笋材两用竹的研究概况和进展

程 琳，李立杰，陈 琴，陈晓明，黄开勇，黄大勇

（广西壮族自治区林业科学研究院，广西南宁 530002）

相较于笋用林和竹材林，笋材两用林具有更高的经济价值。笋材两用竹具有生长快速、材质优良，竹笋肥嫩、味美，竹型优美等特点，在建筑、食品、造纸、园林、医疗保健、工艺等领域应用广泛，受到市场和人们的广泛喜爱[1]。竹是禾本科（Poaceae） 竹亚科（Bambusoideae） 植物的统称，根据第9 次全国森林资源调查得出，我国竹类植物面积超640 万hm2，占全国森林面积的2.9%，被称为“竹子王国”[2]。我国竹面积接近世界竹面积的25%[3]，竹加工产业发展迅速，促进了世界竹产业的发展。竹子作为广西主要树种之一，造林面积超36 万hm2，种类多达180 多种，种类数量约占全国30%[4]。如今，日本开发了竹炭、竹纤维、竹醋液等产品，竹产品加工利用处于世界前列。美国本土竹较少，多数由国外引种，竹笋生产和加工利用发展迅速，深受人们欢迎[5]。

21 世纪以来，我国竹产业获得了高速发展，期间也面临着新的挑战和机遇。近年来，笋材两用竹的经济价值和作用越来越被人们看好，在我国林业发展中占有重要地位。目前，我国竹资源利用率普遍不足55%[6]，因此加快对笋材两用竹加工利用的全面探索，能够促进我国竹产业化、工业化发展，从而促进竹资源的相关研究和开发利用。

1 笋材两用竹分类、分布和生物学特性

1.1 资源分类

笋材两用竹类分为丛生竹和散生竹，丛生竹生长周期短于散生竹，是南方加工利用的重要竹种。秆型高大、分枝较高、笋体肥厚的丛生竹类主要分为麻竹（Dendrocalamus latiflorus）、撑篙竹（Bambusa pervariabilis）、粉单竹（Lingnania chungii）、绿竹（Dendrocalamopsis oldhami）、壮绿竹（Bambusa vadidus）、龙竹（Dendrocalamus giganteus）、孟竹（Dendrocalamopsis bicicatricata）、大绿竹（Dendrocalamopsis daii）、吊丝球竹（Bambusa beecheyana）、吊丝单竹（Dendrocalamopsis variostriata）、黄麻竹（Dendrocalamopsis stenoaurita）、越南巨竹（Dendrocalamus yunnanicus）、苦绿竹（Dendrocalamopsis basihirsuta）、清甜竹（Dendrocalamus sapidus） 等。

笋材两用的散生竹类主要包括毛竹（Phyllostachys pubescens）、甜大节竹（Indosasa angustata）、小叶大节竹（Indosasa parvifolia）、大节竹（Indosasa crassiflora）、中华大节竹（Indosasa sinica）、假毛竹（Phyllostachys kwangsiensis）、雷竹（Phyllostachys violascens）、方竹（Chimonobambusa quadrangularis）等。

1.2 自然分布

世界竹类植物分为107 个属，多分布在亚太、美洲和非洲等热带、亚热带区域。我国丛生竹主要分布在华南地区，在我国水平分布地理坐标为10°～20°N，年均气温20～22 ℃，年均降雨量高于1 200 mm；散生竹主要分布在黄河与长江流域，在我国水平分布地理坐标为30°～40°N，年均气温12～17 ℃，极端低温为-2 ℃，年均降雨量介于600～1 200 mm。

丛生竹中，麻竹是我国南方主要栽培丛生竹种，国内主要分布范围为浙江、广西、福建、贵州、广东、中国台湾、云南、四川和海南等省（区），国外主要分布范围为越南、缅甸等国家[7-8]。粉单竹多分布于湖南、广西、广东、福建等地。绿竹主要分布范围为福建、浙江和中国台湾等省，在福建是主栽竹种，有很大的经济潜力[9]。吊丝球竹多分布在广西、广东、海南等地。越南巨竹多分布在广西、云南和广东等地区。吊丝单竹是浙江省少有的兼具优良生长特性和高经济价值的丛生竹种，具有生长快、生物量高等特点。

