綠色木霉侵染對(duì)麥秸板剖面密度的影響

張 坤，邱增處，雷亞芳

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊陵 712100)

麥秸板是以小麥秸稈為原料，異氰酸酯膠為膠黏劑，經(jīng)過一系列工藝制造的人造板材，具有質(zhì)輕、優(yōu)良的物理力學(xué)性能、無甲醛等一系列的優(yōu)勢，同時(shí)對(duì)保護(hù)森林，減輕環(huán)境污染有一定的生態(tài)效益，因而自從問世以來，一直受到各方面的關(guān)注，學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了各方面的研究。華東[1]、鄭超[2-3]等、王瑛[4]等分別研究了麥秸原料形態(tài)和組成對(duì)板材性能的影響，結(jié)果顯示麥秸原料的形態(tài)和組成會(huì)對(duì)板材的性能造成影響；張洋[5]等、劉艷萍[6]、付順鑫[7]等分別研究了麥秸預(yù)處理對(duì)板材性能的影響，結(jié)果表明酶處理及蒸汽爆破處理均可以提高麥秸板的性能；周曉燕[8-9]等分別對(duì)麥秸板的吸聲及傳熱性能進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示麥秸板有良好的吸聲及保溫性能。

盡管麥秸板已經(jīng)得到了一定程度的推廣，但是在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，麥秸板比木材和其他人造板更容易受到霉菌的侵染，因此有必要研究霉菌對(duì)麥秸板的危害。綠色木霉(Trichodermaviride)屬于半知菌綱木霉屬，是一種十分常見的霉菌，其分泌的纖維素酶具有較高的活性[10-11]，可以直接降解秸稈生產(chǎn)糖類[12-13]，同時(shí)也是國標(biāo)中規(guī)定的木材霉菌試驗(yàn)菌種。本試驗(yàn)以麥秸板為對(duì)象，綠色木霉為試驗(yàn)菌種，通過對(duì)比接種前后麥秸板的質(zhì)量損失率及剖面密度的變化，來揭示綠色木霉對(duì)麥秸板的危害。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

麥秸板購自諾菲博爾板業(yè)(楊凌)有限公司。膠黏劑為異氰酸酯樹脂膠(MDI)，施膠量為7%，厚度12 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

剖面密度儀，德國EWS公司；WAB精密推臺(tái)鋸，秦皇島歐登多機(jī)械制造有限公司；蒸汽高壓滅菌鍋，上海申安LDZX-50KB；超凈工作臺(tái)，AIRTECH；恒溫恒濕培養(yǎng)箱等。

1.3 試驗(yàn)菌種

綠色木霉(Trichodermaviride)，由西北農(nóng)林科技大學(xué)植保學(xué)院提供。

1.4 試驗(yàn)方法

將麥秸板表面的灰塵清理干凈，將部分麥秸板進(jìn)行表面砂光處理，然后用精密推臺(tái)鋸將麥秸板鋸成50 mm×50 mm的樣品，未砂光和砂光樣品各36塊，然后參照國標(biāo)GB/T 18261-2013中的相關(guān)規(guī)定接種后，將試驗(yàn)組及空白對(duì)照組置于28℃，相對(duì)濕度85%的恒溫恒濕箱中，分別于第4、第8、第12周取樣，計(jì)算其質(zhì)量損失率并測定其剖面密度的變化情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠色木霉侵染對(duì)麥秸板質(zhì)量損失率的影響

隨著綠色木霉侵染時(shí)間的增加，未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率在不斷增大(圖1)。在第4周時(shí)，未砂光麥秸板的失重率為11.22%，大于砂光麥秸板的質(zhì)量損失率7.11%，在第8周和第12周時(shí)，未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率基本相同，經(jīng)過12周的侵染，未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率達(dá)20.45%和20.86%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于霉菌對(duì)木材的危害程度。

圖1 麥秸板的質(zhì)量損失率Fig.1 Mass loss rate of wheat straw board

2.2 麥秸板原始剖面密度

麥秸板的剖面密度沿厚度中心線呈幾何對(duì)稱，表層密度較高，芯層密度略低，密度高峰值離板材表面有一定距離(圖2)。麥秸板樣品的平均密度為608.83 kg·m-3，最小密度為497.83 kg·m-3，最小密度與平均密度的比值為81.78%，左端最大密度為771 kg·m-3，右端最大密度為741 kg·m-3，左右兩端密度最大值均出現(xiàn)在距離表面1～2 mm處，最大密度與最小密度的差值大約為270 kg·m-3。砂光后板材厚度降低了約1.5 mm，表面密度增大，密度高峰值接近板材表面。

