东非黑黄檀木材构造及其材色

黄广华 陈瑞英 陈居静 金浩

摘要：以東非黑黄檀（Dalbergia melanoxylon）木材为研究对象，观察分析木材的宏观构造和显微构造，测定分析其各类细胞的构造特征参数。结果表明，东非黑黄檀木材生长轮、波痕较不明显，结构细，木材纹理较直；心材带深色条纹，黄褐至紫褐色；散孔材，管孔组合类型以单管孔为主，少数复管孔，管孔内含深色树胶；轴向薄壁组织傍管型翼状、星散聚合状；木射线为细木射线，木射线类型主要为同形单列，少数同型多列；在肉眼下不明显；木纤维叠生，腔小壁厚；具分室含晶细胞。组织比量最大为木纤维占80.09%，最小为分室含晶细胞占 0.12%。根据1976年国际照明委员会推荐的均匀颜色空间CIE（1976 ） L*a *b*和孟塞尔色度空间测定说明，东非黑黄檀木材以低饱和度的红、黄色调为主，颜色较深沉。通过对东非黑黄檀宏观、微观结构特征等进行研究，为识别、利用东非黑黄檀提供参考。

关键词：东非黑黄檀；宏观构造；微观结构；木材构造；材色

中图分类号：S781.1 文献标识码：A文章编号：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

基金项目：国家自然科学基金资助项目（30271057）；福建省中青年教师教育科研资助项目（JZ180807）；漳州职业技术学院科研资助项目（ZZY2021B098）

第一作者简介：黄广华，硕士，副教授。研究方向为建筑装饰、木材科学与技术。Email： 450204123@qq.com

*通信作者：陈瑞英， 教授， 博士生导师。研究方向为木材科学与技术。Email： fcry56490@163.com

引文格式：黄广华，陈瑞英，陈居静，等.东非黑黄檀木材构造及其材色[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

东非黑黄檀（Dalbergia melanoxylon）属于红木中的黑酸枝木，是豆科（Leguminosae）黄檀属（Dalbergia）的树种 [1]。红木材质坚硬、结构细致、纹理美观、自然典雅、资源稀缺，是珍贵的家具和室内装饰材料，深受人们的青睐。当前，红木市场需求不断加大，资源日渐紧缺、红木木材市场真假难辨，鱼龙混杂，规范木材市场刻不容缓[2]。因此规范和完善红木类木材的识别与鉴定，有助于保护消费者的合法权益。许多专家学者对各类名贵木材的构造、材性做了大量的研究 [3-13]。如陈桂丹等[3]通过扫描电子显微镜观察闽楠木材细胞结构，测量分析其构造特征参数，为闽楠木材的识别鉴定提供参考；邓冬莲等[4]对铁刀木、非洲崖豆木和白花崖豆木3 种鸡翅木进行宏观及微观显微构造特征的识别和分析，为有效地区别这 3 种鸡翅木提供依据。本课题通过对东非黑黄檀宏观、微观结构特征等进行研究，为识别、利用东非黑黄檀提供参考，丰富木材科学研究的基础理论。

1材料和方法

1.1试验材料

东非黑黄檀试材产于东非的乌干达，由福建省莆田市仙游县质量技术监督局提供。试材树干通直，胸径700 mm，按试验要求各试样均选取心材制作，试样尺寸均为“纵向×弦向×径向”，宏观试样：100 mm×50 mm×30 mm；细胞离析及显微切片试样： 20 mm×10 mm×10 mm；木材材色试样：100 mm×50 mm×20 mm，以上每种试样均在心材部分，生长轮偏宽（南面向阳）一侧和偏窄（北面背阳）一侧弦切面各取2块，两边均1块靠近髓心，1块远离髓心，同理，在对应的东、西2面按上述取样方法各取2块；即每个朝向各2块，4个朝向共8 块。木材材色试样用砂纸把表面砂光平整、洁净后，在气干中放置6 个月，使其颜色稳定备用。

1.2试验主要仪器与设备

本试验中所用到的主要仪器设备有DK -98-1电热恒温水浴锅、DMB5-223P-5生物数码显微镜、MZS0745连续变倍体视显微镜、MI Advance 3.0图像测量分析软件和Color i 7测色配色系统等。

1.3试验方法

1.3.1宏观构造

通过肉眼、放大镜和连续变倍体视显微镜依次观察宏观试样表面，并拍照记录，观察内容主要有：木材颜色、木材表面纹理、波痕和生长轮等构造特征，以及导管、轴向薄壁组织和木射线等细胞形态。

