50个/mm2;管间纹孔为梯状及梯状-对列,穿孔类型为梯状复穿孔;轴向薄壁组织为轮界状,多列射线高6~20个细胞;油细胞或黏液细胞未见;木材细胞内树胶及晶体未见。

 

黄心楠中的普文楠木材横切面上生长轮略明显至不明显,木材新切面微具香气,久置则无,且无特殊滋味;木材管孔弦径多数为80~135μm,平均18~20个/mm2;管间纹孔式互列,穿孔类型为单穿孔;轴向薄壁组织为傍管状;多列射线高5~33个细胞;油细胞或黏液细胞未见,木射线细胞和轴向薄壁细胞含少量树胶,晶体未见。


2.4市售黄心楠与桢楠木材物理性能对比


由于黄心楠样品1~3同属于木兰科木莲属木材,因此随机选择黄心楠样品2、样品4及桢楠进行物理性能对比,分析其物理性能的差异,测定其在含水率为12%时的全干密度、气干密度和基本密度,结果见图6。图6表明,桢楠和黄心楠样品2和样品4在含水率为12%时的气干密度分别为0.561,0.494和0.552g/cm3,桢楠的气干密度最大,黄心楠样品4次之,黄心楠样品2木材的气干密度最小。

 

测定黄心楠样品2,4和桢楠全干至饱水状态径向、弦向的线湿胀率和体积湿胀率,以及径向、弦向干缩率和体积干缩率,结果见图7和8。图7与图8显示,在木材全干至饱水状态的线湿胀率和体积湿胀率以及木材饱水至全干状态的线干缩率和体积干缩率方面,桢楠的径向、弦向线湿胀率与体积湿胀率及径向、弦向干缩率和体积干缩率均最小,分别为4.1%,4.9%,9.5%和3.9%,4.5%,8.8%,径向湿胀率与弦向湿胀率之比为0.837,径向干缩率与弦向干缩率之比为0.867,较其他样品尺寸稳定性佳;黄心楠样品2次之,其径向、弦向线湿胀率和体积湿胀率及径向、弦向干缩率和体积干缩率分别为4.2%,5.2%,10.5%和4.0%,6.5%,10.9%,径向湿胀率与弦向湿胀率之比为0.808,径向干缩率与弦向干缩率之比为0.615;黄心楠样品4的径向、弦向线湿胀率和体积湿胀率及径向、弦向干缩率和体积干缩率均最大,分别为4.6%,8.7%,14.3%和4.2%,7.5%,11.5%,径向湿胀率与弦向湿胀率之比为0.529,径向干缩率与弦向干缩率之比为0.560,其尺寸稳定性最差。


3 结 论

通过对市售俗称黄心楠木材构造特征的分析,判定其主要为木兰科木莲属木材或樟科楠属普文楠木材,且黄心楠木材构造与桢楠木材构造差异较明显,可通过切片微观分析进行区分鉴别。


含水率为12%时,桢楠木材的气干密度最大,普文楠木材次之,木莲属木材最小。普文楠木材全干至饱水状态的径向线湿胀率、弦向线湿胀率、体积湿胀率以及饱水至全干状态时径向干缩率、弦向干缩率和体积干缩率最大,木莲属木材次之,桢楠最小,表明桢楠的木材尺寸稳定性最佳,木莲属木材次之,普文楠木材的尺寸稳定性最差。由此可以认为,桢楠材性最佳,密度和尺寸稳定性均优于黄心楠木种;市售黄心楠中普文楠的密度高于木莲属木材,但其尺寸稳定性远低于木莲属木材,在加工和使用过程中,普文楠易变形开裂。

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