１纤维形态测定
参照王曙光［４］等方法进行测定，分别取上述材料节段中央１０ｃｍ左右的竹环，将其削成长约２ｃｍ的火柴棍状，将其放入２５ｍＬ具塞试管中，倒入Ｊｅｆ－ｆｅｒｙ离析液（按１００ｇ•Ｌ－１铬酸∶１００ｍＬ•Ｌ－１硝酸＝１∶１体积比配制）将材料浸没，离析３６～７２ｈ。待材料浸透（用镊子轻轻一夹即完全散开为宜）。将离析液倒出，用蒸馏水冲洗至中性，倒入７０％的酒精进行保存。取离析部分以１％番红染色１～２ｍｉｎ后用蒸馏水洗去染液，然后按常规方法制成制片，通过显微镜（凤凰牌ＰＨ１００－３Ｂ４１Ｌ－ＩＰＬ）用显微测微尺测定纤维长度、宽度、细胞腔径和壁厚等，每一试样观测５０根以上纤维，每一部位至少观察１５０根纤维，记录数据，然后采用ＳＰＳＳ１９．０统计分析软件对云龙箭竹不同部位、不同龄级及同一龄级不同部位的均值进行多重比较与方差分析。
２结果与分析
２．１化学成分
测试结果显示，云龙箭竹的灰分含量为１．３４％、ＳｉＯ２含量为０．２９％、苯－醇抽提物为３．８０％、酸溶木质素为２．１６％、酸不溶木质素为２１．５８％、综纤维素含量为６９．０５％（表１）。２．１．１不同年龄间云龙箭竹化学成分的变化从表１可以看出，不同年龄间云龙箭竹的化学成分含量不尽相同。其中，云龙箭竹的灰分含量变化随着秆龄的增加而呈先下降又有所回升的趋势，且Ⅰ龄级与Ⅱ、Ⅲ龄级间差异显著；随着秆龄的增加，ＳｉＯ２的含量变化在Ⅰ、Ⅱ龄级间有上升的趋势，但这种趋势并不明显；随着秆龄的增加，综纤维素含量变化呈先下降再回升的趋势，且Ⅱ龄级与Ⅰ、Ⅲ龄级间差异显著；总木质素和苯－醇抽提物含量变化随着秆龄的增加，呈先上升又下降的趋势，特别是Ⅰ龄级和Ⅱ、Ⅲ龄级之间总木质素含量变化趋势较为明显，而苯－醇抽提物含量变化仅在Ⅰ龄级和Ⅱ龄级之间差异较为明显。因此，年龄对云龙箭竹主要化学成分含量变化的影响较大。２．１．２不同部位间云龙箭竹化学成分的变化从表１可以看出，不同部位间的云龙箭竹主要化学成分含量并不相同，但差异不明显。其中，随着竹秆高度的增加，灰分和ＳｉＯ２含量变化趋势一致，即呈先降后升的趋势；而苯－醇抽提物含量，随着竹秆高度的增加而增加，酸溶木质素与苯－醇抽提物含量变化趋势一致，而酸不溶木质素却相反，总木质素在基部含量最高，上部次之，中部最少；而综纤维素在中部含量最高，基部次之，上部最少。然而，对云龙箭竹的各项主要化学成分进行方差分析表明，不同部位间的主要化学成分含量变化并不明显。因此，部位不是云龙箭竹主要化学成分含量变化的显著影响因子。２．１．３年龄和部位对云龙箭竹的影响随着年龄和部位的变化，云龙箭竹的主要化学成分含量也不尽相同。其中Ⅰ龄级中，除灰分含量和酸不溶木质素外，ＳｉＯ２、苯－醇抽提物、综纤维素和酸溶木质素及总木质素含量变化在竹秆轴向上的差异不显著；灰分在中部和上部中含量较高，基部含量较低，综纤维素含量具有类似的变化趋势；总木质素含量随着竹秆高度的增加而逐渐下降。