東非黑黃檀木材構造及其材色

黃廣華 陳瑞英 陳居靜 金浩

摘要：以東非黑黃檀（Dalbergia melanoxylon）木材為研究對象，觀察分析木材的宏觀構造和顯微構造，測定分析其各類細胞的構造特征參數。結果表明，東非黑黃檀木材生長輪、波痕較不明顯，結構細，木材紋理較直；心材帶深色條紋，黃褐至紫褐色；散孔材，管孔組合類型以單管孔為主，少數復管孔，管孔內含深色樹膠；軸向薄壁組織傍管型翼狀、星散聚合狀；木射線為細木射線，木射線類型主要為同形單列，少數同型多列；在肉眼下不明顯；木纖維疊生，腔小壁厚；具分室含晶細胞。組織比量最大為木纖維占80.09%，最小為分室含晶細胞占 0.12%。根據1976年國際照明委員會推薦的均勻顏色空間CIE（1976 ） L*a *b*和孟塞爾色度空間測定說明，東非黑黃檀木材以低飽和度的紅、黃色調為主，顏色較深沉。通過對東非黑黃檀宏觀、微觀結構特征等進行研究，為識別、利用東非黑黃檀提供參考。

關鍵詞：東非黑黃檀；宏觀構造；微觀結構；木材構造；材色

中圖分類號：S781.1 文獻標識碼：A文章編號：1006-8023（2023）02-0107-06

Wood Structure and Color o Dalbergia melanoxylon

HUANG Guanghua1， CHEN Ruiying2*， CHEN Jujing3， JIN Hao1

（1.College of Architural Engineering，Zhangzhou Institute of Technology，Zhangzhou 363000，China；

2.College of Material Engineering， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002，

China; 3.College of Education and Art， Ningde Teachers College，Ningde 352100， China）

Abstract：In this paper， taking the Dalbergia melanoxylon wood as the research object， the macrostructure and microstructure of the wood were observed and analyzed， and the structural characteristic parameters of various cells were measured and analyzed. The results showed that the Dalbergia melanoxylon wood growth rings and ripple marks were less obvious， fine structure and straight texture. Heartwood had dark stripes and was yellowish-brown to purplish-brown. For loose hole material， pipe hole combination type was mainly single pipe hole， a few compound pipe hole， and pipe hole contained dark gum. Axial parenchyma was partubular wing and scattered polymerization. The wood rays were fine wood rays， and the main types of wood rays were homomorphic single row and a few homomorphic multiple row. It was not obvious to the naked eye. Wood fiber was stacked， cavity was small and wall was thick. It had compartmentalized crystalline cells. The highest tissue ratio was 80.09% of wood fiber， and the lowest was 0.12% of compartmentalized crystalline cell. According to uniform color space recommended by the International Lighting Commission 1976 CIE （1976 ） L* a* b* and Munsell chromatic space， Dalbergia melanoxylon wood is mainly red and yellow with low saturation， and the color is deep. Through the study of macrostructure and microstructure characteristics of Dalbergia melanoxylon wood， it provides a reference for identification and utilization of Dalbergia melanoxylon.

Keywords：Dalbergia melanoxylon; macrostructure; microstructure; wood structure; wood color

收稿日期：2022-04-28

基金項目：國家自然科學基金資助項目（30271057）；福建省中青年教師教育科研資助項目（JZ180807）；漳州職業技術學院科研資助項目（ZZY2021B098）

第一作者簡介：黃廣華，碩士，副教授。研究方向為建筑裝飾、木材科學與技術。Email： 450204123@qq.com

*通信作者：陳瑞英， 教授， 博士生導師。研究方向為木材科學與技術。Email： fcry56490@163.com

引文格式：黃廣華，陳瑞英，陳居靜，等.東非黑黃檀木材構造及其材色[J].森林工程， 2023，39（2）：107-112.

HUANG G H， CHEN R Y， CHEN J J， et al. Wood structure and color of Dalbergia melanoxylon[J]. Forest Engineering， 2023，39（2）：107-112.

