全 文 ：书第 43卷 第 9期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol．43 No．9
2015年 9月 JOUＲNAL OF NOＲTHEAST FOＲESTＲY UNIVEＲSITY Sep． 2015
1)“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD23B01)。
第一作者简介:杨喜，女，1989年 8月生，国际竹藤中心，博士研
究生。E－mail:yangxijy@ 126．com。
通信作者:杨淑敏，国际竹藤中心，副研究员，E－mail:yangsm@
icbr．ac．cn。
收稿日期:2014年 4月 17日。
责任编辑:任 俐。
梁山慈竹化学成分的变异性1)
杨喜 刘杏娥 杨淑敏 田根林 马建峰
(国际竹藤中心，北京，100102)
摘 要 对梁山慈竹综纤维素、α－纤维素、木质素、聚戊糖、苯醇抽出物、冷水抽出物、热水抽出物、1% NaOH
抽出物和灰分等 9个化学成分指标及其随竹龄和竹高部位的变化情况进行了系统的研究。结果表明:梁山慈竹从
2年生至 5年生，综纤维素和 4种抽出物质量分数表现减小的趋势;α－纤维素变化幅度极小;木质素和聚戊糖表现
增大趋势，4年生时达到最大。除 α－纤维素外，其他 8项化学组分在 4 个竹龄上均表现极显著差异。基部综纤维
素、α－纤维素和 4种抽出物质量分数最高，木质素和聚戊糖质量分数最低。上部则完全相反，中部各化学成分质
量分数居中。除 α－纤维素和苯醇抽出物外，其他 7项化学组分在竹高部位上均无显著性差异。梁山慈竹的综纤
维素和 α－纤维素质量分数低于硬头黄竹，略高于龙竹、撑绿杂交竹和车筒竹;4 种抽出物和灰分质量分数略高于
硬头黄竹，低于其他 3种丛生竹。
关键词 梁山慈竹;化学成分;竹龄;竹高部位
分类号 S795．5;Q946－3
Variation on Chemical Properties of Dendrocalamus farinosus / /Yang Xi，Liu Xing’e，Yang Shumin，Tian Genlin，
Ma Jianfeng(International Centre for Bamboo and Ｒattan，Beijing 100102，P． Ｒ． China)/ / Journal of Northeast Forestry
University，2015，43(9) :41－44．
We studied the chemical compositions of holocellulose，α-cellulose，lignin，pentosan，benzene-alcohol extractive，
water extractive，hot-water extractive，1% of NaOH extractive and ash in Dendrocalamus farinosus，and their variations
with bamboo age and culm height． The content of holocellulose decreased from two- to five-year old with no significant
difference in α-cellulose，nevertheless significant difference in remaining compositions between five-year bamboos． Lignin
and pentosan increased to four-year old and then falling with extreme value at four-year old，oppositely four kinds of extrac-
