全 文 ：车筒竹·箣竹和越南巨竹的力学性质研究
彭 颖 1 ,苏文会 1 ,范少辉 1＊ ,田根林1 ,刘广路 1 ,俞友明 2　
(1.国际竹藤网络中心 ,北京 100102;2.浙江林学院工程学院 ,浙江临安 311300)
摘要　[目的 ]研究大型丛生竹种车筒竹(BambusasinospinosaMcClure)、车箣竹(BambusablumeanaSchult.f.)和越南巨竹(Dendrocala-
musyunnanicusHsueh)竹材的各力学性质。 [方法]选取 3年生车筒竹 、箣竹和越南巨竹各 5株 ,按照国家标准要求制作各力学强度试
件 ,测定物理力学性质 ,并与传统材用竹种毛竹为参比进行分析。 [结果] 车筒竹 、箣竹和越南巨竹的顺纹抗拉强度分别达到 297.3、
279.2、265.0 MPa,均比毛竹材的相应强度大 ,顺纹抗压 、顺纹抗剪 、抗弯强度和抗弯弹性模量比毛竹材的相应值略小。 3种丛生竹的力
学强度与竹竿部位有关 ,从基部至梢部 ,各力学强度均呈现逐渐上升的趋势。 [结论 ]从力学性能上看 ,可考虑将车筒竹、箣竹和越南巨
竹 3种丛生竹种用作竹板材原料。
关键词　车筒竹;箣竹;越南巨竹;力学性质;板材
中图分类号　S95　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2010)10-05086-03
StudyonWoodMechanicalPropertiesofBambusasinospinosaMcClure, BambusablumeanaSchult.f.andDendrocalamusyunnani-
cusHsueh
PENGYingetal　(InternationalCentreforBambooandRatan, Beijing100102)
Abstract　[ Objective] TheresearchaimedtostudythewoodmechanicalpropertiesofBambusasinospinosaMcClure, Bambusablumeana
Schult.f.andDendrocalamusyunnanicusHsuehwhichweresympodialbamboos.[ Method] 5bamboosof3-yearoldBambusasinospinosaMc-
Clure, BambusablumeanaSchult.f.andDendrocalamusyunnanicusHsuehwerechose.Variousmechanicalstrengthtrialmaterialsweremade
accordingtothenationalstandardsrequirementstodeterminethemechanicalproperties, andcomparedwithMosobamboo.[ Result] There-
sultsshowedthatthetensilestrengthparaleltograin(δt)ofBambusasinospinosaMcClure, BambusablumeanaSchult.f.andDendrocalamus
yunnanicusHsuehwere297.3, 279.2 and265.0 MParespectively, whichwerelargerthanthoseofMosobamboo, andtheircompressive
strengthparaleltograin(δc), shearingstrengthparalleltograin(δs), bendingstrength(MOR)andmodulusofelasticityinstaticbending
(MOE)weresmallerthanthoseofMosobamboo.Themechanicalstrengthofthethreesympodialbambooshadrelativitywiththepositionof
bamboostem.Fromthebasalparttothetop, thewoodmechanicalpropertiesshowedanincreasingtrend.[ Conclusion] Bambusasinospinosa
McClure, BambusablumeanaSchult.f.andDendrocalamusyunnanicusHsuehcanbeusedasbambooboardmaterialfromtheirmechanical
properties.
