熱處理松材線蟲在實際生存環(huán)境中的致死溫度

吳晶　蔡正清　許忠祥　韓鳴花　王建斌 李玉秀 宋杰

摘要：研究松材線蟲在其生存環(huán)境中的致死溫度，為熱處理企業(yè)的實際生產(chǎn)提供有效的指導(dǎo)。在恒溫恒濕箱內(nèi)放置1臺檢疫熱處理模擬試驗測控儀，風(fēng)速恒定為2.5 m/s，濕度設(shè)置為40%、60%，溫度設(shè)置為46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66 ℃ 11個梯度，選用粗細(xì)0.1 cm的病木進(jìn)行試驗熱處理，處理時間設(shè)定為31 min。為驗證線蟲在實際生存環(huán)境與其他環(huán)境中的致死溫度的不同，增加水浴熱處理線蟲液試驗，驗證線蟲在非生存環(huán)境下熱處理的致死溫度。濕度40%、病木木心溫度達(dá)到62 ℃時，持續(xù)加熱31 min，線蟲死亡率達(dá)100%；濕度60%、病木木心溫度達(dá)到 60 ℃ 左右時，持續(xù)加熱31 min，線蟲死亡率達(dá)100%；水浴熱處理線蟲液，在水溫達(dá)43 ℃，持續(xù)加熱31 min后，線蟲全部死亡。結(jié)果表明，在其他環(huán)境參數(shù)相同時，40%濕度下致死溫度高于60%濕度。在相同濕度熱處理條件下，線蟲的致死率與處理溫度呈正相關(guān)。當(dāng)濕度為60%時，病木的處理條件更接近實際大窯熱處理情況，木心溫度達(dá)60 ℃時，線蟲死亡率可達(dá)100%；水浴熱處理線蟲液在43 ℃時，線蟲死亡率達(dá)到100%。由于環(huán)境濕度過大與實際熱處理環(huán)境不同而引起了致死溫度的變化，不能作為線蟲熱處理致死溫度的參考。環(huán)境參數(shù)對線蟲的致死的影響有待進(jìn)一步研究，檢疫熱處理中執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)考慮環(huán)境參數(shù)的影響。

關(guān)鍵詞：熱處理；松材線蟲；生存環(huán)境；致死溫度

中圖分類號： Q958.112+.4；S432.4+5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）07-0123-03

松材線蟲病[Bursaphelenchus xylophilus （Steiner &Buhrer） Nickle]是松樹的一種毀滅性病害，能導(dǎo)致樹木快速死亡，傳播蔓延迅速、防治難度大，被世界各國列為頭號植物檢疫對象。該病自1982年在我國首次發(fā)現(xiàn)后已成為我國較為嚴(yán)重的森林病害。隨著我國進(jìn)出口貿(mào)易的繁榮，木質(zhì)包裝已成為松材線蟲傳播的主要途徑之一[1-2]。保證木質(zhì)包裝的有效處理成為抑制松材線蟲擴(kuò)散的重要手段。國際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定熱處理必須使木材中心溫度達(dá)到56 ℃，并持續(xù)30 min以上，在這個標(biāo)準(zhǔn)下能有效殺死木質(zhì)包裝中各類植物線蟲。但近年全國多次發(fā)生在熱處理過的進(jìn)境木質(zhì)包裝中截獲松材線蟲的案例[3-5]。松材線蟲屬線蟲綱生物，其對溫度相當(dāng)敏感，高溫處理可以高效殺死線蟲個體[6]。熱處理溫度是影響熱處理效果的關(guān)鍵因素，研究松材線蟲在其生存環(huán)境中的致死溫度，將為熱處理企業(yè)生產(chǎn)提供有效指導(dǎo)。近年來有許多關(guān)于松材線蟲在水浴加熱處理下致死溫度的研究。有關(guān)文獻(xiàn)報道，將松材線蟲從木材中分離放在水浴環(huán)境下，當(dāng)溫度達(dá)51 ℃時處理1 min，線蟲死亡率達(dá)到100%，靜置2 h后無復(fù)活現(xiàn)象[7]。松材線蟲在水浴環(huán)境下的致死溫度與國際標(biāo)準(zhǔn)要求的溫度相差甚遠(yuǎn)，其原因主要是因為松材線蟲寄生于木材中，水浴加熱情況下松材線蟲在水中的致死溫度不能代表其在實際生存環(huán)境中的致死溫度。為進(jìn)一步摸清楚熱處理過程中松材線蟲在實際生存環(huán)境中的致死溫度，本試驗利用恒溫恒濕箱等儀器模擬熱處理窯開展此項研究[8]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

