原產地與引種地厚壁毛竹竹材成分質量分數比較

方 楷，楊清培，郭起榮，施建敏，李 建，楊光耀

（1.江西農業大學 江西省竹子種質資源與利用重點實驗室，江西 南昌 330045；2.國際竹藤網絡中心，北京 100102）

20世紀80年代初，厚壁毛竹Phyllostachys edulis‘Pachyloen’在江西省宜豐縣石花尖林區被偶然發現，野生種群數量十分稀少，處于瀕危狀態，已被列為江西省重點保護植物[1]。厚壁毛竹竹稈壁厚，基部3.0～4.0 cm，中部1.4～1.8 cm，上部近實心，稈壁厚是等徑毛竹的1.8～2.0倍，竹材沖擊韌性和纖維性狀特征與毛竹相同[2-4]。另外，厚壁毛竹高為12 m，徑8 cm，是一種稈壁厚，材性優良的中型竹種，有較高的種質價值和經濟價值[1-4]。厚壁毛竹是毛竹唯一的材性優良變異種類，被發現后立即引起了林業科技人員的濃厚興趣。對其竹稈解剖結構、竹材物理性質、竹筍營養成分和表型遺傳特性等相關研究表明厚壁毛竹有重要的推廣價值[4-5]，引種試驗已證明稈壁厚等重要性狀在移栽后保持穩定[6-7]。竹材是厚壁毛竹的重要利用器官之一，保持竹材成分的穩定性是移栽試驗的重要目標[8]。本研究開展原產地和引種地厚壁毛竹竹材的化學成分和營養元素質量分數的比較，對厚壁毛竹的引種推廣具有十分重要的意義。

1 試驗材料與方法

1.1 樣品采集

厚壁毛竹原產地位于江西省宜豐縣石花尖毛竹林區， 28°17′～28°40′N， 114°30′～ 114°36′E， 屬中亞熱帶溫暖濕潤季風氣候區，年均溫為17.1℃，年均降水量1760mm，年均日照數1638 h，年均無霜期260 d以上。土壤類型以紅壤土和水稻土為主。引種地位于江西省宜豐縣黃崗鄉，與原產地相鄰，兩地土壤類型和氣候條件相同。1991年，通過帶鞭引種母竹的方式引種。采樣前，引種地厚壁毛竹竹林已達到穩定狀態。

2000年4月，分別在厚壁毛竹原產地和引種地各選取1度、2度、3度和4度的代表樣株（3株平行采樣），選取竹稈1.5～2.0 m范圍內的節段（均含2個節及其節間部分），采樣量鮮重不少于1 kg·株-1。竹材鮮樣于70℃烘干4 h，再105℃烘干至恒量，置入高速植物粉碎機粉碎。過篩截取40～60目的細末，密封，儲藏備用。

1.2 測定方法

竹材纖維素測定參照文獻[9]。二氧化硅（SiO2）測定參照文獻[10]。冷水抽出物等7種成分測定按照國家標準GB/T 2677-1993，其中戊聚糖的測定采用四溴化法。各成分的質量分數記為g·g-1。

硼的測定參考國家標準GB/T 7890-1991（干灰化-甲亞胺比色法）。氮、磷、鉀等11項營養元素質量分數的測定參考國家標準GB/T 7888-1991。營養元素質量分數記為g·kg-1或mg·kg-1。

2 結果與分析

2.1 厚壁毛竹竹材主要成分質量分數

厚壁毛竹原產地和引種地竹材各成分質量分數測定結果見表1。由表1可知：原產地竹材的纖維素、10.0 g·kg-1氫氧化鈉抽出物、木質素、戊聚糖質量分數較高，分別為0.3956，0.2982，0.2900，0.2603 g·g-1。其次是冷水抽出物、熱水抽出物、苯醇抽出物和灰分（為0.0157～0.0646 g·g-1，而二氧化硅的最低，僅0.0015 g·g-1。不同年齡間的竹材化學成分質量分數存在明顯差異，木質素和纖維素質量分數主要是1度與2～4度竹材間的變化，而其余成分主要表現為1～2度與3～4度間的變化。例如：1度竹材中的纖維素為0.4104 g·g-1，高于2度、3度、4度竹稈質量分數（平均為0.3907 g·g-1），而木質素質量分數的變化則相反。冷水抽出物、熱水抽出物、10.0 g·kg-1氫氧化鈉抽出物和戊聚糖均隨年齡的增長而降低，如1度和2度竹材的冷水抽出物分別是0.0599和0.0601 g·g-1，明顯高于3度和4度竹材（分別為0.0500和0.0510 g·g-1）。苯醇抽出物隨年齡的增加而增加，1度和2度竹材中分別為0.2988和 0.3206 g·g-1， 明顯高于 3 度和 4 度（分別為 0.2740 和 0.2938 g·g-1））。