tives and ash were slightly decreased to four-year-old and then increased． Along culm height，the contents of four kinds of
extractives in base position reached maximum as well as holocellulose and α-cellulose，while lignin and pentosan at the
minimum． The contents of chemical compositions in upper position were just opposite to the base，middle position with al-
most medium． There were significant differences in α-cellulose and benzene-alcohol extractives among three culm positions
at 0．01 level． Holocellulose content in D． farinosus was lower than that in Bambusa rigida，and a little higher than that in
Bamdusa pervariadilis×Grandis Nin，D． giganteus，and Bambusa sinospinosa． Four kinds of extractives and ash in D． fari-
nosus were slightly higher than those in Bambusa rigid，but lower than those in other three sympodial bamboos．
Keywords Dendrocalamus farinosus;Chemical composition;Bamboo age;Culm height
竹材的化学成分是其物理力学性能和加工利用
的基础，对保障竹材制浆造纸得率和作为承重结构
材都起着决定作用［1－2］。竹材的化学成分与木材类
似，主要由纤维素、半纤维素和木质素三大成分组
成。纤维素是木材细胞壁的骨架物质，赋予材料强
度和弹性;半纤维素是细胞壁的黏结物质，起着填充
和部分胶着作用，赋予材料剪切强度;木质素是细胞
壁的硬固物质，起到增强结构刚性的作用［3－6］。竹
材 α－纤维素(40% ～50%)和木质素(20% ～26%)的
高质量分数使竹材具有强度高、硬度大、弹性好等特
点，从而使其成为一种重要的绿色环保建筑材料。
梁山慈竹(Dendrocalamus farinosus) ，牡竹属，是
一种地下茎合轴型丛生竹，秆高 8 ～ 12 m，直径 4 ～ 8
cm，主要分布在广西、广东、云南和四川，是优良丛
生纸浆用材竹，潜在的大型工业丛生用竹，极具开发
价值。目前国内对梁山慈竹的研究局限于培育、秆
形结构、生态效益和物理力学等方面［7－8］，有关于其
化学成分变异性分析的研究未见报道。文中对梁山
慈竹主要化学成分在不同竹龄和竹高部位之间进行
了差异性分析，并以另外 4种丛生竹———硬头黄竹、
撑绿杂交竹、龙竹、车筒竹作为参比竹种进行对照分
析。以期为梁山慈竹综合开发利用提供科学依据。
1 材料与方法
于四川长宁竹海镇，采集竹龄为 2 年生、3 年
生、4年生和 5 年生梁山慈竹各 10 根，竹子生长正
常，无病虫害。齐地伐倒后，每株从离地约 1．5 m 的
整节处，向上截取约 2 m长一段作为试材基部，再依
次向上截取约 2 m 长两段分别作为中部和上部，均
在整节处截断。在基部、中部和上部下端竹筒中间
截取约 5 cm长的竹环，每个环上取大约 500 g试材，
将其劈成细片，风干，再经粉碎机磨碎，截取通过
DOI:10.13759/j.cnki.dlxb.20150721.003