散生竹中，毛竹是我国分布最广、面积最大的重要竹种，一般分布在1 000 m 以下山地，可与油茶（Camellia oleifera）、木荷（Schima superba） 等阔叶树种及杉木（Cunninghamia lanceolata）、马尾松（Pinus massoniana） 等针叶树种混交，具有很高的经济和生态价值[10]。中华大节竹分布于贵州、云南、广西等省（区） 的低海拔地区。甜大节竹笋味鲜美，多分布在广西南部，越南北部也有分布。雷竹主要分布在南方各省，原产于浙江。方竹分布在浙江、江苏、江西、安徽、广西、福建等地。

1.3 生物学特性

竹子开花便枯给后续有性繁殖带来了不利影响，徐振国等人[11]通过调查发现，竹子开花分为成片开花和零星开花。方竹的开花周期一般为60 年[12]。天然竹林一般存在成片开花的现象，开花后不再生成新笋，整片竹林和根系全部枯死，后续需要通过天然更新或人工更新竹林的方式维持可持续发展，天然更新成林一般需要10 年；零星开花常见于人工竹林和丛生竹，零星竹秆开花，其他竹丛正常生长，竹林生态系统正常维持。

竹类植物花期各有不同，十年、几十年或是百年都有可能，吊丝竹全年开花，花期2～6 月，结实期4～7 月，吊丝竹和麻竹同株同时开花。麻竹花期3～5 月，结实期4～7 月。竹类植物的种子不易贮藏，低温保存不宜超过半年，第2 天开始萌动，第3 天开始发芽，发芽周期一般为15～20 d[13]。麻竹种子不易获取，主要通过无性繁殖进行栽培，繁殖再生能力强[14]。麻竹花粉活力低且贮藏难度大，不利于植物的离体培养[15]。麻竹的出笋率高于吊丝球竹、龙竹和壮绿竹，造林成活率低于吊丝球竹、麻竹、龙竹和壮绿竹[16]。竹子具有一次种植，每年择伐、持续利用又环保的特点，其生物量一般高于针叶林，具有明显的生长和经济优势。

2 生态价值

广袤的森林对农业生产小环境具有调节作用，是促进农业增长增收的重要自然技术手段。推广竹类森林面积，可提高竹林的实际面积，对林业产业发展具有重要推动作用。竹林在中和碳排放，生态环境保护、粮食生产与安全的长期保护和乡村生态振兴方面将发挥更重要的作用。

2.1 抵御非生物胁迫

竹是具有较好抗性的适应性强的植物。撑绿竹可增强土壤防治侵蚀的能力，有效改善护岸林土壤结构[17]。岳祥华等人[18]研究了大节竹属竹子叶片对寒冷的抗性特征，通过检测半致死温度、MDA 质量浓度和可溶性糖含量发现，中华大节竹的抗寒能力高，可为南竹北引和定向竹种选育提供依据。沿海地区也是竹子适生区，可作为沿海防护林栽植，具有很好的经济和生态价值，洪有为[19]对6 个沿海竹种抗风性进行了综合分析，发现吊丝单竹的抗风能力强于绿竹和麻竹，为沿海防护林建设提供科学依据。麻竹根的耐寒性强于叶片，不同温度处理下根部的细胞膜过氧化水平变化不大，根部可溶性蛋白的活性高于叶片；低温环境中，根系和竹叶以不同的方式来减少低温伤害，根系采取提高细胞内SOD，POD含量减少低温伤害，叶片通过增加MDA、可溶性糖和蛋白含量来缓解低温伤害[20]。

