实心瓜多竹竹材纤维和导管分子的变异规律

徐金梅，赵荣军，吕建雄，费本华

（1.中国林业科学研究院 木材工业研究所，北京 100091；2.国际竹藤网络中心，北京 100102）

实心瓜多竹Guadua amplexifolia隶属于瓜多竹属Guadua，丛生，是南美洲主要栽培竹种之一，广泛分布于哥伦比亚、厄瓜多尔、巴西、阿根廷等国，竹材基部实心，高25 m，径15 cm左右，是较好的建筑用原料，耐短期0℃低温，适应中国热带、南亚热带或中亚热带与南亚热带过渡区的气候条件［1］。中国于2002年从厄瓜多尔引进了此竹种，在福建、广东、广西等地栽植，生长情况良好。实心瓜多竹维管束类型自竹壁内壁到外壁由开放型逐渐转变为半开放型；竹秆高度方向上未见变化［2］。竹纤维是竹材的主要厚壁细胞，存在于维管束鞘中［3］，细长，两端渐尖，有时在端部出现分叉，腔径较小，胞壁较厚，壁上有少而小的单纹孔和节状加厚［4］。影响纤维变异的因素有竹种、竹秆部位、竹龄［5］和立地条件、造林方式［6－7］及海拔高度［8］等。导管是由一连串轴向细胞末端与末端相连的导管分子构成的管状组织，是竹子生长所需养料和水分传输的主要通道，在竹材加工处理中也是液体渗透的通道。导管占竹材组织比例的5%～8%，横切面上靠近竹皮处的导管很小，竹壁中间和靠近内壁较大［9］。实心瓜多竹为引种竹，目前国内还未见其解剖构造方面的研究报道。笔者以实心瓜多竹为研究对象，分析了竹秆不同高度和竹壁径向方向的纤维和导管形态，旨在揭示实心瓜多竹纤维和导管形态的变异规律，为该引种竹的加工利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

实心瓜多竹竹材于2006年10月采集于福建华安竹种园。该竹种为引种竹，采样时仅有1年生和2年生竹，因此选择胸径一致，竹秆通直，无虫害2年生竹作为样竹，自距地面50 cm高处锯倒。为便于运输，将竹秆锯为约2 m一段，但保证完整的节间，运回实验室气干后，按基部、中部、梢部原理取样［9］。本研究选取3株样竹为研究对象，在竹株第3节（基部）、第10节（中部）、第16节（梢部）的节间中部取2个尺寸为20 mm（纵向）×10 mm（弦向）×t（竹壁厚）的竹块，之后用锋利刀片将1块竹块从竹壁内壁到外壁依次切取厚约1 mm的竹片，劈成火柴棒大小后装入10 mL的试管中，贴上标签，采用冰醋酸-双氧水离析法进行纤维离析。各个竹块所取试样的个数因其竹壁厚度而异。

1.2 方法

将离析后的纤维制成临时玻片，用计算机显微图像电脑分析系统（Olympus，VM-60N，Japan）测量纤维和导管分子的长度和宽度。测定方法按造纸纤维长度的测定标准（GB/T 10336－2002）进行。纤维长度随机测定80根纤维后取平均值，纤维宽度随机测定50根纤维后取平均值，导管分子的长度和宽度随机测定15个后取平均值。

2 结果与分析

2.1 纤维形态参数及变异规律

表1列出了2年生实心瓜多竹竹材基部、中部和梢部节间中部处的纤维长度、宽度和长宽比值。由表中可知，实心瓜多竹纤维长度分布范围为1 738～2 764 μm，宽度为13～20 μm，长宽比为91～211。马灵飞等［10－11］对 10属41种 2～3年生丛生竹竹材纤维形态测定结果为，纤维长度为 1 880～3 040 μm，纤维宽度为12～21 μm，长宽比为101～210。张静文等［12］对刚竹属 34种 2～3年生散生竹竹材的纤维形态测定结果为，纤维长度为1 545～2 119 μm，宽度为12～18 μm，长宽比为96～150。可见，与中国乡土丛生竹相比，实心瓜多竹的纤维长度、宽度和长宽比均在丛生竹的范围之内；与散生竹相比，纤维长度和长宽比均大于中国的散生竹。

