杉木邊心材轉(zhuǎn)變過程中細胞壁結(jié)構(gòu)與性能的變化.pdf

1、邊材向心材轉(zhuǎn)變是樹干內(nèi)部繼形成層原始細胞向木質(zhì)部細胞分化之后木質(zhì)部細胞發(fā)生的二次變化，也是樹木特有的生物學過程和次生發(fā)育過程的重要組成部分。本文以杉木（Cunninghamia lanceolata）邊心材轉(zhuǎn)變過程中的細胞變化為研究主線，利用包括光學和電子顯微鏡，X-射線衍射、傅立葉變換紅外顯微成像、紫外可見顯微分光光度計、動態(tài)力學分析儀和動態(tài)水分吸濕儀等在內(nèi)的細胞壁結(jié)構(gòu)與性能表征工具，在細胞水平上較系統(tǒng)研究了樹木邊材向心材轉(zhuǎn)變過程中細

2、胞壁結(jié)構(gòu)與性能的變化方式和相互關(guān)系，為提高心材加工利用和定向制備仿生新材料提供科學基礎(chǔ)。
　　心材形成過程中細胞顯微和超微結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。形成層紡錘形細胞壁和射線細胞壁都較薄，細胞含有大液泡，原生質(zhì)體被擠到細胞腔周圍。紡錘形細胞的分化在當年就完成，隨后原生質(zhì)體完全分解，成為中空管狀厚壁細胞；而射線細胞能保持存活狀態(tài)至少13年，但是原生質(zhì)體的數(shù)量、形狀和大小發(fā)生了變化，隨后射線薄壁細胞原生質(zhì)體完全分解，標志著邊心材轉(zhuǎn)變的完成。

3、r>　　邊心材轉(zhuǎn)變過程中，細胞壁化學成分也發(fā)生明顯變化。從邊材到心材，細胞壁纖維素微纖絲排列方向沒有大的差異，細胞壁基質(zhì)中半纖維素的基本結(jié)構(gòu)沒有明顯變化，但是木質(zhì)素含量和分子結(jié)構(gòu)有差異。心材次生壁木質(zhì)素含量和分子交聯(lián)程度均高于邊材，而過渡區(qū)細胞壁化學成分變化沒有明顯的規(guī)律。
　　心材形成過程中，隨著細胞壁結(jié)構(gòu)和化學成分的變化，粘彈性能和吸濕性也發(fā)生了變化。利用微型動態(tài)力學分析儀原位分析表明，從邊材到心材，木質(zhì)素粘彈性能表現(xiàn)出頻率依

4、賴性和軟化溫度均隨頻率的上升而增大；但是心材木質(zhì)素軟化溫度和活化能明顯高于邊材和過渡區(qū)，心材木質(zhì)素較高的交聯(lián)程度，可能導致其玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變時分子鏈段運動所需溫度和熱量更高。而邊材與過渡區(qū)之間的粘彈性能無明顯差異。
　　同時，邊心材轉(zhuǎn)變過程細胞壁吸濕性也發(fā)生了變化。從邊材到心材，細胞壁吸濕性在較低相對濕度條件下（RH<40％）均沒有明顯差異，而在較高相對濕度條件下（RH>40%），心材細胞壁吸濕性能明顯低于邊材和過渡區(qū)。借助Hailwo