全 文 ：第 22卷　第 2期
2004年 4月
石河子大学学报(自然科学版)
Journal of Shihezi University(Natural Science) Vol.22　No.2Apr.2004
文章编号:1007-7383(2004)02-0154-03
芨芨草纤维形态的研究
周玲玲 , 　刘升学
(石河子大学生物工程学院 , 新疆 石河子 832000)
摘要:对新疆石河子盐碱荒地上栽培的芨芨草茎秆的纤维进行了详细研究 , 通过扫描电镜制片观察 , 发现芨芨草茎
秆表皮下有 20～ 30 层厚壁细胞连接成的纤维组织带 ,我们用显微镜测量法对其纤维进行了测量 , 结果如下:纤维的
平均长度为 1.11mm ,平均宽度为 9.4μm ,长宽比为 118 ,细胞壁平均厚度为 2.73μm , 纤维平均腔径为 3.87μm , 壁腔比
为 1.42 , 纤维长度多集中在 0.81～ 1.20mm 范围内。可见芨芨草纤维细而长 ,长宽比大 , 壁腔比小 , 若能加以开发利
用 ,是一种优质的造纸原料。
关键词:芨芨草;　纤维形态;　造纸
中图分类号:Q949.71+4.2　　　　　文献标识码:A
　　芨芨草 Achnatherum splendens (Trin.)Nevski 是
禾本科芨芨草属植物 ,因含较高的粗纤维(48%),其
成熟的茎秆是民间常用的编织原料 ,同时也是制造
高级纸张的优质原料 ,其纤维接近进口木浆 ,品质与
得浆率优于芦苇 、麦秆。芨芨草在新疆分布甚广 ,由
于近几十年开荒造田 ,芨芨草面积大大缩小 ,面对森
林禁伐 ,国产木浆可望不可及 ,进口木浆成本又太高
的现实 ,石河子造纸厂为解决造纸原料的来源问题 ,
开始大面积种植芨芨草 ,建设优质造纸原料基地兼
饲料基地 ,芨芨草的开发利用与研究正日益受到各
界的高度重视。
基于以上因素 ,我们对芨芨草茎秆中不同部位
的纤维形态进行了较详细的研究 ,以期为其作为优
质造纸原料提供理论依据 ,同时也为生产中有可能
通过改善栽培条件改良纤维长度 ,以提高纸张性能
提供依据 。
1　材料和方法
实验材料于 2001年 8月 20日采自新疆石河子
东泉农场盐碱荒地上栽培的芨芨草 ,选取几株正常
生长植株的茎秆 ,根据其生长部位不同 ,分别截成数
段 ,一部分投入 4%戊二醛固定液 ,以作电镜材料
用 ,另一部分作离析材料 。
1.1　纤维形态分析
将实验材料切成火柴棍粗细 ,长约 1cm ,放入
10%铬酸:10%硝酸(1∶1)离析液 ,使其分离 ,经清
洗 ,酒精干燥 , 并用番红染色 , 制成永久玻片 , 在
Olympus显微镜下 ,测量纤维长度 、宽度 、纤维长度分
布频率 、纤维壁腔比 ,测量数据为 10个视野的平均
值 。
1.2　扫描电镜制片
将固定好的材料采用酒精等级系列脱水 ,然后喷
镀金属膜 ,在ZEO 1430VP型扫描电镜下观察和拍照。
2　观察和测量结果
2.1　芨芨草茎秆的生物结构
芨芨草茎秆的横切面由表皮 、纤维组织带 、维管
束和基本薄壁组织等构成[图 Ⅰ-1] 。表皮有硅质细
胞和栓质细胞等 ,外有一层硅化程度较高的透明体
覆盖在表皮细胞上[图 Ⅰ-2] 。表皮下有一圈由纤维
细胞连接而成的纤维组织带[图Ⅰ-2 ,3] ,其发达的
次生壁非常显著。维管束星散分布并不规则地排成
2圈以上 ,纤维组织带内嵌埋着小维管束[图Ⅰ-3] ,
靠近髓部的维管束较大 , 分布在基本组织内
[图 Ⅰ-4] ,维管束都有明显的维管束鞘。茎中央由
发达的薄壁细胞组成髓 。
2.2　不同生长部位的茎秆纤维长度 、宽度和
长宽比
芨芨草茎秆不同生长部位的纤维长度 、宽度和
收稿日期:2003-09-16
作者简介:周玲玲(1966-), 女 ,副教授 , 从事植物解剖学研究。
DOI :10.13880/j.cnki.65-1174/n.2004.02.019
长宽比见表1。由表 1可见 , 芨芨草茎上部 、中部和
下部纤维的平均长度分别是:0.99mm、1.22mm 和
1.13mm ,平均宽度为9.20μm 、9.51μm和 9.54μm ,长
宽比为 108 、128和 118。整株植物茎秆纤维的平均