图1～3为实心瓜多竹纤维长度、宽度和长宽比的径向和纵向变化趋势。从图1可见，纵向上，竹秆基部的纤维长度小于中部，中部小于梢部。径向上，靠近竹壁内壁处纤维长度最小，之后逐渐增大，在靠近外壁处时略有减小，与李正理等［13］对毛竹Phyllostachy pubescens和魏学智等［14］对广西产4种竹材的研究结果基本一致。从图2可见，纵向上，竹秆基部的纤维宽度大于中部，中部略大于稍部。径向上，除靠近竹壁外壁处纤维宽度有一定的减小，基部和中部处无明显的变化趋势；梢部处在竹壁中部的纤维宽度明显大于靠近外壁处和靠近内壁处。从图3可见，纵向上，竹秆基部的纤维长宽比小于中部，中部小于梢部。径向上，从竹壁内壁到竹壁厚度2/3处缓慢增加，之后有减小的趋势；在稍部，靠近竹壁内壁处无明显变化，但从竹壁中部到外壁处大幅增加。

表1 不同部位纤维长度、宽度和长宽比Table 1 Length，width and length to width of fiber in different parts of culm

图1 不同高度处纤维长度的径向变化Figure 1 Radial variation of fiber length at different heights

图2 不同高度处纤维宽度的径向变化Figure 2 Variation of fiber width at different heights

图3 纤维长宽比在不同高度处的径向变化Figure 3 Radial variation of the ratio of length to width of fiber at different heights

2.2 导管分子形态参数及其变异规律

表2列出了2年生竹秆基部、中部和梢部节间处的导管分子长度、宽度和长宽比值。由表2可知，实心瓜多竹导管分子长度分布为383～526 μm，宽度为99～288 μm，长宽比为1.3～4.4。王朝辉［9］对1～4年生毛竹导管分子形态测定结果为，长度为500～1 000 μm，宽度为100～200 μm，长宽比为3～8；早园竹 Phyllostachys platyglossa导管分子长度为400～600 μm，宽度为110～150 μm。可见，实心瓜多竹导管分子长度、宽度和长宽比均小于我国散生毛竹，与丛生早园竹相差不大。

图4～6分别示出了导管分子长度、宽度和长宽比的径向和纵向变化趋势。从图4可见，无论在纵向还是径向上，导管分子长度无明显的变化规律。王朝辉［9］对毛竹导管分子的研究认为由基部向上导管分子长度增加，在中上部达最大，而后下降；毛竹导管分子长度由竹壁内壁到外壁逐渐增大。从图5可见，纵向上，竹秆基部的导管分子宽度明显大于中部和梢部，而中部和梢部之间无明显差异。径向上，从竹壁内壁到外壁均有明显的降低趋势。从图6可见，纵向上，竹秆基部的导管分子长宽比明显小于中部和梢部，而中部和梢部之间无明显差异。径向上，从竹壁内壁到竹壁中部处无明显变化趋势，但自竹壁中部到外壁处增加的趋势很明显。总体上看，导管分子宽度与长宽比的变化规律相反。

表2 不同部位导管分子长度、宽度和长宽比Table 2 Length，width and length to width of vessel in different parts of culm

图4 不同高度处导管分子长度的径向变化Figure 4 Radial variation of vessel length at different heights

图5 不同高度处导管分子宽度的径向变化Figure 5 Radial variation of vessel width at different heights

图6 不同高度处导管分子长宽比的径向变异Figure 6 Radial variation of ratio of length to width of vessel at different heights

3 结论

实心瓜多竹纤维长度分布范围为 1 738～2 764 μm，宽度范围为 13～20 μm，长宽比为 91～211。导管分子长度分布范围为383～526 μm，宽度范围为99～288 μm，长宽比为1.3～4.4。

在纵向上，纤维长度和长宽比在竹秆基部的小于中部，中部小于梢部，纤维宽度与长度和长宽比变化规律相反。径向上，纤维长度和长宽比从竹壁内壁到竹壁厚度2/3处缓慢增加，之后有减小的趋势；纤维宽度在基部和中部处无明显的径向变化趋势，而在梢部，竹壁中部的纤维宽度明显大于靠近外壁处和靠近竹壁内壁处。

在纵向上，导管分子长度无明显的变化规律；宽度在基部大于中部和梢部，中部和梢部之间无明显差异；长宽比变化规律与宽度相反。径向上，长度无明显的变化规律；宽度从竹壁内壁到外壁均有明显的降低趋势；长宽比从竹壁内壁到竹壁中部处无明显变化趋势，但自竹壁中部到外壁处增加的趋势较明显。

致谢：福建华安竹种园邹跃国工程师在本研究野外采样中给予了大力支持和帮助。

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