1.3.2微观构造

通过软化、清洗、切片、染色、脱水、透明和封固制作标准三切面切片，在显微镜下，观察并拍摄试材三切面，记录保存试材微观构造特征；采用富兰克林离析法[15]对木材进行细胞离析，制作临时切片，利用图像测量分析软件测出试材细胞，如：导管、木纤维、木射线、轴向薄壁组织的长度、宽度和壁厚等分子尺寸的微观特征参数。

1.3.3组织比量

组织比量是指组成木材的各类细胞在木材中所占比例，通过显微构造的数量特征来研究木材的特性 [16]，本试验通过软件PhotoShop计算。

1.3.4材色测定

采用佐道健[17]CIE（1976 ）L* a* b* 色度空间表色体系，按试验要求利用Color i 7测色配色系统在8块弦切面上均匀选取4个测试点，每个点测量3次，分别测出试材L*、a*、b* 的大小，取其平均值。其中， L*表示明度， 取值范围0 ～ 100，数值越大越白，100表示完全白；a*表示红绿轴色品指数，负值表示绿色，正值表示红色；b*表示黄蓝轴色品指数，负值表示蓝色，正值表示黄色；a*、b*数值越大均表示色度越浓 [18]，由 CIE L* a* b* 色度空间向孟塞尔色度空间转换： 明度（颜色的亮度），用V表示。颜色的饱和度（鲜艳程度），用C表示；颜色的色调号，用H表示。

2结果与分析

2.1宏观构造

图1为东非黑黄檀宏观构造。试材结构细，纹理较直；生长轮、波痕较不明显；木材心边材区别明显，边材黄褐色，心材带深色条纹，黄褐至紫褐色；管孔分散排列，在肉眼下可见，为散孔材；放大镜下轴向薄壁组织略微可见，为翼状、聚翼状，同心层式细线状；放大镜下木射线可见，为细木射线。

2.2微观构造

试材微观结构特征从木材横切面C和纵切面（径切面R、弦切面T）三切面切片上显微观察。图2为东非黑黄檀微观结构。管孔散生，为散孔材，在横切面上管孔呈分散型排列，管孔组合类型以单管孔为主，少数复管孔（多为2 ～4个），管孔以椭圆形、圆形为主，管孔内含树胶，颜色较深，如图2（a）和图2（b）所示；在纵切面上导管单穿孔，呈圆柱形，导管细胞壁上呈互列式具缘纹孔，如图2（c）和图2（e）所示；导管单穿孔，和射线之间的纹孔式，类似管间纹孔式；在横切面上木纤维以多角形为主，少数为扁平形，排列紧密，叠生，腔小壁厚，如图2（b）所示；在纵切面上木纤维呈细长纺锤形（细胞两端尖削），木纤维细胞壁上纹孔极少，如图2（f）所示；在横切面上轴向薄壁组织丰富，宽 1～7 个细胞（多数 2～4 个细胞），分布类型为傍管型翼状、聚翼状、断续细线状、离管型星散状、星散聚合状，如图2（a）所示；纵切面上轴向薄壁细胞呈类长方形或长方形，具分室含晶细胞如图2（e）和图2（f）所示；木射线类型主要为同形单列，单列射线高3 ～14个细胞，偶见同型2列，叠生，宽度为2 个细胞，高度为 6～12 個细胞（多数 6～8 个细胞），均由横卧射线细胞组成，如图2（c）—图2（f）所示。

2.3细胞形态与量化特征

2.3.1细胞形态

东非黑黄檀各细胞构造特征如图3所示，图3中A、B、C、D、E分别表示各类细胞的不同形态。

东非黑黄檀的导管细胞形态如图3（a）所示，导管细胞多数为圆柱形（A、C），含量占 61.38%、其他形态有矩形（D）、鼓形（E）和不规则状（B）。

木纤维如图3（b）所示，为细长条形的韧型纤维，腔小壁厚，细胞形态呈纺锤形、两端尖削，少数端部呈树枝状分歧。

木射线细胞如图3（c）所示，为普通的横卧射线细胞（A、B），细胞壁上的纹孔为单纹孔。

轴向薄壁细胞如图3（d）所示，细胞束中个数基本为 2（B、C），偶见单个（A）。形态简单， 呈细柱形或两端尖削纺锤形（A、B、C），部分细胞侧壁有锯齿状凸起（C）。