在Ⅱ龄级中，灰分与ＳｉＯ２含量具有类似的变化趋势，即中部最低，基部次之，上部最高；随着竹秆高度的增加，综纤维素含量逐渐下降，上部与基部间差异显著，而苯－醇抽提物含量却与综纤维素含量变化规律相反，表现为上部最高，中部次之，基部最少，且上部与基、中部间差异显著；总木质素含量变化趋势为中部的最低，上部的次之，基部的最高，且基部与中、部差异显著。在Ⅲ龄级中，灰分和综纤维素的含量变化趋势类似，即随着竹秆高度的增加而减少，且上部和基部间差异明显；总木质素和ＳｉＯ２含量也具有类似的变化趋势，即中部的最低，上部的次之，基部的最高，且基部与上部间差异明显；苯－醇抽提物的含量，中部的最低，基部的次之，上部的最高，但三者间差异并不显著。因此，年龄和部位共同对云龙箭竹主要化学成分含量的差异造成了显著影响。
２．２纤维形态特征
试验观察得知，云龙箭竹的纤维细胞细长，两端渐尖，细胞腔径较小，细胞壁较厚，偶有细胞钝尖，纤维细胞两壁常具纹孔（图１）。云龙箭竹的纤维形态特征测试结果见表２。２．２．１纤维的长度、宽度及长宽比一般来说，在一定的范围内，细而长的纤维能增加纸张的强度、耐折度和耐破度，并与撕裂度直接相关，纤维过短，如平均长度＜０．４ｍｍ，则不宜用于造纸［４］。试验测定结果表明，云龙箭竹纤维长度在０．４１～３．９５ｍｍ之间，平均长度为１．６１ｍｍ、１．５３ｍｍ以上的纤维约占总数的５０％以上，根据国际木材解剖学会的规定，纤维长度在０．９０ｍｍ以下的为短纤维，＞１．６０ｍｍ的为长纤维，介于二者间的中级纤维，＞３．００ｍｍ的为极长纤维［５－６］，因此，云龙箭竹还是以中长纤维为主；宽度为５．２０～４９．４０μｍ，平均宽度１６．３６μｍ；长宽比的区间为２６．７７～３７１．２５，平均值为１０５．６９。从表２可以看出，云龙箭竹的纤维细胞长度及长宽比呈现出随着年龄的增长而逐渐变短的变化趋势，且Ⅰ龄级与Ⅱ、Ⅲ龄级之间差异极显著；而纤维细胞的宽度却为Ⅱ龄级＞Ⅲ龄级＞Ⅰ龄级，且Ⅰ、Ⅱ龄级间差异显著。由此可见，年龄对云龙箭竹纤维细胞的长度、宽度及长宽比影响较为明显。从竹秆部位的变化来看，云龙箭竹的纤维细胞通常中部的长度较长，中部的长宽比远大于上部和基部的，且无论是纤维长度还是长宽比这种差异都较为明显。因此，年龄和部位对云南箭竹纤维长度及长宽比影响显著。２．２．２纤维的壁厚、腔径及壁腔比测试结果显示：云龙箭竹的纤维细胞壁厚在１．９５～２０．５４μｍ之间，平均厚度为６．８０μｍ；细胞腔径在０．２６～２３．４０μｍ之间，均值为２．７７；细胞壁腔比在０．２２～９９．００之间，均值为９．３８。随着年龄的增长，云龙箭竹的纤维细胞壁厚呈现出逐渐加厚的趋势，且Ⅰ龄级与Ⅲ龄级之间差异显著，Ⅱ龄级与Ⅰ、Ⅲ龄级之间差异不显著。然而，在不同部位间，云龙箭竹的纤维细胞壁厚变化规律并不明显。