夏季与秋季钩梢对5年生毛竹竹材物理力学性质的影响

董敦义，李子川，桂仁意* ，俞友明

(1．浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地，浙江 临安 311300;2．浙江省安吉县林业局，浙江 安吉311300)

毛竹(Phyllostachys pubescens)秆形通直，材性优良，是国内竹类林地面积最大、生物量最多的优质材、笋两用散生竹种［1］。然而，由于毛竹枝繁叶茂，冬季不落叶，因此在遭遇冻雨暴雪等灾害天气时，立竹容易弯曲、断裂和倒伏［2-4］，致使当年林分的综合效益明显下降并给林分后续生产力和生态恢复带来影响［5］。2008年1月的大面积雨雪冰冻灾害波及范围恰好与毛竹主产区重叠，导致毛竹林受灾面积极其严重。据统计，全国竹林受灾面积约400万hm2，其中80%为毛竹林［6］。其中，安徽黄山地区各类受损竹比例达45．8%［5］，福建省建阳市受损竹比例超过52．1%［7］，江西省安福县毛竹林区受损竹比例也超过 29．7%［8］。

在浙江西北部区域，竹农一般在白露至小雪期间(九、十月)对毛竹林进行钩梢［9-10］，这一抚育措施产生的梢头部分被用来制作扫帚，这既增加当地竹农的经济效益，又有效避免或减少了毛竹林受冻雨冰雪这类灾害天气造成的损失。然而，秋季进行钩梢，竹枝已老化发硬，钩梢难度大。近年来随着农村劳动力的逐渐减少和劳动力价格不断上涨，使得秋季钩梢并从林内运出梢头的成本急剧增加，而若将梢头留在林内，则因不易腐烂而影响竹林生产经营活动。为应对这一难题，浙江安吉的一些竹农开始尝试在夏季新竹抽枝展叶后进行钩梢，这时竹枝软嫩易钩梢，生物量小，且留在林地中容易腐烂入土而不需运出林地，能节省大量人力。

夏季和秋季钩梢对毛竹材性的影响一直是竹农和竹材制品生产单位关心的问题。本文以夏季钩梢、秋季钩梢和未钩梢毛竹林的5年生立竹为试材，分析钩梢尤其夏季钩梢对毛竹材性的影响，探讨夏季钩梢在毛竹生产上应用的可能性。

1 材料与方法

1．1 试验材料

2011年10月下旬，在安吉县选择立地条件基本一致的毛竹林，在相似坡度和坡向选取5年生、胸径一致(约9 cm)的夏季钩梢(6月初，长度为冠层的1/3)、秋季钩梢(11月，长度同夏季钩梢)和未钩梢立竹各5株，共计15株，齐地伐倒后，每株分别从基部、中部和顶部各截取100 cm的竹秆段，并做标记，带回实验室进行湿材试件制作和物理力学性质的测定。

1．2 试验方法

(1)试件制作。从采集回来的竹材中每组随机选取3株，共9株。然后依次量取目标试样段，每段试材自从基部到上部依次按下列顺序截取试样段:密度、干缩率、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度及弹性模量，将截取好的试样段剖开，对称取材，保留试材2个弦面竹青和竹黄的原状［11］。试件制作按照国家标准“竹材物理力学性质试验方法”(GB/T 15780-1995)进行。

(2)测定及分析方法。竹材密度、干缩率、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度等物理力学性质的测定方法和步骤同上。竹材力学强度应用MWD-50微机控制电子式木材万能力学试验机(济南时代试金仪器有限公司生产)进行测定。进行力学强度测定之前，试件需放入温度(20±2)℃、相对湿度(65±5)%条件下的调湿调温箱(爱斯佩克SETH-Z-022R)中，调整含水率至大约12%时，进行相关力学强度的测定。

(3)数据分析。测试数据录入Microsoft Excel 2007，方差分析和显著度检验由SAS V8软件完成。

2 结果与分析

2．1 夏季与秋季钩梢对竹材总体物理力学性质的影响

通过合并不同钩梢处理基部、中部和顶部的各项物理力学性质，分析不同钩梢处理对毛竹竹材各项物理力学指标的整体影响(表1)。结果表明，钩梢毛竹与未钩梢毛竹相比，竹材的纵向干缩率显著降低，而竹材的顺纹抗拉强度显著增加，同时弦向抗弯强度较未钩梢毛竹竹材也有明显的增加，差异接近显著水平。夏季钩梢较秋季钩梢毛竹和未钩梢毛竹，竹材的弦向干缩率和径向干缩率也有接近显著水平的增加(表1)。以上结果说明钩梢处理能够增加竹材的顺纹抗拉强度，降低竹材的纵向干缩率。而钩梢增加竹材弦向抗弯强度以及夏季钩梢会增加竹材的弦向干缩率和径向干缩率有待进一步的研究。

