龍竹(Dendrocalamus giganteus),別名"大麻竹"、"印度麻竹",屬禾本科(Gramineae)竹亞科(Bambusoideae)牡竹屬(Dendrocalamus)竹種。其稈高可達20~30m,莖圍15~30cm,稈基部的壁厚可以達到3~4cm,節間長30~40cm,竹材產量是毛竹的5~8倍[1-3].龍竹材質好,筍味佳,繁殖容易,成林成材迅速,是云南省栽培面積最大、用途最廣、經濟價值最高的大型經濟用材竹種之一[4-6].
目前,已有云南云景林紙股份有限公司、云南永利發林業有限公司等多家地方企業以龍竹為主要原材料生產竹漿紙、竹板材等高附加值工業產品。然而,由于分布地科技文化相對滯后,有關龍竹基礎理化性能方面的研究報道十分有限。本研究選取龍竹稈材作為試驗材料,系統分析其化學成分,以期為龍竹的開發利用、推廣種植提供可靠的科學依據。
1材料與方法
1.1試樣采集
所用試驗材料龍竹采自云南省臨滄市滄源縣,地處云南省西南部,屬亞熱帶低緯度山地季風氣候,年平均氣溫16.8~17.7℃,日照2 552.6h,降雨量1 158.2mm,相對濕度71%,是龍竹的主要原生地和集中分布地之一。選取正常生長、無病蟲害的3~5年生龍竹3株,先去除梢和側枝,再均分為根部、中部、梢部3段,每段從下端起截取長約1.5m、包含2個節和3個節間的一段試材。
1.2試材制備
先將長約1.5m的圓形竹材,縱向劈開,得到寬2~3cm、長1.5m的竹條,依次每隔2條取1條,然后用鋸機橫向將竹條鋸成長約3cm、寬2~3cm的竹片,再用刀將竹片切成近似火柴棍的小棍。均勻混合不同竹株上同一部位稈材制得的竹條,粉碎后,選取40~60目的竹粉,保存于廣口瓶中,備用。
1.3分析測試方法
本研究測定龍竹的灰分、水分、綜纖維素含量、1%氫氧化鈉抽出物含量、冷水抽出物含量、熱水抽出物含量、酸不溶木質素含量、酸溶木質素含量、多戊糖含量、乙醚抽出物含量、苯醇抽出物含量等11項指標。各指標均按照造紙原料分析方法國家標準進行測定(GB/T742-2008,GB/T2677.2-2011,GB/T2677.10-1995,GB/T2677.5-93,GB/T2677.4-93,GB/T2677.8-94,GB/T10337-2008,GB/T2677.9-94,GB/T2677.6-94,GB/T2677.7-81)。
2結果與分析
2.1測試結果對龍竹稈材化學成分測定結果詳見表1.其中,參比纖維原料慈竹、毛白楊、云杉、麥草等化學組分相關數據來源于《植物纖維化學》[7],甜龍竹化學組分相關數據來源于課題組此前相關報道[8].
2.2測試結果分析2.2.1木質素木質素是苯基丙烷單元通過碳碳鍵和醚鍵聚合而成的三維結構天然高分子化合物[9].在化學法制漿造紙過程中,木質素是需要去除的主要成分,在蒸煮以及漂白過程中,木質素的含量越高,化學藥品的消耗越大,紙漿的得率越低,生產成本越高;若化學制漿過程中木質素殘留量多,則非常容易引起紙張返黃[10].試驗測得龍竹稈材木質素平均含量為23.87%,梢部、中部、根部的木質素含量相差不大。龍竹的木質素含量低于慈竹、甜龍竹、云杉等常用制漿造紙原料,與毛白楊和麥草木質素含量接近,說明在化學法制漿的蒸煮、漂白等生產工藝中除去龍竹原料中木質素的成本相對較低。
2.2.2綜纖維素綜纖維素是造紙植物纖維原料除去抽出物和木質素后所留下的部分。綜纖維素含量是衡量木質纖維原料的重要經濟指標,綜纖維素含量的高低對紙漿的得率有很大影響[11-12].試驗測得龍竹稈材綜纖維素平均含量為67.64%,其中梢部70.73%、中部67.14%、根部65.05%,在稈材由下到上方向呈遞增分布趨勢。這一結果與本課題組此前對甜龍竹棕纖維素含量及其在稈材不同部位分布規律的測定結果相一致[8],也與杜凡[13]等報道的龍竹稈材從基部到梢部維管束密度和纖維比量逐步遞增這一結論相吻合。與毛白楊、甜龍竹等原料相比,龍竹的稈材的綜纖維素含量較低。若將龍竹作為化學漿生產原料,則紙漿得率可能略低于表1中的其他幾種參比原料。