春季钩梢与秋季钩梢对5年生毛竹竹材物理力学性质的影响*
董敦义1李子川2桂仁意2*宋瑞生2 俞友明2
（1.安吉县林业局安吉313300 2.浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室培育基地临安311300）摘要：试验选取春季钩梢、秋季钩梢和未钩梢3种毛竹试材，比较分析春季钩梢这种抚育方式对竹材基部、中部和顶部的物理力学性质的影响。结果表明：钩梢季节（春季和秋季）和钩梢与否对竹材的基本密度、气干密度、绝干密度、弦向干缩率、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、弦向抗弯强度和弦向抗弯弹性模量均没有显著影响；而钩梢与否只对竹材基部的纵向干缩率、体积干缩率和顺纹抗拉强度有局部显著影响，钩梢季节仅对竹材基部的径向干缩率有显著影响，但这些差异与同种抚育方式下竹材不同部位之间的差异相比要弱的多。说明春季钩梢这种抚育措施也和秋季钩梢一样不会降低毛竹的物理使用价值。因此，春季钩梢在生产上也可以作为应对雨雪冰冻等灾害天气的抚育措施加以推广。
关键词：毛竹；钩梢；春季；竹材；物理力学性质
Influence of Obtruncation in Spring and Autumn on Physical and Mechanical Properties of 5 Years
Old Culms of Phyllostachys pubescens
Dong Dunyi1Li Zhichuan2Gui Renyi2Song Ruisheng2Yu Youming2
(1. Forestry Bureau of Anji Anji 313300    2. The Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical
Sivilculture, Zhejiang A & F University Lin‘an 311300)
ABSTRACT：The aim of this paper is to study the influence of 5 years old culms of Phyllostachys pubescens obtruncated in springtime on physical and mechanical properties of three parts( bottom, middle and top), and two kinds of treatment, i.e. culms obtruncated in spring and autumn, and control, were selected for this investigation. Results showed that there was no significant difference of basic density, air-dry density, over dry density, compressive strength parallel to grain, shear strength parallel to grain, tangential bending strength and elastic modulus of bending strength between treatments and the control. There were some significant difference of longitudinal shrinkage, volume shrinkage and tensile strength parallel to grain between culms obtruncated in spring and autumn, and the control, and significant different of radial shrinkage between culms obtruncated in spring and obtruncated in autumn while great difference exists in different parts of the three types of culms. The results indicated that the management of obtruncation in spring had no significant impact on the physical and