與原產地相比（表1），引種地厚壁毛竹竹材各成分質量分數有不同程度的變化。其中，纖維素、灰分和二氧化硅質量分數均高于原產低（分別是原產地的106%，132%和140%），但10.0 g·kg-1氫氧化鈉抽出物、苯醇抽出物和木質素分別僅為原產地的94%，82%和91%，而兩地間的戊聚糖、冷水抽出物和熱水抽出物含量的差異較小。另外，引種地竹材中10.0 g·kg-1氫氧化鈉抽出物和木質素質量分數均隨年齡的增大而略有降低，如1度、2度竹材的10.0 g·kg-1氫氧化鈉抽出物質量分數分別達0.2955和0.2988 g·g-1，3度、4度竹材的含質量分數分別僅0.2654和0.2651 g·g-1，其余成分的質量分數隨年齡變化的規律不明顯。

方差分析表明：原產地和引種地間的厚壁毛竹竹材化學成分質量分數的差異未達到顯著性水平 （F=0.923，P＞0.05），年齡間竹材的化學成分質量分數存在顯著性差異（F=3.482，P＜0.05）。

表1 引種地與原產地厚壁毛竹竹材化學成分質量分數比較Table1 Main chemical component contents in different age culms of Phyllostachys edulis‘Pachyloen’ bamboo wood in native-and introduced-habitat

2.2 厚壁毛竹營養元素的質量分數

原產地和引種地厚壁毛竹竹材營養元素的測定結果見表2。由表2可知：原產地厚壁毛竹竹材鉀、氮的最高，分別為6.41和3.03 g·kg-1。其次為磷、鎂、硫，為0.40～0.43 g·kg-1。微量元素鈣、鐵、錳的質量分數最高， 達 82.43～161.52 mg·kg-1， 其次為鋁、 鋅、 銅（為 5.58～17.31 mg·kg-1）， 而硼的最低， 僅0.52 mg·kg-1。原產地不同年齡間竹材的營養元素質量分數存在明顯差異（表2）。首先，氮、磷、鉀、硫隨年齡的增加而降低，如1度和2度竹材的氮分別達3.21和4.27 g·kg-1，明顯高于3度和4度竹材 （分別為2.42和2.22 g·kg-1）。其次，鎂、鈣、鋁、鐵、錳、銅等隨年齡的增加而升高，如1度、2度竹材的鎂為 0.22， 0.26 g·kg-1， 約為 3度、 4度的 1/2～1/3（3度、 4度的鎂分別為 0.46和 0.63 g·kg-1）。 而鋅和硼質量分數隨年齡的變化不明顯。

表2 引種地與原產地竹材營養礦質元素的質量分數Table2 Contents of mineral nutrition of bamboo wood in native-and introduced-habitat

引種地厚壁毛竹竹材的營養元素中，鉀最高，達9.09 g·kg-1，其次為氮、磷、硫、鎂，分別為3.27，0.51，0.34和0.25 g·kg-1。微量元素中，鈣、鐵的最高，分別為186.23和112.23 mg·kg-1。其次為錳、鋁、鋅、銅（為4.02～18.94 mg·kg-1）。硼最低，僅0.48 mg·kg-1。各營養元素質量分數隨年齡的變化趨勢也明顯不同。氮、磷、硫、鎂、鐵和鋅隨年齡的增大而降低，如1度、2度竹材的氮分別達3.93和3.77 g·kg-11，明顯高于3度、4度竹材 （氮分別為2.74和3.05 g·kg-1）。而鈣、硼的變化趨勢與之相反，如1度竹材的鈣為142.95 mg·kg-1，僅相當于3度、4度竹材的鈣的2/3（分別為201.29和211.92 mg·kg-1）。而鉀、鋁、銅的質量分數隨年齡的變化均不明顯。

引種地厚壁毛竹竹材的氮、磷、鉀、鈣明顯高于原產地，例如，引種地竹材中鉀為9.09 g·kg-1，比原產地高2.18 g·kg-1（原產地竹材僅6.41 g·kg-1），但鎂、硫、鋁、鐵、錳、銅、鋅和硼的均低于原產地，其中引種地竹材錳為18.94 mg·kg-1，僅為原產地的23%（原產地為82.43 mg·kg-1）。方差分析表明：原產地和引種地間厚壁毛竹竹材的營養元素質量分數存在顯著性差異（F=4.169，P＜0.05），而不同年齡竹材的營養元素含量的差異未達到顯性水平（F=0.659，P＞0.05）。

