在当今关注全球气候变化、木材短缺和低碳经 济的背景下，竹材作为一种可再生资源，日益彰显其 资源价值: 一方面毛竹(Phyllostachys edulis)具有高 效固碳功能(周国模等，2004; 2006; Zhou et al., 2009; 2011; Du et al., 2010)，生长更新速度快，一 般4 ～ 6 年就可采伐利用; 另一方面竹材具有强度 高、韧性好、可塑性强等特性，被广泛用于制造竹地 板、竹家具、竹胶合板、竹纤维板和竹工艺品等，具有 广阔的市场需求(窦营等，2011)，其中竹地板、竹家 具等竹产品生命周期长达数十年以上，从而能将经 光合作用存储在毛竹内的碳较长时间保存，延缓了 碳排放。IPCC 于1996 年首次提出了木质林产品碳 储量及其贡献问题(白彦锋等，2006; 阮宇等，2006; 肖艳，2012)，主张将木质林产品碳储量纳入 缔约国谈判议题中，在最近5 年内广泛征求各方的 意见，各国都积极地提交了自己对修正方法的意见(Qian，2011)。2011 年在南非德班召开的联合国 气候变化大会缔约方第17 次会议上，各国一致同意 将木质林产品碳储量纳入森林减排范畴。竹产品碳 转移特征和碳储量研究是竹林生态系统碳循环的重 要组成部分，竹产品碳储量是一个不可忽视的碳库，要对竹林碳汇总体潜力做出全面、客观的评价，需要 对竹制品碳库进行科学评估(顾蕾等，2012)。

毛竹有节中空，从根部到梢部逐渐变细呈圆锥 形，从而增加了竹材的利用难度。就目前而言，较为 通用的毛竹机械加工方法，是先将整株原竹截分为 竹板材段(竹壁厚大于7 mm)、拉丝段(壁厚4 ～ 7 mm，进一步加工成竹帘、竹席等条状产品)、梢头 段和根部4 部分，然后将竹板材段原竹开片成竹条，经粗刨、精刨后再用胶黏剂拼接压制而成长方体竹板材，以进一步加工成竹地板、竹家具等产品。这种 传统的生产方法，一方面在加工过程中产生大量竹 废条和竹粉剩余物，碳转移率低，据研究上述加工方 法的竹板材碳转移率在37% 左右(顾蕾等，2012); 另一方面使用了大量胶黏剂，产品不生态环保。

原竹无裂纹展开技术是竹材加工的一次技术革 命，它把在传统生产中使用的原竹段，运用特殊的展 开技术，解决了竹筒外表面受的压应力和竹筒内表 面受的拉应力相适应的关键性问题，从而将半圆形 甚至圆形的竹筒直接展为表面无裂纹的平板。这种 板状产品可作为进一步加工的天然材料，用于生产 竹地板、竹砧板、竹胶板、竹家具、竹工艺品等终端产 品。由于展开技术的运用，消除了前述的开片、粗 刨、精刨等工序中废料的产生，碳转移率大大提高，产品生态环保，市场前景广阔。本研究基于竹展开 技术生产去青和带青竹板材工艺流程的调查，提出 竹展开板材碳转移计测方法，揭示和说明竹展开板 材的碳转移特征，这对研究其他类型竹产品碳转移 过程具有良好的参考价值。

竹展开板材的调查在浙江大庄实业集团的子公 司福建顺昌进行。毛竹原产地为福建顺昌，调查时 间为2012 年7—8 月。

根据竹展开需要毛竹胸径主要分布区间85 ～ 155 mm 共70 个不同的规格(精度1 mm)，并要求进 行3 次重复，本研究全程跟踪调查了不同胸径分布 的209 株毛竹竹秆生产去青和带青竹展开板材的各 加工工艺流程(图 1)，进而分析各类碳转移率。

	图1 去青和带青竹板材加工工艺流程 Fig.1 Manufacturing process for bamboo planks without green bark and with green bark 括号为带青竹板材不同工艺Different process for bamboo planks with green bark in brackets．

不同胸径毛竹的壁厚和内径不同，按照目前竹 展开技术水平、产品规格的需求及提高竹材利用率 的目的，本研究将原竹板材段按小头内径和小头壁 厚大小截分为2 种长度共7 种规格(表 1)。

