李兴会 罗 蓓 何 蕊

(西南林业大学材料工程学院 昆明 650224)

青皮竹和慈竹不同发育期竹材解剖特征研究

李兴会 罗 蓓 何 蕊

(西南林业大学材料工程学院 昆明 650224)

实验观测了青皮竹(BambusatextilisMcClure)和慈竹(B.emeiensis)不同发育期(竹笋、幼竹和成年竹)的解剖特征，包括组织比量、基本组织、维管束及纤维形态的变化。结果表明，随着发育成熟，2个竹种的基本组织比量都呈现下降趋势，而输导组织和纤维组织则呈现不同程度的增长趋势。基本组织的减小量基本上等于纤维组织和输导组织的增加量。在同一发育期慈竹的维管束密度大于青皮竹。纤维长度随着竹龄的增加而变长和增宽，在同一发育期，纤维细胞的直径中部大于基部和顶部。竹子发育期间，纤维直径、双壁厚、长宽比及腔径比都随竹龄增加而增大，壁腔比则呈现下降趋势。2种竹材维管束的径向宽度均大于其弦向宽度。

青皮竹；慈竹；解剖特征；组织比量；纤维；维管束

竹类植物属禾本科竹亚科，全球共有70多属1 300余种，我国共有40多属500余种。我国竹林总面积约为720万hm2，其中纯竹林420万hm2，原始高山竹丛300万hm2[1-4]。竹子不仅是一种天然的绿色材料，更是在木材匮乏的形势下良好的木材替代品。竹子具有分布广泛、生长周期短、产量高等特点，而且竹材韧性好、强度高、硬度大，用途特别广泛[1-3]。

慈竹(Bambusaemeiensis)为慈竹属，丛生竹类，主秆高5～10 m，节间长15～60 cm，径粗3～6 cm，全秆共35节左右，秆壁薄。慈竹广泛分布在中国西南各省，在四川为乡土竹种，种植面积约占四川竹林总面积的50%，广泛应用于造纸、人造板等。青皮竹(B.textilisMcClure)为簕竹属，丛生竹类，秆高9～15 m，直径3～5 cm，分布在华南地区。在其分布范围内，年均温度18～20 ℃，年降雨量1 400 mm以上都能生长良好，主产于广东，以广宁县最多[4]。青皮竹成材期短、用途广、经济值高，具有适应性强、繁殖容易等特点，既是笋材两用竹种，也是美化环境、绿化荒山、护岸固沙的好竹种。

目前，对于竹材的研究大多都集中在培育、成分提取和开发前景上。在以往的实验研究中，对于青皮竹主要集中在竹叶化学成分提取[5]、光合作用[6]、育苗管理和开发利用[7]方面；对于慈竹的研究主要集中在化学成分和纤维形态分析，其中李正理[8]对毛竹等12种竹种的解剖结构做了对比，但研究对象都为3年生及以上的成竹结构，对于正处发育期的竹解剖结构并没有相关文章记录。同时，现有关于竹材解剖特性的研究大多是对组织比量、纤维、维管束等结构的研究[9-13]。本研究选择青皮竹和慈竹2个竹种，观察从竹笋开始发育到成竹开始长叶过程中所形成竹材构造的变化与特征，以期探索慈竹和青皮竹的生长发育规律。

1 材料和方法

1.1 材料

实验按照GBT2690-2000标准进行采样。样品采于西南林业大学珍稀竹种园，该处地理位置为北纬25°03′48.03″、东经102°45′25.70″，海拔1 895 m。气候潮湿不燥，土地肥沃，光线、水源充足，年平均气温16.5 ℃，年均降雨量1 450 mm。样品自2015年7月发笋期开始采样，依据青皮竹和慈竹生长高度的变化分别在竹高12、24、56、130、300、461、600、750、870、1 000、1 320、1 310 cm和56、196、510、771、1 166、1 020、1 025、1 210、1 050、1 085、1 020、1 340 cm处取样，因采样时属随机采样，所以存在高度增长趋势的差距。除竹高1 340 cm之外，竹子停止高生长，并长出分枝和竹叶，因而停止采样。每个样本取2个平行样。