0引言

東非黑黃檀（Dalbergia melanoxylon）屬于紅木中的黑酸枝木，是豆科（Leguminosae）黃檀屬（Dalbergia）的樹種 [1]。紅木材質堅硬、結構細致、紋理美觀、自然典雅、資源稀缺，是珍貴的家具和室內裝飾材料，深受人們的青睞。當前，紅木市場需求不斷加大，資源日漸緊缺、紅木木材市場真假難辨，魚龍混雜，規范木材市場刻不容緩[2]。因此規范和完善紅木類木材的識別與鑒定，有助于保護消費者的合法權益。許多專家學者對各類名貴木材的構造、材性做了大量的研究 [3-13]。如陳桂丹等[3]通過掃描電子顯微鏡觀察閩楠木材細胞結構，測量分析其構造特征參數，為閩楠木材的識別鑒定提供參考；鄧冬蓮等[4]對鐵刀木、非洲崖豆木和白花崖豆木3 種雞翅木進行宏觀及微觀顯微構造特征的識別和分析，為有效地區別這 3 種雞翅木提供依據。本課題通過對東非黑黃檀宏觀、微觀結構特征等進行研究，為識別、利用東非黑黃檀提供參考，豐富木材科學研究的基礎理論。

1材料和方法

1.1試驗材料

東非黑黃檀試材產于東非的烏干達，由福建省莆田市仙游縣質量技術監督局提供。試材樹干通直，胸徑700 mm，按試驗要求各試樣均選取心材制作，試樣尺寸均為“縱向×弦向×徑向”，宏觀試樣：100 mm×50 mm×30 mm；細胞離析及顯微切片試樣： 20 mm×10 mm×10 mm；木材材色試樣：100 mm×50 mm×20 mm，以上每種試樣均在心材部分，生長輪偏寬（南面向陽）一側和偏窄（北面背陽）一側弦切面各取2塊，兩邊均1塊靠近髓心，1塊遠離髓心，同理，在對應的東、西2面按上述取樣方法各取2塊；即每個朝向各2塊，4個朝向共8 塊。木材材色試樣用砂紙把表面砂光平整、潔凈后，在氣干中放置6 個月，使其顏色穩定備用。

1.2試驗主要儀器與設備

本試驗中所用到的主要儀器設備有DK -98-1電熱恒溫水浴鍋、DMB5-223P-5生物數碼顯微鏡、MZS0745連續變倍體視顯微鏡、MI Advance 3.0圖像測量分析軟件和Color i 7測色配色系統等。

1.3試驗方法

1.3.1宏觀構造

通過肉眼、放大鏡和連續變倍體視顯微鏡依次觀察宏觀試樣表面，并拍照記錄，觀察內容主要有：木材顏色、木材表面紋理、波痕和生長輪等構造特征，以及導管、軸向薄壁組織和木射線等細胞形態。

1.3.2微觀構造

通過軟化、清洗、切片、染色、脫水、透明和封固制作標準三切面切片，在顯微鏡下，觀察并拍攝試材三切面，記錄保存試材微觀構造特征；采用富蘭克林離析法[15]對木材進行細胞離析，制作臨時切片，利用圖像測量分析軟件測出試材細胞，如：導管、木纖維、木射線、軸向薄壁組織的長度、寬度和壁厚等分子尺寸的微觀特征參數。

1.3.3組織比量

組織比量是指組成木材的各類細胞在木材中所占比例，通過顯微構造的數量特征來研究木材的特性 [16]，本試驗通過軟件PhotoShop計算。

1.3.4材色測定

采用佐道健[17]CIE（1976 ）L* a* b* 色度空間表色體系，按試驗要求利用Color i 7測色配色系統在8塊弦切面上均勻選取4個測試點，每個點測量3次，分別測出試材L*、a*、b* 的大小，取其平均值。其中， L*表示明度， 取值范圍0 ～ 100，數值越大越白，100表示完全白；a*表示紅綠軸色品指數，負值表示綠色，正值表示紅色；b*表示黃藍軸色品指數，負值表示藍色，正值表示黃色；a*、b*數值越大均表示色度越濃 [18]，由 CIE L* a* b* 色度空間向孟塞爾色度空間轉換： 明度（顏色的亮度），用V表示。顏色的飽和度（鮮艷程度），用C表示；顏色的色調號，用H表示。

