全 文 ：第 30卷 第 3期 四 川 林 业 科 技 Vo1.30, No.3
2009年 6月 JournalofSichuanForestryScienceandTechnology Jun., 2009
收稿日期:2009-04-23
基金项目:国家林业科技支撑项目(编号:2006BAD19B0204)
作者简介:王曙光(1979-),男,博士生。研究方向为植物发育。
通讯作者:丁雨龙(1958-),男 ,教授 ,博士生导师。 E-mail:ylding@vip.163.com。
云南箭竹化学成分分析及不同地理种源之比较
王曙光1 ,普晓兰 2 ,丁雨龙 1＊ ,林树燕 1
(1.南京林业大学竹类研究所,江苏 南京 210037;2.西南林学院 ,云南昆明 650224)
摘 要:通过对不同地理种源的云南箭竹化学成分进行的研究结果表明:不同年龄间的云南箭竹的化学成分之间
差异不明显 , 不同地理种源的云南箭竹化学成分含量差异不显著。其中采自西山云南箭竹竹秆的 SiO2含量为
2.02%,白马河林场云南箭竹的 SiO2含量为 1.87%, 大理云南箭竹的 SiO2含量为 1.93%;西山云南箭竹的灰分含
量为 2.56%,白马河林场云南箭竹的灰分含量为 2.69%, 大理云南箭竹的灰分含量为 2.29%;苯 -醇提取物的含
量西山云南箭竹为 3.47%, 白马河林场云南箭竹为 4.03%,大理云南箭竹为 4.01%;木质素的含量西山云南箭竹
为 26.58%, 白马河林场云南箭竹为 23.39%, 大理云南箭竹为 23.74%;综纤维素的含量西山云南箭竹为 70.86%,
白马河林场云南箭竹为 55.45%, 而大理云南箭竹为 69.56%。由于不同地理种源之间云南箭竹秆材的化学成分含
量的差异并不显著 , 因而在筛选云南箭竹作为材用竹推广引种时 , 并不需要考虑地理种源因素。
关键词:云南箭竹;地理种源;化学成分
中图分类号:S785.015 文献标识码:A 文章编号:1003-5508(2009)03-0008-04
ResearchesontheChemicalConstituentsofFargesiayunnanensis
andtheComparisonofitsDiferentGeographicProvenances
WANGShu-guang1 PUXiao-lan2 DINGYu-long1＊ LINShu-yan1
(1.NanjingForestryUniversity, Nanjing 210037;2.ChinaSouthwestForestryColege, Kunming 650224)
Abstract:StudiesweremadeofthechemicalconstituentsofFargesiayunnanensisfromdiferentgeo-
graphicprovenances.Theresultsshowedthatthechemicalconstituentsofdiferent-ageculmsappearedto
showrelativelysmaldiferenceandthechemicalconstituentsofbamboosfromdiferentgeographicprove-
nancesweresimilar.TheSiO2 contentsinbambooculmswere2.02% (fromXishan), 1.87%(from
Baimahe)and1.93%(fromDali), respectively.Theashcontentsinbambooculmswere2.56%(from
Xishan), 2.69%(fromBaimahe)and2.29%(fromDali), respectively.Thealcohol-toluenceextractive
contentsinbambooculmswere3.47%(fromXishan), 4.03%(fromBaimahe)and4.01%(fromDa-
li), respectively.Thelignincontentsinbambooculmswere26.58%(fromXishan), 23.39%(from
Baimahe)and23.74%(fromDali), respectively.Theholocelulosecontentsinbambooculmswere
70.86% (fromXishan), 55.45%(fromBaimahe)and69.56%(fromDali), respectively.Becausethe
chemicalconstituentsofbamboosfromdiferentgeographicprovenancesweresimilar, thefactorsofdifer-
entgeographicprovenancesdonotneedtobeconsideredintheintroductionandpopularizationofspe-
cies.
