毛竹维管束的拉伸性能研究

采用机械剥离的方法制取竹材不同部位的维管束,并用激光共聚焦显微镜确定维管束的组成与面积,使用微型万能力学试验机测试维管束的拉伸强度和模量。试验结果表明,沿竹材径向内层到外层,维管束的强度和模量不同,拉伸强度在290～950MPa之间,模量在19～55GPa之间。     

毛竹维管束的形态及分布规律

通过对毛竹竹壁及单根维管束横截面的扫描图像进行分析,采用统计方法探讨毛竹维管束含量在毛竹竹壁横截面上沿弦向和径向的分布规律。研究结果表明,毛竹维管束形态存在半开放型和开放型两种;在竹壁横截面上,维管束在靠近竹青区域呈有序不均匀分布,在靠近竹黄区域呈无序均匀分布,且维管束含量沿竹壁径向呈振荡波形下降趋势;沿竹壁弦向维管束含量呈均匀的振荡波形,但维管束含量无明显变化。     

竹环中维管束分布密度和纤维鞘组织比量纵向变异研究

以毛竹为研究对象,研究了毛竹竹环中维管束分布密度和纤维鞘组织比量纵向变异。通过微细砂纸抛光结合高清扫描的方式获得竹环横切面,采用Image-Pro Plus等图像处理软件采集竹环横切面尺寸及维管束数量、纤维鞘面积等数据,计算竹环中维管束的分布密度、纤维鞘组织比量。结果表明：以微细砂纸抛光结合高清扫描的方式获得的竹环横切面用于维管束数量、面积计算,准确、可行;同一株毛竹,上部竹节间维管束的分布密度和纤维鞘的组织比量大于下部;在同一节间内,维管束的分布密度、纤维鞘的组织比量也随竹环的位置升高而略有增加。毛竹竹环中维管束分布密度和纤维鞘组织比量随高度的增加而增加。     

不同高度对毛竹解剖特征影响及其与物理力学性质关系

本文就不同高度对毛竹主要解剖特征及与毛竹主要物理力学性质的关系进行研究并发现:自毛竹基部向上维管束比量逐渐增大,山脚、山顶维管束比量分别为39.1%和42.2%,山顶处值比山脚高7.9%。维管束平均面积自毛竹基部向上逐渐减小,山顶处维管束平均面积为0.314mm2,山脚处为0.282mm2,比山顶处小10.2%。基本组织比量随着毛竹轴向高度增加而减小,山顶、山脚基本组织比量平均值分别是57.8%和60.9%,山脚比山顶处基本组织比量高出5.38%。在0.05水平上经双样本等方差发现山脚和山顶的维管束比量、维管束平均面积、基本组织比量差异均显著。山顶、山脚导管比量和导管平均面积分别为4.36%、3.66%和0.0154mm2、0.0127mm2,二者间差异均不显著。抗弯弹性模量与维管束比量间有较高的正相关关性,与基本组织比量间有较高的负相关关性。     

维管束分布及结构对竹材宏观压缩性能的影响

深入研究竹材宏观压缩性能的影响因素。以散生竹毛竹,丛生竹慈竹、花竹、绿竹为研究对象,分别测试基本密度、维管束分布密度、纤维鞘组织比量、纤维形态及比例等关键特征数据,建立特征数据与竹材宏观压缩性能的关系并分析其对宏观压缩性能的影响。结果表明:1)散生竹毛竹,丛生竹慈竹、花竹、绿竹四种竹材维管束的分布密度、形态及组成差异较大,毛竹维管束的尺寸明显小于丛生竹,丛生竹均含游离纤维股且多为薄壁纤维;2)4种竹材宏观压缩应力—应变曲线相近,但力学性能存在明显差异;3)基本密度、维管束分布密度、厚壁纤维组织比量与竹材顺纹压缩性能正相关,且基本密度的相关性最高。基本密度是评价竹材顺纹抗压强度和压缩模量最可靠的物理因素。不同竹种维管束的分布密度主要影响竹材抗压强度,对压缩模量影响较小。维管束内厚壁纤维的组织比量也是影响竹材抗压强度和压缩模量的重要结构因素,厚壁纤维组织比量越大,压缩性能越好。     

毛竹顺纹抗拉性质的变异及与气干密度的关系

将毛竹轴向分段(4段)、径向分层(6层)取样,研究其顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度的变异规律,顺纹抗拉性质与气干密度之间的关系.结果表明:毛竹的顺纹抗拉弹性模量和顺纹抗拉强度的径向变异很大,不同位置竹材的顺纹抗拉弹性模量为8.49～32.49 GPa,最外层竹材的顺纹抗拉弹性模量约是最内层的3～4倍;不同位置顺竹材顺纹抗强度在115.94～328.15 MPa之间,最外层竹材的顺纹抗强度是最内层的2～3倍.用直线方程预测毛竹顺纹抗拉性质的效果略优于曲线方程的效果.     