2結果與分析

2.1宏觀構造

圖1為東非黑黃檀宏觀構造。試材結構細，紋理較直；生長輪、波痕較不明顯；木材心邊材區別明顯，邊材黃褐色，心材帶深色條紋，黃褐至紫褐色；管孔分散排列，在肉眼下可見，為散孔材；放大鏡下軸向薄壁組織略微可見，為翼狀、聚翼狀，同心層式細線狀；放大鏡下木射線可見，為細木射線。

2.2微觀構造

試材微觀結構特征從木材橫切面C和縱切面（徑切面R、弦切面T）三切面切片上顯微觀察。圖2為東非黑黃檀微觀結構。管孔散生，為散孔材，在橫切面上管孔呈分散型排列，管孔組合類型以單管孔為主，少數復管孔（多為2 ～4個），管孔以橢圓形、圓形為主，管孔內含樹膠，顏色較深，如圖2（a）和圖2（b）所示；在縱切面上導管單穿孔，呈圓柱形，導管細胞壁上呈互列式具緣紋孔，如圖2（c）和圖2（e）所示；導管單穿孔，和射線之間的紋孔式，類似管間紋孔式；在橫切面上木纖維以多角形為主，少數為扁平形，排列緊密，疊生，腔小壁厚，如圖2（b）所示；在縱切面上木纖維呈細長紡錘形（細胞兩端尖削），木纖維細胞壁上紋孔極少，如圖2（f）所示；在橫切面上軸向薄壁組織豐富，寬 1～7 個細胞（多數 2～4 個細胞），分布類型為傍管型翼狀、聚翼狀、斷續細線狀、離管型星散狀、星散聚合狀，如圖2（a）所示；縱切面上軸向薄壁細胞呈類長方形或長方形，具分室含晶細胞如圖2（e）和圖2（f）所示；木射線類型主要為同形單列，單列射線高3 ～14個細胞，偶見同型2列，疊生，寬度為2 個細胞，高度為 6～12 個細胞（多數 6～8 個細胞），均由橫臥射線細胞組成，如圖2（c）—圖2（f）所示。

2.3細胞形態與量化特征

2.3.1細胞形態

東非黑黃檀各細胞構造特征如圖3所示，圖3中A、B、C、D、E分別表示各類細胞的不同形態。

東非黑黃檀的導管細胞形態如圖3（a）所示，導管細胞多數為圓柱形（A、C），含量占 61.38%、其他形態有矩形（D）、鼓形（E）和不規則狀（B）。

木纖維如圖3（b）所示，為細長條形的韌型纖維，腔小壁厚，細胞形態呈紡錘形、兩端尖削，少數端部呈樹枝狀分歧。

木射線細胞如圖3（c）所示，為普通的橫臥射線細胞（A、B），細胞壁上的紋孔為單紋孔。

軸向薄壁細胞如圖3（d）所示，細胞束中個數基本為 2（B、C），偶見單個（A）。形態簡單， 呈細柱形或兩端尖削紡錘形（A、B、C），部分細胞側壁有鋸齒狀凸起（C）。

分室含晶細胞如圖3（e）所示，含晶 4～7 顆（A、B）。

2.3.2量化特征

木材中各類細胞的構造特征參數，通過MI Advance 3.0圖像測量分析系統測定，對測定的各細胞參數進行變數統計，其變異系數均小于1，數據可靠，可以采信。見表1—表3。

