6 識別的方式和方法
木材是一種重要的原料,廣泛應用於國民經濟的各個部門和個人生活的方方面面。由於各種木材的構造物理、力學和化學性質的不同以及各種用途對木材又各有不同的要求,因而沒有一種木材可以適合一切用途,也沒有一種木材沒有用途。要解決這個問題,必須把樹種的名稱搞清楚,再根據該樹種的材性才能確定用途。如果單憑經驗,常常會導致錯誤的結論。因此我們須在經驗的基礎上由表及裡地研究後,從理論上總結出一套科學識別木材的方法。隨著時間的推移,人們的認識不斷,使用的工具也不斷改良,因此木材識別這門科學也在不斷發展。從單純憑經驗到利用對分法檢索表、穿孔卡檢索表以至電子計算機識別木材,這就是一個從低級到高級的發展過程。
6.1木材識別注意事項
6.1.1木材識別的工具 宏觀識別僅需放大鏡、鋒利的小刀和清水少許,最好有一個木材解剖分子測計尺。微觀識別則需要顯微鏡和木材切片。
6.1.2搞清送檢者的目的和要求 有的要求確定樹種名稱,有的要求證明是否為同一樹種。木材識別的方式和方法要根據要求確定取樣和採用的檢索方法。
6.1.3與識別特徵比較 諸如生長輪、導管和管孔、管胞、木射線、軸向薄壁組織、木纖維、胞間道、波痕或疊生構造、心邊材和特殊氣味、滋味、重量、硬度等。闊葉樹材最主要的木材特徵是管孔分布類型、軸向薄壁組織和木射線以及物理性質和產地等。識別工作前,對木材解剖名詞的定義、詮釋和概念要有正確理解,才能比較其異同,給木材檢索工作打下基礎。要與已研究與詳細描述了的各種木材特徵核對。由於木材系三維結構,所以對其構成分子的種類、數量排列必須從橫、弦、徑三個切面來觀察,才能得到整體的概念。另外,特徵的本身變異也有大有小,如泡桐的生長輪類型,有的為環孔材,有的則為半環孔材。甚至在同一標本中,因生長輪的寬、窄,常呈現為環孔材或半環孔材。觀察解剖分子時,應該辯證地看宏觀特徵和微觀特徵,注意局部和整體的關係。
6.1.4辯證對待主要特徵和次要特徵 因為木材中可供識別的特徵較少,所以要抓住主要的穩定的和明顯的特徵,但有時次要特徵反而起到決定性的作用,一些難以用顯微鏡識別的木材,用肉眼、放大鏡倒是可以解決問題。如白樺(樹皮粉白色,不反曲),碩樺(樹皮暗黑色,常反曲);栓皮櫟(樹皮的栓皮層很厚)與麻櫟(樹皮中無厚的栓皮層)。楨楠屬(Phoebe)木材的種很難區分,但楨楠和閩楠兩種中的油細胞最多,前者產於西南,後者產於華南、華中帶。錐木屬的樹種,也主要依靠材色、管孔排列、樹皮等宏觀特徵和產地來區分。
6.1.5注意局部和整體的關係 必須從橫、弦、徑三個切面來觀察,才能得到整體的概念。如射線高度、單列部分和複列部分的長度就需在弦切面上觀察,而射線中的直立和方形射線細胞在弦切面很難分辨,但在徑切面上卻很容易確認。
6.1.6注意特徵的穩定性 主要特徵大多通常是比較穩定的。穩定是與變異相對存在的,這裡所指的變異,不是解剖分子大小量的變化,而是質的差異。樹木是生物體,並處於不斷進化中。木材的進化趨勢是導管由大、長變成短、粗;管間紋孔式由梯狀、對列至互列;穿孔板由網狀、梯狀至單穿孔。木射線由異形至同形;多列至單列。它具體反映在各種木材中,如果再加上立地條件的影響和取材部位不同所造成的差異,識別木材就更困難,因此要在絕對的變異中排除偶見的情況,找出相對的穩定特徵。另外,特徵的本身變異也有大有小,如泡桐的生長輪類型,有的為環孔材有的則為半環孔材。甚至在同一標本中,因生長輪的寬、窄,常呈現環孔材或半環孔材。
6.1.7木材標本的選採 因為木材標本是供核對鑑定之用,所以採集/搜集是十分重的。由於樹木生長的立地條件(氣候、土壤及陰坡和陽坡)不同,即使是同一樹株,其成熟部位和初生部位對木材構造都有影響。所以採集樹株的產地愈多愈好,採集的數量也愈多愈好。標本一般選針葉樹材在60年左右,闊葉樹材在20年左右為宜。最好選取離地1.3m或5m處的成熟乾材。需要注意的是,即使是乾材,但由於發育進化的原因,枝材上有螺紋加厚,成熟的乾材上不一定能見到,如雲杉。
