全 文 ：第 !" 卷 第 ! 期
# $ % $ 年 ! 月
林 业 科 学
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,234，# $ % $
利用 &5065&789:; 测定实心瓜多竹微纤丝角"
徐金梅% < 赵荣军% < 吕建雄% < 任海青% < =/>?3@ )689A# < B89C DE905#
（%1 中国林业科学研究院木材工业研究所 < 北京 %$$$F%；
#1 ’&(=G H8@?3580A &75?97? 89I )9C59??359C，J3568@? K8C %$，’08L@/9 &/E@M，.57@/358 ;%"F，,EA@38058）
关键词：< 实心瓜多竹；微纤丝角；&5065&789:;；变异规律
中图分类号：&NFO；&NP%1 %< < < 文献标识码：,< < < 文章编号：%$$% Q N!PP（#$%$）$! Q $%"" Q $O
收稿日期：#$$F Q $P Q ;%。
基金项目：国家“十一五”科技支撑课题（#$$"K,R%FK$!）资助。
"赵荣军为通讯作者。国际竹藤网络中心余雁博士在试验中给予的帮助，福建华安竹种园邹跃国工程师在本研究野外采样中的大力支
持，在此一并致谢。
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< < 实心瓜多竹（@,$0,$ $AB;"C+.-;+$）隶属于瓜多
竹属（@,$0,$），丛生，是南美洲主要栽培竹种之一，
广泛分布于哥伦比亚、厄瓜多尔、巴西、阿根廷等国，
竹材基部实心，高 #O T，径 %O 7T 左右，是较好的建
筑用原料，耐短期零度低温，适应我国热带、南亚热
带或中亚热带与南亚热带过渡区的气候条件（邹跃
国，#$$N）。我国于 #$$# 年从厄瓜多尔引进了此竹
种，在福建、广州、广西等地栽种，生长情况良好。
竹纤维是竹材主要组成之一，存在于维管束鞘
中（周芳纯，%FFP）。整个竹秆由 O$_ ‘ "$_的薄壁
组织、;$_ ‘ !$_ 的纤维、"_ ‘ %$_ 的输导组织
（导管和筛管）组成（-5?A?，%FFP）。微纤丝角不仅影
响纤维的质量，对纸浆造纸性能产生重要影响，而且
它和密度是决定弹性模量的 # 个主要因素，密度越
大，微纤丝角越小，弹性模量越大（余观夏等，
#$$#）。黄盛霞等（#$$O）采用光学显微镜法测定毛
竹微纤丝角平均值为 F^，从竹壁内壁向外壁略有减
小，与江泽慧等（#$$$）和王朝辉等（#$$!）利用 S 射
线衍射法的研究结果基本一致，而余雁等（#$$N）利
用 S 射线衍射法研究认为毛竹微纤丝角在径向的
差异不大，并无稳定的变化规律。光学显微镜法和
S 射线衍射法是测定木材微纤丝角常用的方法，但
上述 S 射线衍射设备不能从竹壁内壁到外壁连续
测定竹材微纤丝角。澳大利亚联邦科学与工业组织
（’&(=G）自 主 开 发 的 木 材 性 质 快 速 测 定 仪
（&5065&789:;）能快 速、连 续 测 定 木 材 微 纤 丝 角
（)689A，%FFF；)689A "* $;D，#$$%；&7M5T0?7a "* $;D，
#$$O）。本文利用 &5065&789:; 法连续测定了实心瓜
多竹竹材的微纤丝角，旨在揭示实心瓜多竹微纤丝
角的变异规律，尤其是径向变异规律，以期为该引种
! 第 " 期 徐金梅等：利用 #$%&$#’()*+ 测定实心瓜多竹微纤丝角
竹的培育和加工利用提供基础数据。
!" 材料与方法
,- ,! 材料 ! 实心瓜多竹竹材 .//0 年 ,/ 月采集于
福建华安竹种园，由于该竹为引种竹，采样时仅有 ,
和 . 年生竹，因此选择胸径一致、竹秆通直、无虫害
的 . 年生竹作为样竹，其竹秆高度为 0- 12 3，胸径