線蟲寄生于木材內(nèi)，木材內(nèi)的環(huán)境為線蟲的實際生存環(huán)境。因不同含水率的木材在熱處理中對松材線蟲的致死產(chǎn)生一定影響[9-10]，所以本試驗選取松材線蟲大量侵染的含水率約30%的馬尾松病木為供試材料。

試驗儀器有恒溫恒濕箱、風(fēng)速儀、水浴鍋、雙通道溫度濕度檢測儀（誤差±0.5 ℃）、篩網(wǎng)、玻璃培養(yǎng)皿、線蟲分離器、可調(diào)電源、檢疫熱處理模擬試驗測控儀、奧林巴斯顯微鏡、人工氣候箱等。

1.2 試驗方法

為排除熱處理過程中木材厚度、氣干密度、含水率對試驗的影響，同時較準(zhǔn)確檢測木心溫度，將含水率為30%且攜帶松材線蟲的侵染病木劈剪成1 mm×1 mm×30 mm的細(xì)木條50 g作為試驗材料，隨機(jī)平均分成2份，標(biāo)記為供試樣（Ⅰ）和對照樣（Ⅱ）。

在熱處理過程中環(huán)境濕度對木材熱量吸收有較大影響[10]。為了使試驗條件更接近生產(chǎn)實際，根據(jù)熱處理窯實際情況，擬設(shè)定40%、60%、80% 3個濕度梯度。本研究用粗細(xì)1 mm的病木進(jìn)行熱處理，環(huán)境濕度在試驗過程中直接影響試驗病木本身，因此，環(huán)境濕度直接影響試驗材料木心濕度。當(dāng)環(huán)境濕度為40%時，試驗材料在處理過程中水分有散失，在實際生產(chǎn)過程中接近熱處理窯加濕設(shè)備停止工作的狀態(tài)；當(dāng)環(huán)境濕度為60%時，試驗材料在處理過程中水分基本保持平衡或略有增加，該條件下接近熱處理窯實際生產(chǎn)情況；當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)80%時，試驗材料處理后含水率變化明顯，在實際熱處理生產(chǎn)過程中根本無法實現(xiàn)，所以在試驗過程中對環(huán)境濕度80%的條件進(jìn)行了刪減。

為模擬熱處理窯實際情況，在恒溫恒濕箱內(nèi)放置1臺檢疫熱處理模擬試驗測控儀，風(fēng)速恒定為2.5 m/s，來模擬大窯熱處理情況[11-13]。根據(jù)松材線蟲死亡溫度的研究文獻(xiàn)和實際經(jīng)驗，恒溫恒濕箱內(nèi)溫度參數(shù)設(shè)置為46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66 ℃ 11個梯度，環(huán)境濕度設(shè)定為40%、60% 2個梯度。國際標(biāo)準(zhǔn)中處理時間為30 min，根據(jù)文獻(xiàn)研究得出病木中心溫度到達(dá)環(huán)境溫度所需要時間約為1 min[14-15]，故熱處理時間設(shè)定為31 min 。將供試樣（Ⅰ）放入篩網(wǎng)內(nèi)并放置在風(fēng)速儀出風(fēng)口處，將感溫探頭放置在篩網(wǎng)細(xì)木中，所測量的溫度可視為木心溫度。按照以上所述溫度梯度，進(jìn)行2組不同濕度的熱處理試驗，每組試驗重復(fù)3次。處理結(jié)束后，將病木放入線蟲分離器分離線蟲，同時將對照樣（Ⅱ）浸泡在線蟲分離器進(jìn)行線蟲分離，靜置24 h后鏡下檢測線蟲存活情況，記錄結(jié)果。若對照樣（Ⅱ）中未發(fā)現(xiàn)活體松材線蟲，將此組數(shù)據(jù)剔除。

為驗證線蟲在實際生存環(huán)境與其他環(huán)境中致死溫度的不同，本次研究增加了水浴熱處理線蟲液試驗，重新驗證線蟲在非生存環(huán)境下熱處理的致死溫度。將水浴鍋設(shè)置40、42、44、46、48、50 ℃ 6個溫度梯度，在水浴鍋內(nèi)放置1個裝有水的指形管，管內(nèi)插入溫度探頭。待溫度恒定后將線蟲液滴入指形管內(nèi)加熱31 min后取出，倒入培養(yǎng)皿靜置24 h后觀察線蟲的存活情況。endprint

