石楠斗的迷思：根瘤、根、茎干、其它木种

摇头

原帖由 中山医烟侠 于 2011-6-12 11:24 发表

                               
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小弟以为，碳14同位素对于死亡的根瘤有用，但是对于活根瘤就没用了。
例如一棵根瘤生长了200年，但采集时还活着，用碳14检验结果和20年的根瘤是一样的。

说得有道理，如果是单年份测定可能更适合DR，其实炭14利用不仅仅限于年份的测定，放射性同位素的示踪技术可以帮助我们了解植物的生长发育过程。

对石楠根瘤的研究来说，弄明白根瘤的形成过程很有意义，如果用炭14示踪剂追踪不同地区石楠根瘤在不同条件下的形成过程，可以帮助我们确定优质石楠根瘤形成的外界条件标准，然后通过人工方式有目的地改善石楠生存环境，提高石楠根瘤的品质。对斗友来说，就更容易买到好木材的烟斗，到那时满斗的火焰、鸟眼、密纹就不是什么稀罕物了，而野生石楠根瘤就成了众星捧月。

再者，通过示踪研究弄明白根瘤的形成机理，就可以把相关因素移植到其它有根瘤或没有根瘤的木种，可能会创造出比石楠根瘤更优异的其它木种根瘤，用于烟斗的制作。

雷人

摇头兄~此次革命光荣~拜读佳贴~
就兄的这股劲和这种精神都让不才小弟佩服~~
  

举双手双脚支持~~~:victory

piggy

今天上午抽空看了第一段，对于我的英文来说，专家们的术语真是晦涩，但对照了摇头兄的相应翻译，觉得翻译的非常棒，故晚上就全按摇头兄的翻译看了下来（以后有精力再通读原文吧）。再次说声：摇头兄辛苦了，受益匪浅。

其实我最想看到的是年龄与纹路的关系（记得有斗友说灌木纹路越密的地方反而越年轻）、模拟抽斗时的高温吸湿率及与其对应的模拟烟斗休息时的常温干燥率（与其它木头对比，不同树龄对比）的试验，可惜没有相关内容，这样才可能证明老根瘤是否有优势。

关于耐火性源于萃取物也和水煮、D家浸油大法有所矛盾，两种处理方法势必会损失萃取物；水煮的好处文中提及是消除了根瘤内部的裂纹，而浸油莫非是以耐火性的些微降低来换取吸湿性的提高？（亦曾见斗友提及好的根瘤处理会排除极细微的"沙砾"）

至于根瘤纹路碎而曲有什么好处，实在没看明白。。。

倒是含锰离子高比较有趣，这种以氧化态存在的金属对石楠斗那些特殊的宏观特性到底有什么影响，对健康有什么影响，试着去查了查资料，也是一头雾水。

给我的感觉是反而留下了更多的谜题和猜测，不过这也说明学到了不少知识，圆周大了
其实这种论文也是处于探究的状态中，个人觉得不能因其作者身份和单位就能作为定论了。。。期待此文至今约20多年间又几篇这方面的学术论文面世。。。

摇头

piggy兄提的好问题，我想先把刚想通的一个问题与大家一起分享，其中有些能回答piggy兄的疑问。

文中提到：“石楠根瘤的容积收缩率很高，但是线向收缩率趋向一致。与其它木种不同的是，当去除萃取物后，石楠根瘤的收缩率降低。”


在思索了1整天后，俺认为作者在做石楠根瘤－茎干收缩率时的对比出了问题，而其它木种收缩率试验的取样部位没说清楚，我猜测是参照石楠茎干的取样方式，所以结论不严谨。但是这不等于试验不说明问题，反而通过仔细分析作者数据发现：石楠根瘤的水煮很有必要。

