尤龍杰，尤龍輝，涂永元，吳德淮，劉勝藍(lán)

（1.福建省香產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心，福建 永春 362600；2.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012）

不同竹齡麻竹材氣干密度、力學(xué)性質(zhì)及燃燒性能的比較研究

尤龍杰1，尤龍輝2，涂永元1，吳德淮1，劉勝藍(lán)1

（1.福建省香產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心，福建 永春 362600；2.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012）

為進(jìn)一步發(fā)掘麻竹材加工利用潛力，通過對(duì)不同竹齡、不同部位麻竹材的氣干密度、力學(xué)性質(zhì)、燃燒性能及其相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）竹齡對(duì)麻竹材氣干密度、順紋抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量、點(diǎn)燃時(shí)間、釋熱速率、質(zhì)量損失率、釋煙總量及60、180、300 s比消光面積均有顯著影響，而對(duì)抗拉強(qiáng)度無顯著影響；（2）竹材部位對(duì)氣干密度、順紋抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度有顯著影響，而對(duì)順紋抗壓強(qiáng)度、抗彎彈性模量無顯著影響；（3）麻竹材順紋抗拉強(qiáng)度：順紋抗壓強(qiáng)度：抗彎強(qiáng)度：抗彎彈性模量=3.06∶1.00∶2.63∶164.28；（4）麻竹材氣干密度與順紋抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量、點(diǎn)燃時(shí)間、釋煙總量、60 s比消光面積和300 s比消光面積呈顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.899～0.958。4 a生麻竹材的氣干密度、力學(xué)性質(zhì)及燃燒性能等指標(biāo)漸趨基本穩(wěn)定，利用簡(jiǎn)單易測(cè)的麻竹材氣干密度能較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)麻竹材部分力學(xué)性質(zhì)與燃燒性能。

麻竹材；竹齡；氣干密度；力學(xué)性質(zhì)；燃燒性能

麻 竹Dendrocalamus latiflorusMunro為 禾本科Gramineae竹亞科Bambusoideae牡竹屬Dendrocalamus地下莖合軸型竹類植物（叢生竹），主要分布在福建、廣東、廣西、臺(tái)灣、海南、云南、貴州及四川等地，是優(yōu)良的筍材兩用、速生大型叢生竹種之一[1-2]。

福建省麻竹種植面積占竹類種植面積的比重大，其中以永春縣為典型，種植面積達(dá)1 057 hm2，占本縣竹類種植總面積的13.46%，是竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要經(jīng)濟(jì)竹種之一。麻竹的經(jīng)濟(jì)價(jià)值主要以筍為主，其制成的筍干、罐頭遠(yuǎn)銷日本、歐美等國(guó)，而竹材的深加工利用較少，產(chǎn)品附加值較低。

福建永春制香歷史悠久，其中篾香遠(yuǎn)銷世界各地，而制作篾香的竹簽，長(zhǎng)期以來以毛竹Phyllostachys heterocycla(Carr.) Mitford cv.Pubescens材為主，制作成本較高，因此，研究麻竹材材性及加工工藝開發(fā)，不僅可為制作篾香尋求替代原材料，降低生產(chǎn)成本，而且能為進(jìn)一步拓寬麻竹材的應(yīng)用領(lǐng)域提供理論依據(jù)，從而提升麻竹材的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值，提高竹農(nóng)收入，促進(jìn)福建省乃至全國(guó)各地麻竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

目前，許多研究者對(duì)麻竹開展了大量的研究，主要集中在生物學(xué)特性[3]、生理生態(tài)特征[4-5]、遺傳改良[6-7]及栽培技術(shù)[8]等方面，對(duì)麻竹材的物理力學(xué)性質(zhì)及燃燒性能等方面的研究鮮見報(bào)道。本文通過開展不同竹齡、不同部位麻竹材氣干密度、力學(xué)性質(zhì)、燃燒性能及其相關(guān)關(guān)系的研究，探討麻竹材作為制作篾香替代原材料的可能性，并為進(jìn)一步挖掘麻竹材的開發(fā)利用潛力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2015年10月，在福建省永春縣達(dá)埔鎮(zhèn)麻竹種植場(chǎng)（118°10′26″E，25°18′46″N），選取稈材通直、無病蟲害、胸徑10～11 cm的不同竹齡（分別為0.5 a生、1 a生、2 a生、4 a生和6 a生）的麻竹各3株，共15株。齊地伐倒后，在2 m、4 m和6 m處向上分別截取長(zhǎng)為800 mm的竹段試樣，按竹齡分組編號(hào)后帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 氣干密度