3 結論與討論

原產地厚壁毛竹竹材中，冷水抽出物為0.0553 g·g-1，熱水抽出物為0.0646 g·g-1，10.0 g·kg-1氫氮化鈉抽出物為 0.2982 g·g-1， 苯醇抽出物為 0.0277 g·g-1， 木質素為 0.2900 g·g-1， 纖維素為 0.3956 g·g-1，戊聚糖為0.2603 g·g-1，灰分為0.0157 g·g-1，二氧化硅為 0.0015 g·g-1。引種地竹材的熱水抽出物、木質素、纖維素、戊聚糖、灰分和二氧化硅質量分數均低于原產地（分別為0.0652，0.2630，0.4195，0.2624，0.0207和0.0021 g·g-1），而冷水抽出物、10.0 g·kg-1氫氮化鈉抽出物和苯醇抽出物的質量分數均低于原產地（分別為0.0548，0.2815和0.0227 g·g-1）。原產地營養元素按質量分數高低排列為鉀（6.41 g·kg-1）＞氮（3.03 g·kg-1）＞磷（0.43 g·kg-1）＞鎂、 硫 （0.39 g·kg-1）＞鐵（161.52 mg·kg-1）＞鈣（132.99 mg·kg-1）＞錳（82.43 mg·kg-1）＞鋁（17.31 mg·kg-1）＞鋅（10.47 mg·kg-1）＞銅（5.58 mg·kg-1）＞硼（0.52 mg·kg-1）。 引種地竹材的營養元素質量分數依次為鉀（9.09 g·kg-1）＞氮（3.27 g·kg-1）＞磷（0.51 g·kg-1）＞硫（0.34 g·kg-1）＞鎂（0.25 g·kg-1）＞鈣（186.23 mg·kg-1）＞鐵（112.23 mg·kg-1）＞錳（18.94 mg·kg-1）＞鋁（11.65 mg·kg-1）＞鋅（4.87 mg·kg-1）＞銅（4.02 mg·kg-1）＞硼（0.48 mg·kg-1）。 方差分析表明： 原產地和引種地間厚壁毛竹竹材化學成分質量分數的差異未達到顯著性水平（F=0.923，P＞0.05），年齡間的差異達到顯著性水平（F=3.482，P＜0.05）。厚壁毛竹引種后保持了穩定的表型遺傳性狀[5，8]，本試驗也表明引種保持了竹材的化學成分的穩定，表明移栽試驗取得了初步的成功。厚壁毛竹竹材的化學成分在年齡間存在顯著性差異，與毛竹Phyllostachys edulis各成分的年齡變化的研究結果相近[11-14]。本實驗發現，原產地和引種地間的竹材營養元素質量分數存在顯著性差異（F=4.169，P＜0.05），而不同年齡間的竹材營養元素質量分數差異未達到顯性水平（F=0.659，P＞0.05），這是否是主要受到土壤因素的影響還需進行進一步的研究。

本試驗采用帶鞭引種母竹的方法，保證了原產地和引種地的厚壁毛竹屬于同一個無性系，由于兩地地理位置相鄰，又消除了氣候因素的影響，兩地間營養元素質量分數的差異主要是受到于土壤營養元素等因素的影響[15-17]。由于厚壁毛竹竹材營養元素質量分數可能受到土壤營養成分影響[16-17]，植株礦物元素會直接影響到依賴于金屬離子的酶類活性，最終對厚壁毛竹的生理特性產生影響。未來的研究中應加強移栽過程中土壤和竹材中營養元素的響應機制研究，并跟蹤由此產生的一系列生物效應。另外，在進行更大范圍的移栽過程中，土壤因素是否與氣候因素發生顯著的交互效應，造成原產地與引種地兩地間的營養元素的差異更加明顯，甚至影響到兩地間竹材主要成分質量分數的差異，最終對某些重要的種質性狀和經濟性狀產生影響，還需進行更深入的研究。

[1]楊光耀，黎祖堯，杜天真，等.毛竹新栽培變種：厚皮毛竹[J].江西農業大學學報，1997，19（4）：97-98.YANG Guangyao， LI Zuyao， DU Tianzhen， et al.A new cultived variety of moso bamboo [J].Acta Agric Univ Jiangxi，1997， 19 （4）： 97-98.

[2]楊光耀，郭起榮，杜天真，等.厚皮毛竹竹材沖擊韌性研究[J].經濟林研究，2000，18（1）：38-39.YANG Guangyao， GUO Qirong， DU Tianzhen， et al.Bamboo wood punching resistance in Phyllostachys heterocycla‘Pachyloen’ [J].Nonwood For Res， 2000， 18 （1）： 38-39.

