赤水多種竹材的天然耐腐防霉性能分析

冉騰偉，趙永菊，任何琴，羅忠友，陳 慶

（1.貴州大學 林學院，貴州 貴陽550025；2.貴州新錦竹木制品有限公司，貴州 赤水564700）

隨著我國經濟的高速發(fā)展，木材資源已極度匱乏，竹材作為一種生長快、產量高、成材早、力學性能佳的木材材料，可作為木材的主要替代品，開發(fā)利用竹材是緩解木材供需矛盾的有效途徑。全世界的竹類約有1 500種，而我國就有竹類40多屬，752種，竹林面積為641萬hm2，是竹資源最豐富的國家，被譽為第二森林資源，其中經濟利用價值較高的毛竹面積占72%以上，竹材產量雄踞世界首位，被廣泛地用于建筑、交通、家具、造紙、工藝品編織等諸多領域[1-5]。貴州省赤水市是國家林業(yè)部首批命名的全國十大竹鄉(xiāng)之一，截至2017年，全市現(xiàn)有竹子25屬300余種，竹林面積8.85萬hm2，其中毛竹3.43萬hm2，蓄積量約1億株，年采伐量可達1 200萬株；雜竹5.42萬hm2，蓄積量300萬t，年采伐量達75萬株以上，竹林總面積、人均占有竹林面積均位居全國縣級行政區(qū)域前列[6]。竹材和木材主要化學成分相同，但由于竹材中含有豐富的營養(yǎng)物質和水分，使其在加工、運輸和使用過程中很容易發(fā)生腐朽、霉變和蟲蛀，長期使用其硬度、強度嚴重損失，很大程度上縮短了竹材的使用壽命和限制了竹材的應用范圍[7]。對7種赤水生長的常用、常見竹材進行天然耐腐防霉性進行了研究，旨在了解赤水竹材天然耐腐防霉性能，為后期竹材的合理開發(fā)利用提供理論依據(jù)，更好推動貴州省竹產業(yè)的發(fā)展。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 竹材

此次試驗選擇7種竹材，均取自貴州省赤水市丙安鄉(xiāng)，是當?shù)爻Ｒ姷闹癫模L年齡都在3年左右。此次試驗所選用的竹材均來自相同的地方，去除了地域差異導致的竹材防腐、防霉性能不同的問題；也選用了年份大體相同的竹材，避免幼竹防腐、防霉能力差的問題。

竹材的詳細信息見表1。

表1 竹材的詳細信息

進行耐腐性測試的竹塊尺寸為20 mm（順紋方向）×20 mm×10 mm，進行防霉性測試的竹塊尺寸為50 mm（順紋方向）×20 mm×5 mm，每組18塊。所有竹塊均要去青、去黃，并且無蟲蛀、變色和腐朽，對于厚度達不到10 mm的竹材，以去青去黃后的實際厚度進行試驗。

1.1.2 菌種

腐朽菌采用綿腐臥孔菌（Poria plaoenta（Fr）.Cooke）和密粘褶菌（Gloeophyllum trabeum（Pets.ex Fr）.Mu）r；霉菌采用黑曲霉（Aspergillus niger V.Tiegh）和綠色木霉（Trichoderma viride Pers.ex Fr），以上菌種均來自貴州大學林學院實驗室。

1.2 試驗方法

1.2.1 耐腐試驗

參照GB/T 13942.1—2009[8]木材耐久性能第1部分：天然耐腐性實驗室試驗方法，所有竹塊在溫度為40℃的鼓風干燥烘箱中，干燥至恒質量，稱質量記為W1。試樣接菌培養(yǎng)12周后，將竹塊表面的菌落用刷子輕輕地從表面清除干凈，然后放入烘箱中烘干（40℃烘至恒質量），稱質量得W2，并根據(jù)下式計算出竹塊的質量損失率。

式中：W1——腐朽前竹塊質量，g；

W2——腐朽后竹塊質量，g。

耐腐性能按質量損失率分為4個等級，等級越高，說明耐腐性能越差。

耐腐性等級見表2。

表2 耐腐性等級

1.2.2 防霉試驗

參照GB/T 18261—2013[9]防霉劑對木材霉菌及變色菌防治效力的試驗方法。試樣接菌培養(yǎng)4周后，檢查試樣表面霉變程度，測量試樣被霉菌感染的面積。被害值越大，說明竹材的防霉性越差。對每塊試樣的被害值進行記錄。