選取未被破壞的抗彎強(qiáng)度試樣端頭，截取尺寸為20 mm（長(zhǎng)）×10 mm（寬）×tmm（竹壁厚，下同）的竹塊試樣，沿徑向從竹青至竹黃用手工依次劈制厚度約為1 mm的薄竹片5～7片（具體劈制數(shù)量視竹壁厚度而定），將薄竹片的毛刺用砂紙磨平，采用多點(diǎn)測(cè)量薄竹片厚度取平均值的方法，計(jì)算其體積，然后在薄竹片氣干狀態(tài)下稱重計(jì)算其氣干密度。計(jì)算公式為ρ=m/v，其中m為薄竹片重量，v為薄竹片體積。

1.2.2 物理力學(xué)性質(zhì)

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15780-1995《竹材物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)方法》中的相關(guān)方法[9]，依次測(cè)定麻竹材的順紋抗拉強(qiáng)度（試樣尺寸為20 mm×20 mm×tmm）、順紋抗壓強(qiáng)度（試樣尺寸為280 mm×10 mm×tmm）、抗彎強(qiáng)度（試樣尺寸為160 mm×10 mm×tmm）和抗彎彈性模量。測(cè)量時(shí)試樣為氣干狀態(tài)，含水率為10%～11%。

1.2.3 燃燒性能

為滿足儀器測(cè)試要求，需將待測(cè)木材加工成邊長(zhǎng)為100 mm×100 mm×tmm的正方形試樣。具體方法為：先從竹段試樣劈取800 mm×16 mm×tmm的竹條，然后將其分8段劈制成100 mm×16 mm×tmm的小竹條并除青除黃，最后將小竹條利用竹扦拼制成100 mm×128 mm×tmm的待測(cè)試件，用錐形量熱儀（CONE）測(cè)量不同竹齡、不同部位麻竹材的燃燒性能。本試驗(yàn)CONE的熱輻射功率設(shè)置為50 kW/m2（對(duì)應(yīng)溫度約為743℃），數(shù)據(jù)讀取頻率為5 s/次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010、SPSS 17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多因素方差分析、DUCAN多重比較及非線性回歸等統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 麻竹材氣干密度特征

氣干密度（Air-dry Density, ADD）主要反映木材在一定大氣狀態(tài)下，達(dá)到平衡含水率時(shí)密度大小的指標(biāo)。從表1可以看出，隨著竹齡的增大，各部位麻竹材ADD均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，其中以6 a生竹材平均ADD最大，為0.81 g·cm-3，0.5 a生最小，為0.61 g·cm-3。不同竹齡麻竹材ADD，從竹青到竹黃，整體上先呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，至3/7處（即竹片編號(hào)3）時(shí)，下降幅度降低，ADD漸趨于穩(wěn)定。竹青處的平均ADD最大，為1.06 g·cm-3，竹黃處最小，為 0.60 g·cm-3。此外，不同高度麻竹材ADD從下到上逐漸增大，其中6 m處竹材平均ADD最大，為0.76 g·cm-3，2 m處最小，為 0.69 g·cm-3。? 竹片編號(hào)1～7表示按次序?qū)χ駢K從竹青到竹黃的切片編號(hào)；“±”表示均值標(biāo)準(zhǔn)差，下同。

表1 不同竹齡麻竹材的氣干密度特征?Table 1 Air-dried density characteristics of Dendrocalamus latiflorus timber in different ages g·cm-3

對(duì)不同竹齡、不同高度、不同徑向位置麻竹材的ADD進(jìn)行方差分析與DUNCAN多重比較（見表2～表3），結(jié)果顯示，0.5 a生、1 a生與4 a生、6 a生麻竹材ADD有顯著差異（P＜0.05，下同），竹青至竹黃1/5、2/5、3/5位置與4/5位置、竹黃位置竹材ADD均有顯著差異，不同高度麻竹材ADD差異不顯著。

表2 麻竹材氣干密度ANOVA表Table 2 Air-dried density ANOVA of Dendrocalamus Latiflorus timber

表3 麻竹材氣干密度DUNCAN多重比較?Table 3 Air-dried density DUNCAN multiple comparison of Dendrocalamus Latiflorus timber

