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針葉樹材之組織構造與鑑別方法

一、 目視(肉眼)可看到針葉樹材之特徵

1.無孔材:以肉眼觀看針葉樹材時之第 1個特徵,會與闊葉樹材不同者,係「在橫切面無孔,在徑切面或弦切面看不到窪下之線條」之情境。此係針葉樹材因無導管,故針葉樹材亦稱為「無孔材」。

2.年輪模樣:第2個特徵係「年輪模樣相當明顯」者。在年輪境界可看到濃色之晚材層,晚材層既使很細,其境界會明瞭的知道。

3.早材與晚材:年輪係由一年之肥大生長之前半段所形成早材,與後半段之晚材所構成者。早材會由直徑大,細胞壁薄之管胞,而晚材會由直徑小,細胞壁厚之管胞並列著,年輪之境界會很明顯。由早材向晚材之細胞直徑與細胞壁厚之變化的程度會很顯現出樹種的特徵。例如,赤松或落葉松是急激的變化,而扁柏、冷杉則為不顯著。

二、  針葉樹材之組織構造

1.管胞:針葉樹材被稱為無孔材,但並非係完全無孔,以顯微鏡觀看横切面時,可看出在細胞之切口的孔會整齊的並列著。這些孔可考慮幾乎為「管胞」之切口亦可。事實上構成針葉樹材之細胞的 90%以上係為管胞。在日本產針葉樹材之平均約有 96%。

針葉樹材之管胞係承擔著水份通導與支撐樹體之兩種作用。管胞係在被分裂數週後即已死亡,因此其只殘留著包圍著細胞之「細胞壁」而已,其内只成為空洞。此空洞部份稱為「内腔」。

管胞之大小,日本產材大約可考慮為長度 2~6 mm,直徑為0.02~0.07 mm 之範圍。惟既使在同一樹種,其長度在成熟材與未成熟材會變動著,直徑會依早材與晚材,徑向與弦向均有差異,因此單純的進行比較會造成誤差。

管胞細胞壁係以纖維素作為骨骼,在其周圍有半纖維素,再填充以木質素所構成者。對於細胞長軸之排列的傾斜稱為微纖維傾斜角(microfibril angle)。管胞細胞壁透過此微纖維配向之特徵,從細胞間層向内腔(從細胞之外側向内側)可區分成初生壁(P),後生壁外層(S1),後生壁中層(S2),後生層内層(S3)之各層細胞壁中係以S2層為最厚,站有全壁厚之 70%以上,木材之各種物理力學性質會受到此層的支配。

木材之細胞與相鄰校細胞為取得聯絡之目的,係具有被稱為壁孔之組織。針葉樹管胞亦與相鄰椄之其他管胞和木質線薄壁細胞之間存在有壁孔。壁孔與排列或形狀亦可看出有樹種之特性。尤其在管胞與木質線薄壁細胞相接觸部分所形成之壁孔(分野壁孔)會依形狀、大小、數目等,區分成窗型壁孔、松型壁孔、雲杉型壁孔、柳杉型壁孔、柏木(檜木)型壁孔,如圖1,亦常被作為樹種鑑別所利用。

2.木質線組織:與管胞成直交,在徑向(半徑方向)成長的相連結之細胞帶稱為「木質線組織」,通常係只有一個細胞寬,但在傷害部位或異常生長木材部位,亦可看到有2列以上者。在日本產百分率代表性針葉樹材,其木質線組織會佔全體之組織的百分率為1.4~6.1%,其中扁柏、柳杉、金松等較少,冷杉、鐵杉、大葉羅漢松等比較多。木質線薄壁細胞為其主要的細胞,會生長至心材化為止,儲存著澱粉。木質線管胞通常在雲杉、落葉松、帝杉、松、鐵杉等各屬的植物可看到。

3.樹脂溝:切斷赤松等之樹幹或枝條時,從木材内部會有「樹脂」渗出。樹脂係由稱為周皮(周邊)組織之細胞所分泌,會被稱為「樹脂溝」之空洞所蓄存著。若為大的樹脂溝,其會在橫切面之晚材附近,以白色斑點狀,藉肉眼亦可觀察出(松屬)。樹脂溝之有無,或其大小是為樹種之特徵。正常樹脂溝通常在松科之雲杉屬、落葉松屬、帝杉屬、松屬等樹種會形成。但是,在生立木時,受到傷害亦會形成樹脂溝(傷癒樹脂溝),係在柳杉、冷杉、鐵杉等亦會形成,須要注意。這些傷癒樹脂溝通常在弦向相連續的形成者為多。

文獻(太田新,高田克彥(2002):P58~59)

文章提供:王松永名譽教授

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