禾草类原料的解剖结构

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《常用非木材纤维碱法制浆实用手册》第21页（2816字）

和木材原料相比，这类原料的特点是纤维细而短、非纤维状细胞较多，在有的品种中非纤维细胞含量往往高达50%左右(体积比)。因此这类纤维造纸，一般成纸强度较低。在解剖结构上共同的特点是它们主要都是由维管束组织、薄壁组织、表皮组织等构成，有的品种还有纤维组织带。纤维细胞主要生长在维管束和纤维组织带中。维管束的形态与排列方式随品种而异。禾本科分禾本亚科和竹亚科，现以芦苇代表禾本亚科和竹子代表竹亚科为例，讨论这类原料的解剖结构。

图2－2－1为芦苇茎部剖面图，图中A为横向切面，B为表皮部。结构中各种组织现分述于下：

图2－2－1 芦苇秆部横切面 SEM×25

1－外表皮膜 2－表皮细胞 3－维管束 4－导管 5－薄壁细胞 6－内表皮组织 7－带色素的薄壁细胞

维管束组织(3)：分散在薄壁组织中，由纤维、导管(4)、筛管等细胞组成，纤维在导管的周围作环状排列，形成维管束鞘。在维管束中，面向茎髓的导管和其余两个导管不同，在茎成熟后多被挤毁，形成一个明显的空腔。

芦苇维管束排列成三圈，靠近外表皮的一圈直径较小，中间一圈略大，分布在纤维组织带中，内圈最大，分布在靠近茎髓的薄壁组织(5)中。维管束中的导管是植物运输养料和水分的主要通道；由许多导管分子组成。导管分子两端穿孔，在维管束中首尾相接，沿纵向形成管道。在制浆过程中导管是渗透蒸煮液的主要通道，药液首先进入导管，然后通过纹孔，从一个细胞渗到另一个细胞。根据导管壁上的花纹和纹孔类型，导管可分为环纹导管、纹孔导管和螺纹导管。

禾草类植物茎部维管束有环状和星状排列两种。呈环状排列者，维管束沿茎轴作环状排列，茎秆一般是空心的，如稻草、麦草、芦苇、竹类等。呈星状排列者，维管束散布在整个茎秆的断面上，靠近表皮排列较密，靠近髓部较稀，维管束鞘较薄。如甘蔗、荻、玉米秆等。

纤维组织带：在外表皮层下，有一圈由纤维细胞连接而成的纤维组织带，其中嵌有较小直径的维管束，造纸所用的纤维多生长在这一结构区，这里组织紧密，纤维细胞壁厚，细胞腔小，药液渗流比较困难。

薄壁组织：由薄壁细胞(7)组成，在各种组织构造中，薄壁组织所占体积一般比例较大，比重较小，主要生长在里部的维管束周围。在外表皮与纤维组织带之间，也有少数薄壁组织群，细胞直径较小，多为棒状，细胞内常含有色素，这些薄壁组织与最外圈的小维管束交替出现。薄壁细胞的邻角区(即三个细胞交界的部位)有明显的空隙，对药液渗透有利。

表皮组织：由表皮膜和表皮细胞(2)、硅质细胞、栓质细胞等组成。外表皮膜(1)是角质化程度较高的透明体，覆盖在表皮细胞上，共同防止病菌的入侵和水分过分蒸发，对茎起到保护作用。表皮组织在制浆时阻碍药液渗透。在碱性蒸煮液中，在高温高压下，表皮膜被分解，表皮组织分散成单细胞，但在酸性蒸煮液中则很难分解，成浆后仍连成大片，造成印刷纸的掉粉掉毛问题。

芦苇叶部组织与茎秆相似，有表皮组织、薄壁组织维管束组织等。维管束组织散布在薄壁组织间。但又与茎干构造不同，叶部没有纤维组织带，纤维细胞主要生长在维管束周围，构成维管束鞘。叶部的表皮组织含硅量比茎部高，表皮细胞多呈锯齿状。叶部的表皮细胞、硅质细胞、栓质细胞、气孔器、边毛细胞等的排列状态与茎部不同。此外叶部还比茎部多一种构造，叫泡状组织，在成熟叶中形成较大的空腔，因而蒸煮液容易渗透。但由于叶中纤维细胞少，非纤维细胞多，含硅量高，不受造纸厂家欢迎。芦苇叶部结构如图2－2－2所示。

图2－2－2 芦苇叶部横切面×80

竹子的组织结构与芦苇又有不同，竹子的品种众多，造纸多用其秆部。不同品种的竹秆，除其大小、粗细、厚薄、节间距离等不同外，其基本组织构造大体相同。即竹材秆部由表皮组织、维管束组织、基本组织及髓腔等几个部分组成。竹秆的表皮组织由表皮细胞及皮下组织组成。表皮细胞多呈长方形，细胞边缘整齐，无锯齿状结构，这一点与其它禾本科植物不同，可作为鉴别竹浆和某种草浆的根据之一。竹秆的维管束组织不均匀地散布在基本组织中，外部密，内部疏，外部小，内部逐渐增大，造纸工业有兴趣的竹纤维全部生长在维管束上，维管束的大小、形状和数量随竹的品种和生产部位而不同，常作为竹种鉴定的参考。从竹秆的横切面上看，维管束的轴向，一般沿竹秆的径向排列。在靠近髓腔部位维管束变稀，排列方向歪斜，甚至首尾倒转过来。竹秆的基本组织由薄壁细胞和石细胞组成，形状多呈长方形和球形，造纸企业称其为杂细胞。在竹秆的中心部位为一髓腔，髓腔在竹节处被竹隔膜断开，髓腔的周围有一层薄如纸状的、由髓细胞组成的薄膜覆盖在腔壁上。

竹子的维管束形态随品种及生长部位多有差异，但其基本构造大体相同。图2－2－3及图2－2－4分别为毛竹及花竹的典型维管束横切面。由图可见，两个竹种其维管束均由纤维群体、薄壁细胞、维管束鞘、韧皮部筛管和伴胞，后生木质部导管，原生木质部导管等几部分组成。所不同的是毛竹的纤维群体较大，并与维管束鞘连在一起，上部的纤维群体较小，下部者较大，呈不对称状，中间没有被薄壁细胞隔开。而花竹维管束，其纤维群体较小，与维管束鞘之间存在着若干薄壁细胞，将纤维群体分成上下两个对称的部分。竹子的维管束与一般禾草类原料的维管束形态不同，竹维管束上存在着两个较大的纤维群体，(有的竹种维管束鞘很大，形成相当大的纤维束，例如慈竹、孝顺竹)。人们常把禾草类植物的维管束形象地称做“鬼脸纤维”，同样由于有上、下纤维群体的存在而把竹子的维管束称作为“大胡子鬼脸纤维”似乎更形象些。

图2－2－3 毛竹维管束横切面×80

图2－2－4 花竹维管束横切面×80

1－纤维群体 2－薄壁细胞 3－维管束鞘 4－筛管及伴胞 5－后生木质部导管 6－原生木质部导管

棉秆横切面见图2－2－5。

图2－2－5 棉秆横切面×175

1－表皮层 2－厚角细胞组织 3－薄壁细胞组织 4－韧皮部 5－形成层 6－木质部