立地條件對毛竹材化學(xué)性質(zhì)的影響

立地條件對毛竹材化學(xué)性質(zhì)的影響

11.1毛竹林分布特點(diǎn)江西位于長江南岸。它穿過亞熱帶，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，坡度較大。地理位置為北緯24293005，東經(jīng)1133411910。河流穿過該地區(qū)的河流，包括贛江、福河、信江、饒河和秀河，組成了完整的江西水系。地形復(fù)雜，棲息地多樣，包括山地、丘陵、盆地和平原。天氣濕潤溫暖，雨量豐富，陽光充足，四季分明。年平均氣溫16.319.7，年平均降水1678.22374.0mm，年平均日照時間1244.22886.0h，無雨，平均240307d。毛竹資源整體呈南高北低和既分散又相對集中的分布特點(diǎn),垂直分布以海拔300～800m之間的丘陵和低山資源分布面積最多,且生長最好.水平分布主要集中在贛西南(北緯25°20′～29°00′,東經(jīng)114°00′～115°00′)、贛東北(北緯28°00′～29°30′,東經(jīng)118°20′～119°10′)和贛東(北緯27°20′～27°40′,東經(jīng)115°40′～117°10′)3個主要分布區(qū)的36個縣市內(nèi).3個分布區(qū)的毛竹林面積約占全省毛竹林總面積的80%,其它地區(qū)毛竹資源多呈零星狀態(tài)1.2試驗材料和方法試材來源于中國竹鄉(xiāng)——江西省14個毛竹主產(chǎn)區(qū)縣市的32個樣地的標(biāo)準(zhǔn)竹.根據(jù)林分平均胸徑和平均高度,采取每一樣地選取1株標(biāo)準(zhǔn)竹,在桿基處鋸斷,按竹竿1.3、2.5m處,1/4、1/2、3/4處將竹株區(qū)分為5段,放置實(shí)驗室內(nèi)讓其自然干燥至氣干狀態(tài).取其胸徑1.3m處的竹筒作為研究材料.試材主要化學(xué)性質(zhì)測定的實(shí)驗步驟和方法按中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB2677-1-81和GB2677-2-10-81《造紙工業(yè)原料化學(xué)成分測試方法》22.1立地條件與竹林理化性質(zhì)的關(guān)系竹材的化學(xué)成分是影響竹材材性和利用的重要因素,是竹材材性研究的一項重要內(nèi)容,是選擇和評價原料的重要指標(biāo),尤其是對制漿造紙更為重要,它是確定制漿、造紙工藝的重要依據(jù),不同的化學(xué)成分在制漿中有著不同的意義.不同立地條件毛竹竹材化學(xué)性質(zhì)見表1.從表1可知,各立地因子對毛竹纖維素含量的影響差異較小,其含量在43.283%～47.511%之間,平均為45.90%,變動幅度約為4.288%,這說明毛竹纖維素含量在不同立地條件下比較穩(wěn)定.從表1還可知,海拔800m以上、速效P含量大于0.5%時達(dá)最大,隨土壤厚度增大而減小.不同立地因子竹材化學(xué)性質(zhì)方差分析見表2.由表2可知,各立地因子對纖維素的影響均沒達(dá)差異顯著水平.從進(jìn)一步作逐步回歸偏相關(guān)系數(shù)的比較分析得知,海拔、土壤厚度和速效P對纖維素含量的影響較其它立地因子大,其影響大小依次為土壤厚度、海拔和速效P.3.3.2不同立地條件下竹材的綜纖維素含量變化規(guī)律綜纖維素是植物原料經(jīng)脫脂再除去木質(zhì)素后所保留的全部高聚糖,即半纖維素和纖維素的總量.它是構(gòu)成木材細(xì)胞壁主要化學(xué)組分的物質(zhì),其含量是衡量該植物作為制漿造紙或水解工業(yè)原料的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo),即是確定紙漿、造紙工藝的重要依據(jù).當(dāng)前新發(fā)展起來的化學(xué)機(jī)械漿生產(chǎn)基本上可以將其全部加以利用.根據(jù)資料,典型的闊葉樹木材綜纖維素含量為74%,而本研究的毛竹材的綜纖維素含量約73.6%,其變化范圍在72.954%～74.640%之間(見表1),據(jù)此可以說其是比較好的制漿材料.竹材綜纖維素含量在不同立地條件下存在著較小的變異,其變異范圍不超過1.7%.