林金國，王水英，林秀芳

隨著世界性天然林資源的枯竭和保護工程的實施，木材供需矛盾更加突出。以竹代木成為解決木材資源短缺的重要途徑之一。毛竹〔Phyllostachysedulis（Carr.）H.de Lehaie〕是中國南方最主要的經(jīng)濟竹種之一，分布在秦嶺漢水流域以南各地，分布廣、用途多、資源蘊藏量大，大量用于制漿造紙，是主要的紙漿材竹種之一，具有很高的經(jīng)濟價值。營造毛竹紙漿林對于緩解紙漿原料緊張局面具有重要意義。

林型材質變異規(guī)律是培育優(yōu)質木竹材的理論依據(jù)，具有重要的研究價值[1]?；瘜W組成是研究竹材材性的基礎之一，也是竹材利用的依據(jù)之一，對竹材的加工利用有顯著影響，是選擇造紙原料時必須首先了解的因素[2]。作為重要的紙漿原料，毛竹的化學組成對產(chǎn)品質量影響很大。在毛竹的生長過程中，各種林學因子通過影響毛竹的生長對毛竹材的材質產(chǎn)生影響，掌握海拔、立地級、坡向、林分結構和立竹度等因子對毛竹材化學組成的影響規(guī)律，對定向培育制漿造紙工業(yè)需要的優(yōu)質毛竹材具有重要的指導意義，探明不同林學因子對毛竹材化學組成的影響還可為毛竹材的合理加工和利用提供科學依據(jù)。迄今為止，國內外對木材材性變異的研究較多，但對毛竹材材質變異研究較少[3-12]，而有關毛竹人工林的林學因子對毛竹材化學組成影響的研究尚未見報道。

鑒于此，作者初步分析了毛竹人工林的不同林學因子（海拔、立地級、坡向、林分結構和立竹度）對毛竹材化學組成的影響，以期為毛竹材材質的定向培育和高效合理利用提供理論依據(jù)。

1 研究地概況和研究方法

1.1 研究地概況

供試毛竹人工林位于福建省建甌市迪口鎮(zhèn)，處于福建中部偏北，地理坐標為東經(jīng)118°16′～118°36′、北緯26°38′～26°50′，林地所處山脈位于武夷山脈東南面、鷲峰山脈西北側，屬武夷山系杉嶺東南延伸的支脈。該地區(qū)四季分明、夏長冬短、溫暖濕潤，屬中亞熱帶海洋性季風氣候，非常適宜毛竹生長。全年平均日照時數(shù)為1612 h，太陽輻射充足，日照時數(shù)適中；年平均氣溫19.4℃，1月份平均氣溫9.0℃，7月份平均氣溫28.5℃，極端最高氣溫44℃，極端最低氣溫-6.0℃，全年日均溫≥10℃的積溫為5865.3℃；全年無霜期270 d，偶有降雪，年均降雪天數(shù)4.3 d；年均降水量1726.6mm，3月份至6月份降水量最多，占全年降水量的65％，年均空氣相對濕度83％，年均蒸發(fā)量1386.2mm，蒸發(fā)量小于降水量。地帶性土壤為紅壤，土層深厚，厚度多在1m以上。

1.2 林地選擇

供試毛竹人工林內的毛竹均為福建建甌種源，林地坡度約為25°，均為下坡位，各林地均已施用化肥（300 kg·hm-2尿素，配以60 kg·hm-2過磷酸鈣，春、秋季各施1次）。林地基本因子為海拔300m、立地級Ⅱ級、坡向陰坡、林分結構為毛竹純林、立竹度3000株·hm-2，在此基礎上，每一因子分別選擇2～3個不同水平的林地取樣分析。