Keywords　BambusasinospinosaMcClure;BambusablumeanaSchult.f.;DendrocalamusyunnanicusHsueh;Mechanicalproperty;Bamboo
board
　　我国是世界上最重要的产竹国 ,竹子的种类 、面积和蓄
积量都居世界首位。但从目前竹类资源的开发利用情况上
看还比较单一 ,尤其是竹板材加工几乎完全依赖毛竹 ,从而
造成了毛竹材价格居高不下 ,加工企业成本上升 ,而许多丛
生竹种生物量大 ,竿形通直 ,材质坚韧 ,具备明显优势和潜在
效益 。因此 ,筛选材性优良的竹种进行研究与开发对改善目
前竹资源的利用现状具有重要意义 。
车筒竹(BambusasinospinosaMcClure)、箣竹 (Bambusa
blumeanaSchult.f.)和越南巨竹(Dendrocalamusyunnanicus
Hsueh)是主分布于云南 、广西和广东等省区的大型丛生竹 ,
据文献记载和实地调查 ,这 3种丛生竹具有竿形高大 、节间
较长和径级大的特点。其中 ,车筒竹竿高 10 ～ 24m,胸径 6 ～
15cm,节间长 20 ～ 35 cm;箣竹竿高 10 ～ 20 m,胸径 8 ～ 15
cm,节间长 20 ～ 35 cm;越南巨竹竿高 10 ～24 m,胸径 10 ～ 18
cm,节间长 40 ～ 50 cm[ 1] 。从这些特点上看 ,这 3种丛生竹种
具有作板材原料的潜力。为此 ,笔者对车筒竹 、箣竹和越南
巨竹的抗拉 、抗压 、抗剪和抗弯强度等力学性能指标进行了
系统研究 ,并与材性优良的毛竹材作比较 ,旨在评价 3种丛
生竹作为板材原料的可能性 。
1　材料与方法
1.1　试件采集与加工
1.1.1　试件采集。 2008年 7月 ,在广西省南宁市广西林业
科学院附近的竹林随机采集生长正常 、无病虫害的车筒竹 、
箣竹和越南巨竹各 5株 ,均为 3年生 ,齐地砍倒 ,去梢头 ,然
后将竹竿 5等分 ,自基部到梢部分别标记为 1、2、3、4、5。取
其中的 1、3、5段 ,从靠近基部的一端向上截取约 1.5 m长的
竹段 ,分别代表各竹种的基部 、中部和梢部。将测试材料带
回试验室 ,各试材情况见表 1。
表 1　车筒竹、箣竹和越南巨竹力学性能测试的试材情况
Table1　CharactersoftestmaterialsfortestingwoodmechanicalpropertiesofBambusasinospinosa, BambusablumeanaandDendrocalamusyun-
nanicus
竹种
Bamboospecies
属名
Genericname
学名
Scientificname
年龄∥a
Age
株数
Numberofplants
平均竿高∥m
Averageheight
平均胸径∥cm
AverageDBH
车筒竹 箣竹属 BambusasinospinosaMcClure 3 5 15.48 14.2
箣竹 箣竹属 BambusablumeanaSchult.f. 3 5 17.36 9.6
越南巨竹 牡竹属 DendrocalamusyunnanicusHsueh 3 5 12.18 11.8
基金项目　国家 “十一五 ”科技支撑项目(2006BAD24B0702);国家林业局重点
项目(2006-10);竹藤专项资金项目(06/07-B19)。
作者简介　彭颖(1984-), 女 ,湖南石门人 ,硕士研究生 ,研究方向:竹
林培育。 ＊通讯作者 ,研究员 , E-mail:fansh@icbr.ac.cn。
收稿日期　 2009-12-28
1.1.2　试件加工。为了保证各试件取自竹竿上相对一致的
位置 ,将各段竹筒剖开 ,对称截取抗拉 、抗压 、抗剪和抗弯强
度的测试试材 ,保留试材 2个弦面竹青与竹黄的原状 ,将各
责任编辑　姜丽　责任校对　张士敏安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2010, 38(10):5086-5088, 5148
试材编号标记 。
