原产地与引种地厚壁毛竹竹材成分质量分数比较

方 楷，杨清培，郭起荣，施建敏，李 建，杨光耀

（1.江西农业大学 江西省竹子种质资源与利用重点实验室，江西 南昌 330045；2.国际竹藤网络中心，北京 100102）

20世纪80年代初，厚壁毛竹Phyllostachys edulis‘Pachyloen’在江西省宜丰县石花尖林区被偶然发现，野生种群数量十分稀少，处于濒危状态，已被列为江西省重点保护植物[1]。厚壁毛竹竹秆壁厚，基部3.0～4.0 cm，中部1.4～1.8 cm，上部近实心，秆壁厚是等径毛竹的1.8～2.0倍，竹材冲击韧性和纤维性状特征与毛竹相同[2-4]。另外，厚壁毛竹高为12 m，径8 cm，是一种秆壁厚，材性优良的中型竹种，有较高的种质价值和经济价值[1-4]。厚壁毛竹是毛竹唯一的材性优良变异种类，被发现后立即引起了林业科技人员的浓厚兴趣。对其竹秆解剖结构、竹材物理性质、竹笋营养成分和表型遗传特性等相关研究表明厚壁毛竹有重要的推广价值[4-5]，引种试验已证明秆壁厚等重要性状在移栽后保持稳定[6-7]。竹材是厚壁毛竹的重要利用器官之一，保持竹材成分的稳定性是移栽试验的重要目标[8]。本研究开展原产地和引种地厚壁毛竹竹材的化学成分和营养元素质量分数的比较，对厚壁毛竹的引种推广具有十分重要的意义。

1 试验材料与方法

1.1 样品采集

厚壁毛竹原产地位于江西省宜丰县石花尖毛竹林区， 28°17′～28°40′N， 114°30′～ 114°36′E， 属中亚热带温暖湿润季风气候区，年均温为17.1℃，年均降水量1760mm，年均日照数1638 h，年均无霜期260 d以上。土壤类型以红壤土和水稻土为主。引种地位于江西省宜丰县黄岗乡，与原产地相邻，两地土壤类型和气候条件相同。1991年，通过带鞭引种母竹的方式引种。采样前，引种地厚壁毛竹竹林已达到稳定状态。

2000年4月，分别在厚壁毛竹原产地和引种地各选取1度、2度、3度和4度的代表样株（3株平行采样），选取竹秆1.5～2.0 m范围内的节段（均含2个节及其节间部分），采样量鲜重不少于1 kg·株-1。竹材鲜样于70℃烘干4 h，再105℃烘干至恒量，置入高速植物粉碎机粉碎。过筛截取40～60目的细末，密封，储藏备用。

1.2 测定方法

竹材纤维素测定参照文献[9]。二氧化硅（SiO2）测定参照文献[10]。冷水抽出物等7种成分测定按照国家标准GB/T 2677-1993，其中戊聚糖的测定采用四溴化法。各成分的质量分数记为g·g-1。

硼的测定参考国家标准GB/T 7890-1991（干灰化-甲亚胺比色法）。氮、磷、钾等11项营养元素质量分数的测定参考国家标准GB/T 7888-1991。营养元素质量分数记为g·kg-1或mg·kg-1。

2 结果与分析

2.1 厚壁毛竹竹材主要成分质量分数

厚壁毛竹原产地和引种地竹材各成分质量分数测定结果见表1。由表1可知：原产地竹材的纤维素、10.0 g·kg-1氢氧化钠抽出物、木质素、戊聚糖质量分数较高，分别为0.3956，0.2982，0.2900，0.2603 g·g-1。其次是冷水抽出物、热水抽出物、苯醇抽出物和灰分（为0.0157～0.0646 g·g-1，而二氧化硅的最低，仅0.0015 g·g-1。不同年龄间的竹材化学成分质量分数存在明显差异，木质素和纤维素质量分数主要是1度与2～4度竹材间的变化，而其余成分主要表现为1～2度与3～4度间的变化。例如：1度竹材中的纤维素为0.4104 g·g-1，高于2度、3度、4度竹秆质量分数（平均为0.3907 g·g-1），而木质素质量分数的变化则相反。冷水抽出物、热水抽出物、10.0 g·kg-1氢氧化钠抽出物和戊聚糖均随年龄的增长而降低，如1度和2度竹材的冷水抽出物分别是0.0599和0.0601 g·g-1，明显高于3度和4度竹材（分别为0.0500和0.0510 g·g-1）。苯醇抽出物随年龄的增加而增加，1度和2度竹材中分别为0.2988和 0.3206 g·g-1， 明显高于 3 度和 4 度（分别为 0.2740 和 0.2938 g·g-1））。