1.2 方法

1.2.1 竹材切片与制片

1) 蒸煮软化：将样品取其中一部分2～3 cm长做上记号放于高压锅中，根据竹材密度确定软化的时间，便于切片。

2) 包埋处理：将柔嫩的竹笋、幼竹和竹尖用PEG 1500包埋。每个小样块，于60 ℃时用浓度梯度为20%、40%、60%、80%、100%的PEG 1500水溶液进行置换，然后包埋处理。

3) 切片：将包埋及软化的竹样块用滑走式切片机切取厚度为10～16 μm的切片。

4) 染色、脱水：切片用梯度乙醇脱水至95%后，采用95%番红和固绿乙醇双染色，随后以浓度为100%的酒精脱水，最后以中性树脂胶封片。

1.2.2 纤维离析

从下部、中部、上部3个部位各径向切取小样块，分别劈成小长条，置于试管中。每试管中加入等量30%过氧化氢和冰醋酸溶液，加温至60 ℃并持续6 h，之后搅动试管内的样品至细胞分散为止。清洗后在光学显微镜下把欲观察的细胞挑出，置于玻片上观察。

1.2.3 显微观察

离析的细胞和经双染色的切片，用尼康80i光学显微镜进行观察。观察指标包括各组织的组织比量，纤维的长度、宽度，维管束径向直径、弦向直径和密度等。纤维形态特征50次重复，其余30次重复[14-15]，取平均值。

2 结果与分析

2.1 组织比量变异

组织比量是指构成竹材的各种细胞占横截面积的百分比，是衡量竹材性能的重要指标，与竹材强度和密度有关。表1为青皮竹和慈竹各组织比量的观测结果。观察发现，青皮竹和慈竹2个竹种在竹笋期细胞都为薄壁细胞，导管、筛管、纤维均尚未分化，因此2个竹种在这个阶段各组织比量相差不大。青皮竹和慈竹的基本组织比量均值分别为62.71%和 64.06%，输导组织比量均值分别为5.19%和5.71%，纤维组织比量均值分别为32.09%和30.23%。到幼竹期，2个竹种基本组织比量都呈下降趋势，分别降至50.68%和51.57%；输导组织和纤维组织都呈增长趋势，分别上升至7.85%、8.23%和41.47%、40.20%。到成竹期，青皮竹和慈竹的纤维组织比量最高，分别为50.69%和49.20%；基本组织比量次之，分别为39.94%和38.81%；输导组织比量最低，分别为9.37%与11.95%。青皮竹和慈竹的组织比量大小的顺序，大约与车筒竹和麻竹等4个竹种的研究结果相似[16]。

表1 青皮竹和慈竹各组织比量 %

2.2 纤维形态特征与变异

纤维组织包括位于维管束四周的纤维鞘及内外纤维股。青皮竹和慈竹的纤维组织比量随着发育成熟，2种竹种的纤维组织比量都达到最大。此竹材的纤维形态及特征对竹材品质和利用有很大的影响。青皮竹和慈竹的纤维形态观测结果见表2。从表2可以看出，随着竹龄的增加，纤维直径、双壁厚及腔径不断增大。在同一发育期青皮竹的纤维直径都稍大于慈竹，而2个竹种双壁厚略同，因此青皮竹的腔径稍大于慈竹。从纤维长度上看，2个竹种均随着发育成熟而增长，青皮竹成竹的纤维长度为2.25 mm，慈竹为1.91 mm。因为纤维长度的增长量远大于纤维增宽量，纤维长宽比随着竹齡增加而上升，青皮竹和慈竹成竹的纤维长宽比分别为116.09和98.82。2个竹种的壁腔比略同，都稍大于1.0。本研究的成竹竹龄小于1年生，所以壁腔比仍在稍大于1.0的阶段。Liese等[17]测量了78种竹材的纤维长度，平均值约为2 mm，但各竹种之间差异很大，其范围大致为1.5～4.00 mm。2个竹种的腔径比并不随发育成熟而有很大变化，其数值范围为0.36～0.47。