mechanical properties of culms, which means the technique can be extended to protect bamboo forest from snow disaster.
Keywords: Phyllostachys pubescens, obtruncation，spring, culm, physical and mechanical properties
毛竹(Phyllostachys pubescens) 秆形通直，材性优良，是国内竹类林地面积最大、生物量最多的优质材、笋两用散生竹种[1]。但由于毛竹秆形高大，冬季依然枝繁叶茂不减，故林地易受雨雪冰冻等灾害天气的强度干扰[2]，致使大量立竹弯曲、断裂和倒伏[3-5]，从而使当年林分的综合效益明显下降并给林分后续生产力和生态恢复带来影响[6]。2008年1月的大面积雨雪冰冻灾害波及范围恰好与毛竹主产区重叠，导致毛竹林受灾面积极其严重。据统计，全国竹林受灾面积约400万hm2，其中80%为毛竹林[7]。其中，安徽黄山地区各类受损竹比例达45.8%[6]，福建省建阳市受损竹比例超过52.12%[8]，江西省安福县毛竹林区受损竹比例也超过29.7%[9]。而在有着200年钩梢历史[10]的浙江省安吉县，官方统计各类受损竹约679万根，占其毛竹总立竹数1.35亿株的5%左右。
在浙江湖州地区尤其安吉县以及杭州部分地区，竹农一般在白露至小雪期间(九、十月)对毛竹林进行钩梢[11]，这一抚育措施产生的梢头部分被用来制作扫帚，这既增加当地竹农的经济效益，又有效避免或减少了毛竹林受冻雨冰雪这类灾害天气造成的损失。然而，秋季进行钩梢，竹枝已老化发硬，钩梢难
度大；同时梢头部分生物量大，留在林地不易腐烂，而影响竹林地被植物生长和土壤空气对流活动；而运出林地需要大量人力，再加上近年来农村劳动力的减少和劳动力价格的不断上涨，使得秋季钩梢并将梢头部分运出林地制作扫帚的成本急剧增加。为应对这一难题，浙江安吉的一些竹农开始尝试在春季新竹抽枝展叶后进行钩梢，这时竹枝软嫩易勾，生物量小，且留在林地容易腐烂入土而不需运出林地，能节省大量人力。
春季钩梢和秋季钩梢以及钩梢与否对毛竹材性的影响如何一直是竹农和竹材制品生产企业最关心的问题。本文以春季钩梢、秋季钩梢和未钩梢的5年生毛竹为研究材料，分析春季钩梢对毛竹材性的影响，为毛竹林钩梢时间的多样性提供理论指导。
1 材料与方法spring到底是干啥的
1.1 试验材料2011年10月下旬，在安吉县选择立地条件基本一致的毛竹林，在相似坡度和坡向选取5年生、胸径一致(约9 cm)的春季钩梢、秋季钩梢和未钩梢毛竹各5株，共计15株，齐地伐倒后，每株分别从基部、中部和顶部各截取100 cm的竹秆段，并做标记，带回实验室进行湿材试件制作和物理力学性质的测定。
1.2 试验方法1）试件制作从采集回来的竹材中每组随机选取3株，共9株。然后依次量取目标试样段，每段试材自从基部到上部依次按下列顺序截取试样段：密度、干缩率、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度
、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度及其弹性模量，将截取好的试样段剖开，对称取材，保留试材2个弦面竹青和竹黄的原状[12]。试件制作按照国家标准GB/T 15780-1995《竹材物理力学性质试验方法》进行。
2）测定及分析方法竹材密度、干缩率、顺纹抗压强度、顺纹抗剪强度、顺纹抗拉强度和弦向抗弯强度等物理力学性质的测定方法和步骤按照国家标准GB/T 15780-1995《竹材物理力学性质试验方法》进行。竹材力学强度应用MWD-50微机控制电子式木材万能力学试验机（济南时代试金仪器有限公司生产）进行测定。进行力学强度测定之前，试件需放入温度（20 ± 2）‣、相对湿度65%±5%条件下的调湿调温箱(爱斯佩克SETH-Z-022R)中，调整含水率至大约12%时，进行相关力学强度的测定。应用Microsoft Excel 2007进行数据整理，应用SAS V8软件进行统计分析。其中毛竹不同部位的竹材物理力学性质比较采用单因素方差分析法，春季或秋季钩梢以及钩梢本身对竹材物理力学性质的影响采用NPAR1W AY过程进行非参数性检验分析。
2 结果与分析