海拔不同的3種林地（300、600和900m）除海拔外其余因子保持不變，樣竹平均胸徑依次為8.6、9.0和7.3 cm，平均竹高依次為11.9、12.6和11.7m；立地級不同的3種林地（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級）除立地級外其余因子保持不變，樣竹平均胸徑依次為10.6、8.6和7.5 cm，平均竹高依次為15.0、11.9和10.7m；坡向不同的2種林地（陰坡和陽坡）除坡向外其余因子保持不變，樣竹平均胸徑依次為8.6和9.5 cm，平均竹高依次為11.9和13.8m；林分結構不同的3種林地為毛竹純林、毛竹-杉木〔Cunninghamialanceolata（Lam b.）Hook.〕混交林和竹-闊混交林，除林分結構外其余因子保持不變，樣竹平均胸徑依次為8.6、7.1和8.8 cm，平均竹高依次為11.9、10.9和13.5m；立竹度不同的3種林地（1500、3000和4500株·hm-2）除立竹度外其余因子保持不變，樣竹平均胸徑依次為10.7、8.6和7.8 cm，平均竹高依次為12.9、11.9和11.6m。

在各林地中分別選取15株竹齡6 a、生長良好且無缺陷的樣竹，齊地伐倒，以距竹竿基部1.5m處的高度為基準向上截取2m竹段作為試材。

1.3 測定方法

按照 GB/T2677.4—1993、GB/T2677.5—1993、GB/T2677.6—1994、GB/T2677.10—1994、GB/T2677.9—1994、GB/T2677.8—1994和GB/T2677.3—1993的方法分別測定毛竹材樣品中的熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物、纖維素、戊聚糖、K lason木素和灰分含量，其中纖維素含量測定采用硝酸-乙醇法[13]。各指標均重復測定3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應用數(shù)理統(tǒng)計方法，采用 Excel和 SPSS10.0軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析[14]，并采用 Duncan’s新復極差檢驗法進行多重比較。

2 結果和分析

2.1 海拔對毛竹材化學組成的影響

在海拔不同的3種毛竹人工林中毛竹材的化學組成見表1。由表1可見，在海拔300、600和900m的林地中，毛竹材的熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物、纖維素、戊聚糖、K lason木素及灰分含量分別為6.11％～6.74％、22.31％～25.34％、5.12％～5.96％、42.08％～43.51％、26.67％～28.50％、24.30％～24.44％和1.43％～2.45％。其中，熱水抽出物、苯-醇抽出物、K lason木素和灰分含量隨著海拔升高而增加；1％氫氧化鈉抽出物和纖維素含量隨著海拔升高而減小；戊聚糖含量在海拔900m的林分中最高，在海拔600m的林分中最低。

差異顯著性分析結果表明，海拔300和600m的毛竹材中熱水抽出物和纖維素的含量無顯著差異，但與海拔900m的毛竹材有極顯著差異；海拔不同的毛竹材的1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物、戊聚糖及灰分含量均差異極顯著，但 K lason木素含量差異不顯著。纖維素、半纖維素和木素是構成竹材細胞壁的主要成分，其含量影響竹材的使用，一般以戊聚糖含量反映半纖維素含量。作為紙漿原料時，竹材中的纖維素含量越高、木素含量越低越有利[15]。因此，毛竹紙漿材培育宜選擇海拔300～600m的區(qū)域。

表1 海拔對毛竹材化學組成的影響（±SD）1）Table1 Effect of a ltitude on chem ica l com position s of Moso〔Phyllostachys edu lis（Carr.）H.de L eha ie〕cu lm-wood（±SD）1）

表1 海拔對毛竹材化學組成的影響（±SD）1）Table1 Effect of a ltitude on chem ica l com position s of Moso〔Phyllostachys edu lis（Carr.）H.de L eha ie〕cu lm-wood（±SD）1）

1）同列中不同的大寫和小寫字母分別表示在1％和5％水平上差異顯著 D ifferentcap italsand small letters in the same co lumn indicate the significantdifferences at1％and5％levels，respectively.