长度为 1.11mm ,平均宽度为 9.4μm , 长宽比为 118。
表 1　芨芨草茎秆纤维长度 、宽度和长宽比
项　目 茎上部 茎中部 茎下部长度/mm 宽度/μm 长宽比 长度/mm 宽度/μm 长宽比 长度/ mm 宽度/μm 长宽比
平均值 0.99 9.20 108 1.22 9.51 128 1.13 9.54 118
最大值 2.35 15.0 2.38 16.0 1.30 15.50
最小值 0.38 4.90 0.35 5.30 0.37 5.20
一　般 0.70～ 1.30 8.00 ～ 10.8 0.75 ～ 1.62 8.00～ 11.0 0.72～ 1.55 8.00～ 11.0
合　计 1.11 9.4 118
2.3　芨芨草茎秆纤维壁腔比
芨芨草茎秆不同生长部位的纤维壁腔比见表
2。由表 2可见 ,芨芨草茎上部 、中部和下部纤维的
平均壁厚分别为 2.6μm 、2.75μm、2.85μm ,纤维腔径
分别为 3.8μm 、3.94μm、3.87μm ,壁腔比分别是1.36 、
1.39和 1.47。整株植物茎秆纤维的平均壁厚为
2.73μm ,纤维腔径为3.87μm ,壁腔比为 1.42。
表 2　芨芨草茎秆的纤维壁腔比
项目 茎上部 茎中部 茎下部
A/μm B/μm 壁腔比 A/μm B/μm 壁腔比 A/μm B/μm 壁腔比
平均值 2.6 3.8 1.36 2.75 3.94 1.39 2.85 3.87 1.47
最大值 3.7 8.1 3.5 7.5 4.0 6.1
最小值 1.25 2.5 1.87 1.25 1.25 1.25
一　般 1.7～ 2.8 2.6 ～ 4.9 2.2 ～ 3.3 1.75～ 4.6 1.8～ 3.5 1.8～ 4.5
合　计 2.73 3.87 1.42
　　注:A为细胞壁厚 , B 为纤维腔径。
2.4　芨芨草纤维长度频率分布
芨芨草纤维长度频率分布见表 3 ,由表 3可见 ,
芨芨草茎上部 、中部和下部纤维在 0.41mm ～
0.80mm 、0.81 mm～ 1.20mm和 1.21mm ～ 1.60mm三
个长度段集中分布 ,纤维长度均一性较好 。
表 3　芨芨草纤维长度的频率分布
项　目 长度/ %0.00～ 0.40mm 0.41 ～ 0.80mm 0.81～ 1.20mm 1.21 ～ 1.60mm 1.61～ 2.00mm 2.01 ～ 2.40mm 2.41～ 2.80mm
茎上部 2 25 46 18 8 1 0
茎中部 1 20 38 25 12 4 0
茎下部 1 21 40 25 11 2 0
3　讨论
纤维形态是指纤维的长度 、宽度 、长度和宽度的
均一性 、长宽比 、壁厚(壁腔比)、非纤维细胞的含量
等 ,纤维形态与纸张的性能有极密切的关系。
各种植物原料纤维长度 、宽度差别较大 ,同一种
原料也因生长地区及原料部位不同而异 。生产实践
表明 ,纤维长度不仅与纸页撕裂度成直线关系 ,而且
纤维较长能提高纸张的抗张强度 、耐破度及耐折度 。
因此 ,纤维长度是衡量植物纤维原料优劣的较重要
的标志之一;另外 ,纤维细胞壁的绝对厚度与纸张性
能无关 ,影响纸张性能的是纤维细胞壁厚与胞腔直
径之比值(壁腔比)。一般认为细胞壁薄而腔大的纤
维抄成的纸张强度较大 ,这是因为壁薄腔大的纤维
有柔软性 ,彼此结合好 , 而壁厚腔小的纤维比较僵
硬 ,彼此结合差 ,制成纸张强度较低 ,纸页较疏松吸
水性好 。
测试结果表明 ,芨芨草茎秆纤维的平均长度为
1.11mm ,平均宽度为 9.4μm ,长宽比为 118 ,细胞壁
平均厚度为 2.73μm ,纤维腔径为 3.87μm ,壁腔比为
1.42 ,纤维长度多集中在 0.81 ～ 1.20 mm 范围内。
和新疆常用的重要造纸原料芦苇相比[ 1](芦苇纤维
的平均长度为 1.12mm , 宽度为 9.7μm , 长宽比为
115 , 细胞壁厚度为 3.0μm , 纤维腔径为3.4μm , 壁
腔比为 1.77), 可见 ,芨芨草的纤维细而长 ,长宽比
大 ,壁腔比小 ,若能加以开发利用 ,是一种优质的造