2.2 麻竹材力學(xué)性質(zhì)分析

2.2.1 麻竹材力學(xué)性質(zhì)

從表4可以看出，麻竹材的順紋抗拉強(qiáng)度（Tension strength, TS）、順紋抗壓強(qiáng)度（Compressive strength, CS）、 抗 彎 強(qiáng) 度（Modulus of rupture,MOR）及抗彎彈性模量（Modulus of elasticity,MOE）4種力學(xué)性質(zhì)從下部（2 m處）到上部（6 m處）總體上均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，但隨著竹齡的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，其中4 a生麻竹材各力學(xué)性質(zhì)均達(dá)到最大，分別為197.77 MPa、72.17 MPa、171.10 MPa和10.52 GPa。對(duì)不同高度、不同竹齡麻竹材的4種力學(xué)性質(zhì)分別進(jìn)行方差分析和DUNCAN多重比較（見表5～表6），結(jié)果顯示，竹材在高度位置上，除TS在2 m、4 m處與6 m處存在顯著差異外，其余各力學(xué)性質(zhì)差異不顯著；而不同竹齡的竹材除TS差異不顯著外，其余各力學(xué)性質(zhì)均表現(xiàn)出0.5 a生、1 a生、2 a生與4 a生、6 a生竹材存在顯著差異。

表4 不同竹齡麻竹材的力學(xué)特性Table 4 Mechanical properties of Dendrocalamus Latiflorus timber in different ages

2.2.2 麻竹材各力學(xué)性質(zhì)與竹齡的回歸分析

從表7可以看出，各力學(xué)性質(zhì)與竹齡的一元二次回歸方程擬合效果較好，相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到0.864～0.977。根據(jù)回歸方程計(jì)算麻竹材4種力學(xué)性質(zhì)間的比例關(guān)系可得：TS：CS：MOR：MOE=3.06∶1.00∶2.63∶164.28。因此，通過非破壞性測(cè)試麻竹材的CS，可估算其他3種力學(xué)性質(zhì)。

表5 麻竹材力學(xué)特性ANOVA表Table 5 Mechanical properties ANOVA of Dendrocalamus Latiflorus timber

表6 麻竹材力學(xué)特性DUNCAN多重比較Table 6 Mechanical properties DUNCAN multiple comparison of Dendrocalamus Latiflorus timber

表7 麻竹各力學(xué)特性指標(biāo)與竹齡的回歸方程Table 7 The regression equation between mechanical properties and Dendrocalamus Latiflorus ages

2.3 麻竹材燃燒性能分析

2.3.1 點(diǎn)燃時(shí)間（Time to ignition, TTI）

TTI反映了木材被點(diǎn)燃的難易程度。從表8可以看出，隨著竹齡的增加，麻竹材TTI呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，而麻竹材從上部（6 m處）到下部（2 m處），TTI總體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。對(duì)不同竹齡麻竹材的TTI進(jìn)行方差分析與DUNCAN多重比較（表9～10），結(jié)果顯示，0.5 a生、1 a生、2 a生麻竹與4 a生、6 a生麻竹材TTI有顯著差異。

2.3.2 釋熱速率（Heat release rate, HRR）

HRR反映了木材燃燒釋放熱量的快慢程度。從圖1和表8可以看出，不同竹齡麻竹材HRR變化趨勢(shì)基本相同，可分成4個(gè)階段：①主要是竹材表面從加熱到點(diǎn)燃并大量釋熱的階段，在47～55 s時(shí)出現(xiàn)第一個(gè)釋熱峰值（Peak heat release rate,pkHRR）（199.6～217.6 kW·m-2）；②竹材表面碳化，燃燒逐步向內(nèi)部過渡，熱量由外向內(nèi)傳導(dǎo)，HRR緩慢平穩(wěn)；③竹材全面燃燒，進(jìn)一步大量釋熱的階段，在218～263 s時(shí)出現(xiàn)比第一pkHRR還高的第二pkHRR（235.0～276.1 kW·m-2）；④竹材碳化，火焰逐漸消失，進(jìn)入無焰燃燒階段，HRR迅速下降至趨于平穩(wěn)。對(duì)不同竹齡麻竹材燃燒的HRR進(jìn)行方差分析與DUNCAN多重比較（見表9～10），結(jié)果顯示，除0.5 a生和2 a生、6 a生麻竹的第一pkHRR有顯著差異外，其余差異均不顯著。另外，竹齡增大使麻竹材第一、第二pkHRR出現(xiàn)的時(shí)間總體上均有所延遲。