2 結(jié)果與分析

2.1 40%濕度熱處理木包裝松材線蟲的死亡溫度

在濕度為40%時，按設(shè)定溫度對供試樣（Ⅰ）進(jìn)行不同溫度熱處理，每組試驗3次重復(fù)，每次重復(fù)設(shè)定對照組。將處理后病木放入線蟲分離器內(nèi)靜置8 h后，觀察線蟲液。結(jié)果表明，當(dāng)篩網(wǎng)內(nèi)探頭溫度（處理病木木心溫度）達(dá)到62 ℃時，持續(xù)加熱31 min，線蟲死亡率達(dá)100%，無活蟲存在（表1）。

2.2 濕度60%熱處理木包裝松材線蟲的死亡溫度

在濕度為60%時，設(shè)定11個溫度梯度對供試樣（Ⅱ）進(jìn)行熱處理，每組試驗3次重復(fù)，每次重復(fù)設(shè)定對照組。將處理后病木放入線蟲分離器內(nèi)靜置8 h后，觀察線蟲液。結(jié)果表明，當(dāng)篩網(wǎng)內(nèi)探頭溫度（處理病木木心溫度）達(dá)到60 ℃時，持續(xù)加熱31 min，線蟲死亡率達(dá)100%，無活蟲存在（表2）。

2.3 水浴熱處理線蟲液

水浴熱處理線蟲液，在水溫達(dá)43 ℃，持續(xù)加熱31 min后，線蟲全部死亡（表3）。

3 結(jié)論與討論

線蟲在不同環(huán)境參數(shù)下致死溫度表現(xiàn)出明顯差異。研究顯示，熱處理過程中線蟲致死溫度的敏感性受環(huán)境參數(shù)影響，在除濕度以外其他環(huán)境參數(shù)相同時，40%的環(huán)境濕度下的致死溫度高于60%環(huán)境濕度。在相同濕度熱處理條件下，線蟲的致死率與處理溫度呈正相關(guān)。在含水率約30%的線蟲病木中，當(dāng)環(huán)境濕度為40%時，木心溫度升高至62 ℃后，病木中的線蟲死亡率可達(dá)100%，可能由于病木在處理過程中水分的蒸發(fā)會帶走熱量，尤其對于厚度大的木材，表明在此條件下線蟲在生存環(huán)境的致死溫度為62 ℃。當(dāng)環(huán)境濕度為60%時，木心溫度達(dá)60 ℃后，病木中的線蟲死亡率可達(dá)100%，在此條件下病木與環(huán)境中水分交換接近平衡，病木的處理條件更接近實際大窯熱處理情況，表明在此條件下線蟲在生存環(huán)境的致死溫度為60 ℃。

水浴熱處理線蟲液的結(jié)果表明，在水浴溫度升高至43 ℃時，線蟲死亡率達(dá)到100%。由此可見，改變了線蟲的生存狀態(tài)后，環(huán)境濕度過大，線蟲與周圍環(huán)境的水分蒸發(fā)形成水分正交換，引起了致死溫度的變化。由于在熱處理過程中，木材中心的濕度不可能達(dá)到70%以上。本試驗中的水浴環(huán)境和濕度80%的高濕環(huán)境下線蟲熱處理致死溫度無法反映線蟲在實際生存環(huán)境下的致死溫度，在水浴和高濕環(huán)境下得到的結(jié)果并非線蟲在病木中的致死溫度，對生產(chǎn)并無實際意義。而模擬熱處理實際環(huán)境和線蟲實際生存環(huán)境試驗條件下得到的試驗結(jié)果，更真實地反映了線蟲的實際致死溫度，對實際生產(chǎn)具有科學(xué)的指導(dǎo)意義。

在本試驗中，線蟲在實際生存環(huán)境中熱處理30 min，其最低致死溫度為58 ℃，高于國際標(biāo)準(zhǔn)的致死溫度56 ℃。由此可知，在檢疫熱處理中執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)考慮環(huán)境參數(shù)的影響。在實際熱處理中，空氣流動性、木材本身的性質(zhì)等都對熱處理效果有直接或間接影響；但現(xiàn)有國際標(biāo)準(zhǔn)中未明確環(huán)境參數(shù)、具體步驟、操作要求等，可能會影響到實際處理效果，建議在國際標(biāo)準(zhǔn)修訂時明確相關(guān)參數(shù)。目前有關(guān)熱處理環(huán)境參數(shù)影響熱處理效果的相關(guān)文獻(xiàn)報道甚少，環(huán)境參數(shù)對線蟲的致死影響有待進(jìn)一步研究。

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