海拔/m A ltitude含量/％ Content熱水抽出物Ho tw ater extractive1％氫氧化鈉抽出物1％NaOH extractive苯-醇抽出物Benzene-ethanol extractive纖維素Cellu lose戊聚糖Pen tosan K lason木素K lason lignin灰分A sh300 6.11±0.15Aa 25.34±0.49Cc 5.12±0.13Aa 43.51±0.58Bb 27.83±0.52Bb 24.30±0.45Aa 1.43±0.02Aa600 6.25±0.12Aa 24.73±0.45Bb 5.45±0.11Bb 43.49±0.62Bb 26.67±0.43Aa 24.41±0.41Aa 1.80±0.03Bb900 6.74±0.14Bb 22.31±0.41Aa 5.96±0.12Cc 42.08±0.56Aa 28.50±0.47Cc 24.44±0.44Aa 2.45±0.04Cc

2.2 立地級對毛竹材化學組成的影響

在立地級不同的3種毛竹人工林中毛竹材的化學組成見表2。由表2可見，在立地級不同的3種毛竹人工林中毛竹材的熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物、纖維素、戊聚糖、K lason木素及灰分含量分別為5.68％～6.87％、24.05％～26.22％、4.59％～5.12％、42.31％～43.51％、27.49％～27.93％、23.64％～24.33％和1.42％～1.54％。其中，立地級Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級的毛竹人工林中毛竹材的熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物、K lason木素和灰分的含量依次提高，戊聚糖含量依次減少；立地級Ⅱ級林分中毛竹材的苯-醇抽出物和纖維素含量最高。

差異顯著性分析結果表明，立地級不同的3種林分中毛竹材的熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物和纖維素含量均有極顯著差異；立地級Ⅱ級的林分中毛竹材的苯-醇抽出物和纖維素含量極顯著高于Ⅰ和Ⅲ級林分，但Ⅰ級林分中毛竹材的苯-醇抽出物含量與Ⅲ級林分差異不顯著，而其纖維素含量則極顯著高于Ⅲ級林分；Ⅰ和Ⅱ級林分中毛竹材的戊聚糖和灰分含量差異不顯著，但與Ⅲ級林分分別有極顯著差異；Ⅰ級林分中毛竹材的 K lason木素含量極顯著低于Ⅱ和Ⅲ級林分，但后二者間差異不顯著。因此，毛竹紙漿材培育宜選擇Ⅱ級立地地域營造毛竹人工林。

2.3 坡向對毛竹材化學組成的影響

不同坡向毛竹人工林中毛竹材的化學組成見表3。由表3可見，陰坡的毛竹材中熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物、纖維素和灰分含量均高于陽坡，而戊聚糖和 K lason木素含量卻略低于陽坡。

差異顯著性分析結果表明，生長于不同坡向的毛竹材中熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物和苯-醇抽出物含量均有極顯著差異，而纖維素、戊聚糖、K lason木素和灰分含量差異不顯著。總體上看，在毛竹紙漿材培育過程中宜選擇陰坡進行栽種。

表2 立地級對毛竹材化學組成的影響（±SD）1）Table2 Effect of site class on chem ica l com position s of Moso〔Phyllostachys edu lis（Carr.）H.de Leha ie〕cu lm-wood（±SD）1）

表2 立地級對毛竹材化學組成的影響（±SD）1）Table2 Effect of site class on chem ica l com position s of Moso〔Phyllostachys edu lis（Carr.）H.de Leha ie〕cu lm-wood（±SD）1）

1）同列中不同的大寫和小寫字母分別表示在1％和5％水平上差異顯著 D ifferentcap italsand small letters in the same co lumn indicate the significantdifferences at1％and5％levels，respectively.