表1 钩梢对毛竹竹材物理力学性质的影响Tab．1 Influence of obtruncation on culms physical and mechanical properties of Phyllostachys pubescens

2．2 钩梢对毛竹竹材密度的影响

夏季钩梢、秋季钩梢和未钩梢毛竹竹材3种密度值从基部到顶部都呈逐渐增大的趋势(表1)。其中，夏季钩梢毛竹林竹材中部3种密度值较基部分别增加3．23%、2．74%和4．35%，顶部竹材较基部分别增加 8．06%、8．22%和 10．14%;秋季钩梢毛竹林竹材中部较基部分别增加 5．00%、7．25%和 6．06%，顶部较基部分别增加16．67%、17．39%和18．18%;未钩梢毛竹林竹材中部较基部分别增加12．50%、12．50%和12．90%，顶部较基部分别增加 17．86%、17．19%和 17．74%。

将9种材料(3种毛竹林竹材，3个部位)的3种密度指标进行单因素方差分析，结果表明，不同类型毛竹林(夏季钩梢、秋季钩梢和未钩梢)竹材的相同部位之间以及同一类型毛竹林竹材不同部位之间，3种密度指标均未表现有显著差异(表1、表2)。说明钩梢对毛竹竹材密度没有显著影响。

表2 钩梢对毛竹竹材密度的影响Tab．2 Influence of obtruncation on culms densities of Phyllostachys pubescens

表3 钩梢对毛竹竹材干缩性的影响Tab．3 Influence of obtruncation on culms’shrinkages of Phyllostachys pubescens

2．3 夏季与秋季钩梢对竹材干缩性的影响

钩梢毛竹基部竹材的纵向干缩率显著低于未钩梢毛竹的，而中部和顶部竹材的纵向干缩率差异均不显著;夏季钩梢毛竹基部的径向干缩率显著高于秋季钩梢和未钩梢毛竹的，中部竹材之间的差异与基部类似，接近显著水平(表3);不同钩梢毛竹相同部位之间的弦向干缩率和体积干缩率差异都不显著。相同钩梢毛竹不同部位之间进行单因素方差分析表明，秋季钩梢毛竹竹材基部的径向干缩率显著低于其顶部的径向干缩率;3种处理竹材基部的体积干缩率显著高于各自中部和顶部的体积干缩率，差异达极显著水平(表3)。

以上结果说明，钩梢显著降低基部竹材的纵向干缩率，显著增加了基部竹材径向干缩率，但对弦向干缩率和体积干缩率没有显著影响。

表4 夏季钩梢与秋季钩梢毛竹林竹材力学性质Tab．4 Influence of obtruncation on cu lm s’mechanical properties of Phyllostachys pubescens

2．4 夏季与秋季钩梢对竹材力学性质的影响

钩梢毛竹基部和顶部竹材的顺纹抗拉强度较未钩梢毛竹有明显增加，差异接近显著水平;此外，3种处理毛竹之间相同部位竹材的顺纹抗拉强度、顺纹抗剪强度、弦向抗弯强度和弦向抗弯弹性模量差异均不显著(表4)。相同处理毛竹不同部位竹材力学性质的比较表明:5种力学性质指标从基部到顶部都呈逐渐增加的趋势。夏季钩梢毛竹基部竹材顺纹抗剪强度显著低于中部和顶部竹材的，秋季钩梢毛竹竹材3个部位的顺纹抗剪强度均呈极显著差异，未钩梢毛竹竹材3个部位的顺纹抗剪强度之间的差异接近显著水平;夏季钩梢毛竹竹材3个部位的顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度之间的差异也接近显著水平;夏季钩梢毛竹竹材3个部位的弦向抗弯弹性模量之间的差异达到极显著水平，而秋季钩梢和未钩梢毛竹的也达到显著水平(表4)。

以上结果说明，钩梢能增加竹材的顺纹抗拉强度，但尚未达到显著水平;竹材的顺纹抗剪强度和弦向抗弯弹性模量对竹材供试部位较为敏感，夏季钩梢毛竹竹材的顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度对供试竹材所处的部位也较为敏感，但均未达到显著水平。

3 结论与讨论

钩梢是防止雨雪冰冻等自然灾害的有效技术措施。传统上，人们选择在秋季钩梢，因为此时梢头部分木质化充分，钩下的梢头可被用来制作扫帚［9-10］，有一定的经济效益。但随着劳动力成本上升，秋季钩梢技术措施自身的经济效益逐渐降低。