为 "- 2 ’3，含水率为 ,.0- /,4。自距地面 2/ ’3 高
处锯倒后，为便于运输，将竹秆在竹节处锯为约 . 3
长的竹段，运回实验室气干。本研究取 + 株 . 年生
竹作为研究对象，在每株的第 + 节（基部）、,/ 节（中
部）、,0 节（梢部）的节间中部取 . 个尺寸为 ./ 33
（5）6 ,/ 33（ 7）6 !（竹壁厚）的竹块，将每个竹块
从竹壁内壁到外壁依次切取厚约 , 33 的竹片，去
掉毛刺，利用粉末 8 射线衍射仪测定每一竹片的微
纤丝角。同时，将另一个竹块制作为 1 33（ 5）6
. 33（7）6 !（竹壁厚）的试样，用于 #$%&$#’()*+ 测
定。在微纤丝角测定前，将所有试样置于恒温恒湿
箱中调至平衡含水率。
,- .! 设备与方法 ! 粉末 8 射线衍射仪（ 8’9:;<
9;=）（以下简称 8>?）为 9()(%@<$’(% 公司生产。在
测定微纤丝角时，将制作好的样品用双面胶垂直固
定在旋转样品台上，入射光为点聚焦光源，入射光路
与试样弦切面垂直，接收光路与入射光路的夹角为
..- 0A。主要参数为：管电压 "/ BC，管电流 "/ 3D，
样品台旋转范围为 / E +0/A。得到竹材衍射强度谱
（图 ,），从图 , 可以看出在 F/A和 .1/A处 . 个衍射峰
的峰形差别较大，. 个峰不能采用同一基线拟合，因
此本文将 8 射线图谱转化为 GH’:% 脚本语言后，采
用 /- 07 法（I(&:，,FF1），利用 J;$K$=) 软件的高斯函
数（L(MNND3O）对 "2 E ,+2A 和 ..2 E +,2A之间的衍
射强度值进行单峰拟合，取 . 个单峰拟合平均值为
微纤丝角值。
#$%&$#’() 为澳大利亚联邦科学与工业组织自主
开发的一种木材性质快速测定仪，由图像分析仪、8
射线密度仪和 8 射线衍射仪 + 个测试系统组成。
经过多年的升级改造，现已研发出 #$%&$#’()*+，该设
备能以分辨率为 /- /. 33 从髓芯到树皮连续获得
生长轮宽度、各种木材细胞直径、木材密度、细胞壁
微纤丝角及纤维素微晶宽度数据，还可以准确推算
弹性模量等。本文在测定实心瓜多竹微纤丝角时，
将上述制备好的试样垂直固定在活动样品架上，为
了确保测定结果准确性，安放试样时应尽力保证竹
材纤维垂直于样品架的台面。主要参数为：管电压
P +2 BC，管电流 ./ 3D，分辨率 /- /.2 33。测定
后，利用仪器自带软件，将 8 衍射强度转化为微纤
丝角值。
图 ,! 实心瓜多竹微纤丝角 8 射线衍射图谱
Q$KR ,! 8*;(@ S$TT;(’<$=) UQD O;=T$%: =T "# $%&’()*+,’*$
(R靠近竹壁外壁 JM<:; %(@:;；VR中部 U$SS%: %(@:;；
’R靠近竹壁内壁 W)):; %(@:;R
利用 #$%&$#’()*+ 测定竹材微纤丝角时，从内壁
到外壁，以分辨率为 /- /.2 33 的速度扫描，也就是
在厚度为,/ 33竹壁上能得到 "// 个微纤丝角值。
利用 8>? 测定时，由于试样制作的限制及仪器本身
不能自竹壁内壁到外壁自动连续测定，在厚度为
,/ 33竹壁上最多只能制 ,/ 个试样得到 ,/ 个微纤
丝角值。因此，为了比较分析 #$%&$#’()*+ 与 8>? 的
测定结果，试样取自相邻部位，把 #$%&$#’()*+ 在试样
径向上连续测得的结果按 8>? 试样径向距离和尺
寸平均为 " E 0 段进行一对一比较。为便于观察微
纤丝角在径向的变化趋势，采用 #$K3(O%=< X- / 软件
绘制 #$%&$#’()*+ 测定的微纤丝角径向变化图，并采
用负指数函数进行平滑处理；将 8>? 法径向上测
得的 " E 0 个微纤丝角值连成曲线。
#" 结果与分析
.- , ! #$%&$#’()*+ 和 8>? 测定值的比较分析 !