Keywords:Fargesiayunnanensis, Geographicprovenance, Chemicalcomponents
云南箭竹 (Fargesiayunnanensis)属禾本科 (Gramineae)竹 亚 科 (Bambusoidea)箭 竹 属
(Fargesia), 别名昆明实心竹 、香笋竹以及东坡竹
等 [ 1] 。主要分布在四川的西南部 ,如西昌 、会理 、攀
枝花和云南的大理 、丽江等地区 ,为中国特有的优良
笋材两用竹种。云南箭竹适宜于气温较低 ,海拔在
1 500 m～ 2 800 m山坳中生长。其壁厚 ,故又名昆
明实心竹 ,其材开发利用前景广阔 ,具有很高的经济
价值。迄今为止 ,有关云南箭竹竹材的化学成分未
见报道 。本文通过对云南箭竹不同年龄 、不同地理
种源的化学成分进行了分析 ,为云南箭竹的开发利
用提供理论基础 ,旨在为云南箭竹的推广筛选良好
的种源地 ,同时为云南箭竹的生产和经营提供理论
依据。
1 材料与方法
1.1 试材
实验材料取自 3处不同地理种源的云南箭竹产
地 ,分别为云南省永仁县白马河林场(101°7′E, 26°
06′N),分布海拔范围 1 800 m～ 2 300 m;云南省大
理市宾川县鸡足山旅游区(100°20′E, 25°56′N),分
布海拔 1 700 m～ 2 800 m;云南省昆明市西山旅游
区(102°73′E, 25°05′N),分布海拔 2 000 m左右 。
每个地理种源云南箭竹分别取 1 a生 、2 a生和 3 a
生 3个龄级 ,每个龄级各 5株生长健康良好的竹株
作为测试对象。在各龄级竹秆分别取基部(从基部
数第 3节)、中部(第 8节)以及上部(15节)的节间
中央截取长约 10 cm竹材作为试件供测试用。将上
述部位取 500 g～ 1 000 g(风干重),加工成刨花 ,刨
花用 Wiley磨粉碎 ,收集 40目 ～ 60目组分 ,贮于广
口瓶内平衡水分 ,备用 。
每个试样平行测定 3次 ,记录结果 ,然后采用最
小显著差数法(LSD)对相同年龄段的不同部位及各
个年龄段之间的平均值分别进行多重比较 。
1.2 方法
对云南箭竹的主要化学成分苯醇提取物 、综纤
维素 、木质素 、二氧化硅及灰分进行分析及试样处理
测定的方法分别按相应的国标要求进行 (GB/T
10741-1989, GB/T2677.10-1995, GB/T2677.8
-1994, GB/T7978 -1987, GB/T26773 -1993)。
但木质素的测定不用滤纸过滤 ,而采用 1G3砂芯漏
斗过滤 。
2 结果与分析
竹子化学成分非常复杂 ,竹材不同的化学成分
组成直接影响竹子造纸的质量和性能。主要测定的
云南箭竹的化学组成成分有灰分 、二氧化硅 、苯 -醇
抽提物 、木质素 、综纤维素等 。现将不同地理种源云
南箭竹化学成分的测定结果列于表 1。
表 1 不同地理种源的云南箭竹主要化学成分(%)
Table1 ThemainchemicalcomponentsofF.yunnanensis
fromdifferentprovenances
种源 二氧化硅 灰分 苯 -醇抽提物 木质素 综纤维素
西山 2.02a 2.56a 3.47a 26.58a 70.86b
白马河 1.38a 2.69a 4.03a 23.39a 55.45a
大理 1.70a 2.29a 4.01a 23.74a 69.56b
平均 1.70 2.51 3.84 24.57 65.29
注:同一栏里标有相同字母的平均值在 a=0.05水平上差异不显著
植物纤维原料中都含有一定量的矿物质 ,燃烧