試樣被害值見表3。

表3 試樣被害值

2 結果與分析

2.1 竹材的天然耐腐性能

由于竹種不同，其化學結構和化學成分有所差異，因此不同竹種的天然耐腐性差異也較大。

經木腐菌腐朽后竹材的質量損失率比較和耐腐等級見表4。

表4 經木腐菌腐朽后竹材的質量損失率比較和耐腐等級

密粘褶菌對不同竹材進行侵蝕后，竹材表面呈黑褐色，各種竹材的質量損失率比較分析結果表明，綿慈竹和菜竹與其他5種竹材有顯著差異（p＜0.05）；其中，苦竹和毛竹的質量損失率較低，為10%以下，竹塊基本保持原來的基本外形；綿慈竹的耐腐性能最差，質量損失率達到了43.54%，稍微用力捏便會捏碎，各種竹材對密粘褶菌的耐腐性強弱排列順序為苦竹＞毛竹＞斑竹＞撐綠竹＞硬頭黃竹＞菜竹＞綿慈竹，其中毛竹、苦竹對密粘褶菌的天然耐腐等級為Ⅰ級，撐綠竹、硬頭黃竹和斑竹對密粘褶菌的天然耐腐等級為Ⅱ級，菜竹和綿慈竹對密粘褶菌的天然耐腐等級為Ⅲ級。

經綿腐臥孔菌侵蝕后，綿慈竹與其他6種竹材的質量損失率有顯著差異，且質量損失率最高，為19.62%。各種竹材對綿腐臥孔菌的耐腐性強弱排列順序為毛竹＞菜竹＞斑竹＞撐綠竹＞硬頭黃竹＞苦竹＞綿慈竹，其中毛竹、菜竹、斑竹的質量損失率略小于10%，對綿腐臥孔菌的天然耐腐等級為Ⅰ級，撐綠竹、硬頭黃竹、苦竹及綿慈竹對綿腐臥孔菌的天然耐腐等級為Ⅱ級。

不同腐朽菌對同種竹材的侵蝕所造成的質量損失率也是不同的。從表4可知，除了苦竹以外，其他6種竹子被密粘褶菌腐朽后的質量損失率比被綿腐臥孔菌腐朽后的質量損失率高，尤其是菜竹和綿慈竹的質量損失率相差較大，說明這6種竹子對綿腐臥孔菌的抗性比對密粘褶菌強。

2.2 防霉試驗結果及分析

經過4周木霉菌的侵染后，所有的木塊上都長滿了2種霉菌。

竹塊在綠色木霉中的感染面積見表5，被2種木霉感染后竹塊的狀態(tài)見圖1。

表5 竹塊在綠色木霉中的感染面積

圖1 被2種木霉感染后竹塊的狀態(tài)

根據(jù)圖1和表5可以看出，綠色木霉和黑曲霉對這幾種天然竹材感染面積都達75%以上，被害值都是4，所以可以推斷這幾種竹材的天然防霉性能都很差。相對來說，毛竹對綠色木霉的抗霉效果要稍好一點，侵染面積為80%，毛竹具有一定抗霉性的原因可能是由于竹材基質對竹材霉變的影響[10]。硬頭黃竹和菜竹被綠色木霉侵染面積為90%，其他竹材被綠色木霉侵染面積都達到了100%。雖然，毛竹、硬頭黃竹和菜竹雖然經過綠色木霉4周的侵染并沒有完全被侵染，但估計再過1～2周侵染面積就將達到100%。黑曲霉相對于綠色木霉來說感染力更強，生長更迅速，繁衍更快。在黑曲霉侵蝕試驗中，每種竹材被侵染的面積都是100%。所有竹材的天然防霉性均不佳的原因可能是因為竹材中糖類、蛋白質、淀粉等營養(yǎng)物質含量較多[11-13]，這些物質本身就容易滋生霉菌。研究發(fā)現(xiàn)，霉菌生長的最佳濕度是80%以上，因此竹材在日常生活及加工利用和貯藏中要做好防潮的工作，保證竹材所在環(huán)境干燥透氣，可在一定程度上減輕竹材的發(fā)霉。

3 結論

通過對7種竹材的天然耐腐、防霉試驗可知，不同竹材對不同菌種的耐腐、防霉性能是不同的，且差異較為顯著。耐腐試驗中，在密粘褶菌的侵蝕下，竹材的耐腐性能排列順序為苦竹＞毛竹＞斑竹＞撐綠竹＞硬頭黃竹＞菜竹＞綿慈竹；在綿腐臥孔菌侵蝕下，竹材的耐腐性能排列順序為毛竹＞菜竹＞斑竹＞撐綠竹＞硬頭黃竹＞苦竹＞綿慈竹。在防霉試驗中，綠色木霉和黑曲霉所感染的竹塊，感染面積均超過3/4，多為100%，其中毛竹在綠色木霉中感染面積相對較低，為80%。相較而言，在7種竹材中，毛竹的天然耐腐及防霉性能最好。