表8 不同竹齡麻竹材的燃燒性能特征?Table 8 Combustion performance characteristics of Dendrocalamus Latiflorus timber in different ages

圖1 釋熱速率曲線Fig.1 Heat release rate curve

2.3.3 質(zhì)量損失率（Mass loss rate, MLR）

MLR反映了木材熱解的快慢程度。由于麻竹材燃燒過程的MLR動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)與HRR基本一致，故未作圖說明，但MLR峰值出現(xiàn)的時(shí)間較釋熱速率遲。對(duì)不同竹齡麻竹材MLR進(jìn)行方差分析與DUNCAN多重比較（表9～表10），結(jié)果顯示，僅6 a生麻竹與其他竹齡的MLR有顯著差異。

2.3.4 釋煙總量（Total smoke release, TMR）

TMR反映了木材燃燒過程釋煙量的大小。從圖2和表8可以看出，麻竹材燃燒過程的TMR變化趨勢(shì)呈現(xiàn)倒“S”型。與HRR相同，TMR大致也可分成4個(gè)階段：①從加熱到點(diǎn)燃過程，TMR曲線斜率大，上升迅速；②竹材表面碳化，并逐漸向內(nèi)部加熱燃燒過程，TMR曲線斜率變小，上升變緩；③竹材全面燃燒過程，TMR曲線斜率又再次變大；④竹材碳化進(jìn)入無焰燃燒過程，TMR曲線又迅速放緩至趨于平穩(wěn)?？梢?，麻竹材的釋熱與釋煙均主要發(fā)生在有焰燃燒過程。對(duì)不同竹齡麻竹材燃燒TMR進(jìn)行方差分析與DUNCAN多重比較（表9～表10），結(jié)果顯示，0.5 a生、1 a生、2 a生麻竹與4 a生、6 a生麻竹材的TMR有顯著差異。

表9 不同竹齡麻竹材的燃燒性能ANOVA表Table 9 Combustion performance ANOVA ofDendrocalamus Latiflorus timber

表10 不同竹齡麻竹材的燃燒性能DUNCAN多重比較Table 10 Combustion performance DUNCAN multiple comparison of Dendrocalamus Latiflorus timber

圖2 釋煙總量曲線Fig.2 Total smoke release curve

2.3.5 比消光面積（Specific extinction area, SEA）

SEA反映了單位質(zhì)量木材燃燒后產(chǎn)煙量的大小（以面積計(jì)）。由表8可以看出，隨著竹齡的增大，竹材從點(diǎn)燃至燃燒60、180、300 s的平均SEA總體上均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。對(duì)不同竹齡麻竹材平均SEA進(jìn)行方差分析與DUNCAN多重比較（表9～表10），結(jié)果顯示，0.5 a生、1 a生、2 a生與4 a生、6 a生麻竹的平均SEA有顯著差異。

2.4 麻竹材氣干密度、力學(xué)特性及燃燒性能的相關(guān)性分析

從表11可以看出，麻竹材ADD與CS、MOR、MOE、TTI、TMR、SEAa60和 SEAa300呈顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.899～0.958，說明ADD對(duì)麻竹材大部分力學(xué)性質(zhì)及燃燒性能均能產(chǎn)生較大的正向影響。除麻竹的TS與CS相關(guān)性不顯著外，其余各力學(xué)性質(zhì)間均存在顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.939～0.997；另外，各力學(xué)性質(zhì)與部分燃燒性能如TTI、TMR、SEAa60和SEAa300也存在正顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.918～0.993，說明麻竹材致密性越高、力學(xué)強(qiáng)度越大，越不易被點(diǎn)燃，釋煙量越多。麻竹材燃燒性能除TTI與TMR、SEAa60及SEAa300間存在正顯著相關(guān)關(guān)系外（相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.987～0.998），其余各指標(biāo)的相關(guān)性均不顯著。

表11 麻竹材氣干密度、力學(xué)特性及燃燒性能的相關(guān)性分析?Table 11 Correlation between air-dried density, mechanical properties and combustion performance of Dendrocalamus Latiflorus timber