1.2　试验方法　竹材的力学强度反映了其抵抗外界机械力
作用的能力 ,主要包括抗拉强度 、抗压强度 、抗弯强度和抗剪
强度等指标。按照国家标准 [ 2]制作各力学强度试件 ,顺纹抗
压试件尺寸为 30 mm×20 mm×20 mm(长度为顺纹方向),
抗弯强度和抗弯弹性模量为 300 mm×20 mm×20 mm(长度
为顺纹方向),抗拉试件与抗剪试件尺寸详见国家标准 [ 2] 。
测试方法参照 “竹材物理力学性质试验方法 ”[ 2] ,在微机控制
电子式木材万能力学试验机上进行。其中 ,将力学强度的测
试试件放入温度 20 ℃±2 ℃、相对湿度 65%±5%条件下的
恒温恒湿箱中 ,调整试件含水率至 9%～ 15%,测定出 “试验
时 ”强度值 ,进而推算出部分指标中试件含水率为 12%时的
强度值 ,以便相互间的比较。
2　结果与分析
2.1　3种丛生竹竹材的顺纹抗拉强度　竹材的抗拉强度指
木材沿纹理方向承受拉力荷载的最大能力 [ 3] 。沿试件的顺
纹方向 ,以均匀速度施加压力至试件破坏 ,可求出竹材的顺
纹抗拉强度。由表 2可知 ,车筒竹 、箣竹和越南巨竹的顺纹
抗拉强度分别为 297.3、279.2、265.0 MPa,其中车筒竹最大 ,
箣竹次之 ,越南巨竹最小 ,均大于毛竹的相应值 232.1 MPa,
亦大于优良的丛生竹种大木竹(Bambusawenchouensis)[ 4]的
抗拉强度 238.0 MPa和散生竹种红壳竹(Phylostachysiri-
descens)[ 5] 、雷竹(Phylostachyspraecox)[ 6]的相应强度 178.7、
231.9 MPa。同木本植物黄山松(PinustaiwanensisHayata)[ 7]
和福建含笑(MicheliafujianensisQ.F.Zheng)[ 8]相比 , 3种丛
生竹的顺纹抗拉强度更是远大于它们。
由表 2还可知 ,竹竿的部位不同 ,各力学强度值也不同。
3种丛生竹和参比竹种毛竹的各力学强度在竹竿纵向部位的
变异情况见图 1 ～ 5。由图 1可知 ,从基部至梢部 , 3种丛生
竹的顺纹抗拉强度均呈现逐渐上升的趋势 ,可能与竹竿从基
部至梢部的纤维变化有关 ,竹类植物从基部起 ,随着高度的
上升 ,其维管束密度逐渐增大 ,导管孔径变细 ,密度增大 ,力
学性能相应提高 。另外 ,从 3个竹种抗拉强度随竹竿部位的
变异程度上看 ,车筒竹曲线变化比较平缓 ,说明部位间强度
值差异较小 ,这一特点对竹材的加工与利用可能有较为有利
的影响 。
表 2　车筒竹、箣竹和越南巨竹在竹竿纵向部位的各个力学性能
Table2　WoodmechanicalpropertiesofBambusasinospinosa, BambusablumeanaandDendrocalamusyunnanicus
竹种Bamboospecies
部位Position
基本密度
g/cm3Basicdensity
顺纹抗拉强度∥MPaTensilestrengthparaleltograin
试验时Testperiod
顺纹抗压强度∥MPaCompressionstrengthparalleltograin
试验时Testperiod
含水率 12%时Atwatercontentof12%
顺纹抗剪强度∥MPaShearstrengthparaleltograin
试验时Testperiod
含水率 12%时Atwatercontentof12%
抗弯弹性模量∥GPaBendelasticmodulus
试验时Testperiod
抗弯强度∥MPaBendingstrength
试验时Testperiod
含水率 12%时Atwatercontentof12%
车筒竹 基部 Base 0.575 282.6 56.0 51.7 9.9 9.5 8.5 109.4 106.3
Bambusa 中部 Middle 0.608 303.0 61.5 56.2 10.9 10.5 11.0 112.4 107.4
sinospinosa 梢部 Top 0.634 306.4 65.6 59.2 11.7 11.1 12.1 118.6 113.6