40 目筛而不能通过 60 目筛的细末，凉至室温后，
贮存于 1 000 mL 有磨砂玻璃塞的广口瓶中，供试
验使用。
本研究共测定梁山慈竹 2、3、4、5年生竹秆的基
部、中部和上部及参比竹种(3 年生的硬头黄竹、撑
绿杂交竹、龙竹和车筒竹)的综纤维素、α－纤维素、
木质素、聚戊糖、苯醇抽出物、冷水抽出物、热水抽出
物、1% NaOH抽出物和灰分等 9项指标。各指标均
按造纸原料分析方法国家标准进行测定［9］。其中
纤维素质量分数用硝酸乙醇法测定，综纤维素用酸
性亚氯酸钠法测定，木质素采用 Klaon 法测定，聚戊
糖采用二溴化法测定。
2 结果与分析
2．1 梁山慈竹化学成分随竹龄的变化情况
2．1．1 细胞壁主要物质
竹材纤维细胞壁主要成分是木质素和综纤维
素，它们是判断材料利用价值高低、确定制浆工艺的
主要依据［10］26－99。2、3、4、5 年生梁山慈竹的综纤维
素、聚戊糖、抽出物和灰分等化学成分测试结果见表
1。植物综纤维素质量分数是衡量其作为制浆造
纸或水解工业原料优劣的重要经济指标，包括纤
维素和半纤维素。由表 1 可知，梁山慈竹综纤维
素质量分数从 2 年生至 5 年生依次下降，降低幅度
较小(3．9%) ，以 2 年生最大，5 年生最小，平均值为
73．2%。随着竹子生长期增加，综纤维素略有下降
的趋势，与陈友地等［11］对 10 种竹子的研究结果一
致。一般说来，针叶材的综纤维素质量分数为 65%～
73%、阔叶材的为 70% ～ 82%、禾本科的为 64% ～
80%［5］104，可见梁山慈竹的综纤维素质量分数属于
中上等，是较好的制浆原料。
纤维素是竹材纤维细胞壁的骨架物质。α－纤
维素质量分数从 2 年生至 5 年生变化幅度极小，绝
对差异小于 0．2%，平均值 49．86%。一般木材和竹
材的纤维素质量分数为 40% ～ 50%［5］117，梁山慈竹
较高的纤维素质量分数决定了其具有较高的强度和
弹性模量［8］。半纤维素的成分几乎全为聚戊糖，所
以可借用其间接衡量竹材半纤维素的质量分数。在
制浆造纸过程中，半纤维素打浆时容易水化，促进纤
维间的交织，增加纤维的结合度，从而提高纸张的机
械强度。聚戊糖质量分数随竹龄的变化情况与江泽
慧等［12］研究的半纤维素质量分数随着竹龄的增加
而增加近似，平均质量分数为 17．33%，与一般竹材
(19% ～ 23%)接近，比针叶材(10% ～ 15%)高得
多［5］269。梁山慈竹中适量的聚戊糖有利于制浆造纸
和糖醛的综合开发利用。
表 1 梁山慈竹 4个竹龄的主要化学成分质量分数 %
竹龄 综纤维素 α－纤维素 木质素 聚戊糖 苯醇抽出物 冷水抽出物 热水抽出物 1% NaOH抽出物 灰分
2年生 74．52 49．95 20．46 16．56 3．93 14．17 16．30 34．73 1．68
3年生 73．97 49．80 21．96 17．70 3．70 13．17 14．43 33．39 1．13
4年生 72．76 49．77 23．20 17．85 3．34 12．70 13．39 32．22 0．70
5年生 71．58 49．93 21．95 17．22 4．53 14．12 15．28 33．80 1．14
木质素是苯丙烷基衍生物通过碳碳键和醚键聚
合而成的三维结构天然高分子化合物，其质量分数
的高低对生产工艺有十分重要的影响，质量分数高，
蒸煮困难，消耗的化学药品也相对较多［10］26－99。梁
山慈竹木质素质量分数在 4 年生时达到最大，其他
竹龄则较为接近，平均值为 21．89%，小于毛竹、马尾
松［13］，其较低的木质素质量分数可降低制浆蒸煮中
的耗药量，且易成浆。Itoh［14］指出，竹材在第一个生
长季即完成木质化，而 Lin et al．［15］研究表明，纤维
和大多数薄壁细胞的木质化过程不止一年，可能持
续 7 a，这与本试验结果相吻合。
2．1．2 抽出物
抽出物即非细胞壁物质，主要存在于活组织的