表2 青皮竹和慈竹纤维形态指标

一般常用的制浆纤维形态指标为长宽比大于70，壁腔比小于1.0。针叶材和阔叶材的长宽比都大于70，壁腔比分别为0.35与0.4～0.7，所以针叶材和阔叶材都是制浆造纸的好原料。无论处于哪个发育期，青皮竹和慈竹的壁腔比都大于1.0，所以这2种竹都不是制浆造纸的好原料。

2.3 维管束形态特征与变异

青皮竹和慈竹的维管束类型均为断腰型。维管束是竹子输导组织与纤维组织的综合体，其中心为导管和筛管拌着薄壁细胞，再被纤维鞘的纤维细胞围绕。保护导管和筛管的纤维细胞壁厚远小于基本组织细胞而且排列紧密。青皮竹和慈竹维管束形态指标见表3。

表3 青皮竹和慈竹维管束形态指标

青皮竹维管束的径向宽度随着竹材发育成熟而增加，从笋期的0.296 mm增到幼竹期的0.427 mm和成竹期的0.561 mm；而其弦向宽度小于径向宽度，但也随着竹材发育成熟而增加，从笋期的0.257 mm增到幼竹期的0.331 mm和成竹期的0.443 mm。由此可见，青皮竹的维管束随着竹龄增长逐渐增大。慈竹维管束的径向宽度也是大于弦向宽度，成竹期的径向和弦向宽度分别为0.439 mm和0.351 mm；但其径向和弦向宽度并不随发育期变化而变动，因而慈竹维管束的大小并不随竹龄增长而变化。

慈竹各发育期的维管束密度均大于青皮竹，这是因为青皮竹的维管束大于慈竹维管束的缘故，而且慈竹的维管束大小不随竹龄而变异，所以维管束密度也不随竹龄变动。青皮竹维管束在发育过程中由小变大，维管束的密度理应由大变小；但观测结果(表3)并未如此，这一矛盾尚待进一步实验验证。

3 结论

实验观测表明，青皮竹和慈竹都呈现随着竹龄的增加基本组织在不断减少、输导组织缓慢增加的趋势，纤维组织增长幅度较大。2个竹种纤维直径、双壁厚、腔径、长度、长宽比及腔径比均随竹龄增加而增大，壁腔比在笋期至1年生的成竹中均稍大于1.0。青皮竹维管束径向直径和弦向直径随竹龄增加而增大，慈竹维管束径向直径和弦向直径则不随竹龄变化而变动。因此，青皮竹的维管束随竹龄增加而增大，而慈竹则不随竹龄增加而变化。青皮竹维管朿密度小于慈竹维管束密度，但慈竹维管束密度不随竹龄而变动。

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Anatomical Characteristics ofBambusatexlilisMcClure andBambusaemeiensisin Different Growth Periods

Li Xinghui Luo Bei He Rui

(College of Material Engineering, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China)

The anatomical characteristics ofBambusatextilisMcClure andB.emeiensis, including tissue proportion, fundamentalist tissue, vascular bundles and fiber morphology, were observed and studied through experiments for their different growth periods, i.e., shoot, young bamboo and mature bamboo. The results indicated that the fundamental tissue proportion of the two bamboo species decreased with increasing culm age, while the vascular tissue and fiber tissue increased in amount with increasing culm age; the decreased amount of fundamental tissue was basically compensated by the increased amount of fiber tissue and vascular tissue. The density of vascular bundle was greater inB.texlilisthan inB.emeiensiswhen they were in the same growth period. Fiber length grew longer and wider with the culm age increasing, and fiber cell diameter was larger at middle height than at the culm base and top. In the culm growth, the fiber diameter, fiber wall thickness, aspect ratio, and the ratio between lumen diameter and fiber width increased with the increasing culm age, while the ratio between the double wall thickness and lumen diameter decreased with the increasing age. The vascular bundles of the both species have the larger radial width than the tangential width.

BambusatextilisMcClure,Bambusaemeiensis, anatomical characteristics, tissue proportion, fiber, vascular bundle

西南林业大学科技创新基金(编号：Z16007)。

李兴会(1995-)，女，本科在读学生，研究方向为木材科学。E-mail: 2466469755@qq.com。

罗蓓(1979-)，女，博士，讲师，研究方向为木材解剖学。E-mail: 49346467@qq.com。

10.13640/j.cnki.wbr.2017.04.002