表1 竹展开板材加工的规格分类^① Tab.1 Bamboo unfolding planks processing specifications

表 1 竹展开板材加工的规格分类① Tab.1 Bamboo unfolding planks processing specifications 规格1( 去青)Specification 1( without green bark) 规格2( 去青)Specification 2( without green bark) 规格3( 去青)Specification 3( without green bark) 规格4( 去青)Specification 4( without green bark) 规格5( 去青)Specification 5( without green bark) 规格6( 去青)Specification 6( without green bark) 规格7( 去青)Specification 7( without green bark) 展开前Before unfolding 840 ×( 75 ～ 115) ×( ≥11) 840 ×( 75 ～ 115) ×( ＜ 11) 1 300 × 85 ×( 10 ～ 11) 1 300 × 85 ×( 9 ～ 10) 1 300 ×( 75 ～ 84) ×( 9 ～ 10) 1 300 ×( 75 ～ 84) ×( 8 ～ 9) 1 300 ×( 68 ～ 74) ×( 7 ～ 8) 双面刨后After doublesided polishing 840 ×( 75 ～ 115) ×10 840 ×( 75 ～ 115) ×8 1 300 ×( 75 ～ 84) × 8 1 300 ×( 75 ～ 84) ×7 1 300 ×( 68 ～ 74) ×6 单面刨后After single polishing 1 300 ×85 × 9 1 300 ×85 × 8 样本数Number of samples 133 76 133 76 167 178 35 ①规格: 段长× 小头内径宽× 小头壁厚( 单位mm) 。Specification is length × width × thickness( unit: mm) ．

最靠近毛竹根部的第一段，由于竹节致密且竹 壁厚度尖削度大而增加了竹展开难度，缩短竹材长 度便于展开，所以此段长度为840 mm，按尺寸大小 分为规格1 或规格2。其余的竹展开段截取长度为 1 300 mm，每段根据小头内径和壁厚大小选择其中 一种合适规格进行加工。本文中规格3和规格4 生 产成带青竹板材(可根据需要选取任何规格)，带青 竹板材可以进一步加工成带青竹地板等; 而把其余 规格1，2，5，6，7 生产成去青竹板材(表 1)，去青竹 板材可进一步加工成竹砧板、竹地板和竹家具等。 其中开槽、去青和双面刨工序为去青竹展开板材特 有，去外节、对剖和单面刨为带青竹展开板材特有。

由于竹展开产品的正反表面都利用了整块展开 竹板材，避免了产品使用时与胶黏剂的直接接触，生 态环保; 而带青竹板材最大限度地保留了竹子表面 原有的纹路和色彩等生长足迹，非常迎合时下追求 原生态的时尚。

本文调查过程和计算方法:

1)测量每株毛竹竹秆胸径、竹高和质量。根据 原竹内径和竹壁厚的不同，将每株原竹切分为竹展 开板材段(壁厚大于7 mm)、拉丝段、竹根和梢头段(本文只跟踪调查竹展开板材段)。每段竹展开板 材在竹壁内侧两端进行编号，并用电子秤称其质量(精度为10 g)。

2)去内节、去外节、开槽和去青过程的碳转移 率分析。上述7 种规格中每种规格选取3 组(每组 10 个样本)分别称其质量(抽样结果进行方差分析 均无显著性差异，故没有全部调查)，并测量去青和带青竹板材加工过程中的去内节、去外节、开槽和去 青各工序前后的质量比得到各工序的碳转移率，由于去内外节、开槽、去青每步加工过程中竹材含碳率和含水率前后一致，因此其碳转移率大小等同于加 工前后的质量比。计算公式为λ_i = m_i /M_i。式中: m 表示加工后的质量; M 表示加工前的质量; i 表示 各加工工序。

3)刨削过程的碳转移率分析。去青竹板材双 面刨分别经过刨削竹青面和竹黄面，带青竹板材经 过单面刨即刨削竹黄面，双(单)面刨削是一个精刨 过程。由于每段竹材壁厚和内径特征均不同，故刨 削过程需对每一段竹材(去青589 段，带青209 段)刨削前后的大小头内径、大小头壁厚(分别用皮尺和游标卡尺)及质量都进行测量，并得到刨削过程 的碳转移率。