后产生灰分。其组成和含量因原料的不同而不同 ,
并对制浆造纸的碱回收操作有一定的影响。二氧化
硅的含量也是影响碱能否回收顺利进行的重要因素
之一 ,过高的二氧化硅含量会影响黑液的蒸发 、白泥
回收等工序的正常运行和经济效益。由表 1可知 ,
西山的云南箭竹二氧化硅的平均含量为 2.02%,白
马河林场云南箭竹二氧化硅的平均含量为 1.38%,
而大理鸡足山的云南箭竹的二氧化硅的平均含量为
1.70%。在植物纤维原料中 ,除含有碳水化合物及
芳香性物质的成分外 ,还存在脂肪 、蜡 、树脂等。一
般采用有机溶剂抽出物来表示抽出物量的多少 ,在
一定程度上可以说明原料受光 、温 、水 、气以及细菌
等作用而易变质的程度 。西山的云南箭竹苯醇抽提
物的平均含量为 3.47%,白马河林场的云南箭竹的
平均含量为 4.03%,而大理的云南箭竹的平均含量
为 4.01%。
木素存在于所有的木化植物中。它是由苯丙烷
结构单元构成的具有三度空间结构的天然高分子化
合物 ,在植物现为原料的主要组成成分中 ,它是化学
法制浆需要除去的部分 。木素含量越高 ,在蒸煮 、漂
白的过程中消耗的化学药品越多 ,生产成本就越高。
其中西山的云南箭竹木质素的平 均含量为
26.58%,而白马河林场的云南箭竹木质素的平均含
量为 23.39%,大理鸡足山的云南箭竹木质素的平
均含量为 23.74%。综纤维素是植物纤维原料中碳
水化合物的全部 ,也即纤维素和半纤维素的总和。
综纤维素的含量是衡量植物制浆造纸原料的重要经
济指标 ,其含量越高 ,可能达到的制浆率就越高。由
表 1可知 ,西山的云南箭竹综纤维素的平均含量为
70.86%,而白马河林场的云南箭竹竹材中的综纤维
素的含量为 55.59%,大理鸡足山云南箭竹竹材中
93期 王曙光 , 等:云南箭竹化学成分分析及不同地理种源之比较
的综纤维素的含量为 69.56%。
2.1 不同种源间化学成分的变化
很少有研究报道同一竹种 、不同地理种源之间
化学成分的变化 。结果显示不同地理种源的云南箭
竹之间 ,竹材的化学成分会有不同 ,但这种差异并不
显著(表 1)。通过进行多重比较 ,除了综纤维素的
含量外 ,不同地理种源之间竹材的大部分化学成分
的含量十分接近 。大理的云南箭竹竹材中综纤维素
的含量为 69.56%,与西山的云南箭竹竹材中的综
纤维素的含量(70.86%)差异不大 ,而与产自白马
河林场的云南箭竹竹材中的综纤维素的含量
(55.45%)差异较为明显 。
2.2 不同年龄间化学成分的变化
不同龄级云南箭竹的化学成分之间差异不明
显 ,其中西山地理种源的云南箭竹 , 2 a生(2.27%)
和 3 a生(2.63%)竹秆二氧化硅的含量差异不明
显 ,而 1 a生(1.17%)竹秆二氧化硅的含量相对较
低 。同时竹材中灰分的含量表现出类似的变化规
律 。 1 a生竹灰分的含量与 2 a生含量差异不大 ,但
3 a生竹材灰分的含量显著提高。分布于白马河林
场的不同龄级云南箭竹竹材间的灰分和二氧化硅含
量所表现出的变化规律与西山相似。由表 2可以看
出云南箭竹竹材中苯 -醇提取物的含量 ,以及木质
素和综纤维素的含量 ,随着竹秆年龄的增加而逐渐
增大 ,但这种变化也并不显著。
表 2 不同年龄间云南箭竹竹材主要化学成分比较
(%)
Table2 Comparisonofthemainchemicalcomponentsin
diferentageculmsofF.yunnanensis
种源 年龄(a)二氧化硅 灰分 苯 -醇抽提物 木质素
综纤
维素
1 1.17a 2.11a 2.88a 24.62a 68.38a