2.2 涵养水源

竹林在涵养水源方面有着十分重要的作用，且在不同部位保水能力差异显著。毛竹和雷竹80%的根系存于0～40 cm 土层，用于支撑植株的粗根和用于吸收水分、养分的细根[21]，为山地山体滑坡提供了生物治理的可能，也为山林涵养水源提供科学支持。麻竹根系非常发达，造林2～4 年后可达到郁闭成林，水土保持效果显著。麻竹和毛竹径秆表面光滑，利于在降雨量小的情况下产生秆流，对生态保护具有重要意义。麻竹叶片和冠幅通常大于散生竹，使麻竹林冠蓄水能力明显强于散生竹林冠，有效减少地表径流水量，从而具有较好的水土保持能力[22]。

2.3 良好的碳吸存能力

汇碳是森林重要的生态功能之一，竹林根系和茎秆发达，枯落叶多于针叶林，落叶层覆盖地层，增加了土壤的固碳能力。应雨骐等人[23]估测了我国竹林、针叶林和阔叶林发现，毛竹、杉木和马尾松每年分别可固定CO21.9 万t、0.6 万t、1.3 万t。利用高效栽培技术推广竹林面积，构建出健康稳定优质高效的笋材两用竹生态系统，碳汇能力及应对气候变化能力得到有效增强，为实现“碳达峰”和“碳中和”目标贡献林业力量。丛生竹和散生竹兼具经济价值和生态功能，具有很强的植硅体（Phytolith）富集能力，植硅体碳能够长期储存在土壤中，具有很强的抗分解能力，增加了生态系统中的碳储量[24]。其中，毛竹竹枝植硅体高于苦竹，竹叶植硅体碳含量为2.7～6.2 g/kg，竹枝碳含量为0.9～3.0 g/kg；竹叶的储碳能力高于枝条和茎秆，绿竹叶和枝条较麻竹、粉单竹具有很强的储碳能力[25-26]，在生态系统中有很强的碳汇效果。

3 竹笋经济价值

竹子的食用部分就是竹笋，竹笋具有味道清甜、产量高的特点，富含18 种氨基酸、矿物质元素、碳水化合物等营养成分[27]，健胃、瘦身、降血脂血压效果佳[28]，被誉为“素食第一品”，竹笋可加工成鲜笋、酸笋、笋干等食品，发展前景广阔。我国市场对竹笋的需求很大，每年竹笋约需200 万t[29]。随着广西螺蛳粉产业的迅猛发展，也推动了竹笋产业的快速发展，对保障农民增收、加快乡村振兴事业发展、实现共同富裕，具有重大且现实的意义。

3.1 速冻鲜笋

竹笋在采收后易发生氧化作用，出现表皮褐化、品质下降等现象，速冻贮藏是较常见的物理贮藏方式，可有效延长竹笋供应时间和减缓竹笋木质化进程。鲜笋冷冻前一般采用巴氏杀菌、化学保险法进行消毒，薛凡等人[30]通过研究得出了最佳消毒方法为70～90 ℃巴氏消毒10～18 min，减少了对笋体色泽的伤害，并延长了贮存时间。对竹笋保鲜方法的研究多集中在麻竹、雷竹、绿竹等竹种，对方竹、甜大节竹等其他大型丛生竹研究较少[31]。产笋时间为每年5—11 月，鲜笋供应时间长，竹笋采摘时间宜为生长期（5—7 月上旬） 和快速生长期（7—9 月中旬）[32]，该时期的鲜笋口感最佳，可保障竹笋的口感和质量。

3.2 干制竹笋

干制竹笋传统制作过程为预煮- 压水- 晾晒-贮藏，笋干加水浸泡后即可食用。代昌雨等人[33]研究了制作笋干的3 种方法：热风干燥、微波干燥和远红外干燥，通过对比得出热风干燥是保持方竹笋干营养、外形和复水性能最好的方式。王敏等人[34]研究了扒晒对麻竹笋营养成分的影响，筛选除了最佳扒晒组合：日积温不低于180 ℃，晒目深度30 cm，持续时间10 d。姚荷等人[35]研究了微波和热风联合干燥方法对笋干品质的影响，筛选出最佳工艺条件为微波干燥功率6 W/g，微波时间60 s，热风干燥的温度控制在65 ℃，制成的笋干表皮和口感俱佳。

