不同海拔高度及坡向对毛竹解剖特征影响及其与物理力学性质关系

安徽农业大学学报 ， 2 0 0 9， 3 6 ( 1 ) ： 7 7 8 0 J o u rna l o f An h u i A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y 不同海拔高度及坡向对毛竹解剖特征影响 及 其与物理 力学性质 芒玄 、 s ,I、 张令峰 ， 许海峰 ， 汪佑宏h， 刘杏娥 ， 徐 斌 ， 王传贵 ， 柯曙华 ( 1 安徽农业大学林学与园林学 院， 合肥 2 3 0 0 3 6 ； 2 国际竹藤 网络 中心 ， 北京 1 0 0 1 0 2 ) 摘要 ： 就不同坡 向对毛竹主要 解剖特征的影 响及与物理 力学性质关 系进行研 究。结 果发 现， 维管束比量基 本都是 随着毛竹轴 向高度 的增加 而逐渐 增加 ， 东北 山顶和 西 南山脚 的维 管束比 量及 平 均 面积 分 别是 4 2 2 和 4 4 5 、 0 3 1 8 m m 和 0 2 6 1 m m ， 其 中， 后者的 比量比前 者增 大5 5 ； 基本组 织比量随着轴向 高度 的增 加而逐渐 减小， 东北山顶和西南山脚的毛竹基本组 织比量分 别为 5 7 8 和 5 5 5 ， 后 者比前者降低 3 9 8 ； 东北山顶和西 南山脚的导管比量及平均面积分别为4 3 6 和5 7 0 、 0 0 1 5 4 m m 和0 0 1 9 1 mm ， 在0 0 5水平上经双样本等方 差假设得出， 东北山顶和西南山脚导管比量及平均面积、 维管束平均面积间差异均显著。抗弯弹性模量与维管束 比量有较 高的抛物线关系。 关键词： 毛竹； 海拨； 坡向； 解剖特征； 物理力学性质 中图分类号 ： $ 7 8 1 ： $ 7 9 5 7 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 3 5 2 X( 2 0 0 9 ) 0 1 4 3 0 7 7 - 0 4 I mp a c t o n b a mbo o a na t o mi c a l c ha r a c t e r i s t i c s o f d i ffe r e n t a l t i t u de s a nd s l o pe a n d t he r e l a t i o ns h i p be t we e n t he m a nd t he ma i n ph y s i c a l me c ha n i c a l pr o p e r t i e s Z HANG Li n g f e n g ， XU Ha i f e n g ， WANG Yo u h o n g ， LI U Xi n g e ， XU Bi n ， W ANG Ch u a n g ui ， KE S h u- h u a ( 1 S c h o o l o f F o r e s t r y& L a n d s c a p e Ar c h i t e c t u r e ， An h u i Ag r i c u l t u r a l Un i v e r s i t y ， He f e i 2 3 0 0 3 6； 2 I n t e rna t i o n a l C e n t r e f o r B a m b o o a n d R a t t a n ， B e i j i n g 1 0 0 1 0 2 ) Ab s t r a c t ： I mp a c t O d i f f e r e n t s l o p e o n t h e ma i n a n a t o mi c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h e m a n d t h e p h y s i c a l& me c ha n i c a l p r o p e r t i e s o f ba mb o o we r e c o n d u c t e d Th e r e s u l t s s h o w t h a t v a s c u l a r b u n d l e p r o p o r t i o n i n c r e a s e s g r a d u a l l y a l o n g wi t h t he b a mb o o a x i a l h e i g h t i n c r e a s i n g，t h e v a s c u l a r b u n d p r o p o r t i o n a n d a v e r a g e a r e a o f ba mb o o o f n o rth e a s t h i l l t o p a n d s o u t h we s t hi l l f o o t a r e 4 2 2 ， 4 4 5a n d 0 31 8 mm ， 0 2 61 mm ， r e - s p e c t i v e l ya n d t he l a t t e r p r o p o rti o n i n c r e a s e s 5 5 mo r e t h a n the f o r me r o n e T he ba s i c t i s s u e p r o p o r t i o n d e c r e a s e s gra d u a l l y a l 0 n g wi t h t h e b a mb o o h e i g h t i nc r e a s i n g，t h e b a s i c t i s s u e pr o p o rti o n o f b a mb o o o f t h e n o rth e a s t h i l l t o p a n d s o u t h we s t h i l l f o o t a r e 5 7 8 a n d 5 5 5r e s p e c t i v e l ya n d t he l a t t e r d e c r e a s e s 3 98 l e s s t h a n t h e f o r me r Th e v e s s e l p r o p o rti o n a n d a v e r a g e a r e a o f b a mb o o o f t h e n o r t h e a s t h i l l t o p a n d s o u t h we s t h i l l f o o t a r e 4 3 6 ， 5 7 0a n d 0 01 5 4 mm ， 0 01 9 1 mm ， r e s p e c t i v e l y Th e di f f e r e n c e o f t h e v e s s e l pr o p o rti o n a n d a v e r a g e a r e a， v a s c u l a r b u n d l e a v e r a g e a r e a b e t w e e n t h e b a mb o o o f t h e n o rt h e a s t h i l l t o p a n d s o u t h w e s t h i l l f o o t a r e r e ma r k a b l e i n 0 0 5 l e v e l a f t e r t h e T e x a mi n a t i o n T h e r e i s a p a r a b o l a c o r r e l a t i o n b e t we e n t he MOE a n d v a s c u l a r b u n d l e p r o p o r t i o n Ke y wo r d s： b a mb o o； a l t i t u d e； s l o p e； a n a t o mi c a l c h a r a c t e r i s t i c s； p h y s i c a l a n d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s 收稿 日期 ： 2 0 0 8 1 0 1 5 基金项目： 安徽省高校“ 十五” 优秀人才计划资助项目资助。 作者简介： 张令峰( 1 9 7 5 一 ) ， 男， 讲师， 博士研究生； 汪佑宏( 1 9 7 0 一) ， 男， 博士 ， 副教授。 通讯 作者 ( C o r r e s p o n d i n g a u t h o r ) E ma i l ： w a n g y h a h a u e d u c n 7 8 安徽农业大学学报 2 0 0 9矩 我国是一个木材资源相对匮乏的国家 ， 可供采 伐利用的天然林资源已濒临枯竭， 据预测国内木材 供应量 2 0 1 0年为 1 8 0 0 0万 m ， 而消 费量 却高达 3 6 0 0 0万 m 。竹 子是重要 的森林 资源 ， 具有 生长 快、 成材早、 材性好的优点， 随着其用途不断扩大和 缓解 日益突出木材供求矛盾 的需要 ， 我 国营造 了大 量的毛竹人工林 ， 毛竹林面积已达 7 2 0万 h m ， 其中 纯林毛竹约 占 3 0 0万 h m 。目前 ， 国内外学者对 毛竹的栽培 、 抚育、 管理 ， 病虫害等进行过大量的研 究 ， 对毛竹的解剖特征、 物理 、 力学、 化学性质以及生 态环境影响等方面也进行过相关研究和报道。笔者 则从不同海拔高度及坡向对毛竹材的主要解剖特征 的影响 ， 以及这些主要解剖特征对其主要物理力学 性质的影响方面进行系统地分析研究 ， 为生物质材 料毛竹材 的更 好 利用 和定 向培育 提供 理 论 依据。 1 材料与方法 1 1 试验材料 毛 竹 ( P h y l l o s t a c h y s p u b e s c e n s Ma z e l e x H d e L e h a i e ) 是我国南方重要竹种之一 ， 在安徽省石台县 占大镇按“ G B T 2 6 9 0 2 0 0 0 ” 规定采集锯制 引， 毛 竹生长状况见表 1 。 