2.1 春季钩梢与秋季钩梢对竹材物理性质的影响
1）春季钩梢与秋季钩梢对竹材密度的影响
单因素方差分析结果表明，春季钩梢、秋季钩梢和未钩梢3种毛竹竹材同一部位（基部、中部和顶部）之间的基本密度、气干密度和绝干密度均没有显著差异（如表1）；非参数性检验分析同时也表明它们之间没有显著差异（如表3）。说明春季钩梢或秋季钩梢以及钩梢与否对竹材密度没有显著的影响。
表1结果同时还表明，春季钩梢、秋季钩梢和未钩梢毛竹竹材3种密度值从基部到顶部都呈逐渐增大的趋势。其中，春季钩梢中部竹材3种密度值较基部分别增加3.23%、2.74% 和4.35%，顶部竹材较基部分别增加8.06%、8.22% 和10.14%；秋季钩梢中部竹材较基部分别增加5.00%、7.25% 和6.06%，顶部较基部分别增加16.67%、17.39% 和18.18%；未钩梢中部竹材较基部分别增加12.50%、12.50% 和12.90%，顶部较基部分别增加17.86%、17.19% 和17.74%。然而，单因素方差分析却表明：仅有秋季钩梢竹材基部与顶部的基本密度呈显著差异（如表1）。说明竹材的3种密度值从基部到顶部逐渐增大的变化趋势并未表现出显著水平。
表1 春季钩梢与秋季钩梢毛竹不同部位竹材密度比较
Table 1 Densities of culms of Phyllostachys pubescens obtruncated in spring and autumn
部位基本密度( g/cm3 )气干密度( g/cm3 )绝干密度( g/cm3 )
春季钩梢竹秆基部0.62 ± 0.03 ab 0.73 ± 0.04 ab 0.69 ± 0.05 ab 中部0.64 ± 0.04 ab 0.75 ± 0.05 ab 0.72 ± 0.04 ab 顶部0.67 ± 0.03 ab 0.79 ± 0.03 a 0.76 ± 0.05 ab
秋季钩梢竹秆基部0.60 ± 0.07 b 0.69 ± 0.09 ab 0.66 ± 0.08 ab 中部0.63 ± 0.03 ab 0.74 ± 0.05 ab 0.70 ± 0.04 ab 顶部0.70 ± 0.02 a 0.81 ± 0.03 a 0.78 ± 0.02 a
未钩梢竹秆基部0.56 ± 0.08 b 0.64 ± 0.09 b 0.62 ± 0.09 b 中部0.63 ± 0.12 ab 0.72 ± 0.13 ab 0.70 ± 0.14 ab 顶部0.66 ± 0.09 ab 0.75 ± 0.09 ab 0.73 ± 0.09 ab
注：同列中不同字母示差异显著(P < 0.05)，相同字母示差异不显著（P > 0.05）。下同。
2）春季钩梢与秋季钩梢对竹材干缩性的影响
春季钩梢竹材的基部和中部径向干缩率与秋季钩梢毛竹有显著差异，而它们顶部的径向干缩率无显著差异，同时它们3个部位竹材的径向干缩率与未钩梢毛竹相比均没有显著差异（如表2）；非参数性检验的分析结果表明，受春季钩梢竹材的基部径向干缩率与秋季钩梢毛竹呈显著差异的影响，3种竹材基部的径向干缩率接近显著差异水平(P = 0.0582)，但中部和顶部均未达到显著水平（如表3）。说明春季钩梢较秋季钩梢对毛竹竹材基部径向干缩率有较为明显的影响，但尚未表现为显著水平；同时，它们与未钩梢毛竹相比也均没有显著的影响，这与他人先前的研究结果相一致[12]。
3种竹材的基部、中部和顶部弦向干缩率均无统计性差异（如表2）。春季钩梢和秋季钩梢毛竹基部的纵向干缩率与未钩梢毛竹相比均表现为显著差异，而它们的中部和顶部竹材与未钩梢毛竹相比没有显
著差异（如表2）；受春季钩梢和秋季钩梢毛竹基部的纵向干缩率与未钩梢毛竹相比均呈显著差异的影响，非参数性检验的分析结果也表明3种竹材基部的纵向干缩率接近显著差异水平（P = 0.0665）。说明钩梢活动对竹材基部的纵向干缩率有较为明显的影响，但尚未表现为显著水平。
单因素方差分析表明春季钩梢和秋季钩梢毛竹基部的体积干缩率与未钩梢毛竹相比均表现为显著差异，而它们的中部和顶部竹材体积干缩率与未钩梢毛竹相比没有显著差异（如表2）；非参数性检验的分析结果也表明（如表3），3种竹材基部的体积干缩率之间差异不显著（P = 0.1133）。说明钩梢可适当降低竹材基部的体积干缩率，但秋季钩梢对竹材基部体积干缩率的影响与春季钩梢毛竹相比没有显著差异。
表2结果还表明，3种竹材的体积干缩率从基部到顶部都呈现逐渐下降的趋势（如表2），其中，春季
