方形毛竹竹材培育技術(shù)研究

范偉青，黃明文，謝愛香,藍(lán)本寬，畢雅瑩，周成敏

(1.遂昌縣自然資源和規(guī)劃局，浙江 遂昌 323300； 2.麗水市農(nóng)林科學(xué)研究院，浙江 麗水 323000)

毛竹(Phyllostachysedulis)是一種重要的禾本科植物，雖然具有生長快、周期短、產(chǎn)量高、用途廣等特點(diǎn)[1]，但目前竹產(chǎn)業(yè)面臨市場、成本、生態(tài)等多重壓力，毛竹竹材價(jià)格2017年比2012年最高峰時(shí)的價(jià)格幾乎下降了50%[2]，然而竹制工藝品的竹材需求卻越來越大，由于自然界生長特異的竹子數(shù)量較少，研究主稈人工造型的報(bào)道甚少，開展這方面的研究，不僅能為制造竹制工藝品提供特殊材料，達(dá)到竹材增值的目的，還能幫助竹農(nóng)解決賣竹難的問題。為此，根據(jù)毛竹主稈的粗生長在竹筍出土前就基本定型規(guī)律[3]和在毛竹竹筍長成新竹的過程中，其主稈形狀有可塑性[4]以及在很大程度上是不直接需光的[5]，且毛竹幼竹在林內(nèi)的弱光條件也能很好地進(jìn)行光合作用[6],研究試圖通過對毛竹竹筍套方形鉆孔不銹鋼模具，觀測透氣孔對毛竹主稈形狀和竹節(jié)生長的影響，以期探索出毛竹竹筍在模具內(nèi)的生長規(guī)律，為竹制工藝品特殊竹材人工造型提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)位于浙江省麗水市遂昌縣西北部的應(yīng)村鄉(xiāng)，地理坐標(biāo)119°8′32″E，28°41′1″N，全年平均氣溫為17.1 ℃，最高氣溫為40.1 ℃，最低氣溫為-9.7 ℃，年降水量為1 212.5 mm，大于10 ℃年積溫1 273.3 ℃，無霜期223 d，相對濕度79%。試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在高棠村，土名：后山，海拔610 m，土壤為山地紅壤，pH 5.5-6.5，土層深度60 cm以上，林分是經(jīng)過改建、大小年明顯的筍竹兩用林基地(2019年為出筍大年)，立竹量為2 250株·hm-2，平均胸徑12.2 cm，竹林年齡結(jié)構(gòu)比例1、2、3度(含3度以上)立竹株數(shù)比為41∶27∶32。

1.2 試驗(yàn)材料

在立地條件基本一致、經(jīng)營管理水平相同的竹林里，選擇筍體粗度(距離地面5 cm處)外圍周長在40～45 cm之間，筍高度在25～35 cm之間健壯的竹筍為供試對象。模具委托浙江省遂昌雄立鋁合金經(jīng)營部加工，采用0.12 cm、0.15 cm、0.18 cm厚的不銹鋼做成錐臺型的正方形模具，上底面直徑為10.5 cm，下底面為12 cm，高為200 cm，為了防止模具被風(fēng)吹倒和促使竹筍能順利入模生長，在模具下端增加高20 cm，上底面直徑為12 cm，下底面為15 cm開口型的基座，正方形模具可一分為二，合起來就成方形，中間為鏍絲釘固定。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1不同厚度處理 鋼板厚度設(shè)3個(gè)處理，處理A為0.12 cm，處理B為0.15 cm，處理C為0.18 cm，3個(gè)重復(fù)，每個(gè)處理3株，共計(jì)36株。

1.3.2不同孔隙大小處理 設(shè)4個(gè)處理，處理A無孔模具，處理B為64個(gè)直徑1.5 cm孔模具，處理C為64個(gè)直徑3.0 cm孔模具，對照處理(CK)為不用模具，3個(gè)重復(fù)，每個(gè)處理3株，共計(jì)36株。

1.4 上模造型

2019年4月10日前后，當(dāng)筍長出地面25～35 cm時(shí)，筍體大小基本可分辨時(shí)即可進(jìn)行上模。上模時(shí)，將筍直接套入模具中，然后，用鐵絲在模具3個(gè)不同方向牽拉固定，以保證造型的強(qiáng)制力，防止竹筍生長時(shí)偏倒。

1.5 數(shù)據(jù)采集與分析

2019年7月10-11日拆模，調(diào)查經(jīng)過造型和對照(自然生長)的200 cm主稈中每節(jié)的節(jié)間長度和竹節(jié)數(shù)量，測量時(shí)，最后一節(jié)如有一半以上在模具內(nèi)按一節(jié)計(jì)算，不到一半不計(jì)節(jié)數(shù)。測量節(jié)間長度工具用300 cm的鋼卷尺。主稈高指對照樣株與套模樣株相對應(yīng)節(jié)數(shù)的總高度；對照樣株記錄從地面開始至200 cm(模具高)自然高度的竹節(jié)個(gè)數(shù)，套模的從地面開始向上記錄與對照相同節(jié)數(shù)的長度。胸徑測量主稈130 cm處的直徑，測量工具用200 cm的測樹圍尺。