西山 2 2.27b 2.41a 3.28a 26.96a 69.47a
3 2.63b 3.17b 4.25a 28.15a 74.73a
1 0.86a 2.23a 3.59a 22.64a 52.23a
白马河 2 1.62b 2.74a 4.16a 23.57a 56.52a
3 1.65b 3.09b 4.33b 23.96a 57.59a
1 1.23a 1.69a 3.31a 19.40a 66.72a
大理 2 1.40a 2.20ab 3.59a 24.10b 67.67a
3 2.46b 2.97b 5.09b 27.71b 74.30b
注:同一栏里标有相同字母的平均值在 a=0.05水平上差异不显著
2.3 不同部位间化学成分的变化
通过对采自大理的云南箭竹竹材的化学成分进
行分析 ,测定不同龄级的云南箭竹的取材部位对竹
材化学成分的影响。由表 3可知不同部位云南箭竹
的化学成分之间会有少许差异 ,如 SiO2 、灰分和综
纤维素的含量会随着竹秆高度的增加而逐渐增加 ,
而木质素的含量在各个年龄段会随着高度的增加而
逐渐降低 。其中 2a生竹秆中灰分 SiO2的含量随着
高度的变化 ,差异较显著 ,其差异范围可由 1.15%
到 1.70%。 3 a生竹秆中灰分的含量随着高度的变
化 , 差异也较为显著 , 其变化范围是 2.18% ～
3.36%。综纤维素的含量在竹材的中部和上部差异
不明显 ,而基部综纤维素的含量要显著低于上部和
中部的含量。
表 3 不同部位的云南箭竹主要化学成分比较(%)
Table3 Comparisonofthemainchemicalcomponentsin
differentpositionsofF.yunnanensis
年龄
(a) 部位 二氧化硅 灰分 苯 -醇抽提物 木质素 综纤维素
上部 1.63b 2.09b 3.59b 17.44a 69.55b
1 中部 1.06a 1.61ab 3.22ab 19.02b 67.52b
基部 1.01a 1.36a 3.13a 21.74b 63.08a
上部 1.70c 2.47b 3.32b 22.48a 71.10b
2 中部 1.36b 2.18ab 2.95a 24.59b 68.04b
基部 1.15a 1.95a 4.51c 25.23b 63.87a
上部 2.53b 3.36c 5.04ab 24.21a 75.91b
3 中部 1.36b 2.18ab 2.95a 24.59b 68.04b
基部 2.38a 2.48a 5.35b 30.92b 72.12a
注:同一栏里标有相同字母的平均值在 a=0.05水平上差异不显著
2.4 云南箭竹化学成分与其他竹种之间的差异
竹材化学成分组成直接影响竹子造纸的质量和
性能 ,是判别造纸原料优劣与利用价值的一个重要
方面 ,同时也是合理利用纤维原料和制定制浆工艺
技术条件的重要依据。云南箭竹综纤维素的平均含
量为 65.29%, 与 料 慈 竹 (Bambusa distegia)
75.27%、水竹(Phylostachysheteroclada)71.98%、紫
竹(P.nigra)73.61%、刚竹 (P.viridis)72.65%、淡
竹(P.glauca)72.84%、早竹(P.praeox)73.31%[ 2]
等相比含量相对较低。云南箭竹木质素的平均含量
为 24.57%与料慈竹木质素 24.28%的含量差异不
大 , 而 与 金 平 龙 竹 (Dendrocalamuspeculiaris)
25.80%、小叶龙竹(D.barbatus)28.13%、慈竹(B.