立地級Site class含量/％ Content熱水抽出物Hotwater extractive1％氫氧化鈉抽出物1％NaOH extractive苯-醇抽出物Benzene-ethanol extractive纖維素Cellu lose戊聚糖Pentosan K lason木素Klason lignin灰分A shⅠ 5.68±0.12Aa 24.05±0.52Aa 4.59±0.11Aa 42.95±0.62Bb 27.93±0.56Bb 23.64±0.42Aa 1.42±0.03AaⅡ 6.11±0.15Bb 25.34±0.49Bb 5.12±0.13Bb 43.51±0.58Cc 27.83±0.52Bb 24.30±0.45Bb 1.43±0.02AaⅢ 6.87±0.13Cc 26.22±0.57Cc 4.62±0.10Aa 42.31±0.65Aa 27.49±0.53Aa 24.33±0.38Bb 1.54±0.03Bb

表3 坡向對毛竹材化學組成的影響（±SD）1）Table3 Effect of aspect on chem ica l com position s of Moso〔Phy llostachys edu lis（Carr.）H.de Leha ie〕cu lm-wood（±SD）1）

表3 坡向對毛竹材化學組成的影響（±SD）1）Table3 Effect of aspect on chem ica l com position s of Moso〔Phy llostachys edu lis（Carr.）H.de Leha ie〕cu lm-wood（±SD）1）

1）同列中不同的大寫和小寫字母分別表示在1％和5％水平上差異顯著 D ifferent cap itals and sm all letters in the sam e co lum n indicate the significantdifferences at1％and5％levels，respectively.

坡向A spect含量/％ Content熱水抽出物Hotw ater extractive1％氫氧化鈉抽出物1％NaOH extractive苯-醇抽出物Benzene-ethano l extractive纖維素Cellu lose戊聚糖Pentosan K lason木素Klason lignin灰分A sh陰坡 Shady slope 6.11±0.15Bb 25.34±0.49Bb 5.12±0.13Bb 43.51±0.58Aa 27.83±0.52Aa 24.30±0.45Aa1.43±0.02Aa陽坡 Sunny slope 5.62±0.12Aa 24.71±0.45Aa 3.44±0.10Aa 43.40±0.55Aa 27.93±0.53Aa 24.51±0.42Aa1.39±0.01Aa

2.4 林分結構對毛竹材化學組成的影響

在林分結構不同的毛竹人工林中毛竹材的化學組成見表4。在毛竹純林、毛竹-杉木混交林、竹-闊混交林中毛竹材的熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物、纖維素、戊聚糖、K lason木素和灰分含量分別為6.11％～6.63％、24.92％～25.34％、4.43％～5.12％、41.48％～43.51％、27.69％～27.84％、24.22％～24.32％和1.42％～1.47％。毛竹純林中毛竹材的1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物和纖維素含量均高于毛竹-杉木混交林和竹-闊混交林，其熱水抽出物含量低于毛竹-杉木混交林和竹-闊混交林，而其戊聚糖、K lason木素和灰分含量介于毛竹-杉木混交林和竹-闊混交林之間。

差異顯著性分析結果表明，毛竹純林和毛竹-杉木混交林中毛竹材的熱水抽出物含量差異不顯著，但均極顯著低于竹-闊混交林；毛竹純林和竹-闊混交林中毛竹材的1％氫氧化鈉抽出物和苯-醇抽出物含量差異不顯著，但均與毛竹-杉木混交林有極顯著差異；毛竹純林和毛竹-杉木混交林中毛竹材纖維素含量差異不顯著，但均與竹-闊混交林有極顯著差異；3種林分中毛竹材的戊聚糖、K lason木素和灰分含量均無顯著差異?？傮w上看，在毛竹紙漿材培育過程中宜營造毛竹純林。

2.5 立竹度對毛竹材化學組成的影響

在立竹度（竹林密度）不同的3種人工毛竹林中毛竹材的化學組成見表5。在立竹度分別為1500、3000和4500株·hm-2的林分中毛竹材的熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物、纖維素、戊聚糖、K lason木素和灰分含量分別為6.11％～7.48％、23.06％～25.45％、3.52％％～5.12％、42.68％～43.51％、27.61％～28.62％、24.23％～24.59％和1.48％～1.53％。立竹度3000株·hm-2的林分中毛竹材熱水抽出物含量最低，苯-醇抽出物、纖維素及灰分含量最高；毛竹材中1％氫氧化鈉抽出物含量隨著立竹度的提高而增加，戊聚糖和 K lason木素含量隨立竹度的提高而減小。