4)修边的碳转移率分析。修边是先对每块竹 展开板材由梯形修成长方体形状，在后续加工过程 中可以根据客户不同要求加工成不同规格的去青竹 砧板、竹地板、竹家具和带青竹地板等竹产品。修边 前后进行称重和测量得到修边的碳转移率。

5)总计碳转移率。通过前面的测量可得到不 同规格毛竹展开板材去青和带青加工过程各工序的 碳转移率，把各工序的碳转移率相乘可得到5 种规 格去青总计碳转移率和2 种规格带青总计碳转 移率。

6)单株毛竹展开板材的综合碳转移率和整株 综合碳转移率。单株毛竹展开板材的综合碳转移率 是不同胸径单株毛竹所有竹展开板材碳储量与所对 应的竹展开段原竹的碳储量比值(碳储量比值与质 量比值相同)，可通过单株毛竹的展开原竹段质量 乘以各相应规格的总计碳转移率之和再除以所对应 的竹展开段原竹的质量得到; 整株综合碳转移率可通过单株毛竹的展开原竹段质量乘以各相应规格的 总计碳转移率之和再除以该竹秆的质量得到。建立 209 株不同胸径毛竹展开板材的综合碳转移率和整 株综合碳转移率模型。

7)不同胸径单株毛竹展开板材碳储量估算及 模型构建。将不同胸径展开段原竹质量乘以Ⅳ度竹 秆的干质比、含碳率和综合碳转移率，可计算出转移 到竹展开板材中的碳储量，并构建209 株不同胸径 毛竹的竹展开材板的碳储量模型。

上述环节中截断、软化、展开、定型、烘干、分选和涂胶压制过程都没有碳质量的减少，这些过程碳 转移率为100%。

对5 种规格589 段去青竹板材去内节、开槽、去 青、双面刨和修边环节的碳转移率进行分析，并计算 整个生产过程的总计碳转移率(图 2)。从图 2 可以 看出，去内节、开槽和修边碳转移率较高，去内节的 平均碳转移率达到98. 17%，开槽平均碳转移率高 达98. 97%，修边平均碳转移率为95. 76%，5 种规 格都没有显著性差异。

图2 不同规格去青竹板材生产过程碳转移率 Fig.2 Carbon transfer ratio for different specifications of bamboo plank without green bark during manufacturing process A． 去内节Internal knots removed; B． 开槽Slotting; C． 去青Green bark removed; D． 双面刨Double-sided polishing; E． 修边 Trimming; F． 总计Total． 不同小写字母表示不同规格碳转移率间差异显著( P ＜ 0. 05) ，下同。Different letters indicated significant difference among specifications at 0. 05 level． The same below．

去青过程碳转移率较低，所有规格去掉竹青表 面约2 mm，其中840 mm 比1 300 mm碳转移率高，且二者有显著性差异，去青过程碳转移率平均 为84. 41%。

双面刨的碳转移率也较低，它是将同一种规格 竹展开板刨成同一厚度，竹材短则壁厚的变化趋势 小，加工过程中的损耗相对更少，因此840 mm 比 1 300 mm碳转移率高，且二者有显著性差异。同是 840 mm 段，规格1 最后加工成10 mm，规格2 加工 成8 mm，由于规格1(壁厚≥11 mm)波动更大一些，导致规格2 比规格1 碳转移率要高; 同样1 300 mm 双面刨差异不大。双面刨平均碳转移率 为77. 80%。

去青竹板材总计碳转移率最高的是规格2 为 64. 66%，最低的是规格7 为58. 43%，规格1和2 即 840 mm 段的平均为64. 18%，规格5 ～ 7 即1 300 mm 段的平均为59. 28%，去青竹板材的5 种不同规 格的总计碳转移率平均为61. 24%。

对规格3，4 带青竹展开板材(209 段)去内节、 去外节、单面刨和修边的碳转移率进行分析，并计算 整个生产过程的总计碳转移率(图 3)。从图 3 可以 看出，2 种规格去内节、去外节和修边的碳转移率均 较高，去内节和去外节达到97% 以上，修边也达 95%以上，2 种规格没有显著性差异。单面刨的总 计碳转移率规格4 比规格3 高，二者差异显著，这是 因为规格3 壁厚比规格4 厚，有部分竹材壁厚大于 9 mm，刨削的较多，碳转移率较低，因此，增加壁厚 的加工规格，会提高碳转移率。带青竹展开板材的 总计碳转移率规格3和规格4 分别为72. 21%和74. 76%，平均为73. 49%。