經(jīng)方差分析(表2),除土壤厚度對綜纖維素含量的影響達(dá)差異顯著外,其它立地因子差異均不顯著.從表1可知,土壤厚度大于80cm時,綜纖維素含量大,小于50cm次之,50～80cm時最小.進(jìn)一步作逐步回歸偏相關(guān)系數(shù)分析得知,腐殖質(zhì)厚、全N和速效N對綜纖維素含量大于其它立地因子,其影響大小依次為:腐殖質(zhì)厚、全N和速效N,其中腐殖質(zhì)厚大于10cm時最大,小于10cm時變化不明顯.3.3.3不同立地條件下毛竹木質(zhì)素含量的差異木質(zhì)素是植物界中僅次于纖維素的最豐富和最重要的有機(jī)高聚物,由苯丙烷結(jié)構(gòu)單元通過醚鍵和碳碳鍵連接而成的具有三度空間結(jié)構(gòu)的天然高分子化合物,研究測得毛竹木質(zhì)素含量在20.98%～24.42%之間,其均值為22.79%,變幅約為3.44%.這說明立地條件對木質(zhì)素的影響雖然不是很大,但從毛竹木質(zhì)素含量在不同立地條件下的方差分析(表2)可以看出,母巖對木質(zhì)素含量的影響達(dá)極顯著水平,花崗巖最大,其次為變質(zhì)巖組,砂巖最小.進(jìn)一步作逐步回歸偏相關(guān)系數(shù)分析得知,對木質(zhì)素影響較大的立地因子還有腐殖質(zhì)厚、海拔、有機(jī)質(zhì)等,其影響大小依次為:腐殖質(zhì)厚、海拔和有機(jī)質(zhì).從表1還可知,在海拔低于500m時,木質(zhì)素含量最高,海拔為500～800m時最低.其中腐殖質(zhì)厚對木質(zhì)素的影響在3.3.4半纖維素強(qiáng)化預(yù)處理.半纖維素纖維膜的制備方法.半纖維素纖維膜的制備方法,主要受聚合度.戊聚糖是一種半纖維素,它是由木糖、阿拉伯糖等五碳糖構(gòu)成的高聚物的混合物.由于半纖維素的聚合度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于纖維素,所以其在化學(xué)制漿過程中很容易被水解而排除掉,因此它對紙漿得率有負(fù)影響,即影響打漿和成紙的透明性,其含量高,打漿容易,纖維結(jié)合強(qiáng)度也較大3.3.5熱水多因子檢測含量對毛竹影響的差異冷水抽出物中一般包含無機(jī)鹽類、糖、植物堿、單寧及色素等.其含量的多少對造紙工業(yè)有著很大的影響.對于制漿造紙來說,其含量以少為好,如含量過高,則往往要增加制漿時的化學(xué)藥品消耗量并降低紙漿得率.由表1可知,毛竹冷水抽出物含量在3.512%～5.394%之間,平均約為4.37%,其含量在不同立地條件下存在一定的差異,從方差分析結(jié)果(見表2)可以看出,其含量的影響差異顯著,經(jīng)逐步回歸偏相關(guān)系數(shù)并比較其大小,分析得知,對冷水抽出物含量影響較大的立地因子還有腐殖質(zhì)厚和速效P等.因此,在利用毛竹時要考慮這些因素帶來的影響.從表1還可知,冷水抽出物含量隨海拔、有機(jī)質(zhì)、速效N和速效P含量的增大而增大.其原因可能是:在毛竹生長的過程中,土壤里的營養(yǎng)物質(zhì)不斷地經(jīng)毛竹根部吸收后,再經(jīng)竹材中管胞向上輸送,在這一過程中,部分無機(jī)礦物沉積竹材內(nèi)部,同時竹材通過光合作用制造了大量的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì),土壤中有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)含量越大,毛竹生長越迅速,合成的有機(jī)物質(zhì)就越多,有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)出現(xiàn)過剩的機(jī)會就多,當(dāng)有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)出現(xiàn)過剩時,就會儲藏竹材的薄壁組織中,成為竹材中可能的冷水抽出物質(zhì).3.3.6%naoh多態(tài)性竹材的1%NaOH抽出物是指木材中溶解于NaOH的一些樹脂、單寧類物質(zhì),它們的存在影響得漿率及成漿質(zhì)量.