1）先说根瘤－茎干收缩率，常态下茎干轴向几乎没收缩而根瘤是5.45%。

仔细一想，这两者的取样在这个试验中没有参考意义。在试验方法中提到从木芯至外皮的取样2×2×2厘米，但是根瘤是球形所以纤维是径向，而茎干是圆柱型所以纤维是轴向，完全不对等。因此不难理解茎干的轴向收缩率只有0.57%，因为茎干的纤维是长纤维排列整齐，所以弹性几乎为零。表中茎干的轴向收缩率应该对应于根瘤的径向收缩率才对等。根瘤由于在径向的纤维是短纤维而且排列不整齐，所以弹性很大收缩率达到5.67%，而且由于这种纤维构造在水煮后也不会改变太大，所以我认为水煮后的根瘤径向收缩率与原来相同，相反根瘤的轴向收缩率大是因为这里的萃取物，也就是纤维层之间的萃取物的涨缩，导致轴向收缩率为5.45％，它应该对应于茎干的径向收缩率6.49％，这也不难理解根瘤在水煮后，萃取物被提走，导致根瘤轴向紧缩而大大消除轴向的各种开裂缺陷。至于切向的收缩率两者是对等的，很明显根瘤切向收缩率与本身的轴向收缩率相差无几，所以内部也有萃取物，推测水煮后根瘤切向紧缩而大大消除切向的各种开裂缺陷。

根据这个推断，我做了一个假设，假设水煮后根瘤的轴向和切向萃取物减少，根瘤紧缩并收缩率减少至原来的40％，而径向收缩率因为纤维本身特性而不变，这样最终的容积收缩率为10％，接近作者10.24％的数值。（黑色是样本尺寸，白色是作者数据，黄色是我的假设计算）：


这是作者水煮数据，水煮后木头密度下降，烟斗会更轻，看来这萃取物蛮有分量的：


那么结果是什么？很明显，如果上述猜测和计算是对的，那么根瘤的缺陷主要来自于轴向和切向的中断和开裂，这些缺陷通过水煮提走纤维层中的萃取物而得到改善。看看下面的图片是否能印证


2）其它木种的对比就比较好推断，我猜测，因为其它木种没有这么大的根瘤球，所以取样的方式很可能与石楠茎干的取样类似，也就是说作者有关收缩率的比较不严谨。

摇头

令人兴奋的发现，如果说实验数据没错，也就是说根瘤与茎秆/其它木种在纤维弹性上差别如此巨大是事实的话，就可以做出很多推断：
1）如根瘤极佳的吸水性；
2）根瘤比其它木种更适合做烟斗；
3）斗身侧面的直纹或火焰纹比鸟眼在理论上更易吸水，特别在斗柄处；
4）最理想的根瘤材料应该是在斗柄和斗钵处有自然曲拐，且木纹不断裂沿斗钵直上至斗口形成鸟眼
。。。

先写到这，抛砖引玉供各位斗友继续思考和批判，晚上再补充相关推断的依据。

摇头

这个命题所涉及的范围越来越大了，而且木材的吸湿和解吸过程/影响因素也及其复杂，所以只能把相关资料深度筛选进行阐述，在进入木材的吸放湿探讨前，先把之前的探讨内容再精简：根瘤纤维的线向收缩能力大大超过一般木种的纤维，球形的构造使得根瘤像一只可以伸缩的“海绵球”，记得有资料把它比喻成石楠木的“储水囊”，它的吸放湿能力超过了其它木种、甚至石楠本身的茎干和根部组织。

接下来就是比较微观的探讨。
1）首先说说木材中水的几种状态：
－自由水  指以游离态存在于木材细胞的胞腔、细胞间隙和纹孔腔这类大毛细管中的水分，包括液态水和细胞腔内水蒸汽两部分。

－吸着水  是指以吸附状态存在于细胞壁中微毛细管的水，即细胞壁微纤丝之间的水分。

－化合水 是指与木材细胞壁物质组成呈牢固的化学结合状态的水。


这张木材胞壁的含水状态图比较形象：


[ 本帖最后由 摇头 于 2011-6-15 09:19 编辑 ]