钩梢中部竹材体积干缩率较基部减少38.94%，顶部竹材较基部减少62.79%；秋季钩梢中部竹材较基部减少33.27%，顶部较基部减少55.78%；未钩梢中部竹材较基部减少49.79%，顶部较基部减少68.52%。
表2 春季钩梢与秋季钩梢毛竹不同部位竹材干缩性比较
Table 2 The shrinkages of culms of Phyllostachys pubescens obtruncated in spring and autumn
部位径向干缩率( % )弦向干缩率( % )纵向干缩率( % )体积干缩率( % )
春季钩梢竹秆基部  5.49±0.59 ab    4.28±0.93    1.50±0.26 c 11.53±2.78 b 中部  6.21±0.58 a    4.17±0.35    1.65±0.12 bc 7.04±0.44 c 顶部  5.57±1.41 ab    3.81±0.46    1.52±0.19 c    4.29±0.69 d
秋季钩梢竹秆基部  3.86±0.21 c    3.85±0.86    1.43±0.12 c 9.77±0.28 b 中部  4.52±0.77 bc    4.07±0.84    1.76±0.41 bc    6.52±1.12 cd 顶部  5.82±0.97 ab    3.49±0.65    1.30±0.46 c    4.34±0.23 d
未钩梢竹秆基部  4.48±0.60 bc    3.42±0.17    2.60±0.56 a 14.42±2.23 a 中部  4.88±0.73 abc    3.42±0.16    2.18±0.25 ab 7.24±0.64 c 顶部  5.08±1.17 abc    3.49±0.53    1.64±0.33 bc    4.54±1.25 d
表3 春季钩梢与秋季钩梢对毛竹竹材物理性质影响的非参数性检验
Table 3 Non-parametric test of Phyllostachys pubescens obtruncated in spring and autumn on physical properties
of its culms
指标indices
基部Bottom中部Middle顶部Top CHISQ P CHISQ P CHISQ P
基本密度  1.3785 0.5019 0.4406 0.8023 0.9771 0.6074
气干密度  2.0565 0.3576 0.0226 0.9888    1.7175 0.4237
绝干密度  1.2773 0.5280 0.6222 0.7326    1.1751 0.5557
径向干缩率  5.6889 0.0582    4.3556 0.1133 0.8000 0.6703
弦向干缩率  1.8667 0.3932    2.4889 0.2881    1.0667 0.5866
纵向干缩率  5.4222 0.0665    4.2667 0.1184    1.1556 0.5611
体积干缩率  4.3556 0.1133 0.0889 0.9565 0.6222 0.7326
2.2 春季钩梢与秋季钩梢对竹材力学性质的影响
测试分析结果表明：3种竹材的5种力学性质从基部到顶部都呈逐渐增大的趋势，这和他人先前的研究结果相一致[12,13]。
1）春季钩梢于与秋季钩梢对竹材顺纹抗压强度的影响单因素方差分析结果表明，春季钩梢与秋季钩梢以及它们与未钩梢毛竹的基部、中部和顶部竹材的顺纹抗压强度均无统计差异（如表4）。说明在春季或秋季钩梢以及钩梢与否对毛竹竹材的顺纹抗压强度没有影响。同时，非参数性检验分析也表明它们之间的顺纹抗压强度无显著差异（如表5）。
2）春季钩梢与秋季钩梢对竹材顺纹抗剪强度的影响单因素方差分析结果表明，春季钩梢与秋季钩梢以及它们与未钩梢毛竹的基部、中部和顶部竹材的竹材顺纹抗剪强度均没有显著差异（如表4）。非参数性检验分析同时也表明它们之间的顺纹抗剪强度没有显著性差异（如表5）。说明春季或秋季钩梢以及钩梢与否对毛竹竹材顺纹抗剪强度无显著影响。
3）春季钩梢与秋季钩梢对毛竹竹材顺纹抗拉强度的影响通过对比春季和秋季钩梢毛竹与未钩梢毛竹相同部位竹材的顺纹抗剪强度，发现钩梢毛竹的基部和顶部竹材与未钩梢毛竹比较均出现显著差异，而中部竹材则差异不显著（如表4）。受春季钩梢与秋季钩梢竹材顺纹抗拉强度差异不显著的影响，非参数性