afinis)25.12%、毛竹 (P.edulis)30.67%、巨龙竹
(D.sinicus)27.68%等竹种的木质素含量相比[ 3 ～ 6] ,
含量相对较低 。
苯 -醇抽 提物的平均 含量 , 云南箭 竹为
3.84%,略高于金平龙竹 2.56%、小叶龙竹 1.65%、
慈竹 1.24%和毛竹 0.66%以及巨龙竹 2.72%的平
均含量。云南箭竹灰分的平均含量为 2.51%,与料
慈竹 2.23%、慈竹 2.36%灰分的含量相比差异不
大 ,而略高于金平龙竹 1.86%、小叶龙竹 1.82%、毛
竹 1.16%和巨龙竹 1.43%的平均灰分含量。云南
10 四 川 林 业 科 技 30卷
箭竹二氧化硅的平均含量为 1.70%,与金平龙竹
1.86%、小叶龙竹 1.82%和巨龙竹 1.43%的平均二
氧化硅含量差异不大 ,略低于慈竹 2.36%的二氧化
硅含量 ,而略高于毛竹 1.16%和料慈竹 1.15%二氧
化硅的平均含量 。
3 结论与讨论
不同竹种的选择及应用 ,主要与其物理 、机械以
及化学组成等属性相关 ,而竹秆对霉菌 、微生物以及
虫子的侵袭的抵抗力主要与其化学成分的组成相
关 [ 7] (Abd.Latif1991)。
云南箭竹竹秆中的化学成分中 SiO2的含量随
着年龄的增加而逐渐增大 。这可能是由于竹子能够
不断的吸收土壤中的无机矿质元素 ,从而增加灰分
的含量 ,而硅主要存在于竹秆的表皮当中 ,以抵抗昆
虫的侵袭 ,但是在竹秆中过高的灰分和 SiO2的含量
会显著的影响竹材的加工以及碱液的回收 。 H.
NoralHisham在分析 Gigantochloascortechini的化学
成分中指出 ,不同年龄竹材间苯 -醇抽提物的含量
没有明显的变化趋势 [ 8] 。在云南箭竹竹材的化学
成分分析当中 ,也发现云南箭竹的苯 -醇抽提物的
含量随着年龄的增加而逐渐增大 ,但年龄对云南箭
竹的苯 -醇抽提物含量的影响并不显著。同时也没
有观察到苯 -醇抽提物的含量随着竹秆高度变化的
任何变化趋势。
在云南箭竹的竹材中木质素和综纤维素的含量
随着年龄的增加而逐渐增大 ,同时总纤维素的含量
由竹秆的基部到顶部逐渐增大 ,但在云南箭竹秆中
Klason木质素并没有发现其含量随着高度有任何显
著的变化趋势。竹秆中的木质素及综纤维素含量的
增加主要是由于维管束中大量纤维细胞的次生壁加
厚和木质化 。Gritsch等 2004年报道了竹秆纤维细
胞壁在第一个生长季节以及从第一年到第三年会显
著的加厚 [ 9] 。在竹秆的基部比竹秆的上部含有相
对较高的薄壁组织 ,而在竹秆的上部含有相对较高
的维管束密度 ,因而在竹秆的上部含有相对较高的
综纤维素含量。
云南箭竹的综纤维素含量与其他竹种相比 ,包
括料慈竹 、水竹 、紫竹以及淡竹和刚竹等竹种 ,平均
含量略低 ,造成这种现象的主要原因可能是由于云
南箭竹竹壁较厚 、实心程度较高 ,维管束的密度相对
较低 ,薄壁组织相对较多 ,而纤维细胞相对较少造成
的;次要原因可能是由于不同报道之间对于样品的
取材部位以及试验存在误差造成的。
郑蓉(2001)认为不同海拔可以影响毛竹木质
素的含量 ,但未对海拔影响毛竹木质素含量的显著
性进行分析 [ 10] 。贾举庆等(2006)报道纬度对慈竹
(Neosinocalamusofinis)木质素的含量的积累有明显
的促进作用 ,但对硬头黄(Bambusarigida)木质素的
含量没有明显的促进作用;同时 ,纬度对两种竹子的
综纤维素的含量没有显著性的影响 [ 11] 。尽管不同
地理种源之间云南箭竹秆材的化学成分的含量存在
少许差异 ,但这些差异也并不显著 。不同地理种源
间云南箭竹的化学组成成分含量之间的差异可能主
要是受环境因素的影响 ,如不同种源地的气候 、土壤
以及个体之间的差异等等 ,次要原因可能是在材料
的取材 、化学分析测定过程中存在一定的误差等等。
因而在筛选云南箭竹作为材用竹引种推广时 ,并不
需要考虑地理种源因素 。
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