3 討 論

竹材ADD與竹材維管束分布密度、纖維比量等因素密切相關(guān)，可直觀反映竹子生長(zhǎng)過程的細(xì)微變化，對(duì)不同竹種的定向培育和竹材利用具有重要的指導(dǎo)意義[10]。本研究發(fā)現(xiàn)，竹齡越大，縱向不同高度、徑向不同位置的麻竹材ADD均呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，這與逐漸成熟的麻竹材纖維細(xì)胞次生壁連續(xù)增厚，微纖絲間木質(zhì)素及導(dǎo)管腔內(nèi)侵填體等物質(zhì)不斷沉積有關(guān)[11-12]。竹青位置附近麻竹材平均ADD相對(duì)較大，可能是因?yàn)橹袂嘧鳛橹癫牡耐獗Ｗo(hù)層，其植物纖維組織排列致密，且靠近竹青位置的竹肉中用于輸送水分和養(yǎng)分的維管束分布密度大、纖維組織比量高；相反，靠近竹黃位置的竹肉平均ADD相對(duì)較小，可能與此位置薄壁組織比量較高，維管束分布疏散有關(guān)[13-14]；而竹黃位置的平均ADD有所增加，則可能與竹黃位置含有多層厚壁石細(xì)胞有關(guān)[15]。此外，竹材從下部到上部維管束分布密度、纖維長(zhǎng)度、纖維壁厚、纖維腔徑比及壁腔比逐漸增大[16-18]，可能是導(dǎo)致麻竹材ADD從下部到上部逐漸增加的主要原因。與毛竹材ADD相關(guān)研究的比較發(fā)現(xiàn)[19]，竹齡及竹材部位因素對(duì)麻竹材ADD影響與毛竹材基本一致，毛竹材ADD變異范圍為0.40～1.10 g·cm-3，而麻竹材ADD變異范圍為0.42～1.14 g·cm-3，說明麻竹材ADD總體上高于毛竹材。

對(duì)竹材力學(xué)性質(zhì)的各向異性分析，是竹材深加工利用的重要理論依據(jù)，也是檢驗(yàn)其質(zhì)量的重要指標(biāo)[14-15]。本研究發(fā)現(xiàn)，麻竹材的TS、CS、MOR及MOE由下部2 m處（基部）至上部6 m處（梢部）總體呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，這可能是由于上部維管束橫斷面小，導(dǎo)管孔徑相對(duì)較窄，游離水含量較少，維管束分布密度較大，纖維組織比量高，力學(xué)強(qiáng)度較大[20]。隨著竹齡的增加，麻竹材纖維細(xì)胞次生壁不斷增厚，木質(zhì)素也在纖維次生壁的微纖絲之間不斷沉積，使纖維不斷硬化，形成堅(jiān)硬的纖維鞘和纖維股，因此力學(xué)強(qiáng)度亦隨之增加[11]，至4～6 a時(shí)，竹材的高度木質(zhì)化卻使其質(zhì)地變脆，力學(xué)強(qiáng)度反而下降。劉亞迪等[21]研究發(fā)現(xiàn)，福建省不同種源毛竹材（5 a生）平均TS、CS、MOR及MOE分別為216.7 MPa、76.91 MPa、160.2 MPa和10.1 GPa，本研究中，4 a生和6 a生麻竹材平均TS、CS、MOR及MOE分別為 197.8 MPa、72.2 MPa、171.2 MPa、10.52 GPa和 183.1 MPa、75.7 MPa、166.3 MPa、10.33 GPa，其中麻竹材平均TS和CS均小于毛竹材，而平均MOR和MOE均高于毛竹材。作為篾香制作工藝中必不可少的重要一環(huán)——“掄香”，要求篾香中香料助燃載體的竹簽具有一定的抗彎強(qiáng)度，因此麻竹材具有替代以往制作篾香竹簽的毛竹材的潛在優(yōu)勢(shì)。