表4 林分結構對毛竹材化學組成的影響（±SD）1）Table4 Effect of stand structure on chem ica l com position s of Moso〔Phyllostachys edu lis（Carr.）H.de L eha ie〕cu lm-wood（±SD）1）

表4 林分結構對毛竹材化學組成的影響（±SD）1）Table4 Effect of stand structure on chem ica l com position s of Moso〔Phyllostachys edu lis（Carr.）H.de L eha ie〕cu lm-wood（±SD）1）

1）同列中不同的大寫和小寫字母分別表示在1％和5％水平上差異顯著 D ifferent cap itals and sm all letters in the sam e co lum n indicate the significant differences at1％and5％levels，respectively.2）P：毛竹純林 Phyllostachys edu lis pure forest；M1：毛竹-杉木混交林 P.edu lis-Cunningham ia lanceo la ta（Lam b.）Hook.m ixed fo rest；M2：竹-闊混交林 P.edu lis-broad leaves speciesm ixed forest.

林分結構2） Stand structure2）含量/％ Content熱水抽出物Hotwater extractive1％氫氧化鈉抽出物1％NaOH extrac tive苯-醇抽出物Benzene-ethanol extractive纖維素Cellu lose戊聚糖Pentosan K lason木素Klason lignin灰分A sh P6.11±0.15Aa 25.34±0.49Bb 5.12±0.13Bb 43.51±0.58Bb 27.83±0.52Aa 24.30±0.45Aa1.43±0.02Aa M1 6.15±0.17Aa 24.92±0.41Aa 4.43±0.12Aa 42.93±0.55Bb 27.84±0.49Aa 24.22±0.44Aa1.42±0.02Aa M2 6.63±0.16Bb 25.31±0.42Bb 5.03±0.14Bb 41.48±0.53Aa 27.69±0.48Aa 24.32±0.47Aa1.47±0.03Aa

表5 立竹度對毛竹材化學組成的影響（±SD）1）Table5 Effect of bam boo den sity on chem ica l com positions of Moso〔Phy llostachys edu lis（Carr.）H.de Leha ie〕cu lm-wood（±SD）1）

表5 立竹度對毛竹材化學組成的影響（±SD）1）Table5 Effect of bam boo den sity on chem ica l com positions of Moso〔Phy llostachys edu lis（Carr.）H.de Leha ie〕cu lm-wood（±SD）1）

1）同列中不同的大寫和小寫字母分別表示在1％和5％水平上差異顯著 D ifferentcap italsand small letters in the same co lumn indicate the significantdifferences at1％and5％levels，respectively.

立竹度/株·hm-2 Bam boo density含量/％ Content熱水抽出物Hotw ater extractive1％氫氧化鈉抽出物1％NaOH extractive苯-醇抽出物Benzene-ethano l extractive纖維素Cellu lose戊聚糖Pentosan K lason木素Klason lignin灰分A sh1500 6.99±0.13Bb 23.06±0.42Aa 4.74±0.10Bb 42.68±0.51Aa 28.62±0.44Bb 24.59±0.41Bb 1.50±0.03Aa3000 6.11±0.15Aa 25.34±0.49Bb 5.12±0.13Cc 43.51±0.58Bb 27.83±0.52Aa 24.30±0.45Aa 1.53±0.02Aa4500 7.48±0.16Cc 25.45±0.47Bb 3.52±0.08Aa 43.38±0.56Bb 27.61±0.48Aa 24.23±0.39Aa 1.48±0.03Aa