检验分析表明它们的基部和顶部竹材顺纹抗拉强度差异接近显著水平（如表5，P值分别等于0.0794和0.0509）。说明钩梢对毛竹竹材的顺纹抗拉强度有明显的影响，在春季钩梢或秋季钩梢对竹材顺纹抗拉强度没有影响。
4）春季钩梢与秋季钩梢对毛竹竹材弦向抗弯强度的影响对比春季钩梢、秋季钩梢和未钩梢毛竹同一部位竹材顺纹抗剪强度发现它们之间均没有显著差异（如表4）。非参数性检验分析同时也表明它们同一部位竹材之间的弦向抗弯强度均无统计差异（如表5）。说明春季或秋季钩梢以及钩梢与否对毛竹竹材弦向抗弯强度无显著的影响。
5）春季钩梢与秋季钩梢对毛竹竹材弦向抗弯弹性模量的影响通过对比春季钩梢、秋季钩梢和未钩梢毛竹同一部位竹材顺纹抗剪强度发现它们之间均没有显著差异（如表4）。非参数性检验的分析结果同时也表明它们同一部位竹材之间的弦向抗弯弹性模量无统计差异（如表5）。说明春季或秋季钩梢以及钩梢与否对毛竹竹材弦向抗弯弹性模量无显著的影响。
表4春季钩梢与秋季钩梢对毛竹不同部位竹材力学性质影响的比较(MPa)
Table 4 Mechanical properties of culms of Phyllostachys pubescens obtruncated in spring and autumn
(MPa) 部位顺纹抗压强度顺纹抗剪强度顺纹抗拉强度弦向抗弯强度弦向抗弯弹性模量
春季钩梢竹秆基部65.96±5.64 15.65±0.37 bc 206.22±17.65 abc 126.38±8.06 ab 6277.7±363.6 cd 中部68.60±7.11 17.82±0.73 ab 204.59±19.36 abc 132.61±7.92 a 7078.0±169.9 abc 顶部71.24±3.88 17.97±0.89 ab 241.60±12.68 a 147.82±11.04 a 8187.0±52.8 a
秋季钩梢竹秆基部63.63±9.58 16.65±1.14 bc 189.41±20.28 bc 120.48±16.01 ab 6117.7±672.4 cd 中部67.76±5.26 17.58±1.51 abc 189.10±17.95 bc 136.85±17.79 a 7008.7±696.2 abc 顶部71.84±1.93 20.61±0.72 a 225.55±20.69 ab 143.30±8.33 a 8155.7±240.0 ab
未钩梢竹秆基部58.93±12.32 14.11±1.90 c 137.64±44.14 d 96.37±20.02 b 5289.0±674.6 d 中部65.93±16.53 16.68±2.67 bc 173.74±32.92 cd 115.88±27.25 ab 6805.0±1403.2 bc 顶部67.99±8.15 21.11±4.19 a 187.61±30.28 bc 131.36±23.92 a 8127.0±1026.1 ab
表5 春季钩梢与秋季钩梢对毛竹不同部位力学性质影响的非参数性检验
Table 5 Non-parametric test of Phyllostachys pubescens obtruncated in spring and autumn on mechanical
properties of its culms
指标indices
基部Bottom中部Middle顶部Top CHISQ P CHISQ P CHISQ P
顺纹抗压强度  1.1556 0.5611 0.0889 0.9565 0.2667 0.8752
顺纹抗剪强度  2.4889 0.2881 0.0889 0.9565    2.4000 0.3012
顺纹抗拉强度  5.0667 0.0794    1.6889 0.4298    5.9556 0.0509
弦向抗弯强度  4.3556 0.1133 0.8000 0.6703 0.6222 0.7326
弦向抗弯弹性模量  3.2889 0.1931 0.8000 0.6703 0.8000 0.6703
3 结论与讨论
通过对春季钩梢、秋季钩梢和未钩梢3种不同抚育方式毛竹基部、中部和顶部竹材物理力学性质进行分析，结果表明春季或秋季钩梢以及钩梢与否对竹材的基本密度、气干密度和绝干密度均没有显著影响；
同时3种竹材的3种密度值从基部到顶部都以近乎平行的状态逐渐增大，但统计结果显示仅有秋季钩梢的竹

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