本研究發(fā)現(xiàn)，竹齡對(duì)麻竹材的TTI、第一pkHRR、TMR及SEA有顯著影響，且4 a生麻竹材各燃燒性能指標(biāo)基本達(dá)到最大，而后略有下降，這可能是由于麻竹材主要組成成分中為竹材燃燒提供可燃性物質(zhì)的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和抽提物等隨竹齡的增加不斷積累，至麻竹生長(zhǎng)到第4a時(shí)，可燃性物質(zhì)組分含量已趨基本穩(wěn)定，但不可燃灰分（無機(jī)物）物質(zhì)含量仍繼續(xù)增加，反而使6a生麻竹材的燃燒性能有所下降[22-23]，這有待于進(jìn)一步研究驗(yàn)證。與盧鳳珠等[24]對(duì)毛竹材燃燒性能相關(guān)研究（見表12）的比較發(fā)現(xiàn)，1 a、2 a、4 a及6 a生麻竹材的TTI均比對(duì)應(yīng)竹齡毛竹材TTI大，說明麻竹材的阻燃性能優(yōu)于毛竹材；除了1a生麻竹材第一pkHRR及2 a生麻竹材第二pkHRR小于毛竹材外，其余各竹齡麻竹材的第一、第二pkHRR及MLR、TMR、SEA均大于毛竹材，說明麻竹材點(diǎn)燃后火災(zāi)危險(xiǎn)性大于毛竹材，但對(duì)于需要有較好助燃載體的篾香來說，麻竹材的燃燒性能優(yōu)于毛竹材。

表12 不同竹齡毛竹材的燃燒性能特征[24]Table 12 Combustion performance characteristics of Phyllostachys edulis timber in different ages

許多研究證明，ADD可以有效預(yù)測(cè)木材的力學(xué)性質(zhì)及燃燒性能[10,13,23-28]。通過對(duì)麻竹材ADD、力學(xué)性質(zhì)及燃燒性能的相關(guān)性分析，探索三者間的相關(guān)關(guān)系，以期為利用簡(jiǎn)便易測(cè)的麻竹材ADD快速準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)其竹材力學(xué)性質(zhì)及燃燒性能提供理論依據(jù)。本研究表明，麻竹材ADD與CS、MOR、MOE呈顯著正相關(guān)關(guān)系，這可能與影響麻竹材ADD的維管束中纖維組織比量有關(guān)[29-31]，竹齡越高，維管束中纖維組織比量越大，竹材ADD越致密，力學(xué)強(qiáng)度越高。此外，麻竹材ADD與TTI、TMR、SEAa60和SEAa300亦呈顯著正相關(guān)，這可能與決定麻竹材ADD的纖維細(xì)胞次生壁壁厚及其微纖絲之間木質(zhì)素沉積量有關(guān)，因?yàn)檩^難熱解的纖維素、木質(zhì)素含量隨著竹齡的增大不斷累積增加，竹材ADD越致密，竹材越不易被點(diǎn)燃，燃燒過程釋煙量越大[22,32-33]。麻竹材ADD與CS、MOR、MOE、TTI、TMR、SEAa60和SEAa300相 關(guān)系數(shù)達(dá)到0.899～0.958，說明麻竹材ADD能較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)竹材部分力學(xué)性質(zhì)及燃燒性能。

4 結(jié) 論

（1）竹齡對(duì)麻竹材ADD、CS、MOR、MOE、TTI、HRR、MLR、TMR及SEAa60、SEAa180、SEAa300均有顯著影響，而對(duì)TS無顯著影響；

（2）竹材部位對(duì)麻竹材ADD、TS、MOR有顯著影響，而對(duì)CS、MOE無顯著影響；

（3）竹齡越大，麻竹材ADD越高，而TS、CS、MOR、MOE、TTI、HRR、MLR、TMR 則先逐漸上升，至第6 a有所下降；

（4）不同高度麻竹材從下到上，ADD、TS、CS、MOR及MOE均逐漸增大。

（5）麻竹材TS∶CS∶MOR∶MOE=3.06∶1.00∶2.63∶164.28；

（6）麻竹材氣干密度與順紋抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗彎彈性模量、點(diǎn)燃時(shí)間、釋煙總量、比消光面積a60和比消光面積a300呈顯著正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.899～0.958；

（7）本研究結(jié)果顯示麻竹材的力學(xué)性質(zhì)及燃燒性能與毛竹材有許多共同之處，其中4 a生的麻竹材各指標(biāo)已漸趨基本穩(wěn)定，以此竹材工藝成熟齡為依據(jù)確定的麻竹輪伐期較毛竹（一般需要5～6 a）短。因此，可考慮將其作為制作篾香的替代原材料之一，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也為拓展麻竹材在其他領(lǐng)域應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。

[1]楊開良. 我國(guó)竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究, 2012,30(2):140-143.

[2]熊 壯, 鄢武先, 張小平, 等. 四川主要栽培竹種研究進(jìn)展Ⅰ：麻竹研究進(jìn)展[J]. 四川林業(yè)科技, 2012, 33(4): 16-19.