對于1%NaOH抽出物來說,其溶液除能溶解木材中的冷水和熱水所溶出的物質(zhì)諸如單寧、色素、果膠外,還能溶解部分木素、多戊糖、多已糖、樹脂酸以及糖醛酸等.因此,其抽出物的含量通常比苯醇抽出物含量高.由表1可知,1%NaOH抽出物含量變化范圍在22.87%～32.37%,平均值約為26.48%,變幅約為9.50%.經(jīng)方差分析(見表2)得知,母巖對1%NaOH抽出物含量的影響差異顯著.進(jìn)一步作逐步回歸偏相關(guān)系數(shù)分析得知,影響1%NaOH抽出物含量的主要因子除母巖外還有海拔、腐殖質(zhì)厚和速效K等,三者影響大小順序為:海拔>速效K>腐殖質(zhì)厚.從表1的統(tǒng)計分析還可以看出,毛竹的1%NaOH抽出物含量有隨著腐殖質(zhì)厚的增大而減小的趨勢,在花崗巖、海拔500m以下最大,變質(zhì)巖組、800m以上次之,砂巖、海拔500～800m最低;其次是隨速效K和土壤厚度增大而增大,其原因可能是在這一立地條件下,能促進(jìn)光合作用的進(jìn)行,從土壤中吸收更多的營養(yǎng)物質(zhì),有利于干物質(zhì)的積累,形成的光合和次生代謝產(chǎn)物聚集在薄壁組織中使的其含量增加.因此對毛竹的應(yīng)用要考慮這些因子帶來的影響.3.3.7立地條件對苯醇多晶竹材苯醇切換物含量的影響竹材的苯醇抽出物是指經(jīng)中性溶劑或用稀堿稀酸溶液抽出來的物質(zhì)的總稱.因竹材苯醇抽出物中的樹脂、脂肪、蠟、粘液、單寧等有機(jī)物以天然形式與纖維素緊密結(jié)合,在造紙過程中,這些有機(jī)物大部分在蒸煮中被除去,而樹脂被保留下來,這些殘留的樹脂,隨同打漿的漿料一同進(jìn)入抄紙工序,像瀝青一樣沉積在紙機(jī)的銅網(wǎng)上,產(chǎn)生樹脂沉淀,從而使得苯醇抽出物含量高,進(jìn)一步降低了紙漿的得率,增加制漿藥液的消耗,還容易使紙漿產(chǎn)生返黃現(xiàn)象和容易出現(xiàn)樹脂障礙,因此苯醇抽出物是造紙工業(yè)的一塊絆腳石.經(jīng)研究測得苯醇抽出物含量(表2)可知,毛竹竹材的苯醇抽出物含量在2.61%～8.05%之間,其均值為4.76%,變幅范圍為5.44%.經(jīng)方差分析得知(表2),速效P對苯醇抽出物的影響差異達(dá)到極顯著水平,速效P含量為0.3%～0.5%時最大,大于0.5%次之,小于0.3%最小.進(jìn)一步逐步回歸分析得出除速效P外,土壤厚度和有機(jī)質(zhì)對苯醇抽出物含量也有較大影響,其影響由大到小的順序依次為:速效P、土壤厚度和有機(jī)質(zhì).從表1可以看出,苯醇抽出物含量隨土壤厚度、速效N含量的增大而減小,有機(jī)質(zhì)含量為3.0%～5.0%時最大,小于3.0%時最小,其次是隨海拔的升高而增大.因此在利用毛竹時,要適當(dāng)考慮這些因素的影響.4不同立地條件下竹材主要營養(yǎng)成分含量隨立地因子的變化竹材化學(xué)成分是影響竹材材性和利用的重要因素,它賦予竹材一定的強(qiáng)度和其它的物理力學(xué)性質(zhì).化學(xué)性狀是毛竹材性的一大特點(diǎn),是分析毛竹是否適合紙漿材的重要依據(jù),比如在竹材造紙的過程中,木素的去留對造紙的質(zhì)量和工藝影響很大.在分析竹材化學(xué)指標(biāo)中,纖維素平均為45.84%,高于針葉木材纖維素含量的平均值,這表明毛竹是性能優(yōu)良的造紙原料,各立地因子對纖維素含量的影響差異較小,這說明纖維素含量在不同立地條件下比較穩(wěn)定.竹材綜纖維素含量約為73.5%,據(jù)此可以說是比較好的制漿材料.從分析的結(jié)果得知,綜纖維素含量在不同立地條件下存在著較小的變異.在諸多立地因子中,影響木質(zhì)素的因子及影響大小順序依次為:腐殖質(zhì)厚、海拔和有機(jī)質(zhì).其隨腐殖質(zhì)厚增厚而減小,隨有機(jī)質(zhì)含量增大而增大,其中腐殖質(zhì)厚對木質(zhì)素含量的影響達(dá)顯著,并和纖維素有著明顯的反比例規(guī)律.需要說明的是木質(zhì)素含量的變幅為3.44%,比較小,對于這一結(jié)論還有待于進(jìn)一步證實(shí).影響戊聚糖含量的主要因子及其影響大小順序為:海拔、腐殖質(zhì)厚、土壤厚度,且隨腐殖質(zhì)厚和有機(jī)質(zhì)含量增大而增大.影響冷水抽出物含量的主要立地因子及其