细胞内外液中，其因极性、酸碱性和相对分子质量的
不同，在不同溶剂中的溶解度各不相同［4］。由数据
分析可知，苯醇抽出物、冷水抽出物、热水抽出物、
1% NaOH抽出物的质量分数随竹龄的变化趋势均
表现为先增大后减小的趋势，以 2 年生最高，4 年生
时最小(表 1)。苯醇抽出物常被称为“树脂”，其存
在常增加蒸煮时化学药品的消耗，延长蒸煮时间。梁
山慈竹苯醇抽出物质量分数平均值为 3．86%，比毛
竹、桉木和杨木高［13］，说明其含有较多的蜡质、树脂
酸和脂肪酸等物质。冷水抽出物和热水抽出物质量
分数分别为 13．54%、14．85%，高于毛竹、桉木和杨木
的［13］。1% NaOH抽出物质量分数平均值为 33．53%，
远高于毛竹、桉木和杨木的［13］，说明其低分子聚戊
糖和低分子木质素质量分数较高。原料较高的碱抽
出物使化学制浆中耗碱量增加。
2．1．3 灰分
灰分是竹子纤维经过灼烧后残留的无机物，为
各种矿物元素的氧化物。由表 1 可知，灰分质量分
数随竹龄的增长从 2 年生至 4 年生逐渐减小，4 年
生至 5年生增大，4 年生时达最小。平均质量分数
为 1．16%，略低于毛竹，高于桉木和杨木［13］。灰分
24 东 北 林 业 大 学 学 报 第 43卷
质量分数高，不利于碱液回收，使造纸耗碱量增大。
由方差分析结果可知(表 2) ，4 个竹龄 α－纤维
素质量分数在 0．01水平上无显著差异，其他 8 项化
学组分指标均表现极显著差异。而且 4年生梁山慈
竹的木质素和聚戊糖质量分数最高，抽出物和灰分
质量分数最小，可推出，4年生梁山慈竹是制浆成本
较低，虫蛀、霉变现象较少，强度和弹性模量较高，且
最不易生物降解的竹龄。
2．2 梁山慈竹化学成分随竹高部位的变化情况
梁山慈竹沿竹秆高度方向的基部、中部和上部
的综纤维素、聚戊糖、抽出物和灰分等化学成分质量
分数测试结果见表 3。随竹秆纵向高度的增加，综
纤维素质量分数从基部至上部有小的下降幅度;α－
纤维素质量分数也有减小趋势，但变化幅度极小;木
质素和聚戊糖质量分数从基部至上部均呈增加趋
势，分别增加了 3．9%和 3．4%。苯醇抽出物、冷水抽
出物、热水抽出物和 1%NaOH抽出物质量分数在竹
秆高度方向均以基部最大，上部最小;灰分质量分数
以上部最小，中部最大。这与 Li et al．［16］对毛竹的
研究结果不完全一致。
表 2 梁山慈竹 4个竹龄间、3 个竹高部位间各化学成分质
量分数方差分析
指 标
p值及显著性
4个竹龄间 3个竹高部位间
综纤维素质量分数 0＊＊ 0．454
α－纤维素质量分数 0．817 0＊＊
木质素质量分数 0＊＊ 0．326
聚戊糖质量分数 0＊＊ 0．171
苯醇抽出物质量分数 0＊＊ 0＊＊
冷水抽出物质量分数 0＊＊ 0．065
热水抽出物质量分数 0＊＊ 0．478
1% NaOH抽出物质量分数 0＊＊ 0．096
灰分质量分数 0＊＊ 0．919
注:＊＊表示在 0．01水平上差异极显著。
表 3 梁山慈竹竹高部位的化学成分质量分数 %
竹高部位 综纤维素 α－纤维素 木质素 聚戊糖 苯醇抽出物 冷水抽出物 热水抽出物 1% NaOH抽出物 灰分
基部 73．57 50．24 21．50 17．10 4．27 13．96 15．18 34．14 1．17
中部 73．28 49．91 21．83 17．21 3．42 13．58 14．90 33．48 1．20
上部 72．78 49．44 22．34 17．68 3．83 13．09 14．47 33．00 1．12
在基部，α－纤维素质量分数最高，木质素和聚
戊糖质量分数最低，4 种抽出物质量分数和灰分质
量分数都最高。表 2分析结果表明，除 α－纤维素和
苯醇抽出物质量分数在竹高部位上表现出极显著性
差异外，其他 7项化学竹材指标均无显著性差异。
2．3 梁山慈竹与其他 4种丛生竹的成分比较
从表 4可知，5 个竹种中，综纤维素、α－纤维素