#$%&$#’()*+ 和 8>? 测得的微纤丝角见表 ,。从表 ,
可知，#$%&$#’()*+ 测定的微纤丝角平均值为 X- .A，分
布范围为 0- X E ,.- 0A；8>? 测定的实心瓜多竹微纤
丝角为 X- XA，分布范围为 0- F E ,.- .A。#$%&$#’()*+
和 8>? 测定值相差 /- / E .- 2A，方差分析表明二者
差异不显著（表 .），并具有较强的线性相关性（图
.），相关系数（-）为 /- X"，决定系数（-.）为 /- 1,。
.- . ! 微纤丝角的变异规律 ! 将 + 株竹 8>? 和
#%$&$#’()*+ 的测定值分别平均后，绘制竹秆不同高
度处的径向变异图（图 +，"）。从图 + 可以看出，实
心瓜多竹基部微纤丝角大于中部，中部大于梢部。
微纤丝角自竹壁内壁到外壁有减小的趋势，其中中
10,
林 业 科 学 !" 卷 #
# # # 表 !" #$%&$#’()*+ 和 ,-. 测定的微纤丝角
/(01 !" 234 5(6( 78(9:;85 0< #$%&$#’()*+ ()5 ,-.
竹节数
$%&’(%)*’
%+,-’(
测定方法
.’&/)*0
距竹壁外壁的距离（竹壁外壁 1内壁）
230&4%5’ &) 3%%’( 5+6, 7466（ 3%%’( 648’(9)+&’( 648’(）: ,,
; < = ! > "
均值
.’4%
=
?@2
A36B3A54%9=
绝对偏差
C-0)6+&’ *’B34&3)%
;D
?@2
A36B3A54%9=
绝对偏差
C-0)6+&’ *’B34&3)%
;"
?@2
A36B3A54%9=
绝对偏差
C-0)6+&’ *’B34&3)%
EF " GF ; ;DF < ;DF G ;;F G ;
EF < HF G HF E EF > GF ! ;DF ! ;F = DF = ;F !
HF E EF ; EF G GF ! EF ; — EF >
HF H EF < EF ; EF G EF " — EF =
DF ; DF ; DF E DF > DF > — DF ;
"F G HF H HF ! HF " — — HF !
HF D "F E EF " HF D — — HF =
DF D DF G ;F < DF " — — DF ;
表 =" ,-. 和 #$%&$#’()*+ 测定的微纤丝角的方差分析
/(01 =" >(;$()’8 ()(%<9$9 ?@ 234 78(9:;85 0< #$%&$#’()*+ ()5 ,-.
