为了能够定量表征复杂的木材微观构造，并进一步明确木材微观构造与木材宏观物理性质的关联，本研究首次将分形理论引入对木材细胞壁超微构造的研究。文章阐释了在纳米尺度范围附近，纤维素分子链簇可以视作是由包括微纤丝在内的不同尺度层次的纤丝状结构单元所构成的分形体系，具有天然纳米材料的分形性质；将木材细胞壁超微构造的形态研究数据作为参考量，借助分形几何学模型，计算出了各级纤丝状结构单元的分形维数，分析了分形维数值所反映的纤丝的形态结构特性，并讨论了木材细胞壁中超微分形体系自嵌套结构的典型性。在研究木材细胞壁中分形纤维的变异规律时，以偏光显微镜测得的细胞壁S₂层的平均微纤丝角θ为基本参量，研究了纤维分形维数D沿径向和弦向的变化规律。另外，研究还通过建立木材吸湿性、结晶性质与纤维分形构造变异规律的联系，考查了木材细胞壁的超微分形结构对宏观木材性质的影响。主要的研究结果归纳如下：1．基本纤丝、微纤丝和细胞壁各层的分形维数相近，微纤丝的分形维数略大。微纤丝的扭曲波形陡变，说明微纤丝的刚性系数较高，以确保细胞强度；基本纤丝的分形温和，可能赋予纤丝更多与弹性或韧性相关的性质。相比天然羊毛纤维和棉纤维，木材细胞壁超微构造中的起始层次和细胞壁宏观分形的有规性更高：基本纤丝、微纤丝、S₁、S₂、S₃层的扭曲分形维数偏差不大于一个数量级，是较为典型的分形自嵌套体系。2．分形维数径向变化的基本规律是：靠近髓心的心材部位分维值最大，向边材方向经历骤降阶段和缓降阶段波动下降。在接近树皮的边材部位，分形维数值达到最小，最接近树皮部位的分维又会有所反弹。心材部位的纤丝状结构单元分形程度高于边材部位，说明纤丝的分形构造随边材向心材转化而发生变化。用分形理论解释边材转变为心材时所发生的某些特性变化，认为木材细胞壁自身超微分形构造的变异也是其中的原因之一。3．分形维数弦向变化规律与径向不同的是：分维最大值偏移趋势不明显；波动下降过程缓和，无明显的阶段性特征；在接近树皮的取材部位，分维值无明显反弹。4．分形维数与相对吸湿量之间不存在明显的关联：在径向上，分形维数与相对吸湿量略呈周期性的正反比关系；而在弦向上，两者之间的周期性相关关系变得愈发