毛竹(Phyllostachys edulis)是我国资源最丰富、利用范围最广、经济价值最大的优良竹种(江泽慧，2002)，广泛分布于浙江、安徽、江西、湖南和福建等省区。由于该竹秆形高大、枝叶繁茂，一直以来是风雪灾害影响较大的林种之一(肖本权，2003)。2008年1月份，我国南方遭受历史罕见的雨雪冰冻灾害，波及范围正好为毛竹的主分布区，毛竹林受灾极其严重。据报道，全国受灾竹林400万hm²以上，其中80%为毛竹林(李潇晓，2008)。

冰冻雪压导致大量弯曲和破裂竹，严重影响了竹材利用率和经济价值。笔者于2008年2月对安徽省黄山区的受灾毛竹林调查发现，弯曲、断裂和翻蔸等各类受损竹比例达45.8%，其中仅弯压竹就占22.5%(苏文会等，2008)。因此，如何对灾后大量的受损竹进行合理处置和有效利用，直接关系到竹农的切身利益和竹林可持续经营，是救灾减灾措施的重要内容。从竹林的受灾类型看，弯压竹的比例最大，但从秆的外部形态看，未表现出受损，那么，该类毛竹能否象健康竹一样出售和利用是灾后竹农和加工企业共同关注的问题。从目前毛竹的利用方式看，作为板材加工是高附加值利用的重要途径之一(张齐生等，1999；唐永裕，1999)。一般说来，对灾后竹林，等天气回暖冰雪融化后，大部分弯压竹可慢慢恢复直立状态，秆形变异较小，但竹秆内部的力学强度是否改变，是否对其利用尤其是作为板材原料加工产生影响，目前尚不清楚；同时，根据日前生产上速生丰产林4年生以上毛竹基本砍伐利用，因此，本文选取4年生毛竹作为测试对象，对不同程度的冰雪弯压材的顺纹抗拉、顺纹抗压、抗弯、抗弯弹性模量及顺纹抗剪强度等力学性能进行测定与分析，旨在为灾后毛竹弯压材的合理采伐及有效利用提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试材采集

采样地位于安徽省黄山市黄山区，是我国重要的毛竹产区，也是此次雪灾影响最严重的地区之一。该区自2008年1月13日开始降雪，前后间断性降雪时间达23天，积雪厚度达40 cm，部分山地积雪厚度达80 cm，毛竹被雪压时间达45天以上。

2008年2月7—10日，在面积约为20 hm²的雪压毛竹林内，通过实地调查，将竹子分为健康竹、弯压竹和断裂竹等4大类7小类(苏文会等，2008)。以健康竹作对照，本文主要对雪压竹中的中度和重度弯压竹进行研究。分散选取健康竹(未受雪压损害)、中度弯压竹(竹秆严重弯曲，梢头弯压接近地面2 m以下，但无着地、无破裂)和重度弯压竹(冠梢严重下垂，梢头埋入雪中，竹秆弯曲成弓形，但无破裂)300株进行分类挂牌标示。至本年度3月份天气回暖积雪融化弯曲毛竹基本恢复直立状态时，从挂牌毛竹中随机选取年龄为4年生的健康竹、中度和重度弯压竹各3株，齐地砍倒，取胸径的2/5为用材小头直径(吴富桢，1994)，在该秆径处砍断作为梢头去掉，然后将竹秆3等分，分别记为“基部”、“中部”和“梢部”。根据调查，“梢部”在靠近秆基即与“中部”连接的部位为雪压弯曲的核心区(定义为“中梢部”)，变形最大，而“基部”跟竹鞭相连，为支撑秆段，竹株受雪压弯曲后，支持并拉拽整个竹株，亦受力较大，因此，选择中度、重度弯压竹的“基部”和“梢部”，每部分自下(靠近竹基)向上截取约1.5 m长的竹段，编号标记为“基部”和“中梢部”的测试样，带回实验室，同时以基本未受雪压影响的健康毛竹作为对照，试材截取方法同上。各测试样竹情况见表 1。