另外，云龙箭竹的纤维细胞壁腔比，随着竹秆高度的增加表现出先上升再下降的趋势，且基部与中、上部差异显著，而中部与上部间差异并不显著；随着年龄的增长，云龙箭竹的纤维细胞壁腔比呈现出先下降再上升的趋势，且Ⅰ龄级与Ⅲ龄级之间差异显著，而Ⅰ龄级与Ⅱ龄级之间及Ⅱ龄级与Ⅲ龄级之间差异不显著。因此，年龄和部位也是云龙箭竹纤维细胞壁腔比变化的显著影响因子，年龄是纤维细胞加厚的显著影响因素。２．２．３纤维长度的频率分布纤维长度的频率分布是确定纸浆原料配合率的主要依据，也是衡量造纸原料优劣的重要指标［７］。在造纸原料中，纤维分布在较长级中且频率又高者，其纸浆质量一定优良。对云龙箭竹的纤维长度进行频率分析可知，云龙箭竹的纤维长度主要集中在０．７５～２．２５ｍｍ之间，两级的纤维分布只占少数，平均长度为１．６１ｍｍ（图２）。从图２可看出，云龙箭竹的纤维长度大致呈正态分布，由于偏度为０．６２＞０，说明云龙箭竹纤维长度频率分布呈右偏态，纤维长度最大频率集中在１．００～１．５０ｍｍ之间，均值右边较为分散，平均长度在１．５０ｍｍ以上的占总数的１／２以上，因此，云龙箭竹的纤维组成以中长纤维为主。
３讨论
３．１化学成分
云龙箭竹的灰分含量均值随着年龄的增长而呈先下降再略上升的变化趋势，而张齐生［８］等认为前５年生毛竹（Ｐｈｙｌｌｅｓｌａｃｈｙｅｄｕｌｉｓ）竹材的灰分含量随着秆龄的增加而减少，５年生以上的竹材却随着秆龄的增加而增加，出现这种差异的原因，王曙光［３］等认为可能是取材目测的差异造成的。而ＳｉＯ２含量的均值却随着秆龄的增加而呈先上升再略有下降的趋势，笔者认为这可能是随着竹龄的增加，薄壁细胞的数量逐渐减少，竹子向土壤吸收矿质营养物质的能力有所下降，硅以非结晶水化合物ＳｉＯ２的形式不断地沉积在纤维细胞壁和细胞间隙中，并以硅酸盐的形式在竹子中运输。而苯－醇抽提物含量随着秆龄的增加，也表现出先增加再下降的趋势。Ｈ．ＮｏｒｕｌＨｉｓｈａｍ［９］等认为苯－醇抽提物含量在不同秆龄间并没有显著的变化趋势，而在云龙箭竹中，Ⅱ龄级中的苯－醇抽提物含量显著高于Ⅰ、Ⅲ龄级中的。总木质素含量的均值变化趋势与苯－醇抽提物的类似，但Ⅰ龄级中的显著低于Ⅱ、Ⅲ龄级中的，说明随着秆龄的增加，云龙箭竹纤维细胞的木质化程度在Ⅰ龄级至Ⅱ龄级间较为明显，而到Ⅲ龄级略有下降趋势，但不明显。张齐生［８］等认为木质素含量的变化随着年龄的增加而逐渐增加，笔者认为这种变化趋势的差异不仅与取材目测差异有关，而且可能与竹种不同及同种竹种不同分布环境也有关系；不同秆龄云龙箭竹的综纤维素含量均值表现为Ⅱ龄级的最低，Ⅲ龄级的次之，Ⅰ龄级的最高，且Ⅱ龄级中显著低于Ⅰ、Ⅲ龄级中的。另外，不同部位竹秆中的主要化学成分变化规律并不明显，各个年龄段的云龙箭竹，从竹秆基部到上部变化规律不一致，无法得出一致的规律。因此，年龄是云龙箭竹的主要化学成分存在差异的显著影响因素。此外，研究表明海拔和纬度对竹材主要化学成分的含量也会有影响。刘主凰［１０］等认为人工毛竹林的灰分、苯－醇抽提物及木质素含量，随着海拔高度的增加而逐渐升高；郑蓉［１１］认为毛竹木质素含量受不同海拔高度的影响；贾举庆［１２］等报道有关纬度变化对慈竹（Ｎｅｏｓｉｎｏｃａｌａｍｕｓｏｆｆｉｎｉｓ）和硬头黄（Ｂａｍｂｕｓａｒｉｇｉｄａ）木质素含量的影响，认为纬度变化对木质素含量变化的影响因竹种而异。然而，云龙箭竹主要分布在云南西部高寒山区，分布范围较小，目前尚未进行引种实验，无法分析比较不同海拔和纬度对其主要化学成分含量变化的影响。