	图3 不同规格带青竹板材生产过程碳转移率 Fig.3 Carbon transfer ratio for different specifications of bamboo plank with green bark during manufacturing process A． 去内节Internal knots removed; B． 去外节External knots removed; C． 单面刨Single polishing; D． 修边Trimming; E． 总计Total．

比较上面的分析，去青竹板材总计碳转移率最 高的是规格2 为64. 66%，最低的是规格7 为 58. 43%，去青竹板材的5 种不同规格的总计碳转移率平均为61. 24%。而带青竹板材的总计碳转移率 规格3和规格4 分别为72. 21%和74. 76%，平均为 73. 49%。可以看出带青竹板材的总计碳转移率明 显高于去青竹板材12. 25%。虽然带青规格3，4 的 壁厚大于去青规格5，6，7，但小于去青规格1，2 的 壁厚，且从最终的碳转移结果来看，带青竹板材的碳 转移率不仅高于去青规格5，6，7，而且高于壁厚比 它大的规格1，2，因此带青竹板材保留了竹青部分，采用了单面刨等工艺大大提高了碳转移率。

综合碳转移率考察的是不同胸径的毛竹所有去 青和带青竹展开板材的碳转移率。不同胸径单株毛 竹展开板材的综合碳转移率是把单株毛竹所有展开 段原竹(去青和带青)经过去内外节、开槽、去青和修边等过程后的竹板材碳储量与所对应的竹展开段 原竹的碳储量比，可通过前述方法计算得到。由于 不同胸径的毛竹壁厚和内径等特征均不同，因此不 同胸径毛竹所截取的去青和带青板材段数量不同，最终导致不同胸径的毛竹竹展开板材的综合碳转移 率也将不同。对209 株不同胸径毛竹展开板材的综 合碳转移率进行曲线拟合(图 4)，结果表明: 不同 胸径毛竹竹展开板材的综合碳转移率在52. 37% ～ 74. 44%之间，平均为62. 57%，其拟合方程为y = 2. 866 5x + 29. 641，R² = 0. 376 4，表明竹展开板材的 综合碳转移率随着胸径的增大而增大，这是因为大 径毛竹符合生产带青竹板材的段数增加之故。

	图4 不同胸径毛竹竹展开板材的综合碳转移率 Fig.4 Relationship between the aggregate carbon transfer ratio of unfolded planks and diameter at breast height

整株毛竹除了截取其中壁厚大于7 mm 的生产 成竹展开板材以外，其余的将生产成其他产品。整 株综合碳转移率衡量的是不同胸径毛竹其最终的竹展开板材(去青和带青)占整株竹秆的碳储量比例，以此分析整株竹秆最终的使用流向和比率。因此，整株综合碳移率是通过计算不同胸径的竹展开段原 竹经过10 多道工序加工后的竹展开板材碳储量占 整株竹秆的碳储量比，可通过前述方法计算得到。 对209 株不同胸径毛竹展开板材整株综合碳转移率 进行曲线拟合(图 5)，结果表明: 不同胸径毛竹展 开板材的整株综合碳转移率为22. 25% ～ 67. 84%，其拟合方程为y = 8. 646 2x － 60. 735，R² = 0. 645 5，说明根据毛竹胸径的不同，最多有67. 84% 的碳转 移到了竹展开板材中，最少有22. 25% 的碳转移到 了竹展开板材中。从图 5 可以看出，随着胸径的增 大，毛竹展开板材的整株综合碳转移率增大，这是因 为随着毛竹胸径的增大，用于生产竹展开板材的段 数增加，在整株毛竹中所占的比例也增大，且大径材 的毛竹用于生产带青竹板材的段数更多。

	图5 不同胸径毛竹竹展开板材的整株综合碳转移率 Fig.5 Relationship between carbon transfer ratio of unfolded planks out of whole stem and diameter at breast height