和木质素质量分数以硬头黄竹最高，车筒竹最低，龙
竹则与梁山慈竹最为接近。梁山慈竹相比硬头黄
竹，综纤维素、α－纤维素和木质素质量分数分别少
4．2%、5．0%和 2．4%;相比车筒竹，三者质量分数分
别高出 3．7%、4．6%和 1．1%。相比资料报道的毛竹、
甜竹等竹种，综纤维素质量分数明显偏高，木质素质
量分数偏低。苯醇抽出物、冷水抽出物、热水抽出物
和 1% NaOH 抽出物 4 种抽出物质量分数从高到低
的排列均为龙竹、撑绿杂交竹、车筒竹、梁山慈竹、硬
头黄竹。梁山慈竹聚戊糖质量分数比龙竹的略高，
比撑绿杂交竹、硬头黄竹和车筒竹的略低;其灰分质
量分数与撑绿杂交竹和硬头黄竹比较接近，远低于
龙竹和车筒竹的。
表 4 5种丛生竹材的化学成分的质量分数 %
竹种 综纤维素 α－纤维素 木质素 聚戊糖 苯醇抽出物 冷水抽出物 热水抽出物 1% NaOH抽出物 灰分
硬头黄竹 77．25 52．40 22．49 18．64 3．16 11．71 12．83 30．50 1．34
撑绿杂交竹 72．48 47．18 21．91 18．23 4．36 15．44 17．68 33．75 1．08
车筒竹 71．31 47．63 21．63 19．31 3．28 14．89 16．55 33．48 3．33
龙竹 73．35 50．11 21．83 16．74 5．68 23．11 24．17 38．13 2．15
梁山慈竹 73．97 49．80 21．96 17．70 3．70 13．17 14．43 33．39 1．13
从综纤维素、α－纤维素来看，5种竹材的综纤维
素质量分数属于中上等，纤维得率都会比较高，且竹
材强度和刚性较好。但从 4种抽出物和灰分质量分
数来看，梁山慈竹和硬头黄竹成本较低，龙竹和车筒
竹成本较高。梁山慈竹中较高的综纤维素、α－纤维
素质量分数和适当的聚戊糖质量分数，为竹纤维的
制备提供了有利的条件，但较高的木质素质量分数
以及半纤维素和木质素之间所形成的木质素—碳水
化合物复合体，使其“脱胶”工艺有点复杂。
3 结束语
梁山慈竹综纤维素、α－纤维素、木质素、聚戊
糖、苯醇抽出物、冷水抽出物、热水抽出物、1%
NaOH抽出物和灰分质量分数平均值分别为:73．2%、
49．86%、21．89%、17．33%、3．86%、13．54%、14．85%、
33．53%和 1．16%。
梁山慈竹从 2 年生至 5 年生，综纤维素质量分
数表现出小幅度下降;α－纤维素变化幅度极小;木
34第 9期 杨喜，等:梁山慈竹化学成分的变异性
质素和聚戊糖表现出先增大后减小趋势，4 年生时
达到最大;4种抽出物均先逐渐较小后增大，4 年生
时达最小。基部综纤维素、α－纤维素和 4 种抽出物
质量分数最高，木质素和聚戊糖质量分数最低。上
部则完全与之相反，中部各化学成分质量分数居中。
4个竹龄 α－纤维素质量分数在 0．01 水平上无显著
差异，其他 8项化学组分指标均表现极显著差异;竹
高部位上除 α－纤维素和苯醇抽出物质量分数表现
出极显著性差异外，其他 7 项化学组分指标均为无
显著差异。
梁山慈竹的综纤维素和 α－纤维素质量分数低
于硬头黄竹的，略高于其他 3 种丛生竹的;4 种抽出
物和灰分质量分数稍高于硬头黄竹的，低于其他 3
种丛生竹的。
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(上接 22页)
目前，对广西青梅的群落加以保护，人为干扰较
少，在群落发育的过程中，经自然选择、自然演替，林
木之间的空间关系复杂、多样、高度协调发展。因
此，广西青梅的群落是一个由不同树种呈高度混交
结构状态组成的复杂群落，这种结构使不同的树种
占据各自有利的生态位，形成种间的协调互利关系，
维持群落整体结构的稳定状态。
致谢:本研究得到王磊、林建勇及那坡县林业局
的大力支持，衷心感谢!
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