為了對比鉆孔處理對幼竹成竹過程的影響，數(shù)據(jù)采用DPS軟件LSD法進(jìn)行多重比較及差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鋼板厚度對竹筍生長膨脹力的影響

從試驗(yàn)現(xiàn)場觀察，隨著竹筍生長膨大，處理B和處理C的模具，鋼板沒有向外突出變形，鏍絲釘固定接口處也沒有突出；處理A模具，鋼板沒有向外突出變形，但兩塊模具連接鏍絲釘固定處略微突出。3個(gè)處理的鋼板厚度都能承受竹筍生長向外膨脹力。

2.2 模具孔隙對竹節(jié)的影響

竹筍套模后，經(jīng)2～3 d觀察1次，有洞孔處理模具B、C，發(fā)現(xiàn)15 d左右出模，B比C遲1～2 d出模，自模具下端至上口，生長規(guī)律呈現(xiàn)先緩慢后逐漸加快，直至出模后恢復(fù)自然生長；處理A(無孔模具)的竹筍，套模15 d后全部死亡，最高的長度110 cm，為此，處理A未作分析，僅對處理B、處理C和對照進(jìn)行分析，現(xiàn)將套模具3個(gè)月后調(diào)查的表觀數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，見表1。

表1 模具孔隙對竹節(jié)的影響

表1可見，B、C處理，隨著孔隙增大，毛竹節(jié)間的平均長度也增長，B處理的平均節(jié)間長為11.76 cm，C處理的平均節(jié)長為13.33 cm。所有處理的節(jié)間長度分別比對照16.67 cm減少了29.45%和20.04%。處理間達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，B、C處理之間達(dá)顯著差異，B、C處理與對照之間達(dá)到極顯著差異；毛竹的竹節(jié)個(gè)數(shù)隨著孔隙增大竹節(jié)個(gè)數(shù)減少，B處理的竹節(jié)個(gè)數(shù)最多，為17個(gè)；對照的竹節(jié)個(gè)數(shù)最少，為12個(gè)。所有處理的竹節(jié)個(gè)數(shù)分別比對照增加了41.67%、25.00%，B、C處理之間差異不顯著，B、C處理與對照之間達(dá)到顯著差異。由此可見，光照強(qiáng)度和透氣強(qiáng)度與竹筍的縱向生長有直接的影響，這與方飛燕等研究的不同光照強(qiáng)度對毛竹幼竹成竹過程有顯著差異[7]以及鄭林水等分析竹筍高生長細(xì)胞分裂所生產(chǎn)的熱量無法及時(shí)散發(fā)會造成竹筍死亡[4]結(jié)果一致。

由表1中的毛竹節(jié)間平均長度可見，隨著模具孔隙增大，毛竹節(jié)間的平均長度增長，而毛竹竹節(jié)個(gè)數(shù)卻隨著模具孔隙增大是減少的。為此，為分析模具孔隙對竹節(jié)的相關(guān)關(guān)系，對毛竹節(jié)間長度(Y)、竹節(jié)個(gè)數(shù)(Y)與模具孔隙(X)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行相關(guān)性回歸分析，得出回歸方程式和相關(guān)系數(shù)(R2):毛竹節(jié)間長度：y=4.199 6x+12.478，R2=0.91；竹節(jié)個(gè)數(shù)：y=-4.076 1x+16.066，R2=0.85，根據(jù)相關(guān)性回歸分析結(jié)果：毛竹節(jié)間長度與模具孔隙之間呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，毛竹竹節(jié)個(gè)數(shù)與模具孔隙之間呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2均達(dá)到0.85以上，這說明毛竹節(jié)間長度、竹節(jié)個(gè)數(shù)與模具孔隙相關(guān)關(guān)系緊密，在生產(chǎn)中可以根據(jù)需要，對模具孔隙進(jìn)行調(diào)整，以培育出相應(yīng)的竹材。