摇头

2）再说木材中水份的移动
在说之前，必须把“纤维饱和点”说清楚，即木材细胞壁吸着水处于饱和状态而细胞腔无自由水时称为木材纤维饱和点，此时的含水率为纤维饱和点含水率。纤维饱和点含水率平均约为30%。

水份在木材中的移动分两种情况：木材含水率在“纤维饱和点”之下和之上：

以烟斗为例，假设烟斗很干即在“纤维饱和点”之下，那么抽烟时的水汽会有三种移动方式：
1）在水蒸汽梯度压力的作用下，水蒸汽沿着细胞腔并通过纹孔及纹孔膜上小孔，由内向外扩散。
2）在毛细管力作用下，吸着水沿着细胞壁内微内细管系统的移动。
3）两种路径相互交替移动
也就是说，此时只有水蒸气在内部传递，水蒸汽移动的速度主要取决于纹孔膜上小孔的数量和直径，而且木材吸湿的空间位置在于细胞壁中无定形区域，根瘤的细胞组织结构应该利于水份的吸收。


假设烟斗吸满水蒸气，含水率在“纤维饱和点”之上：
水分在木材细胞腔内主要呈液体状态，水蒸汽也以饱和状态存在于细胞腔内。由于各个部位的水蒸汽压力是一致的，此种情况下，理论上是没有蒸汽状态的水分在木材内部移动，只有因毛细管张力差引起的液态水——自由水沿着细胞腔与纹孔的移动，所以取决与毛细管张力差，也就是说靠的是水的输送能力，根瘤的短纤维有助于水份的蒸发，和快干衣速干性一个道理。

摇头

3）木材干缩（湿胀）的种类也不得不说：
普通木材的干缩分为线干缩与体积干缩二大类。线干缩又分为顺着木材纹理方向的纵向干缩和与木材纹理相垂直的横向干缩。在木材的横切面上，按照直径方向和与年轮的切线方向划分，横向干缩分为径向干缩与弦向干缩，如图：



纵向干缩是沿着木材纹理方向的干缩，其收缩率数值较小，仅为0.1—0.3%，对木材的利用影响不大。横纹干缩中，径向干缩是横切面上沿直径方向的干缩，其收缩率数值为3—6%；弦向干缩是沿着年轮切线方向的干缩，其收缩率数值为6—12%，是径向干缩的1-2倍。


再看看年份与干缩的关系：



以油松为例，超过一定年份后，因轴向、径向、切向的收缩率的变化趋于零，其容积收缩率保持不变，我认为这种趋势也适用于石楠根瘤，超过一定年份后根瘤的吸水性变化趋于零，也就是说，不是越老树龄的根瘤就一定吸水性越好。

摇头

趁早上有点闲，把根瘤的吸放湿归纳一下便于记忆：

吸湿：
1）根瘤细胞结构能让水分子更容易通过并在细胞腔/细胞壁储存水
2）根瘤的细胞间不定形组织能为水提供更多储存空间
3）根瘤纤维方向的伸缩性能提高水的储存空间

放湿：根瘤的短纤维能提高干燥的速度

吸放湿性能与树龄：随着树龄增加吸放湿能力增加，但是超过一定树龄后，吸放湿能力趋于稳定。

有关年轮、密度、吸水性的关系，晚上再贴，这年头确实要有自娱自乐的精神

piggy

摇头兄又找到好资料了。
虽然不同树种有所不同，对于吸、放湿气的思考，还是非常有参考价值的。
另外，如果考虑到如图那样的细胞级微观层面，木头既能涵水，亦能涵“烟油”、“唾液”甚至酒和酒精，这些都不太可能完全释出，就像迷宫那样，有迫于高温、挥发之力而释出的，也有最终回旋沉着的。。。二手斗确实宜小心入手。