分室含晶细胞如图3（e）所示，含晶 4～7 颗（A、B）。

2.3.2量化特征

木材中各类细胞的构造特征参数，通过MI Advance 3.0图像测量分析系统测定，对测定的各细胞参数进行变数统计，其变异系数均小于1，数据可靠，可以采信。见表1—表3。

导管细胞（选取导管细胞中含量最大的占61.38%的圆柱形）、木纤维、木射线细胞和轴向薄壁细胞构造特征参数分别见表1—表3。

从表1—表3可知，导管细胞长度、宽度分别为202.65、158.67 μm，长宽比为1.28，细胞个数2.36个/mm2；木纤维细胞长度、宽度分别为996.65、19.67 μm，长宽比为50.67；木射线细胞长度、宽度分别为79.37、10.02 μm，长宽比为7.92；轴向薄壁细胞长度、宽度分别为104.09、25.33 μm，长宽比为4.11。细胞长度由大到小依次为：木纤维、导管、轴向薄壁细胞、木射线，木纤维最长996.65 μm，木射线最短79.37 μm；细胞宽度由大到小依次为：导管、轴向薄壁细胞、木纤维、木射线，导管最宽158.67 μm，木射线最短10.02 μm；長宽比由大到小依次为：木纤维、木射线、轴向薄壁细胞、导管，木纤维最大50.67，导管最小1.28。导管壁腔比6.84%，腔大壁薄；木纤维壁腔比53.09%，腔小壁厚。

2.3.3组织比量

木材组织比量的计算采用PhotoShop测图软件进行测定。先测定某类细胞所占图形面积，然后除以完整切面图面积，算出这种细胞所占百分比。

表4为各类细胞组织比量，从表4可见，组织比量从大到小依次为：木纤维、木射线、导管、轴向薄壁细胞、分室含晶细胞，木纤维最大80.09%，分室含晶细胞最小0.12%，仅偶见。

2.4材色

表5为东非黑黄檀木材材色测定结果。

在 CIE（1976） L*a *b* 色度空间中，试材的明度值L*为29.21，明度相对较低，属于深材色树种，其a*红绿轴色品指数（5.53）和b*黄蓝轴色品指数（4.66）值均为正数，数值小，说明东非黑黄檀木材的色调范围偏向红色、黄色，程度小；在孟塞尔色度空间中，明度值（V）为1.77相对较低，和CIE（1976） L*a *b* 色度空间中L*一致，饱和度（C）为 4.15较小，饱和度低，木材的颜色较灰暗；色调号H4.29，试材红黄色调[19-20]。说明东非黑黄檀木材以低饱和度的红、黄色调为主，颜色较深沉。

3结论

1）宏观结构：东非黑黄檀结构细，纹理较直；生长轮、波痕较不明显；木材心边材区别明显，边材黄褐色，心材带深色条纹，黄褐至紫褐色；管孔分散排列，为散孔材；轴向薄壁组织为翼状、聚翼状，同心层式细线状；木射线为细木射线。

2）微观结构与量化特征：东非黑黄檀管孔组合类型以单管孔为主，少数复管孔，管孔内含深色树胶；单穿孔，导管细胞壁上呈互列式具缘纹孔。木纤维在横切面上多数呈多角形，叠生；在纵切面上呈细长纺锤形（细胞两端尖削），细胞壁上纹孔极少。横切面上，轴向薄壁组织丰富；纵切面上呈长方形及近似长方形，具分室含晶细胞。木射线类型主要为同形单列，偶见同型2列，叠生，均由横卧射线细胞组成。

细胞长度由大到小依次为：木纤维、导管、轴向薄壁细胞、木射线。细胞宽度由大到小依次为：导管、轴向薄壁细胞、木纤维、木射线，长宽比由大到小依次为：木纤维、木射线、轴向薄壁细胞、导管。导管腔大壁薄；木纤维腔小壁厚。

3）东非黑黄檀组织比量：细胞组织比量最大为木纤维80.09%；最小为分室含晶细胞 0.12%。由大到小的顺序为：木纤维、木射线、导管、轴向薄壁组织、分室含晶细胞。

4）东非黑黄檀材色：根据 CIE（1967）L*a *b* 色度空间和孟塞尔色度空间中测定说明以低饱和度的红、黄色调为主，颜色较深沉。

为了更好地从宏观、微观构造上对东非黑黄檀进行识别，后续研究中将与阔叶黄檀、刀状黑黄檀等相似树种的黑酸枝或其他红酸枝木材进行比较，再扩大到整个红木范畴进行木材构造比较研究，以达到更精确识别相关木材的目的。为红木的识别与鉴定提供理论依据，丰富木材科学内涵。

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