1.2 试件制作及试验方法

为了保证各试件取自竹秆上相对一致的位置，将待测试的各段竹筒剖开，对称截取各力学性质的测试试材，保留试材2个弦面竹青与竹黄的原状，将各试材编号标记。

按照国家标准的要求制作各力学强度试件(中国标准出版社第一编辑室，2002)，规格如下。顺纹抗压强度：20 mm(纵向尺寸)×20 mm(弦向尺寸)×t mm(竹壁厚)，尺寸释义下同；抗弯强度和抗弯弹性模量：160 mm×10 mm×t mm；顺纹抗拉和顺纹抗剪强度试件的制作规格详见“竹材物理力学性质试验方法” (中国标准出版社第一编辑室，2002)。

各力学强度指标在微机控制电子式木材万能力学试验机(山东济南MWD/50)上进行，各类毛竹的每一测试部位的力学强度测试样本数为35~40个(表 2)，测定方法参照“竹材物理力学性质试验方法”(中国标准出版社第一编辑室，2002)。

因为竹材含水率对其力学性质有较大影响，按照国家标准的要求，将力学强度的测试试件放入温度(20±2) ℃、相对湿度65%±5%条件下的恒温恒湿箱中，调整试件含水率至9%~15%时进行测定为有效值。

2 结果与分析

竹材的力学性能反映了其抵抗外界机械力作用的能力，对竹材的生产应用有极重要的影响，主要包括抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗弯强度及其弹性模量等指标。冰冻雪灾下的毛竹林，由于雪压，毛竹秆较长时间处于变形状态，其力学性能也受到了一定程度的影响，大部分指标比健康竹的相应值有所下降，毛竹雪压后中度和重度弯压竹各力学强度指标见表 3。

2.1 中度弯压毛竹的力学性能

1)中度弯压竹秆基部的力学强度及其变化 中度弯压竹是因雪压竹秆严重弯曲而未破裂，梢头弯压接近地面2 m以下的受灾类型。由表 3可以看出，由于雪压的影响，同健康竹相比，中度弯曲毛竹的竹秆基部各力学强度基本上都出现了不同程度的降低。从顺纹抗拉、抗压等5个力学指标看，抗弯和抗剪强度的下降程度最大，分别下降了17.6%和26.1%，抗拉和抗压次之，抗弯弹性模量的变化较小。通过方差分析发现，中度弯压毛竹秆基部的抗弯强度与健康毛竹的相应值差异显著，表明冰冻雪灾危害下，竹秆基部虽然没有直接受到雪压，但由于植株中上部在重压下弯曲变形，对毛竹秆基的内部应力产生了影响。

2)中度弯压竹秆中梢部力学强度及其变化 竹秆部位对竹材力学强度有一定影响，从基部到梢部，由于密度等指标的变化，竹材力学强度也呈现出逐渐增大的趋势(周芳纯，1974；张宏健等，1998；杨云芳等，1998；於琼花等，2004；苏文会等，2006)。冰雪灾害下，雪压弯曲毛竹秆部力学性能受到一定程度的影响，但同竹秆基部相比，中梢部各力学强度仍表现为增大的规律(表 3)。同基部受雪压各力学强度值的变化规律相似，除抗弯弹性模量外，中度弯压竹中梢部的各力学性能比健康竹的相应值有所降低，可基本得出，冰雪灾害下，毛竹从基到梢均受到了一定的危害。从竹秆不同部位力学性能受雪压的影响程度看，中梢部所受影响比基部小，这可能与2个部位的受力方式不同及中梢部纤维束密度大、材质韧性好有关系。