营养液对毛竹叶片效应的研究 Ⅰ.营养液对叶片解剖构造影响比较

对 1 996年冬施用毛竹营养液的 3块标准地和对照毛竹叶片进行解剖研究 ,结果表明施用毛竹营养液后维管束变小 ,增强了对水肥输导能力 ,机械组织较不发达 ,维管束间叶肉细胞增大 ,栅栏层中长柱细胞数明显增多 ,多环细胞层次减少 ,有利于增强光合作用 ,增加有机物质积累 ,达到高产稳产。     

中国竹类维管束解剖形态的研究初报(之二)

五、散生竹类各分类群的维管束特征单轴型与复轴型地下茎,长期以来被分为两大类型,是竹类系统分类据点之一。但这两个类型从其维管束解剖形态来看,并没有明显的区别,它们都同样具开放型与半开放型的典型维管束,(只有方竹属Chimonobambusa的个别种例外),毛竹属Phyllostachys虽然是单轴型的属,但我们也发现水竹Ph.heteroclada Oilv.桂竹Ph.bambusoides S.et Z.与台湾桂竹Ph.makinoi     

竹材梯度结构对弯曲力学性能的影响

竹材梯度结构对力学性能影响显著，尤其是在弯曲应力下，更呈现明显的非对称行为。文章对竹材梯度结构进行详细解析，提取了维管束形状、纤维鞘面积、维管束梯度变化规律等多个梯度因子，然后对其弯曲力学性能进行测试，解析竹材梯度结构因子与弯曲力学性能之间的关系，阐明梯度结构对弯曲力学的影响机制。结果发现，毛竹维管束沿径向梯度分布的曲线属于下凹型曲线，梯度分布指数n=2.28；从竹青到竹黄，维管束长径比呈现明显下降的趋势，靠近竹青侧的维管束长径比较大，靠近竹黄侧的维管束长径比较小，形状更趋近于圆形；对比了竹黄侧加载和竹青侧加载2种模式下的竹材弯曲力学性能，当竹青侧受压、竹黄侧受拉的情况下，竹材的弯曲韧性最好；当竹青侧受拉、竹黄侧受压的情况下，竹材的弯曲模量最大。     

树脂铸型法研究毛竹材细胞壁的纹孔特征

【目的】研究毛竹材细胞壁纹孔的形态、结构和分布排列等特征,揭示维管束组织细胞间的纹孔通道,为竹子生长发育机制的深入研究和竹材高效利用提供理论依据。【方法】毛竹竹条经树脂渗透、树脂固化、组织消化和清洗干燥等处理后,获得单个细胞铸型和空间范围内多个细胞连接的立体铸型网络。结合毛竹切片扫描电镜图像,研究导管、薄壁细胞和纤维细胞的纹孔特征以及细胞间纹孔对的连接和分布特点。【结果】毛竹后生木质导管纹孔具明显的纹孔缘结构,并呈较高的选择性分布,即靠近维管束几何中心位置一侧的导管壁上往往密集分布大量纹孔,而另一侧纹孔则十分稀少或基本没有。导管铸型上,纹孔口和纹孔膜分别为0. 9～2. 7μm和1. 1～3. 8μm;维管束内存在小导管且相互间以具缘纹孔对连接;维管束内薄壁细胞纹孔比基本组织中的数量多、孔径大,紧邻木质部导管的薄壁细胞,其纹孔分布尤为密集;纤维细胞上纹孔稀疏分布,纹孔小、纹孔道狭长,纤维状管胞上分布有具缘纹孔;维管束内细胞间由纹孔对进行横向和纵向连接,并进一步形成流体移动的空间网络。【结论】树脂铸型法可直接展现纹孔立体结构,客观反映特定流体在竹材内部的扩散或渗透路径,适用于毛竹材细胞壁纹孔特征的研究。