差异源
I45&)(
偏差平方和
A+, )J 0K+4(’0
自由度
*J
平均偏差平方和
.’4% 0K+4(’
! " ! DF D>
测定方法 L’&7’’% ,’&/)*0 GF GEG " ; GF GEG " =F ;;D E DF DE; > =F G"D =
误差 M(()( <>"F EG> ! ED =F <;; ;
总误差 N)((’5&’* &)&46 <""F EE> ; E;
图 <# ?@2 和 A36B3A54%9= 测定的微纤丝角
I3OP <# @’64&3)%0/3Q )J .IC ,’40+(’*
-8 ?@2 4%* A36B3A54%9=
部处靠近竹壁内壁处微纤丝角较小的原因可能与试
样制作误差有关。从图 ! 可知，利用 A63B3A54%9= 测
得的微纤丝角大多分布于 HF D R GF DS之间，其分布
范围为 "F < R ;HF ES，比 ?@2 测得的微纤丝角分布范
围（"F G R ;竹材本身微纤丝角的变化。从图 ! 还可以看出，纵
向上，基部、中部和梢部的微纤丝角值从竹壁内壁至
"F > ,,（如图 ! 中竖直虚线所示），基部处微纤丝角
值大于中部，中部大于梢部；自 "F > ,, 至竹壁外
壁，基部、中部和梢部处微纤丝角差异不大。径向
图 =# ?@2 测定的竹秆不同部位从竹壁内壁
到外壁微纤丝角的变化
I3OP =# T4(34&3)% )J .IC ,’40+(’* -8 ?@2 4& *3JJ’(’%& /’3O/& )J
5+6, J(), 3%%’( 648’( &) )+&’( 648’( )J 5+6, 7466
上，无论在竹秆任何部位，从竹壁内壁到外壁，基部、
中部和梢部的微纤丝角变化趋势很相似。径向变化
趋势可分为 = 段：竹壁内部处微纤丝角最大，自竹壁
内壁至 < ,, 处，迅速减小；自 < R " ,,，变化不大；
自 " ,, 至竹壁外壁，略有增加。为了更直观地描
述不同高度处实心瓜多竹微纤丝角的径向变化模
式，采用负指数函数对不同高度处的微纤丝角进行
了平滑处理（图 >C，L，N），从 = 个图中可以看出，基
部、中部和梢部的微纤丝角，从竹壁内壁到外壁的变
化趋势非常相似。
E";
! 第 " 期 徐金梅等：利用 #$%&$#’()*+ 测定实心瓜多竹微纤丝角
图 "! #%$&$#’()*+ 测定的竹秆不同部位从
竹壁内壁到外壁微纤丝角的变化
,$-. "! /(0$(1$2) 23 4,5 67(8907: ;< #%$&$#’()*+ (1 :$33707)1
=7$-=1 23 ’9%6 3026 $))70 %(<70 12 29170 %(<70 23 ’9%6 >(%%
图 ?! #%$&$#’()*+ 测定的竹秆基部、中部、梢部
从竹壁内壁到外壁微纤丝角的变化
,$-. ?! /(0$(1$2) 23 4,5 67(8907: ;< #%$&$#’()*+
(1 ;21126，6$::%7 (): 12@ 23 ’9%6 3026 $))70
%(<70 12 29170 %(<70 23 ’9%6 >(%%
!" 结论与讨论
A(0(678>(0() 等（BCDE；BCFG）将竹材纤维细胞
的细胞壁结构描述为多层宽窄交替的细胞壁层，正
是由于竹材纤维细胞壁的多层结构，使其细胞壁模
型与木材纤维细胞不同。木材纤维细胞壁分为初生
壁和次生壁，其中次生壁又可分为 #B，#H，#+ + 层，木
材微纤丝角指 #H 层微纤丝与细胞主轴间的夹角（申
宗圻，BCCG）。A(0(678>(0() 等（BCDE）按木材细胞
壁层构造理论，将竹材纤维细胞壁分为初生壁、次生
壁过渡层（这层并不总是存在）和由 #B I %，#H I 1，#+ I %，