2.2 重度弯压竹的力学性能

1)重度弯压竹秆基部力学强度及其变化 重度弯压竹是因雪压竹秆严重弯曲，梢头埋入雪中但未破裂的受灾类型。从测试结果看，重度弯压竹秆基部的顺纹抗拉(149.0 MPa)、顺纹抗压(66.1 MPa)、顺纹抗弯(147.1 MPa)和抗剪强度(15.2 MPa)与健康竹的相应值基本相当，变异较小，可能与梢头接触地面对竹株起到支撑和稳定作用有关。其中，抗弯弹性模量(10 978.9 MPa)甚至比健康竹的相应值(8 644.7 MPa)要大。弹性模量是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，则使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。出现这一现象的原因可能是活体毛竹在长时间雪压的胁迫下，内部持续产生大小相等方向相反的对抗外力的应力，当雪化后竹秆恢复直立，其弹性模量值增大。

2)重度弯压竹秆中梢部力学强度及其变化 冰冻雪压危害下，重度弯曲毛竹中梢部各力学性能的变化同竹秆基部的变化规律基本一致，除抗弯弹性模量外，其他4个力学指标对与对照大致相当或略有降低。从竹秆不同部位力学性能受雪压的影响程度看，重度弯压毛竹和中度弯压竹表现出的规律也基本一致，即中梢部所受影响比基部要小。

2.3 健康竹、中度、重度弯压竹力学性能的比较

以未受到明显影响的健康竹为对照，通过对冰冻雪压损害下中度、重度弯压竹秆不同部位力学性能的分析可看出，除抗弯弹性模量等个别指标外，顺纹抗拉等力学性能基本上表现出了不同程度的下降趋势，说明长时间雪压对毛竹材性产生了一定的影响。但从2种不同程度弯压的毛竹材力学性能看，重度弯压材各力学强度更接近于健康材，比中度弯压竹的相应值要大(图 1)，其中重弯与中弯竹的抗弯弹性模量差异最大，前者为11 407.6 MPa，约比后者高出32.3%。出现这一现象的原因可能与受灾类型的界定有关系，重度弯压的毛竹竹梢被完全埋在雪中，虽然竹株弯曲率大，但梢头触地对植株反而起到一定支撑与稳固作用，减小了风等因子的协同破坏，从而降低对秆部的损害，而中度弯压的竹秆，由于竹梢附着大量冻雪，又无地面支撑，在风的作用下反复受力，导致竹秆变形损伤比重度弯压竹更重一些。

2.4 雪压对毛竹材力学性能影响的方差分析

为分析雨雪冰冻灾害下，雪压弯曲毛竹秆材力学性能的变异程度，评价雪压对毛竹材性的影响，为受灾弯压竹的合理有效利用提供理论，笔者运用统计分析学的方法(罗应婷等，2007)，对健康竹与中度弯压竹、重度弯压竹的力学性能测试结果进行了T检验，分析结果见表 4。可看出，对中度弯压竹，除抗弯强度在竹秆基部与健康竹差异显著外，其他4个力学指标在2个部位与健康竹均未表现出显著的差异性；对重度弯压竹，竹秆基部的抗弯弹性模量与健康竹有差异，其他部位的所有测试值亦未表现出显著差异性。

3 结论与讨论

冰冻雪压是毛竹林常见的受灾类型，可造成大量弯压竹，降低竹林生产力，影响竹材利用率和经济效益。以基本未受到雪压危害的健康毛竹作对照，发现中度弯压毛竹的秆部力学性能均有不同程度的下降，但除竹秆基部的抗弯强度外，顺纹抗拉强、顺纹抗压、顺纹抗剪和抗弯弹性模量等指标与健康竹的相应值均未表现出显著差异性；对重度弯压毛竹，秆材力学强度与对照竹的相应值基本相当或略有降低，无显著差异，而竹秆基部的抗弯弹性模量比健康竹大，并表现出显著的差异性。

这一研究结果为受灾竹林秆材的加工利用提供了理论依据，从研究结论看，毛竹弯压材与正常材的力学强度大致相当，基本无差异，因此，竹材加工企业，尤其附加值较高的竹板材加工业完全可以以正常材的价格和工艺参数对弯压毛竹进行收购与加工。此举一方面可最低限度降低竹农的灾后损失，另一方面也可维持后灾后竹材加工企业稳定的原料供应，对我国林业救灾减灾和灾后重建工作的顺利开展也起到了一定的作用。