導管細胞（選取導管細胞中含量最大的占61.38%的圓柱形）、木纖維、木射線細胞和軸向薄壁細胞構造特征參數分別見表1—表3。

從表1—表3可知，導管細胞長度、寬度分別為202.65、158.67 μm，長寬比為1.28，細胞個數2.36個/mm2；木纖維細胞長度、寬度分別為996.65、19.67 μm，長寬比為50.67；木射線細胞長度、寬度分別為79.37、10.02 μm，長寬比為7.92；軸向薄壁細胞長度、寬度分別為104.09、25.33 μm，長寬比為4.11。細胞長度由大到小依次為：木纖維、導管、軸向薄壁細胞、木射線，木纖維最長996.65 μm，木射線最短79.37 μm；細胞寬度由大到小依次為：導管、軸向薄壁細胞、木纖維、木射線，導管最寬158.67 μm，木射線最短10.02 μm；長寬比由大到小依次為：木纖維、木射線、軸向薄壁細胞、導管，木纖維最大50.67，導管最小1.28。導管壁腔比6.84%，腔大壁?。荒纠w維壁腔比53.09%，腔小壁厚。

2.3.3組織比量

木材組織比量的計算采用PhotoShop測圖軟件進行測定。先測定某類細胞所占圖形面積，然后除以完整切面圖面積，算出這種細胞所占百分比。

表4為各類細胞組織比量，從表4可見，組織比量從大到小依次為：木纖維、木射線、導管、軸向薄壁細胞、分室含晶細胞，木纖維最大80.09%，分室含晶細胞最小0.12%，僅偶見。

2.4材色

表5為東非黑黃檀木材材色測定結果。

在 CIE（1976） L*a *b* 色度空間中，試材的明度值L*為29.21，明度相對較低，屬于深材色樹種，其a*紅綠軸色品指數（5.53）和b*黃藍軸色品指數（4.66）值均為正數，數值小，說明東非黑黃檀木材的色調范圍偏向紅色、黃色，程度小；在孟塞爾色度空間中，明度值（V）為1.77相對較低，和CIE（1976） L*a *b* 色度空間中L*一致，飽和度（C）為 4.15較小，飽和度低，木材的顏色較灰暗；色調號H4.29，試材紅黃色調[19-20]。說明東非黑黃檀木材以低飽和度的紅、黃色調為主，顏色較深沉。

3結論

1）宏觀結構：東非黑黃檀結構細，紋理較直；生長輪、波痕較不明顯；木材心邊材區別明顯，邊材黃褐色，心材帶深色條紋，黃褐至紫褐色；管孔分散排列，為散孔材；軸向薄壁組織為翼狀、聚翼狀，同心層式細線狀；木射線為細木射線。

2）微觀結構與量化特征：東非黑黃檀管孔組合類型以單管孔為主，少數復管孔，管孔內含深色樹膠；單穿孔，導管細胞壁上呈互列式具緣紋孔。木纖維在橫切面上多數呈多角形，疊生；在縱切面上呈細長紡錘形（細胞兩端尖削），細胞壁上紋孔極少。橫切面上，軸向薄壁組織豐富；縱切面上呈長方形及近似長方形，具分室含晶細胞。木射線類型主要為同形單列，偶見同型2列，疊生，均由橫臥射線細胞組成。

細胞長度由大到小依次為：木纖維、導管、軸向薄壁細胞、木射線。細胞寬度由大到小依次為：導管、軸向薄壁細胞、木纖維、木射線，長寬比由大到小依次為：木纖維、木射線、軸向薄壁細胞、導管。導管腔大壁??；木纖維腔小壁厚。

3）東非黑黃檀組織比量：細胞組織比量最大為木纖維80.09%；最小為分室含晶細胞 0.12%。由大到小的順序為：木纖維、木射線、導管、軸向薄壁組織、分室含晶細胞。

4）東非黑黃檀材色：根據 CIE（1967）L*a *b* 色度空間和孟塞爾色度空間中測定說明以低飽和度的紅、黃色調為主，顏色較深沉。

為了更好地從宏觀、微觀構造上對東非黑黃檀進行識別，后續研究中將與闊葉黃檀、刀狀黑黃檀等相似樹種的黑酸枝或其他紅酸枝木材進行比較，再擴大到整個紅木范疇進行木材構造比較研究，以達到更精確識別相關木材的目的。為紅木的識別與鑒定提供理論依據，豐富木材科學內涵。

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