[3]郭起榮，楊光耀，陳伏生，等.厚皮毛竹纖維形態研究[J].江西農業大學學報，1999，21（2）：223-225.GUO Qirong， YANG Guangyao， CHEN Fusheng， er al.The fiber morphology of Phyllostachy pubescens ‘Pachyloen’[J].Acta Agric Univ Jiangxi， 1999， 21 （2）： 223-225.

[4]肖德興，姚慶國.厚皮毛竹莖稈的解剖結構[J].仲愷農業技術學院學報，2002，15（4）：24-27.XIAO Dexing， YAO Qingguo.The anatomical structure of culms in Phyllostachy hererocycla ‘Pachyloen’ [J].J Zhongkai Agrotechnol Coll， 2002， 15 （4）： 24-27.

[5]楊光耀，郭起榮，杜天真，等.厚皮毛竹厚壁性狀的表型遺傳分析[J].江西農業大學學報，2003，25（6）：811-814.YANG Guangyao， GUO Qirong， DU Tianzhen， et al.Studies on pheuotype hereditary genetics of thick culm wal of Phyllostachys edulis ‘Pachyloen’ [J].Acta Agric Univ Jiangxi， 2003， 25 （6）： 811-814.

[6]施建敏，楊光耀，郭起榮.厚壁毛竹蒸騰動態研究[J].武漢植物學研究，2008，26（4）：397-401.SHI Jianmin， YANG Guangyao， GUO Qirong.Study on the transpiration dynamic variation of Phyllostachys edulis‘Pachyloen’[J].J Wuhan Bot Res， 2008， 26 （4）： 397-401.

[7]李雪平，高志民，王慧娣.生物技術在竹藤資源利用中的應用前景分析[J].世界竹藤通訊，2008（2）：1-5.LI Xueping， GAO Zhimin， WANG Huidi.The prospects of biotechnology on bamboo and rattan resources [J].World Bamboo Rattan， 2008 （2）： 1-5.

[8]邢新婷，傅懋毅.竹類植物遺傳改良研究進展[J].林業科學研究，2003，16（3）：358-365.XING Xinting， FU Maoyi.Advances in genetic improvement of bamboo plants [J].For Res， 2003， 16 （3）： 358-365.

[9]蔡登谷.厚皮毛竹擴大繁育試驗階段報告[J].江西林業科技，1982，4（4）：37-41.CAI Denggu.Period report on enlarging breeding of Phyllostachys pubescens forma.Paehyphloeu scai [J].J Jiangxi For Sci Technol， 1982， 4 （4）： 37-41.

[10]吳曉麗，顧小平，蘇夢云，等.離體毛竹筍纖維素和木質素含量及POD和PAL活性研究[J].林業科學研究， 2008， 21 （5）： 697-701.WU Xiaoli， GU Xiaoping， SU Mengyun， et al.Contents of cellulose， lignin and activities of POD， PAL in excised bamboo shoots of Phyllostachys edulis [J].For Res， 2008， 21 （5）： 697-701.

[11]GRATTAN S R， GRIEVE C M.Mineral element acquisition and growth response of plants grown in saline environments [J].Agric Ecosyst Environ， 1992， 38 （4）： 275-300.

[12]張齊生，關明杰，紀文蘭.毛竹材質生成過程中化學成分的變化[J].南京林業大學學報：自然科學版，2002，26（2）： 7-10.ZHANG Qisheng， GUAN Mingjie， JI Wenlan.Variation of moso bamboo chemical compositions during mature growing period [J].J Nanjing For Univ Nat Sci Ed， 2002， 26 （2）： 85-86.

[13]LIN Jinxing， HE Xinqiang， HU Yuxi， et al.Lignification and lignin heterogeneity for various age class of bamboo（Phyllostachys pubescens） stem [J].Plant Physiol， 2002， 114 （2）： 296-302.

[14]LYBEER B， KOCH G.A topochemical and semiquantitative study of the lignification during ageing of bamboo culms（Phyllostachys viridiglaucescens）[J].IAWA J， 2005， 26 （1）： 99-109.

[15]張耀麗，徐永吉，陳亞飛.蘇里南商用木材的灰分及二氧化硅含量分析 [J].南京林業大學學報：自然科學版，2003， 27 （4）： 85-86.ZHANG Yaoli， XU Yongji， CHEN Yafei.A study on ash and silica content of Surinam’s commercial hardwoods [J].J Nanjing For Univ Nat Sci Ed， 2003， 27 （4）： 85-86.

[16]TYLER G， OLSSON T.Plant uptake of major and minor mineral elements as influenced by soil acidity and liming[J].Plant and Soil， 2001， 230 （2）： 307-321.

[17]TYLER G.Rare earth elements in soil and plant systems—a review [J].Plant and Soil， 2004， 267 （1/2）： 191-206.