３．２纤维形态特征
同一长度的纤维，长宽比大的纤维，其易弯曲性较大，易形成结合性较好的纸张，长宽比越大，其撕裂强度、交织性、弹性及柔韧性越高。造纸工业上一般认为纤维长宽比大于１００的，才是比较好的造纸原料，且比值越大越好［５－７］。测试结果显示，云龙箭竹的长宽比均值为１０５．６９。因此，云龙箭竹适合作为纸浆原料。有关纤维长度和部位之间的关系，通常认为纤维的长度与节间的长度有关，即节间较长的中部存在较长的纤维，基部和上部的纤维较短。林树燕［１３］等认为金丝慈竹（Ｂａｍｂｕｓａａｆｆｉｎｉｓ）纤维的平均长度的纵向变异规律在１年生和２年生中表现为基部＞中部＞上部，在３年生中表现为中部＞基部＞上部；ＳＧＷａｎｇ［１４］等认为云南箭竹的纤维长度在中部的最长，基部的次之，上部的最短；云龙箭竹的纤维平均长度的纵向变化规律除Ⅰ龄级中的为中部＞上部＞基部外，总体上与云南箭竹具有类似的规律。总体上，竹子的纤维长度与竹种的节间长度相关，因此，在筛选适合造纸的竹种的过程中，需要综合考虑不同竹种节间长度对纤维长度的影响。研究表明，秆龄对纤维细胞壁的加厚程度影响也较大。甘小洪［１５］等认为１ａ之中的毛竹茎秆纤维细胞壁的积累主要集中在３－６月份，在前３ａ中，纤维细胞壁的加厚趋势较为明显，以后将趋于稳定，并认为这种加厚方式与竹材材质的增进密切相关，有利于竹秆生长早期对外力破坏的抵制。云龙箭竹纤维细胞壁的平均厚度从Ⅰ龄级到Ⅲ龄级时，加厚程度较为明显，因此，秆龄对云龙箭竹的纤维细胞壁的加厚程度造成了显著影响。然而，从竹秆基部到上部，纤维细胞壁的加厚程度总体上变化规律并不明显。另外，壁腔比即纤维细胞双倍胞壁厚与胞腔直径之比，又称Ｒｕｎｋｅｌ比率，也是造纸工业衡量纤维原料优劣的标准之一。通常壁厚腔细的纤维，造纸的质量越好。Ｒｕｎｋｅｌ认为纤维壁腔比＜１的为上等纤维原料，＞１的为劣等原料，＝１的为中等纤维原料［１６］。云龙箭竹的壁腔比均值为９．３８，基于此，云龙箭竹属于劣等纤维原料。
４结论
从主要化学成分的组成情况来看，云龙箭竹的灰分及ＳｉＯ２含量较低，木质素和苯－醇抽提物含量中等，综纤维素含量较高，能得到较好的纸浆得率，用于造纸，原料的利用率较高，化学药品浪费较少，环境污染较少，因此，可考虑用于造纸。从纤维形态特征来看，云龙箭竹的纤维细胞长度中等，长宽比适中，但纤维细胞壁腔比较高，属于劣等纸浆原料，因此，在进行造纸原料选择时，应综合考虑原料的各项指标，以提高经济效益。
作者：唐国建 杨金梅 王曙光 罗燕欢 岳闻娟 单位：西南林业大学