3.3 发酵竹笋

新鲜竹笋经过发酵后可形成酸笋，酸笋清脆爽口，富含有机酸、蛋白质和膳食纤维，具有促进肠胃健康、解暑消热等功效。酸笋具有浓郁的地方特色，常见于南方及沿海地区，有桂味酸笋[36]、傣味酸笋[37]等；桂味酸笋源于广西柳州且历史悠久，是制作特色食品螺蛳粉、桂林米粉、老友粉的重要原料之一。麻竹、吊丝竹笋都适于加工成酸笋，酸笋包装过程中加入乳酸菌可有效改善苦涩的口感，并可防止笋体失水过多，延长贮存时间[38]。另外，酸笋具有很强的酸味刺激，“酸”主要来源于酸菜内的乙酸，乳酸菌可将新鲜竹笋内的多碳糖分解为乙酸、丙酸等有机酸[39]，为酸笋贡献出独特的风味。

3.4 竹笋饮料

竹笋经过高温气蒸、切片、干燥打碎后与牛奶、谷物颗粒混合，可获得营养丰富、便于携带的竹笋冲剂饮品[40]。笋干制作过程中的压榨液可与罗汉果汁液混合，得到酸甜可口的竹笋解暑饮料[41]。雷竹笋笋汁可与乳酸发酵制品混合得到口味独特的乳酸菌饮料[42]，雷竹笋浆与乳酸菌发酵的最好比例是2%蔗糖、35%笋浆、菌配比1∶1（嗜热链球菌∶保加利亚乳杆菌），3%接种量[43]，制成的乳酸饮料品质佳。

3.5 笋头、笋壳

膳食纤维常被称为“第七营养素”，笋壳内富含总膳食纤维，占比为50%以上，明显高于小麦麸、花生壳等常见膳食纤维原料[44]；竹笋壳和笋头约占笋质量的70%，是竹副产品加工产业重要的原料之一。福建、浙江等地也以笋壳为原料制成膳食纤维[45]，用于工业和食品加工。竹笋壳和笋头被打碎后在林下自然发酵，或加入微生物发酵菌剂后堆放发酵，可获得笋壳有机或有机无机混合肥，施用效果好。此外，竹笋壳也可作为食用菌的培养基原料，产笋量提高超过30%[46]。

4 竹材经济价值

竹材加工产值高、见效快，且应用广泛，目前世界各竹产大国对竹材利用十分看重。我国对竹材加工的重视程度日益增加，市场对竹材的需求量也日渐增多，相关加工企业的数量也不断上升。

4.1 板材

竹材人造板主要是小径材、木屑和木料刨花等经过压力和胶黏剂热合制成的板材，主要分为竹地板、竹集成板、竹层级材、竹纤维板、竹胶合板和竹碎料板[47]。王冰冰等人[48]研究得出，竹黄对不同林龄毛竹的抗弯性能各有不同，竹黄对1～4 年生毛竹抗弯性能的削弱高于5～6 年生毛竹，为毛竹板材加工利用提供科学指导。王志威等人[49]通过模拟竹材宏观力学和细胞力学特性，发现外层纤维最先发生断裂，通过计算，获得了一种计算竹纤维力学指标的方法，为竹材高效利用提供科学依据。刘晓辉等人[50]研究发现，苦绿竹胸径和双壁厚大，是制作竹胶合板和竹碎料板的良好原料，为竹类开发利用提供丰富材料。包永洁等人[51]研究4 种丛生竹物理力学特性后发现粉单竹的力学特性较好，是较好的竹材加工的原料，撑篙竹分离出竹青后可用于竹材工业化生产。徐振国等人[52]研究了毛竹物理力学及化学特性，得出毛竹纤维素含量为40%，纤维长度为1.85 mm，竹材硬度高、弹性佳，适合竹材加工应用。