McClure 平均 Mean 0.606 297.3 61.0 55.7 10.8 10.4 10.5 113.5 109.1
箣竹 基部 Base 0.541 242.0 55.6 51.2 9.4 9.0 8.3 104.7 100.5
Bambusa 中部 Middle 0.570 270.8 59.5 53.8 9.9 9.6 9.6 109.7 105.5
blumeana 梢部 Top 0.676 324.8 72.8 65.5 10.8 10.4 11.1 137.2 130.2
Schult.f. 平均 Mean 0.595 279.2 62.6 56.8 10.1 9.7 9.7 117.2 112.1
越南巨竹 基部 Base 0.656 218.2 56.5 53.3 8.7 8.7 8.9 136.2 138.2
Dendrocalamus中部 Middle 0.763 285.0 76.4 68.6 13.1 12.8 11.8 167.4 163.5
yunnanicus 梢部 Top 0.803 291.3 82.2 74.0 14.8 14.2 13.4 187.4 179.0
Hsueh 平均 Mean 0.741 265.0 71.7 65.3 12.2 11.9 11.4 163.7 160.2
毛竹 基部 Base 0.766 216.6 75.5 74.9 15.7 15.7 10.4 162.5 168.9
Moso 中部 Middle 0.758 229.1 80.0 79.6 16.8 16.7 11.9 170.1 176.2
bamboo 梢部 Top 0.789 246.6 78.9 78.2 17.1 16.9 12.4 173.7 179.7
平均 Mean 0.765 232.1 77.8 77.4 16.6 16.6 11.7 169.1 175.3
　注:毛竹为参比竹种 ,其数据来源于苏文会等的研究[ 4-9] 。　Note:Phylostachyseduliswascontrolspecies.ItsdataarefromtheresearchofSUWen-huietal.
2.2　3种丛生竹竹材的顺纹抗压强度　竹材的抗压强度指
木材沿纹理方向承受压力荷载的最大能力 ,是竹材力学性质
中最重要的特征之一 [ 3] 。由表 2可知 ,车筒竹 、箣竹和越南
巨竹的顺纹抗压强度分别为 55.7、56.8、65.3 MPa(调至含水
率为 12%时的强度值),其中 ,越南巨竹最大 ,箣竹次之 ,车筒
竹最小 ,均小于参比竹种毛竹的相应值 77.8 MPa,但与前人
研究的丛生竹种麻竹(DendrocalamuslatiflorusMunro)[ 10]和
散生竹种雷竹 [ 6] 、红壳竹 [ 5]相比 ,均较大 ,亦远大于杉木
(Cunninghamialanceolata)[11] 、火 力 楠 (Micheliamac-
clurel)[ 8] 、福建柏(Fokieniahodginsi)[ 11] 、福建含笑 [ 8]和黄山
松 [ 7]等木材的抗压强度。
由图 2可知 ,从竹竿基部至梢部 , 3种丛生竹抗压强度值
亦逐渐增大。从变异幅度上看 ,车筒竹曲线变化仍较平缓 ,
且与箣竹的变化曲线较接近 ,而越南巨竹的强度值在基部与
车筒竹和箣竹相当 ,中部和梢部远大于以上 2种 ,部位间强
度值的差异较大 。
2.3　3种丛生竹竹材的顺纹抗剪强度　竹材的顺纹抗剪指
通过加压形成剪切力使得试样受剪面呈顺纹方向破坏。从
表 2可知 ,车筒竹 、箣竹和越南巨竹的顺纹抗剪强度分别为
10.4、9.7、11.9MPa(调至含水率为 12%时的强度值)。相比
508738卷 10期　　　　　　　　　　　　　　　　彭颖等　车筒竹·箣竹和越南巨竹的力学性质研究
图 1　3种丛生竹与毛竹的抗拉强度随竹竿部位的变化
Fig.1　Thechangesoftensilestrengthparaleltograinofthree
sympodialbamboosandPhylostachyseduliswithdiffer-
entparts