与原产地相比（表1），引种地厚壁毛竹竹材各成分质量分数有不同程度的变化。其中，纤维素、灰分和二氧化硅质量分数均高于原产低（分别是原产地的106%，132%和140%），但10.0 g·kg-1氢氧化钠抽出物、苯醇抽出物和木质素分别仅为原产地的94%，82%和91%，而两地间的戊聚糖、冷水抽出物和热水抽出物含量的差异较小。另外，引种地竹材中10.0 g·kg-1氢氧化钠抽出物和木质素质量分数均随年龄的增大而略有降低，如1度、2度竹材的10.0 g·kg-1氢氧化钠抽出物质量分数分别达0.2955和0.2988 g·g-1，3度、4度竹材的含质量分数分别仅0.2654和0.2651 g·g-1，其余成分的质量分数随年龄变化的规律不明显。

方差分析表明：原产地和引种地间的厚壁毛竹竹材化学成分质量分数的差异未达到显著性水平 （F=0.923，P＞0.05），年龄间竹材的化学成分质量分数存在显著性差异（F=3.482，P＜0.05）。

表1 引种地与原产地厚壁毛竹竹材化学成分质量分数比较Table1 Main chemical component contents in different age culms of Phyllostachys edulis‘Pachyloen’ bamboo wood in native-and introduced-habitat

2.2 厚壁毛竹营养元素的质量分数

原产地和引种地厚壁毛竹竹材营养元素的测定结果见表2。由表2可知：原产地厚壁毛竹竹材钾、氮的最高，分别为6.41和3.03 g·kg-1。其次为磷、镁、硫，为0.40～0.43 g·kg-1。微量元素钙、铁、锰的质量分数最高， 达 82.43～161.52 mg·kg-1， 其次为铝、 锌、 铜（为 5.58～17.31 mg·kg-1）， 而硼的最低， 仅0.52 mg·kg-1。原产地不同年龄间竹材的营养元素质量分数存在明显差异（表2）。首先，氮、磷、钾、硫随年龄的增加而降低，如1度和2度竹材的氮分别达3.21和4.27 g·kg-1，明显高于3度和4度竹材 （分别为2.42和2.22 g·kg-1）。其次，镁、钙、铝、铁、锰、铜等随年龄的增加而升高，如1度、2度竹材的镁为 0.22， 0.26 g·kg-1， 约为 3度、 4度的 1/2～1/3（3度、 4度的镁分别为 0.46和 0.63 g·kg-1）。 而锌和硼质量分数随年龄的变化不明显。

表2 引种地与原产地竹材营养矿质元素的质量分数Table2 Contents of mineral nutrition of bamboo wood in native-and introduced-habitat

引种地厚壁毛竹竹材的营养元素中，钾最高，达9.09 g·kg-1，其次为氮、磷、硫、镁，分别为3.27，0.51，0.34和0.25 g·kg-1。微量元素中，钙、铁的最高，分别为186.23和112.23 mg·kg-1。其次为锰、铝、锌、铜（为4.02～18.94 mg·kg-1）。硼最低，仅0.48 mg·kg-1。各营养元素质量分数随年龄的变化趋势也明显不同。氮、磷、硫、镁、铁和锌随年龄的增大而降低，如1度、2度竹材的氮分别达3.93和3.77 g·kg-11，明显高于3度、4度竹材 （氮分别为2.74和3.05 g·kg-1）。而钙、硼的变化趋势与之相反，如1度竹材的钙为142.95 mg·kg-1，仅相当于3度、4度竹材的钙的2/3（分别为201.29和211.92 mg·kg-1）。而钾、铝、铜的质量分数随年龄的变化均不明显。