[3]徐振國(guó), 黃大勇, 郭起榮, 等. 麻竹地上器官生物量分配及其模型優(yōu)化[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 36(4): 80-83.

[4]楊 麗, 婁永峰, 彭鎮(zhèn)華, 等. 毛竹、麻竹光合途徑類型分析[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2015, 39(5): 169-173.

[5]喬桂榮, 蔣 晶, 李海營(yíng), 等. 麻竹花粉發(fā)育過程觀察及其分期[J]. 林業(yè)科學(xué)研究, 2010, 23(3): 430-434.

[6]邢新婷, 傅懋毅, 江澤慧, 等. 麻竹居群遺傳分化的RAPD分析[J]. 分子植物育種, 2010, 8(1): 75-82.

[7]楊秀艷, 傅懋毅, 姜 磊. 麻竹種內(nèi)雜交子代遺傳變異的ISSR分析[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 32(2): 318-323.

[8]張 斌. 麻竹豐產(chǎn)栽培技術(shù)[J]. 四川農(nóng)業(yè)科技, 2012(12):21-22.[9] GB/T15780-1995. 《竹材物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)方法》（GB/T 15780-1995）[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1995.

[10] 王卿平, 劉杏娥, 張桂蘭, 等. 竹材密度測(cè)定方法及變異規(guī)律研究進(jìn)展[J]. 世界林業(yè)研究, 2016, 29(2): 49-53.

[11] Suzuki K, Itoh T. The changes in cellwall architecture during lignification of bambooPhyllostachys aureaCarr[J]. Trees, 2001,15: 137-147.

[12] Liese W, Weiner G. Ageing of bamboo culms: a review[J]. Wood Science and Technology, 1996, 30(2):77-89

[13] 李霞鎮(zhèn). 毛竹材力學(xué)及破壞特性研究[D]. 北京:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院, 2009.

[14] 楊淑敏, 江澤慧, 任海青, 等. 幾種散生、叢生和混生竹材的比較解剖研究[J]. 中國(guó)造紙學(xué)報(bào), 2011(2): 11-15.

[15] 南京林業(yè)大學(xué). 木材化學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)林業(yè)出版社, 1990

[16] 馬靈飛, 韓 紅, 馬乃訓(xùn), 等. 叢生竹材纖維形態(tài)及主要理化性能[J]. 浙江林學(xué)院學(xué)報(bào), 1994, 11(3): 274-280.

[17] 齊錦秋, 胡 瑤, 謝九龍, 等. 3年生慈竹竹稈不同部位的解剖特征[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014,42(2): 187-192.

[18] 林金國(guó), 許 勝, 董建文, 等. 麻竹材纖維形態(tài)變異規(guī)律的研究[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究, 1999, 17(3): 29-31.

[19] 周覃一, 任海青, 李霞鎮(zhèn), 等. 毛竹材氣干密度的變異研究[J].世界竹藤通訊, 2009, 7(4): 18-21.

[20] 高珊珊. 四種大徑從生竹稈形結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)研究[D].南京:南京林業(yè)大學(xué), 2010.

[21] 劉亞迪, 桂仁意, 俞友明, 等. 毛竹不同種源竹材物理力學(xué)性質(zhì)初步研究[J]. 竹子研究匯刊, 2008, 27(1): 50-54.

[22] 楊 英. 麻竹材化學(xué)成分影響因子的研究[J]. 華東森林經(jīng)理,2005, 19(2): 11-13.

[23] 馮建穩(wěn), 王清文. 木材的化學(xué)組分與木材阻燃的關(guān)系[C].北京:中國(guó)林學(xué)會(huì)木材科學(xué)分會(huì)第十二次學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集,2010.

[24] 盧鳳珠, 徐躍標(biāo), 錢 俊, 等. 不同竹齡毛竹材燃燒性能的研究[J]. 浙江林學(xué)院學(xué)報(bào), 2005, 22(2): 198-202.

[25] 邵亞麗, 邢新婷, 趙榮軍, 等. 不同林分長(zhǎng)白落葉松木材氣干密度和主要力學(xué)性質(zhì)的變異性與相關(guān)性[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 32(2): 141-146.

[26] 于文吉, 江澤慧, 葉克林, 等. 竹材特性研究及其進(jìn)展[J]. 世界林業(yè)研究, 2002, 15(2): 50-55.