图 2　3种丛生竹与毛竹的抗压强度随竹竿部位的变化
Fig.2　Thechangesofcompresionstrengthparaleltograinof
threespeciesofsympodialbamboosandPhylostachys
eduliswithdiferentparts
图 3　3种丛生竹与毛竹的抗剪强度随竹竿部位的变化
Fig.3　Thechangesofshearstrengthparaleltograinofthree
speciesofsympodialbamboosandPhylostachysedulis
withdifferentparts
而言 ,越南巨竹最大 ,车筒竹次之 ,箣竹最小 ,均比毛竹的抗
剪强度 16.6 MPa低 ,但均与优良的丛生竹种大木竹 [ 4]顺纹
抗剪强度相当 ,亦远大于杉木 [ 11] 、福建柏 [ 11] 、福建含笑 [ 8]等
木本植物的相应强度值。
由图 3可知 ,与抗拉 、抗压类似 ,从竹竿基部至梢部 , 3种
丛生竹抗剪强度值亦逐渐增大。其中 ,车筒竹与箣竹的抗剪
强度变化趋势较为接近 ,部位间强度值差异均较小 ,而越南
巨竹的强度值在基部与车筒竹和箣竹相当 ,到中部和梢部大
于以上 2种 ,随部位的变异较大。
图 4　3种丛生竹与毛竹的抗弯强度随竹竿部位的变化
Fig.4　Thechangeofbendingstrengthofofthreespeciesof
sympodialbamboosandPhylostachyseduliswithdifer-
entparts
图 5　3种丛生竹与毛竹的抗弯弹性模量随竹竿部位的变化
Fig.5　Thechangesofbendingelasticmodulusofthreespeciesof
sympodialbamboosandPhyllostachyseduliswithdifer-
entparts
2.4　3种丛生竹竹材的抗弯强度和抗弯弹性模量　抗弯强
度指木材承受逐渐施加弯曲荷载的最大能力 [ 3] 。车筒竹 、箣
竹和越南巨竹的抗弯强度分别为 109.1、112.1、160.2 MPa
(调至含水率为 12%时的强度值),其中越南巨竹最大 ,箣竹
次之 ,车筒竹最小 ,比毛竹材 169.1 MPa要低 ,但大于雷竹 [ 6]
等竹种和杉木 [ 11] 、火力楠 [ 8] 、鹅掌楸 [ 8] 、福建柏 [ 11] 、福建含
笑 [ 8]等木材的抗弯强度。
3个竹种的抗弯弹性模量分别为 10.5、9.7、11.4 GPa,略
小于毛竹 11.7GPa,但比苦竹(Pleioblastusamarus)[ 12]的弹性
模量大 ,比上述木本植物的相应模量值亦大。
由图 4、5可知 ,抗弯强度和抗弯弹性模量从基部到梢部
均逐渐增大。车筒竹部位间的抗弯强度差异仍较小 ,且变化
趋势与箣竹较接近 ,而越南巨竹在基 、中和梢部都要远大于
车筒竹和箣竹 。 3种丛生竹的抗弯弹性模量变异程度较为
接近。
从 3种丛生竹各力学强度随竹竿部位的变化趋势综合
来看 ,车筒竹与箣竹各变化趋势较接近 ,可能与它们同属箣
竹属 ,其纤维组织的结构比较接近有关 ,具体还有待于进一
步研究 。
3　结论与讨论
(1)与传统材用竹毛竹相比 ,车筒竹 、箣竹和越南巨竹竹
材的顺纹抗拉强度较大 ,顺纹抗压 、顺纹抗剪 、抗弯强度和抗
(下转第 5148页)
5088 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年
当季叶螨的发生基数产生了影响 ,采用指导方案用药②的叶
螨发生率有所降低 ,发生水平接近于原本基本条件较好的①
的平均发生水平 。
　　8月 22日的调查结果与 8月 14日不一致 ,原因是 3个
表 1　2008年 8月 14日与 8月 22日苹果园叶螨发生情况调查统计
Table1　TheoccurrencesituationsofpidermitesinapplegardenonAug14thandAug22ndof2008 %
试验地
Testfield
8月 14日叶螨受害率 DamagerateofpidermitesonAug14th