#" I 1，#? I %，#E I 1等多层构成的次生壁（而不像木材次
生壁的 + 层构成），且每层与细胞长轴夹角不一。
因此可以认为本研究中的竹材微纤丝角是纤维壁各
层纤丝与细胞主轴夹角的平均值。
#$%&$#’()*+ 与 JKL 测定微纤丝角的原理基本
相似，与 JKL 相比，#$%&$#’()*+ 在研究微纤丝角时
有以下可取之处：第一，利用 #$%&$#’()*+ 测定竹材微
纤丝角时，试样安装于试样台后，自动步进装置能以
设定的分辨率（!GM GH 66）带动试样前进，连续测
定微纤丝角，精确揭示竹材微纤丝角径向变化规律；
第二，利用 #$%&$#’()*+ 测定竹材微纤丝角的径向变
异只需制作 B 个竹内壁到外壁的完整试样，不仅大
大减少试样制作时间，也避免了试样制作误差；第
三，#$%&$#’()*+ 利用自带程序将衍射强度转化为微
纤丝角值，这不仅为后续的数据处理节约了时间，也
避免在拟合过程中容易引起的人为误差。
#$%&$#’()*+ 测定的实心瓜多竹微纤丝角平均值
为 FM HN，与余雁等（HGGD）、王朝晖等（HGG"）利用软
J 射线所测得毛竹微纤丝角（CN）接近。本研究中
利用 #$%&$#’()*+ 研究的实心瓜多竹微纤丝角径向变
化趋势可分为 + 段：靠近竹壁内壁的微纤丝角最大，
自竹壁内壁至 H 66 处，微纤丝角迅速减小；自
H O E 66，变化不大；自 E 66 至竹壁外壁，略有增
加。江泽慧等（HGGG）和王朝辉等（HGG"）认为毛竹
微纤丝角从竹壁内壁向外壁略有减小，余雁等
（HGGD）认为毛竹微纤丝角在径向的差异不大，并无
稳定的变化规律。所述之所以与本文结果不同，可
能是由于本文采用的 #$%&$#’()*+ 连续测定，得到多
个微纤丝角的结果。本研究仅分析了 H 年生实心瓜
多竹的微纤丝角变化规律，多年生实心瓜多竹微纤
丝角如何变化还有待研究，从而为该引种竹今后的
培育和加工利用提供科技支撑。
参 考 文 献
黄盛霞，马丽娜，邵卓平，等 . HGG?. 毛竹微观构造特征与力学性质关
CEB
林 业 科 学 !" 卷 #
系的研究 $安徽农业大学学报，%&（&）：&’% ( &’"$
江泽慧，邹惠谕，阮锡根，等 $ &’’’$应用 ) 射线衍射技术研究竹材超
微结构 *：竹材纤丝角 $林业科学，%"（%）：+&& ( +&,$
申宗圻 $ +--’. 木材学 $ & 版 $北京：中国林业出版社 $
王朝晖，江泽慧，阮锡根 $ &’’!$ ) 射线直接扫描法研究毛竹材密度的
径向变异规律 $林业科学，!’（%）：+++ ( ++"$
余观夏，江泽慧，阮锡根，等 $ &’’&$ 竹材的动切变模量与密度及纤丝
角的关系 $南京林业大学学报，&"（%）：, ( -$
余 # 雁，王 # 戈，覃道春，等 $ &’’/$ ) 射线衍射法研究毛竹微纤丝角
的变异规律 $东北林业大学学报，%,（0）：&0 ( %’$
周芳纯 $ +--0. 竹材的构造 $竹类研究，（+）：+/0 ( +-!$
邹跃国 $ &’’/$ !"#$"# #%&’()*+,’*# 适生性和幼林结构调控技术 $ 竹子
研究汇刊，%,（%）：+0 ( &+$
1234 * 5$ +--/. 67489: 8; )<92: =42>?94=4@A 8; =BC98;BD9BE 2@FE4 B@
G88H，I29A &：674 HB;;92CAB8@ HB2F92= )<92: HB;;92CAB8@ D: =2A49B2E>
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（责任编辑 # 石红青）
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