通过综合分析夏季钩梢、秋季钩梢和未钩梢3种不同抚育方式毛竹林5年生立竹竹材(基部、中部和顶部)物理力学性质，结果表明:钩梢及夏季或秋季钩梢对竹材的3种密度指标(基本密度、气干密度和绝干密度)、体积干缩率、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度和弦向抗弯弹性模量均没有显著影响;钩梢显著降低了竹材的纵向干缩率，提高了顺纹抗拉强度。

通过分析3种竹材从基部到顶部的物理力学性质的变化趋势，发现竹材的基本密度、气干密度、绝干密度以及竹材的5种力学性能指标均呈逐渐增大的趋势，而体积干缩率则呈持续下降趋势，这与其它竹种有着相似的变化规律［11-14］。竹材干缩性在3种竹秆的基部、中部和顶部的变化规律都表现为径向干缩率 ＞弦向干缩率 ＞纵向干缩率，这与已有的研究结果相一致［11，15-16］。通过对比不同类型毛竹林(夏季钩梢、秋季钩梢和未钩梢)竹材相同部位之间的物理力学性质，结果发现钩梢显著降低竹材基部的纵向干缩率，而夏季钩梢竹材基部的径向干缩率显著高于秋季钩梢和未钩梢毛竹。

同样地，通过对比同一类型毛竹林竹材不同部位之间的物理力学性质，发现秋季钩梢竹材的径向干缩率部位效应非常显著，夏季钩梢和未钩梢毛竹表现的相对较弱;3种类型竹材的体积干缩率、顺纹抗剪强度和弦向抗弯弹性模量的部位效应也非常显著;此外，夏季钩梢竹材的顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度的部位效应也接近显著水平，而同时秋季钩梢和未钩梢毛竹竹材的这两项力学指标的部位效应要弱很多。

综上所述，夏季钩梢的抚育措施毛竹与秋季钩梢和未钩梢毛竹相比，并没有降低毛竹的物理使用价值。因此，夏季钩梢在生产上也可以作为预防雨雪冰冻等灾害天气的抚育措施加以推广应用。

［1］徐金梅，赵荣军，费本华．我国竹材材性与加工利用研究新进展［J］．木材加工机械，2007(3):39-42．

［2］黄大勇．毛竹冰冻雪灾后恢复技术［J］．广西林业科学，2008，37(1):49-50．

［3］林华．雨雪冰冻灾害对毛竹林的影响及恢复技术研究综述［J］．世界竹藤通讯，2008，6(3):40-42．

［4］彭九生，程平，曾庆南．江西毛竹林冰压灾害后恢复重建技术措施与建议［J］．世界竹藤通讯，2008，6(2):34-36．

［5］苏文会，范少辉，张文元，等．冰冻雪灾对黄山区毛竹林的损害及影响因子［J］．林业科学，2008，44(11):42-49．

［6］李潇晓．雨雪冰冻灾后毛竹林恢复与重建技术［J］．栽培技术，2008(5):17-18．

［7］魏松正，张水生，钟寿旺，等．南方重大冰雪灾害对福建省建阳市毛竹林的影响及成因分析［J］．福建林业科技，2008，35(4):203-206．

［8］肖复明，陈红兴，江香梅，等．江西安福林区毛竹林雨雪冰冻灾情调查分析［J］．林业科学，2008，44(11):32-35．

［9］张培新．浙江省安吉县毛竹林经营新八项措施［J］．世界竹藤通讯，2011，9(1):15-18．

［10］周芳纯．竹林培育学［M］．北京:中国林业出版社，1998．

［11］桂仁意，邵继峰，俞友明，等．钩梢对5年生毛竹竹材物理力学性质的影响［J］．林业科学，2011，47(6):194-198．

［12］司徒春南，王健，谢双喜，等．撑绿竹不同方向及年龄竹材物理力学性能比较［J］．湖北农业科学，2011，50(13):2683-2684．

［13］崔敏，殷亚方，姜笑梅，等．不同竹龄毛竹材物理性质的差异分析［J］．福建林学院学报，2010，30(4):338-343．

［14］林金国，何水东，林顺德，等．麻竹基本密度与力学性质变异规律的研究［J］．竹子研究汇刊，1999，18(1):58-62．

［15］张宏健，杜凡，张福兴．云南4种典型材用丛生竹宏观解剖结构与主要物理力学性质的关系［J］．林业科学，1999，35(4):66-70．

［16］王建和，孙丰文，张齐生．竹片涨缩性能的初步研究［J］．竹子研究汇刊，1993，12(1):39-46．