表 1 毛竹生长状况 T a b l e 1 T h e g r o w t h s i t u a t i o n o f b a mb o o NEHT： n o r t h e a s t hi l l t o p； S W HF： s o u t h we s t hi l l f o o t 1 2试验 方法 每种立地条件 的毛竹各选择 9株 ， 自基部向上 分别在 0 3 、 I 3 、 3 3 、 5 3和 7 3 13 1 对应 的节 间中 部、 节上侧芽相对另一面竹壁截取宽 l 01 2 m m、 长 2 0 3 0 m m、 厚为竹壁厚度 的试样 ， 放人盛水烧杯中 在微波炉中软化。装片后结合体视学原理 ， 运用 显微镜 、 光电投影仪观察其微观构造 _ ( 毛竹对 应的力学性质已有测试 ， 在此就不再赘述 ) 。 2 结果与分析 2 1 维管束比量变化曲线及差异分析 通过图 1 可 以看 出， 西南 山脚处毛竹的维管束 比量随着轴向高度的增加而增大， 但变化幅度不大； 东北山顶毛竹的维管束 比量随着轴向高度的增加先 g 詈 蔷 z 。 0 3 1 3 3 3 5 3 7 3 高度 m H e i g h t 图 1 维管束比量变化 曲线 F i g u r e 1 V a r i a t i o n c u Y v e o f v a s c u l a r b u n d l e p r o p o r t i o n 增加 后下 降， 变化 幅度较 大， 总体 上均 在 3 0 5 0 的范围内变化。 西南 山脚和东北山顶毛竹维管束 比量分别为 4 4 5 和 4 2 2 ， 西南山脚比东北山顶大 5 5 ， 在 0 0 5水平上经双样本等方差分析可知差异不显著。 2 2 基本组织比量变化 曲线及差异分析 东北山顶和西南山脚 的基本组织 比量变化趋 势 ， 则刚好与维管束 比量变化趋势刚好相反， 见图 1 和图2， 因为维管束比量和基本组织比量此消彼长， 二者的和为 1 0 0 ( 导管属于维管束的一部分) 。 东北 山顶 和西南 山脚基 本组 织 比量 分别 为 5 7 8 和 5 5 5 ， 后者比前者大 3 9 8 ， 在 0 0 5水 平上经双样本等方差分析可知差异不显著。 图 2 基本组织比量变化 曲线 F i gu r e 2 Va r i a t i o n c u r e o f b a s i c t i s s u e p r o p o rt i o n 3 6卷 1期 张令峰等不同海拔高度及坡 向对 毛竹解剖特征影响及其与物理 力学性质关系 7 9 图 3 导管 比量变化曲线 F i g u r e 3 Va r i a t i o n C H I V e o f v e s s e l pr o p o i o n l 墨 旧 霹 1 图 5 导管平均面积变化 曲线 F i g u r e 5 Va r i a t i o n C u l v e o f v e s s e l a r e a 2 3 导管比量变化曲线及差异分析 图3可以看出， 西南山脚导管比量变化幅度小 ， 在 5 8 6 8 之间波动 ， 而东北山顶 的则幅度稍 大， 在 2 8 6 7 之间浮动。 东北 山顶 和 西 南 山脚 的 导 管 比量 分 别 为 4 3 6 和 5 7 ， 后者导管 比量比前者增加 3 0 7 ， 在 0 0 5水平上经双样本等方差分析差异显著。 2 4 维管束平均面积曲线及差异分析 东北山顶和西南山脚维管束平均面积大体上随 着轴向高度的增加呈下降趋势， 变化幅度均较小 ， 对 应值分别 在 0 2 7 90 3 2 8 m m 和 0 2 3 40 2 9 2 言 翥 喜 维管束比量， Va s c u l a r b u n d l e p r o p o r t i o n 图 6 维管束比量与气干密度的关 系 Fi gu r e 6 Th e r e l a t i o ns h i p b e t we e n v a s c u l a r bu n d l e p r o p o rti o n a nd a i r d r y de ns i t y 一 It 一 - - L - 东北山顶 N E H T L 西 南 山 脚 SWIW 。 。 高度 m He i g h t 图 4 维管束 平均面积变化 曲线 Fi g u r e 4 Va r i a t i o n c u r v e o f v a s c u l a r b u n dl e a r e a m m 之间， 如图4 。 东北 山顶和西南 山脚维管束平均面积分别为 0 3 1 8 m m 和0 2 6 1 mm ， 前者 比后者增 j 1 2 1 8 ， 在0 0 5 水平上经双样本等方差分析差异显著。 