差異顯著性分析結果表明，3種立竹度林分中毛竹材的熱水抽出物和苯-醇抽出物含量均差異極顯著，但灰分含量無顯著差異；立竹度3000或4500株·hm-2的林分中毛竹材的1％氫氧化鈉抽出物、纖維素、戊聚糖和 K lason木素含量無顯著差異，但均與立竹度1500株·hm-2的林分有極顯著差異。從立竹度角度綜合比較后可見，在毛竹紙漿材培育過程中毛竹人工林的立竹度宜控制在3000株·hm-2左右。

3 討論和結論

竹材化學組成是竹材性質的重要體現(xiàn)，直接關系到竹材的加工利用，尤其是其中的纖維素、半纖維素和木素的含量最為重要。林地的海拔、立地級、坡向、林分結構和立竹度等林學因子對毛竹材的化學組成均有較為明顯的影響。在海拔300、600和900 m的毛竹人工林中，毛竹材的熱水抽出物、苯-醇抽出物、K lason木素和灰分含量隨海拔的升高而增加，而1％氫氧化鈉抽出物和纖維素含量隨著海拔的升高而減少，這是由于隨海拔的升高林地氣溫下降，低溫有利于毛竹中的 K lason木素和苯-醇抽出物等化學物質的合成和積累，不利于纖維素的合成和積累。在立地級Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級的毛竹人工林中，毛竹材的熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物、K lason木素和灰分含量逐漸增加而戊聚糖含量逐漸減少，在立地級Ⅱ級的林分中毛竹材的苯-醇抽出物和纖維素含量最高，這是由于在立地級Ⅲ、Ⅱ和Ⅰ級的林分中，土壤肥力依次增強，不利于 K lason木素的合成和積累，卻有利于戊聚糖的合成和積累。不同坡向的毛竹材化學組成也有明顯的差異，陰坡毛竹材中的熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物、纖維素和灰分含量均高于陽坡，而戊聚糖和 K lason木素含量卻低于陽坡，這是由于陽坡光照充足，有利于戊聚糖和 K lason木素的合成和積累，不利于纖維素等物質的合成和積累。不同林分結構對毛竹材的化學組成也有明顯影響，毛竹純林中毛竹材的1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物和纖維素含量均高于毛竹-杉木混交林和竹-闊混交林，其熱水抽出物含量則低于上述2種混交林，而其戊聚糖、K lason木素和灰分含量則介于2種混交林之間，這是由于毛竹純林中毛竹不與其他樹種產(chǎn)生競爭，有利于纖維素的合成和積累。毛竹人工林立竹度的不同也能夠導致毛竹材化學組成的差異，立竹度3000株·hm-2的林地中毛竹材的熱水抽出物含量最低，而苯-醇抽出物、纖維素和灰分含量最高；隨立竹度的增大，毛竹材的1％氫氧化鈉抽出物含量逐漸提高，而戊聚糖和 K lason木素含量則逐漸減少，這是由于隨立竹度的增大，毛竹個體間的競爭增強，不利于戊聚糖和 K lason木素的合成和積累。

根據(jù)差異顯著性分析結果可見，海拔對毛竹材中1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物、戊聚糖和灰分含量有極顯著影響，對熱水抽出物和纖維素含量也有一定的影響，而對 K lason木素含量無顯著影響；立地級對毛竹材中熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物和纖維素含量有極顯著影響；坡向對毛竹材中熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物和苯-醇抽出物含量有極顯著影響，對纖維素、戊聚糖、K lason木素和灰分含量無明顯影響；林分結構對毛竹材中戊聚糖、K lason木素和灰分含量無顯著影響；立竹度對毛竹材中熱水抽出物和苯-醇抽出物含量有極顯著影響，但對灰分含量影響不顯著。總體上看，毛竹材的熱水抽出物、1％氫氧化鈉抽出物、苯-醇抽出物及纖維素含量受毛竹人工林林學因子的影響較大。

根據(jù)上述測定分析結果和毛竹人工林造林實踐綜合分析后認為：定向培育毛竹紙漿材應選擇海拔300m的陰坡Ⅱ級區(qū)域營造毛竹純林，且立竹度應控制在3000株·hm-2左右。

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