送檢的木材標本,最好也應是遠離根部、遠離髓心、非枝椏、比較穩定的成熟木材。
6.1.8反覆實踐是必由之路 由於木材本身有很大的變異,所以需要通過大量的觀察從個體、特殊性中找出整體、普遍性,再反過來,在整體、共性的指導下去觀察個性,去認識木材。這就是,一個是由特殊到一般,一個是由一般到特殊認識事物的兩個過程。一位木工師傅之所以能認識許多木材(雖然不一定完全對)乃是由於通過長期的觀察比較的結果。有一位不懂木材識別的同志要買走我們的各種切片,以為這樣就可以解決木材的識別問題,這顯然種誤解。木材識別的人工性很強,僅僅有可靠的檢索表、穿孔卡片乃至電子計算機都是不能完全解決問題的,必須熟練地掌握這種有變異的特徵如闊葉樹材的軸向薄壁組織在橫切面通常呈淺色帶,且細胞形常大。但在木蘭科、胡桃科中的很多樹種中,則呈深色帶,且細胞形小。另外,初搞木材識別的同志往往把管胞壁開裂當成螺紋加厚。只要經過數次實踐一理論一實踐的循環,認識有了飛躍,就能從變異中找出「不變」。
6.1.9儘可能搞清產地 樹木的地理分布對鑑別樹種有參考價值。紅松與華山松很難區分,但前者產於東北,後者產於西北。又如楨楠和閩楠很難區分,然而前者產於西南,後者產於華南、華中一帶。植物的地理自然分布與它的種系歷史有關,也受氣候、地形、生物等生態因素的影響,因此各種植物都有它自己的垂直分布與水平分布。地理分布和氣候不同造成的樹種繁多,而且木材因樹木的株間和株內生長部位不同,木材的構造又因立地條件和取材部位等因素有變異,常常不能定出種名,而只能定出屬名,甚至是科名。由於需要識別的木材可能來自不同的地區和歷史時期,因而也必須相應有範圍廣泛的各個地區所產種類眾多、正確定名的木材標本,由於木材的變異性很大,所以還需要較多同一樹種不同樹株的木材標本。
6.1.10最後要進行核 對除對照有關該種的宏觀、微觀記述和附有的照片外,還須對照正確定名的木材標本。還有一些可以對照的資料:色譜,如《 Wold woods in colour》( StobartSon,1986,倫敦)等;宏觀微觀照片集,如《顯微鏡寫真集》(林昭三,1991.東京),《Anatlasof end-grain photomicro graphs for the identification of hardwoods 》( E Y. Henderson, 1953.倫敦) 《Phtomicrmgraphs of world woods》( AnneMiles,1978,倫敦)等。
6.2宏觀識別和微觀識別
根據觀察試樣的情況,可分為宏觀識別、微觀識別和亞微觀識別(Core等三人主張用電子顯微鏡照片幫助識別木材),但宏觀和微觀識別往往兼而用之。微觀識別,即主要用顯微鏡觀察其內部的解剖特徵以識別木材。因涉及的特徵較多,結果比較準確。但需製片,手續麻煩;又限於設備和技術力量採用較難。
6.21宏觀識別 即用肉眼或10倍放大鏡觀察,首先用鋒利的小刀削光部分木塊表面,並以清水溼潤,主要觀察木材外部、表面的特徵以識別木材。此法主要用於生產現場,簡單易行,但識別樹種,不夠準確,往往只能鑑定至大類。單純憑經驗識別木材,是處於感性階段的識別方式,因為尚未達到理性的階段,所以很可能產生錯定。
6.2.2木材解剖分子測計尺 此尺系英國林產研究所用135膠片製成,可以測計單位面積管孔數和大小,射線根數、寬度和高度。使用時將測計尺覆於木材或切片的橫或弦切面,通過肉眼、放大鏡或顯微鏡觀察測計。為便於檢索,測計值還以等級來表明其大小和多少。