2 5 导管平均面积曲线及差异分析 东北 山顶 和西 南 山脚 导管 平 均 面积分 别 在 0 0 1 3 0 0 2 6 2 m m 和 0 0 1 4 10 0 2 1 7 m m 之 间 ， 西南山脚导管平均面积变化呈平缓下降趋势 ， 而东 北山顶则呈现明显的上升趋势。原因是西南山脚光 照充足， 蒸腾作用强劲 ， 为限制水分过度散失 ， 故随 着毛竹轴向高度的增加 ， 导管平均面积反面有所下 降 ， 见图 5 。 东北 山顶 和 西南 山脚 导管 平 均 面积分 别 为 0 0 1 5 4 m m 和 0 0 1 9 1 mm ， 在 0 0 5水平上经双样 本等方差分析差异不显著。 2 6 组织比量与主要物理力学性质关系 2 6 1 组织比量与气干密度间关系 由图 6看出， 气干密度基本上随维管束 比量 的增加而增加 ； 因基 本组织 比量基本上随维管束比量的增加而下降， 故 气干密度基本上随基本组织 比量的增加而下降 ， 二 者问相关关系均不甚紧密。 维管柬比量， Va s c u l a r b und l e p r o p o r t i o n 图 7 维管束比量与抗弯弹性模量的关系 Fi gu r e 7 Th e r e l a t i o n s hi p b e t we e n v a s c ul a r b un d l e p r o p o r t i o n a n d MOE 0 0 0 O O O O 0 8 急 0 一 q r I 一 RIs 、 _ u 旧轷 伥舡姑 g 0 A pl d 0 o _軎丑 安徽农业大学学报 2 0 0 9钲 2 6 2 组织比量与抗弯弹性模量间关系 维管束 比量与抗弯弹性模量间相关性较大 ( 图 7 ) ， 呈明显 的抛物线关系， 即随着维管束 比量的增加 ， 抗弯弹性 模量先逐渐减小后渐渐增大 ； 因基本组织比量基本 上随维管束比量的增加而下降 ， 故基本组织 比量与 抗弯弹性模量间关系则与此刚好相反。 2 6 3 组 织比量 与抗 弯 强度 间关 系 由图 8看 出 ， 维管柬 比量 Va s c u l a r b u n d l e p r o p o r t i o n 图 8 维管束比量与抗弯强度的关系 F i g u r e 8 T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n v a s c u l a r b u n d l e p r o p o r t i o n a n d MO R 3 结论 西南山脚处毛竹的维管束 比量随着轴向高度的 增加变化幅度小于东北山顶处 ， 但都在 3 0 5 0 范围内波动。西南山脚导管 比量变化幅度较东北山 顶小， 东北山顶和西南 山脚维管束平均面积分别在 0 2 7 9 0 3 2 8 l n m 。 和 0 2 3 4 0 2 9 2 m m。 区 间内变 化 、 导管平均 面积分别 在 0 0 1 30 0 2 6 2 lT l m 和 0 0 1 4 1 0 0 2 1 7 mm 之间， 但西南 山脚导管平均面 积呈下降趋势 ， 而东北山顶则呈现上升趋势 。 西南 山脚和东北 山顶 的维管束比量 、 基本组织 比量分别为 4 4 5 和 4 2 2 、 5 5 5 和 5 7 8 ， 其 中西南山脚维管束 比量 比东北 山顶增加 5 5 ， 基 本组织 比量降低 3 9 8 ； 东北 山顶和西南 山脚导管 平均 面积分 别为 0 0 1 5 4 m i l l 和 0 0 1 9 1 m m ， 在 0 0 5水平上经双样本等方差假设得 出西南 山脚和 东北山顶毛竹维管束比量、 基本组织 比量和导管平 均面积间差异均不显著。东北山顶和西南山脚维管 束平均面积分别为 0 3 1 8 l t l m 和 0 2 6 1 mm ， 前者 比后者增加 了 2 1 8 ； 导管 比量分别 为 4 3 6 和 5 7 ， 后者增加达 3 0 7 ， 在 0 0 5水平上经双样 本等方差假设得出二者间差异均显著。 只有维管束 比量 与抗弯弹性模量 间相关性较 维管束比量与抗弯强度有正相关性 ， 因基本组织比 量基本上随维管束 比量的增加而下降 ， 故基本组织 比量与抗弯强度间呈负相关关性 ， 但相关性均不大。 2 6 4 组织比量与顺纹抗压强度间关系 维管束 比量与顺纹抗压强度大体上呈负相关关系， 基本组 织 比量与顺纹抗压强度大体上呈正相关关系 ， 但相 关性均不高， 见图9 。 维管束比量 Va s c u l a r b u n d l e p r o p o r t i o n 图 9 维管束 比量与顺纹抗压强度的关系 F i g u r e 9 T h e r e l a t i o n s h i p b e t we e n v a s c u l a r b u n d l e p r o p o r t i o n a n d c o mpr e s s i v e s t r e ng t h p a r a l l e l t o g r a i n 高， 呈明显的抛物线关系， 而维管束 比量及基本组织 比量与气