4.2 纸浆

我国是全球造纸业生产和进口大国，我国每年收集6 000 万t 干竹材用于生产纸浆[53]，近5 年每年木浆产量皆逾7 000 万t[54]。我国竹子造纸的历史始于东晋，机制竹浆纸生产于20 世纪40 年代，竹纤维质量优于阔叶树种和禾本科草本植物[55]，从经济角度看，节省了原料和生产成本，是优良的造纸原料。苏文会等人[56]通过竹材材性对比研究得出越南巨竹纤维特性优良，是制作高品质纸张的优良材料。雷刚等人[57]对多种散生竹物理、力学和化学特性进行了研究，发现甜竹、毛竹的基本密度高于中华大节竹，甜竹的抗弯强度高于毛竹和中华大节竹；毛竹的α纤维素含量高于其他竹类，表明毛竹在力学特性有优势；雷竹的酸不溶木质素最低，可有效减少制纸浆时的蒸煮难度，是造纸的优良原料。

4.3 复合材料

竹材是优良的天然原料，与其他材料复合可获得性能优且轻度低的绿色功能材料，主要种类分为竹木复合材料（Bamboo wood composite）、竹质橡胶复合材料（Bamboo rubber composite） 和竹塑复合材料（Bamboo plastic composite）。竹木复合材料（BWC）是一种将竹纤维和木纤维进行粘结的材料，具有质量轻、不易变形的优点。竹质橡胶复合材料（BRC）是一种将天然橡胶喷至竹纤维表面的材料，具有较强的阻尼性能。竹塑复合材料（BPC） 是一种以竹为主要原料开发的新型材料，可应用于工业、工程等各方面，极大地提高了竹副产品的附加价值，又可减少塑料的使用，是竹材废弃物加工再利用的有效途径[58]。赵瑨云等人[59]采用竹纤维和聚丙烯为原料，添入助剂后通过压出造粒加工制成竹粉- 聚丙烯阻燃复合材料，为防火生产生活提供安全保障。真空绝热板的制作工艺不断得到提升，采用竹纤维和隔热颗粒制成的复合芯材稳定性和隔热性好，不仅减少了生产成本，还延长了使用时长[60]，为工业高效发展提供科学依据。

4.4 生物质燃料

相较于煤炭等常规燃料，生物质燃料具有污染小、成本低等优点，应用于发电、供热等领域。国家能源局在“十三五”阶段提出，国内生物质燃料发展计划（2015—2020 年） 从800 万t 增加至3 000 万t[61]。木质素纤维素是全球近5 年研究生物质能源原料的主要方向[62]。竹废弃物含有大量木质纤维素及蛋白质、糖类、脂质、氨基酸、矿物质等营养成分，是生产生物质燃料的优质原料[63]。国外较多对生物质燃料成型过程中分子间结合机理进行研究，发现原料木质素介于临界值以下时，固体颗粒间作用力随木质素含量升高而变强，颗粒物理性能越好[64]。竹经过热裂解生成生物油的获得率为36%[65]，竹废弃物通过微波液化后，可得到多元醇[66]。未来，生物质燃料会大范围出现在各个领域中。

4.5 竹醋液、竹炭、竹纤维

竹醋液有抑菌、抗氧化、延缓衰老、促进植物生长的作用，可生产抗菌生物板、消毒剂、保鲜剂、除菌剂、除臭剂、植物生根剂等产品[67]。竹炭具有很好的吸附、抗菌功能，可用于服饰、纺织及化妆品行业[68-69]。竹纤维是目前广受全球纺织行业关注的健康面料，其透气性和延展性优于其他纤维，是21 世纪最具开发价值的环保面料。刘文芳等人[70]通过实验，得出竹炭红外吸收峰波长就落在对人体非常有益的远红外波长范围内，说明竹炭对人体健康有益。利用竹材剩余物和边脚料来提取木醋液，不仅可降低生产成本，且可防止污染，具有很高的生态和经济价值。