东 East 南 South 西 West 北 North 平均值 Mean
8月 22日叶螨受害率 DamagerateofpidermitesonAug22nd
东 East 南 South 西 West 北 North 平均值 Mean
① 14.6 13.7 14.3 15.4 14.5bB 8.7 9.4 8.1 9.4 8.9cC
② 13.2 12.8 14.4 13.6 13.5bB 12.0 11.6 11.6 10.8 11.5bB
③ 39.2 37.9 40.6 38.7 39.1aA 35.3 37.7 38.1 38.6 37.4aA
试验地均在 2008年 8月 16日喷施了一次杀虫杀菌混合剂 ,
与 8月 22日间隔 7 d,此时叶螨的种群数量尚未完全趋于稳
定 。总体来说 ,虽然试验地②的叶螨平均发生水平与①存在
差异 ,但极显著低于③,说明指导用药对于降低②的叶螨平
均发生水平起到了一定的积极作用 。
2.3　指导用药对苹果园蚜虫发生的影响　经过了整个指导
用药方案的周期实施 ,于 2009年 3月 26日调查了苹果园春
季的蚜虫发生情况 ,结果见表 2。由表 2可知 ,试验地②与①
的蚜虫发生水平相当 ,平均受害率分别为 13.8%和 13.6%,
差异不显著 ,而③蚜虫的平均危害率为 27.1%,极显著高于
②和①。这说明整个用药指导方案的周期实施 ,影响了 3个
试验地蚜虫的发生情况 ,采取不同的用药措施后 ,原来基本
条件一致的②和③,蚜虫的发生程度发生了明显的变化 , ②
的蚜虫发生率明显降低 ,发生水平接近于原本基本条件较好
的①的平均发生水平 ,而极显著低于③的蚜虫平均发生率。
表 2　2009年 3月 26日苹果园蚜虫发生情况调查统计
Table2　TheoccurrencesituationsofaphidsinapplegardenonMar
26thof2009 %
试验地
Testfiled
受害率 Damagerate
东 East 南 South 西 West 北 North 平均值 Mean
① 13.0 13.4 14.1 13.7 13.6bB
② 14.2 12.2 14.5 14.4 13.8bB
③ 27.8 25.4 27.7 27.4 27.1aA
3　结论与讨论
(1)指导用药的主旨是结合控草 、松土 、秋剪等常规管护
措施 ,科学选用低毒化学农药品种 ,充分利用农药禀性 ,注重
农药混用和轮用 ,做到科学合理使用农药。该研究严格遵守
指导用药主旨 ,做到了合理用药 ,试验中 3个苹果园的叶螨
和蚜虫的发生趋势相同 ,均表明指导用药方案可以降低叶螨
和蚜虫的平均发生水平 ,也说明指导用药在提高化学农药的
药效方面有着积极的作用 ,这也正是重视指导用药的根本意
义所在 。
(2)试验过程中 ,观察了增加施药次数对天敌的影响 ,结
果表明 ,与之前相比 , 3个试验地中的二双斑唇瓢虫 、天牛茧
蜂和异色瓢虫的种群数量没有明显差异 ,说明在试验地②增
加用药次数并未对天敌昆虫产生明显影响。实施指导用药
的试验地②的苹果树树势明显提高 ,与往年相比 ,病果 、烂果
较少 ,果实着色较好 ,晚落叶 15d左右。
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(上接第 5088页)
弯弹性模量比毛竹材的相应值略小;而与麻竹 、红壳竹 、雷竹
等竹种及福建柏 、黄山松 、杨树 、杉木等木本植物的各力学性
能相比 , 3种丛生竹材的力学强度均较大。因此 ,从力学性能
上看 ,可考虑将 3种丛生竹种用作竹板材原料。
(2)3种丛生竹的力学强度与竹竿部位有关 ,从基部至
梢部 ,随着密度的增大 ,各力学强度相应提高。其中 ,车筒竹
的变化曲线比较平缓 ,说明强度随部位的变异较小。而越南
巨竹部位间强度值差异较大 ,作为板材用时需要充分考虑其
特点。
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5148 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年