(1)管孔數目:在橫切面上測計。尺上有大小兩個圓圈,前者面積為10mm²,後者面積為1mm²。每1mm²多於25個者,採用大圓圈測計。
▲木材解剖分子測計尺放大圖
(2)管孔大小:在橫切面上測計散孔材的管孔弦徑,以等級表明。尺的下方有5根粗細不同的直線。如弦徑窄於第一根線的寬度,表明管徑小於50μm,介於第一根和第二根直線寬度之間(即等級3)表明管孔弦徑在51~100μm之間;第4、5及6級表明管孔弦徑分別在101~200μm、201~300μm和301~400μm之間,管孔直徑寬於最右邊的直線者表明管孔弦徑大於400μm。
(3)射線寬度:在弦切面上與射線垂直測計。尺上有4根粗細不同的直線,也用等級標明。在窄於、介於或寬於那根或那兩根直線之間,射線寬度分別為:窄於50μm、51~100μm、101~200μm、201~300μm、301~400μm和寬於400μm,如兼有很寬很長(如櫟型射線者),要分別測計。
(4)射線數目:在橫切面上與射線垂直測計。有長5mm橫尺一根,並劃為相距均為1mm的五等份。同管孔數目和直徑一樣,分別表明每5mm或1mm距離內,射線少於5根、5~10根、11~16根和多於16根。
(5)射線高度:在弦切面上比較。尺長1cm,為不同粗細的直線均分為長2mm。如遇如櫟型粗而高的射線者,應視其高度是否超過1mm或2mm。也可用於測計很寬射線的寬度
6.2.3借樹皮和材身識別木材 利用樹皮識別木材有它的局限性,但在伐木場,貯木場或制材廠等場所,對識別原木有重要的作用。(詳見篇尾的附文「4樹皮和材身」)
6.3物理/化學法
嚴格說來用材色和重量,也就是物理識別木材的方法,但種間或屬間少數特徵相似無法用通常的宏觀或微觀特徵區別時,就得用物理方法或化學方法補充鑑別。這種方法費時費事,適用範圍窄,所以研究者不多,但這方面的研究還是重要的。
6.3.1燃燒法 用火柴大小的木材,經過燃燒,以灰燼的性狀來區別木材,如異色按和邊緣按經過燃燒,前者全部灰化,色白灰;後者成為黑炭。
楓亞按:檀香紫檀與染料紫檀採用燃燒法識別,情況與之相同:前者結果為灰;後者結果成炭。
6.3.2螢光法 用木屑的浸出液在陽光下或燈光下觀察,如紫檀屬木材的水浸出液在反射光下,前者為灰粽色;後者無色。如紫檀的水浸出液在透射光下為黃色;七葉樹的浸出液在透射光下無色。又如山釣樟和廣東釣棒在乾材橫切面上滴以水珠,在管孔周圍出現紅色斑點,在縱切面上亦能見到紅色條紋,以山釣樟最為明顯,用此特徵可以把釣樟屬中其他樹種區別出來
6.3.3化學法 大葉南洋杉和南洋杉,前者浸出液中加入濃硫酸呈粉紅色,隨即呈橙色沉澱;後者不立即變色,後則形成白色沉澱。又如紅櫟類和白櫟類,用聯苯胺和硝酸鈉混合劑塗抹後,前者呈淺紅橙色;後者暗綠色。又如小帽按與彈丸按的鋸屑用酒精加熱浸泡,冷卻後過濾,各取出部分溶液,加等量的水,前者變為白色混濁液,久置變為白色沉澱;而後者不混濁也不沉澱。
6.4木材細胞離析法
系微觀識別,在能滿足某項特殊要求時採用此法。例如紙漿的鑑定為某個樹種或兩批紙漿是否同類樹種時,又如數塊木材是否為同一樹種時,甚至是小如鋸末的材料鑑定是否為同樹種時,可採用此法。
6.4.1木材細胞離析 即分離成單個的木材分子。要離析木材首先要了解離析液的配製方法
(1)醋酸-過氧化氫法:即 Franklin法,是用等量的冰醋酸或醋酸和濃度6%的過氧化氫混合面成離析液。適用於各種木材。視其軟硬程度減低或增高過氧化氫的用量。如針葉樹材用的過氧化氫的濃度為6%~10%,在70℃的溫度下,一般一天就能充分離解。所離析的纖維顏色淺,斷破的也少,時間短,容易掌握。
(2)硝酸-氯酸鉀法:即 Schaltze法,是一種快速方法,主要用於要求立即離析的急用者。置少許濃硝酸再加入2倍的蒸餾水,放入經過水溼的木塊後,放入少量的氯酸鉀晶體,用酒精燈微熱離析,如在室溫下進行則反應比較緩和。缺點是化學反應激烈,所離析的纖維斷破的多,另外有氯氣產生對人體有害,宜在通風櫥內進行。