碳储量的大小是评估林产品碳库重要性的依 据。本研究利用209 株毛竹展开段经过锯断、去内 外节、开槽、去青、刨削和修边等生产工艺加工成去 青和带青竹展开板材，在此过程中将经光合作用存 储在毛竹中的碳转移到了竹展开板材中。将不同胸 径单株毛竹的竹展开段原竹质量乘以Ⅳ度竹秆的干 质比0. 44和竹秆的含碳率0. 541 5(周国模，2006)，并乘以不同胸径毛竹展开板材的综合碳转 移率，计算出不同胸径毛竹转移到竹展开板材中的 碳储量。建立不同胸径单株毛竹与竹展开板材的碳 储量模型并拟合得到: y = 0. 000 1x^4.1377，R² = 0. 694 3，函数曲线见图 6。据此模型，可以计算出任何区 域不同胸径竹展开板材碳储量的大小。从图 6 可 见，随着胸径的增加，竹展开板材产品的碳储量呈指 数增加。因此培育大径材的毛竹，有利于增加竹制 品的碳库。

	图6 不同胸径毛竹展开板材碳储量 Fig.6 Relationship between carbon storage of bamboo unfolded planks and diameter at breast height

1)比较目前通用加工方法和竹展开技术加工 竹板材的总计碳转移率，竹展开技术所得到的碳转 移率大幅提高。通用加工方法经开片、粗刨、精刨等 工艺后总计碳转移率平均为37. 0%(顾蕾等，2012)，毛竹经过拉丝加工竹席、竹筷和竹帘得到拉 丝材的碳转移率平均为32. 51%(李翠琴等，2013)，而竹展开技术得到的总计碳转移率去青竹 板材平均为61. 24%，带青竹板材平均为73. 49%。 这是竹材加工利用重视科学和创新、技术不断得到 改进的结果，这种竹展开技术可以进一步利用和推 广到所有板材类的产品中去，不仅使竹材利用率得 到很大提高，对提高竹产品的碳储量、延缓碳排放也 将起到实质性的作用。

2)研究采用竹展开板材各生产过程实际调查 研究方法，并根据加工规格进行分类统计，提高碳转 移精度。基于目前竹展开板材最终产品用途的角 度，在7 种不同的规格中选择了5 种去青和2 种带 青加工成不同的竹展开板材，得出了上述不同胸径 竹展开板材综合碳转移率平均为62. 57%。随着实 际需求的变化，上述7 种规格中去青和带青类型的 各种组合，综合碳转移率将会与62. 57%有所偏差。

3)胸径因子是毛竹重要的属性特征，胸径大小 呈Weibull 分布(周国模等，2006; 葛宏立等，2008)，在实际调查中选取的毛竹样本中间胸径的 占多，两端分布偏少，这符合了毛竹胸径的自然分布 规律，但胸径的不均匀分布取样对拟合系数有一定 的影响。另外试验用的竹材为福建省顺昌县竹龄6 年的毛竹，而不同毛竹种源、经营条件、高度、年龄等 都会影响竹材的特性(陈存及等，2001; 汪阳东，2001; 张晓冬等，2006; 侯玲艳等，2012)，因此不 同种源、经营类型、采伐年龄等竹材对竹展开产品碳 转移的影响有待进一步研究。

1)带青竹展开板材的碳转移率明显高于去青 竹板材。去青竹板材的5 种不同规格的总计碳转移 率平均为61. 24%，规格长度840 mm 比1 300 mm 段竹材总计碳转移率高，且二者有显著性差异。带 青竹板材的总计碳转移率平均为73. 49%，比去青 竹板材碳转移率高12. 25%。

2)不同胸径毛竹竹展开板材(去青和带青)的 综合碳转移率为52. 37% ～ 74. 44%，平均为 62. 57%，其拟合方程为y = 2. 866 5x + 29. 641，R² = 0. 376 4。随着胸径的增加，竹展开板材的综合碳转 移率随之增大。

3)不同胸径毛竹竹展开板材生产的整株综合 碳转移率为22. 25% ～ 67. 84%，其拟合方程为y = 8. 646 2x － 60. 735，R² = 0. 645 5。随着胸径的增加 毛竹展开板材的整株综合碳转移率增大。

4)建立不同胸径单株毛竹与竹展开板材碳储 量模型并拟合得到: y = 0. 000 1 x^4.1377，R² = 0. 694 3，表明竹展开板材的碳储量随着胸径的增大 呈指数增加。