5 社会、文化及附加价值

通过建立笋材两用竹示范林，推广竹苗木培育及实生苗造林技术，推动竹林栽培技术传播与发展，有利于引导和鼓励山区群众应用良种和良法营造笋材两用竹速丰林，提高群众种植竹林的积极性，提高笋材两用竹科技管理和种植水平，促进林农增产增收，推动乡村振兴事业蓬勃发展。

常见的传统少数民族的竹乐器有竹笛、芦笙、葫芦丝等，葫芦丝是云南有名的民族乐器，芦笙历史悠久，常见于云南、重庆、湖南、四川、广西等地区[71-72]。竹的用途很广泛，除了工业等领域，还可制成工艺品、日用品、家具等，竹艺品一般带有宣扬回归自然、热爱自然的构想[73-74]。生活用品包括：竹席、竹筷、竹棚、竹签、茶具等，艺术品包括竹雕刻、竹家具等[75]，竹编工艺品做工精良，增加了竹子的文化价值。

利用竹剩余物栽培食用菌，不仅降低生产成本，还可缓解培育原料紧缺的情况。竹废弃物在林下经自然发酵可生成优良有机肥，栽培食用菌的废料晾干粉碎后也可作为家禽和草木的饲料和废料，可实现循环利用，增加了竹子的附加值。

6 问题与探讨

竹材和竹笋加工产业发展势头迅猛，创造了很好的经济和生态效益，但也存在良种使用率有限、管理水平参差不齐，生产经营未达精细化水平，生产利用技术深度欠缺等问题。

6.1 竹子种质资源收集与保存

自我国2017 年实行停止天然林商业采伐以来，竹资源供需关系日趋紧张，提升竹材种质资源变得十分必要。未来应积极开展种质收集和保存工作，对笋材两用竹优良种质，以就地保存为主，渐渐扩大自然群落，开发出竹材质量高、竹笋品质好的优良种质，并大面积种植；同时，通过政府引导进一步提升人们的保护意识，加强笋竹两用竹良种选育与推广示范，为生态文明建设提供种质资源，也为竹产业化发展提供充足原材料。

6.2 竹材和竹笋原加工利用率

竹产品加工会产生很多加工剩余物，对居民生活和生态环境造成了不良影响。在竹材胶合板加工中，竹材利用率低于40%[76]；竹笋的利用率也未超过30%，原竹利用率低于12%[77]。笋材两用竹主要以天然林或人工林分布，天然林的经济价值始于加工厂房、设备投资等生产成本，人工林的利用价值来源于种植和产品加工生产成本，投入产出比和安全性是企业必然认真考虑的的现实问题。原竹利用率不高也是限制竹加工产业精深发展的重要因素，未来应不断提升竹资源培育及竹加工利用率，以期为竹产业升级提供科学依据。

6.3 竹生产利用技术和扶持政策

竹纸浆、人造板加工和竹笋加工并未完全拥有专业科学的理论、实践、技术指导，经营管理方面也存在粗放实施的问题，导致产业化程度不高的现象。未来可对加工企业进行适当的减免政策或政府补贴，协助建立科学的利用体系，深化技术创新，在获得经济利益的同时，也要兼顾生态效益，谋求企业科学化、多元化、生态化、高效化的可持续健康发展。加强对笋材两用竹材材质、种群生态、组织培养、竹笋营养成分分析及分子遗传学等技术的研究对竹高效利用及种质筛选具有重要意义。

7 结语

笋材两用竹全身是宝，具有很高的经济、生态、园林和医药价值。目前，国内在笋材两用竹种质收集、保存及利用方面形成了较为完善的产业链；未来，竹加工利用应针对市场进行多元化升级，力求融合更多领域；并强化竹资源利用率相关技术开发，着重发展竹林碳汇产业，促进竹加工产业的进一步优化升级，提升产品核心竞争力和品牌影响力，对加速竹产业和林业发展具有重要的现实意义。