2.3 模具孔隙對竹材的影響

試驗(yàn)結(jié)果(表2)發(fā)現(xiàn)，竹節(jié)高度隨著模具孔隙增大而增高， B處理的平均竹稈高度為110.53 cm，C處理的平均竹稈高度為152.57 cm。B、C處理的竹稈高度分別比對照207.10 cm減少了46.63%和26.33%。處理間達(dá)到極顯著水平(P<0.01)；毛竹的胸徑B處理與C處理相同，對照的大了0.46 cm，經(jīng)分差分析和多重比較，處理之間差異不顯著。由此可見，模具孔隙對竹稈高度生長有直接的影響，但不會影響竹稈胸徑的生長。分析原因，新竹主稈高度，可能是用模具強(qiáng)制改變毛竹主稈形狀，造成部分竹筍養(yǎng)分輸送通道遭壓，養(yǎng)分供給減少，致使竹筍高生長受影響，加上模具孔隙度不同，對竹筍高生長細(xì)胞分裂所生產(chǎn)的熱量散發(fā)有快有慢，所以，新竹主稈矮化有差異；新竹胸徑，竹類植物只有初生生長，沒有次生生長，形態(tài)生長在短期內(nèi)一次完成。一株竹的竹稈粗細(xì)在竹筍出土?xí)r就已決定了[8]，所以新竹胸徑的生長幾乎不受光照強(qiáng)度的影響,而取決于竹筍的大小。

表2 模具孔隙對竹材的影響

2.4 模具孔隙對毛竹主稈形狀的影響

從試驗(yàn)現(xiàn)場觀察，模具大小配置和竹筍大小有較大關(guān)系，如模具大而竹筍偏小，毛竹主稈成不了方形，如竹筍比模具偏大，毛竹主稈形成方形時(shí)，會導(dǎo)致主稈竹壁輕微內(nèi)凹；如竹筍體積過大，導(dǎo)致整個(gè)毛竹主稈竹壁和竹節(jié)內(nèi)凹，形成夾層(見圖A)；只有模具大小與竹筍大小(竹筍直徑略大模具直徑)相對一致時(shí)，工藝竹材造型較好，模具孔隙對毛竹主稈形狀不會造成影響(見圖B)。

圖A 竹筍比模具大 圖B竹筍與模具大小相等Fig.A Bamboo shoots are larger than molds Fig.B Bamboo shoots are comparable to the molds

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著竹筍生長膨大，3個(gè)厚度處理模具，都能承受其向竹筍生長向外膨脹力，模具鋼板不會變形，不影響竹稈成形。但從觀察分析，模具鋼板厚度不宜低于0.12 cm，因?yàn)樵谠摵穸葧r(shí)，兩塊模具連接鏍絲釘固定處略微突出，說明低于該厚度的鋼板承受力已不能抵御竹筍生長向外的膨脹力。毛竹竹筍長成新竹的過程中，利用不同孔隙的不銹鋼模具套住筍體，新竹主稈隨著孔隙增大，節(jié)間的平均長度也隨著增長，而竹節(jié)個(gè)數(shù)卻隨著孔隙增大而減少，竹稈高度會隨著模具孔隙增大而增高，但對竹稈胸徑大小沒有影響。為此，在生產(chǎn)中可以根據(jù)需要，通過模具孔隙的調(diào)整，按照人為設(shè)定的長度培育出所需要的工藝毛竹竹材，通過竹筍粗度和模具的大小選擇，培育出市場需要的不同大小規(guī)格的工藝毛竹竹材。

3.2 討論

筍高度在25～35 cm之間，對毛竹筍套上200 cm長的無孔不銹鋼模具，超出了竹筍生長抵御外界干擾的承受能力，容易造成死亡，但試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)當(dāng)筍高度處于65 cm左右時(shí)，套上200 cm長的無孔不銹鋼模具，也有個(gè)別樣株能生長發(fā)育成幼竹的現(xiàn)象存在，原因是筍高度已近模具1/3，相對離上模洞口光熱環(huán)境、透氣條件，隨模具縮短而發(fā)生了變化。根據(jù)植物生長狀況與其所處的光環(huán)境密切相關(guān)[9]，在影響植物結(jié)構(gòu)特性的生態(tài)因子 (光 、溫度 、水分及營養(yǎng)等)中，光照強(qiáng)度的作用最為顯著[10]，還有透氣強(qiáng)度，模具四周無孔隙不透氣，竹筍高生長細(xì)胞分裂所生產(chǎn)的熱量無法及時(shí)散發(fā)[4]，造成氣孔部分關(guān)閉及生理功能減弱[11]，生長發(fā)育受到嚴(yán)重阻礙，表現(xiàn)出黃花、瘦弱及死亡[12]。說明由竹筍過渡到幼竹前盡管未展枝放葉也是離不開透氣的環(huán)境和一定的光照條件，而毛竹筍套上不同孔隙的模具，其節(jié)間長度均小于自然條件下的節(jié)間長度，特別是不同孔隙之間的節(jié)間長度有顯著差異，適當(dāng)?shù)亟o竹筍一些透光和透氣的條件，竹筍就能生長發(fā)育成幼竹。這也說明毛竹從竹筍到幼竹這個(gè)生長過程中很大程度上是可以不需強(qiáng)光的[5]，能夠在弱光和有透氣的條件下生長，這與楊迪蝶等[6]的研究結(jié)果相似。