[27] 黃 滔, 唐 紅, 劉 瑋, 等. 長(zhǎng)沙地區(qū)3種優(yōu)良觀賞竹發(fā)筍及幼竹高生長(zhǎng)規(guī)律[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究, 2016, 34(2): 114-119.

[28] 孟 勇, 艾文勝, 楊 明, 等. 上闊下竹復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式對(duì)毛竹生長(zhǎng)的影響[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究, 2016, 34(3): 135-141.

[29] 徐 明, 任海青, 郭 偉, 等. 竹類植物纖維及其細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展[J].經(jīng)濟(jì)林研究, 2007, 25(4): 82-89.

[30] 徐有明, 梁曉靜, 代 敏, 等. 竹材細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)與其力學(xué)形成機(jī)理的研究進(jìn)展[C]北京:中國(guó)林學(xué)會(huì)木材科學(xué)分會(huì)第十二次學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集, 2010.

[31] Kamruzzaman M, Saha S K, Bose A K,et al.Effects of age and height on physical and mechanical properties of bamboo[J].Journal of Tropical Forest Science, 2013, 20(3): 211-217.

[32] Haensel T, Comouth A, Lorenz P,et al.Pyrolysis of cellulose and lignin[J]. Applied Surface Science, 2009, 255(255): 8183-8189.

[33] 陳國(guó)華, 李運(yùn)泉, 彭浩斌, 等. 木基和竹基生物質(zhì)燃料燃燒動(dòng)力學(xué)特性研究[J]. 可再生能源, 2015, 33(10): 1535-1540.

[本文編校：吳 彬]

Comparative study on air-dried density, mechanical properties and combustion performance ofDendrocalamus latiflorusMunro in different ages

YOU Longjie1, YOU Longhui2, TU Yongyuan1, WU Dehuai1, LIU Shenglan1
(1. Fujian Quality Inspection Center of Incense Products, Yongchun 362600, Fujian, China;2. Fujian Academy of Forest, Fuzhou 350012, Fujian, China)

In order to further explore the potential value of processing ofDendrocalamus latiflorusMunro timber, the air-dried density,mechanical property and combustion performance in different ages and positions ofD. latiflorustimber were comparative analyzed as well as the relationship between each other. The results showed that: (1) the age ofD. Latiflorushad a significant affect onD. Latiflorustimber’s air-dried density, compressive strength parallel to grain, bending strength, bending elastic modulus, ignition time, heat release rate, mass loss rate, total smoke release, and 60-second, 180-second, 300-second specific extinction area, but not on tensile strength parallel to grain. (2)The position ofD. Latiflorustimber also had a significant influence onD. Latiflorustimber’s air-dried density, tensile strength parallel to grain, and bending strength, but not on the compressive strength parallel to grain, and bending elastic modulus. (3)Tensile strength: compressive strength: bending strength: bending elastic modulus= 3.06∶1.00∶2.63∶164.28. (4)The air-dried density were significantly positively correlated with compressive strength, bending strength, bending elastic modulus, ignition time, total smoke release, 60-second specific extinction area, 300-second specific extinction area, and correlation coefficients range from 0.899 to 0.958. The air-dry density, mechanical property and combustion performance of 4-year-oldD. Latiflorustimber tend to be basically stable, and it was possible to accurately predict and evaluate parts of the mechanical property and combustion performance ofD.Latiflorustimber by using its air-dry density.

Dendrocalamus Latiflorustimber; bamboo ages; air-dried density; mechanical properties; combustion performance

S781.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-923X(2017)10-0124-09

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.10.020

http: //qks.csuft.edu.cn

2016-12-26

福建省質(zhì)監(jiān)局科技項(xiàng)目“樣品前處理——?dú)庀嗌V聯(lián)用技術(shù)在燃香未知成分檢測(cè)的應(yīng)用”（FJQI2016035）；泉州市科技基金項(xiàng)目“室內(nèi)燃香未知成分的鑒定及其環(huán)境毒理學(xué)的初步研究”（2016N044）；福建省森林培育與林產(chǎn)品加工利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目

尤龍杰，助理工程師

尤龍輝，工程師，碩士；E-mail：m378384996@126.com

尤龍杰，尤龍輝，涂永元，等. 不同竹齡麻竹材氣干密度、力學(xué)性質(zhì)及燃燒性能的比較研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017, 37(10): 124-132.