(3)鉻酸-硝酸法:即 Jefferey法,是用等量的10%鉻酸和10%硝酸混合成離析液,硝酸液中有10mL濃硝酸,加水至100mL,鉻酸液中有10%的鉻酸10g,加水至100mL。化學反應較緩和,適於離析各種軟硬木材,但離析時間不易掌握,時間短則離析不充分,時間長則離析過速。
(4)操作過程:首先將試材置入指形管中,再傾入離析液,最好加熱。用玻璃棒試試木材分離情況,如未充分叩解(造紙中的打漿又稱叩解),傾出舊液,再加新離析液直到木材充分離析,用蒸餾水衝洗去酸即可。離析後木材分子特徵更少,因在離析過程中有些形小壁薄的木材細胞還可能受化學藥劑或機械破壞而不能辨認,同時洗滌時也容易流失,所以識別很困難。
附:4 樹皮和材身
利用樹皮外表和因木射線造成的特徵進行識別,雖有它的局限性,但在如伐木場、貯木場、制材廠等現場對識別原木有重要的作用。41.1顏色 外表綠色,如梧桐等;白色,如灰木、白顏等。41.2皮厚 指木栓層很厚者,如栓皮櫟、黃波羅等。4.1.3皮孔 指菱形,如毛白楊等;長扁圓形,如泡桐等;線形,如樺木等;圓至卵圓形,如臭椿等。41.4皮刺 指由不發達的葉形成的刺狀物,如刺楸等。4.1.5剝落 剝落的難易取決於韌皮纖維數量的多少;前者如椴樹等,後者如冬青等。4.1.5.1紙狀剝落 如桃屬和樺屬,皮白色,不反曲,紙狀剝落;楓樺,皮紅褐色,常反曲紙狀或小碎片狀剝落;黑棘皮樺,皮黑色,略反曲,紙狀剝落。4.1.6開裂 除光滑和粗糙外,有微裂、淺裂、深裂和長方形裂、方形裂(如柿木、棗木)等。4.1.7氣味 刺激性臭味,如泡桐等;樟腦味,如香樟等。4.2.1皮底 系與材身接觸面的簡稱。有壓痕,指樹皮中的石細胞或厚壁組織在材身造成的淺凹槽,如油丹瓊楠等。因在寬木射線或聚合射線而造成凹槽,其底部較平者,如石櫟等; 其底部較大者,如青岡等。4.2.2樹皮斷面 韌皮射線和韌皮纖維組合的樹皮斷面。三角形者,如椴樹、木棉、梧桐等;細鋸齒狀或輻射狀者,如密花樹、長葉山竹等。4.2.3石細胞或厚壁組織 樹皮中石細胞或厚壁組織常單獨或集聚。量少者,如楨楠等;量頗多者,如潤楠;砂粒狀。石細胞等在橫切面上常聚成完整的長弦帶或斷續的短弦帶,在弦面上呈塊狀或片狀,如油丹、龍眼、核實樹屬等。條狀中的長條狀者,如海南覃樹等;短條狀(米粒狀)者,如海南石梓、擬赤楊、五列木等。含兩種或以上類型的石細胞或厚壁組織者如冬青、楹樹等。石細胞等常堆積在一起,如山烏桕等;或夾雜於韌皮纖維內,如瓊楠(又叫粟米槁);短條狀(米粒狀)如山烏桕等4.2.4白色針狀晶體 樹皮內常具有白色針狀晶體(草酸鹽類,能刺癢皮膚),在肉眼下似白色纖細的毛,有人稱為「白毛」,如荷木、油丹、潤楠等。4.2.5韌皮纖維 發達者如麻狀,很柔軟和不易折斷,如在白木香、木棉、刺桐、白格、柚木等樹種中。4.2.6分泌物 源自乳汁管等的分泌,如桑科、山竹子屬和燈架等樹種。指樹皮與木質部的接觸面上因木射線和軸向薄壁組織形成的識別特徵。4.3.1稜 系樹皮上因寬射線留下的凹槽在材身上造成的相應特徵。4.3.2壓痕 系樹皮中石細胞或厚壁組織在材身上造成的相應淺凹槽,如油丹屬等。4.3.3波痕 如同木材縱剖面所見,是由於木射線和或軸向薄壁組織疊生而成的水平波紋。4.3.4凹凸 表面凹凸不平或波浪形,前者如鵝耳櫪、南嶺槭等,後者如擬赤楊、黃杞、杜英4.3.5乳汁跡 系一裂隙狀透鏡形孔穴,源自某些具有乳汁樹種的木質部,其特徵是有乳汁管,如燈架等。4.3.6波紋 除射線大小、形狀、數量和分布外,兼有厚壁組織在材身上造成紋的特徵。4.3.6.3細砂紋 如械樹、苦楝及木蘭科樹種等