纸原料 。同时 ,芨芨草又是重要的天然牧草之一 ,拔
节期[ 2] ,叶中粗蛋白的含量占干物质重的20.76%,
155第 2期　　　　　　　　　　　　　 　周玲玲 , 等:芨芨草纤维形态的研究
粗脂肪占4.76%,含缬氨酸 、苏氨酸等8种必需氨基
酸 ,有较高的营养成分 ,且芨芨草根系发达 ,粗壮且
入土较深 ,是重要的水土保持植物 。因此 ,无论作为
优良的造纸原料 、重要牧草 ,还是从改造自然 、退耕
还草重建生态考虑 ,芨芨草都是干旱 、半干旱地区一
种重要的植物资源 ,对其进行开发利用将产生较大
的经济价值和社会效益 。
参考文献:
[ 1] 陈国符 ,邬义明.植物纤维化学·第 1版 , 北京:轻工业出
版社出版 , 1980 , 31.
[ 2] 解新明.芨芨草-盐碱滩之宝[ J] .植物杂志 , 1995 , (3):
19.
A Research on the Fibre Formation of Achnatherum Splendens
ZHOU Ling-ling , LIU Sheng-xue
(College of Bio-Engineering , Shihezi University , Shihezi , 832003 Xinjiang , China)
Abstract:We have made meticulous research on Achnatherum splendens ,which grows on saline and alkaline land in Shi-
hezi ,Xinjiang.With the help of a scanning electric microscope ,we have found that there is a fibre tissue belt under the
epidermis of its stems ,which is linked by 20 ～ 30 layers of thick-wall cells.After measuring the fibre with the microscope
measuring method , We got the result:the average length of the fibre is 1.11mm , the average width is 9.4 μm , the ratio
of length and width is 118 , the average thickness of the cell s wall is 2.73μm , the average diameter of cell cavity is
3.78μm , the ratio of cell s wall and diameter of cell cavity is 1.42 , and the lengths of these fibers are mainly 0.81 ～
1.20mm.Thus we know that the fiber of Achnatherum splendens is slim and long , the ratio of length and width is large ,
the ratio of cell s wall and diameter of cell cavity is small.And if we develop and make good use of it , it will be a fine
material for papermaking.
Key words:Achnatherum splendens;fibre formation;papermaking
1:示部分横切面 , ×300;2:示栓质化壁层的结构 , ×3000;
3:示纤维组织带和其中的小维管束 , ×2000;4:示基本组织中的大维管束 , ×2000
图版 Ⅰ 　芨芨草茎秆的纤维结构
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