引种地厚壁毛竹竹材的氮、磷、钾、钙明显高于原产地，例如，引种地竹材中钾为9.09 g·kg-1，比原产地高2.18 g·kg-1（原产地竹材仅6.41 g·kg-1），但镁、硫、铝、铁、锰、铜、锌和硼的均低于原产地，其中引种地竹材锰为18.94 mg·kg-1，仅为原产地的23%（原产地为82.43 mg·kg-1）。方差分析表明：原产地和引种地间厚壁毛竹竹材的营养元素质量分数存在显著性差异（F=4.169，P＜0.05），而不同年龄竹材的营养元素含量的差异未达到显性水平（F=0.659，P＞0.05）。

3 结论与讨论

原产地厚壁毛竹竹材中，冷水抽出物为0.0553 g·g-1，热水抽出物为0.0646 g·g-1，10.0 g·kg-1氢氮化钠抽出物为 0.2982 g·g-1， 苯醇抽出物为 0.0277 g·g-1， 木质素为 0.2900 g·g-1， 纤维素为 0.3956 g·g-1，戊聚糖为0.2603 g·g-1，灰分为0.0157 g·g-1，二氧化硅为 0.0015 g·g-1。引种地竹材的热水抽出物、木质素、纤维素、戊聚糖、灰分和二氧化硅质量分数均低于原产地（分别为0.0652，0.2630，0.4195，0.2624，0.0207和0.0021 g·g-1），而冷水抽出物、10.0 g·kg-1氢氮化钠抽出物和苯醇抽出物的质量分数均低于原产地（分别为0.0548，0.2815和0.0227 g·g-1）。原产地营养元素按质量分数高低排列为钾（6.41 g·kg-1）＞氮（3.03 g·kg-1）＞磷（0.43 g·kg-1）＞镁、 硫 （0.39 g·kg-1）＞铁（161.52 mg·kg-1）＞钙（132.99 mg·kg-1）＞锰（82.43 mg·kg-1）＞铝（17.31 mg·kg-1）＞锌（10.47 mg·kg-1）＞铜（5.58 mg·kg-1）＞硼（0.52 mg·kg-1）。 引种地竹材的营养元素质量分数依次为钾（9.09 g·kg-1）＞氮（3.27 g·kg-1）＞磷（0.51 g·kg-1）＞硫（0.34 g·kg-1）＞镁（0.25 g·kg-1）＞钙（186.23 mg·kg-1）＞铁（112.23 mg·kg-1）＞锰（18.94 mg·kg-1）＞铝（11.65 mg·kg-1）＞锌（4.87 mg·kg-1）＞铜（4.02 mg·kg-1）＞硼（0.48 mg·kg-1）。 方差分析表明： 原产地和引种地间厚壁毛竹竹材化学成分质量分数的差异未达到显著性水平（F=0.923，P＞0.05），年龄间的差异达到显著性水平（F=3.482，P＜0.05）。厚壁毛竹引种后保持了稳定的表型遗传性状[5，8]，本试验也表明引种保持了竹材的化学成分的稳定，表明移栽试验取得了初步的成功。厚壁毛竹竹材的化学成分在年龄间存在显著性差异，与毛竹Phyllostachys edulis各成分的年龄变化的研究结果相近[11-14]。本实验发现，原产地和引种地间的竹材营养元素质量分数存在显著性差异（F=4.169，P＜0.05），而不同年龄间的竹材营养元素质量分数差异未达到显性水平（F=0.659，P＞0.05），这是否是主要受到土壤因素的影响还需进行进一步的研究。

本试验采用带鞭引种母竹的方法，保证了原产地和引种地的厚壁毛竹属于同一个无性系，由于两地地理位置相邻，又消除了气候因素的影响，两地间营养元素质量分数的差异主要是受到于土壤营养元素等因素的影响[15-17]。由于厚壁毛竹竹材营养元素质量分数可能受到土壤营养成分影响[16-17]，植株矿物元素会直接影响到依赖于金属离子的酶类活性，最终对厚壁毛竹的生理特性产生影响。未来的研究中应加强移栽过程中土壤和竹材中营养元素的响应机制研究，并跟踪由此产生的一系列生物效应。另外，在进行更大范围的移栽过程中，土壤因素是否与气候因素发生显著的交互效应，造成原产地与引种地两地间的营养元素的差异更加明显，甚至影响到两地间竹材主要成分质量分数的差异，最终对某些重要的种质性状和经济性状产生影响，还需进行更深入的研究。

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