圖2 麥秸板的剖面密度Fig.2 Profile density of wheat straw board

2.3 高濕度處理對(duì)麥秸板剖面密度的影響

經(jīng)過12周恒溫恒濕箱(溫度為28℃、相對(duì)濕度為85%)處理，未砂光和砂光麥秸板的剖面密度及厚度與原始板材相比均沒有明顯的變化(圖3)，說明在沒有微生物等外界因素影響下，麥秸板在高濕度環(huán)境中比較穩(wěn)定。

2.4 綠色木霉侵染對(duì)麥秸板剖面密度的影響

隨著侵染時(shí)間的增加，未砂光與砂光麥秸板的平均密度逐漸減小(圖4)。SPSS方差分析結(jié)果顯示(表1)，除了未砂光組第8周與第4周和砂光組第12周和第8周的最小密度差異不顯著，其他組之間均存在顯著性差異。

經(jīng)過綠色木霉侵染4周之后，未砂光麥秸板的平均密度為475.00 kg·m-3，是原始密度的80.00%，砂光麥秸板的平均密度為509.17 kg·m-3，是原始密度的85.00%；經(jīng)過12周的處理，未砂光麥秸板的平均密度為405.17 kg·m-3，僅是原始密度的66.50%，砂光麥秸板的平均密度值為417.67 kg·m-3，僅是原始密度的69.73%，侵染后麥秸板的平均密度與原始密度相比，未砂光的密度變化比砂光板的變化大，這與未砂光板材失重率相比較大的結(jié)論一致。隨著侵染時(shí)間的增加，未砂光與砂光麥秸板的最小密度與平均密度的比值變小，未砂光與砂光板的差異不顯著。

圖3 高濕度處理后麥秸板的剖面密度Fig.3 Profile density of wheat straw board after high humidity treatment

圖4 綠色木霉侵染后麥秸板的剖面密度Fig.4 Profile density of wheat straw board after infection with T.viride

表1 麥秸板剖面密度變化及方差分析Table 1 Changes of profile density of wheat straw board and variance analysis

注：同列不同字母表示不同侵染時(shí)間的差異顯著性(P<0.05)。

3 結(jié)論與討論

隨著綠色木霉侵染時(shí)間的增加，未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率在不斷增大；當(dāng)侵染第4周時(shí)，未砂光板比砂光板的質(zhì)量損失率大，到第8周和第12周時(shí)，未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率趨于相同。綠色木霉主要由麥秸板的表面及側(cè)邊的空隙進(jìn)入板材內(nèi)部的，因?yàn)槲瓷肮恹溄瞻宓谋韺用芏容^低，有利于綠色木霉的繁殖與擴(kuò)散，經(jīng)過砂光的麥秸板，最外層密度變大，不利于微生物的入侵，因此侵染初期，未砂光麥秸板的相對(duì)失重率較大，隨著侵染時(shí)間的增加，砂光麥秸板的表面被破壞，會(huì)加速綠色木霉的入侵，后期由于容易被降解物質(zhì)含量的減少，未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率趨于相同。

在沒有微生物等外界因素影響下，麥秸板在高濕度環(huán)境中比較穩(wěn)定。綠色木霉侵染后，隨著侵染時(shí)間的增加，未砂光與砂光麥秸板的密度在逐漸減小，經(jīng)過12周的處理，未砂光麥秸板的平均密度降為原始密度的66.50%，砂光麥秸板的平均密度降為原始密度的69.73%。麥秸板的剖面密度分布情況與其他木質(zhì)人造板類似[14]，密度沿厚度中心線呈幾何對(duì)稱，表層密度較高，芯層密度略低，這主要是因?yàn)樵跓釅哼^程中表層溫度比較高，壓縮比比較大，而芯層溫度比較低，壓縮比比較小[15]。沒有受到綠色木霉影響的麥秸板經(jīng)處理后密度沒有明顯的變化，而綠色木霉侵染后密度明顯降低，說明綠色木霉會(huì)對(duì)麥秸板的密度造成較大的影響。有研究顯示，綠色木霉可以在兩周內(nèi)入侵到木材內(nèi)部約13 mm的位置[16]，說明綠色木霉有較強(qiáng)的入侵能力，木霉侵染后板材芯層密度降低，說明綠色木霉進(jìn)入板材內(nèi)部，進(jìn)一步的研究將通過掃描電鏡觀察不同侵染時(shí)間木霉進(jìn)入麥秸板的情況。麥秸板比木材更容易受到霉菌的危害，主要是因?yàn)樾←溄斩捴泻休^多可以被微生物直接利用的糖類、蛋白質(zhì)等物質(zhì)[17]，有助于微生物在麥秸板上的繁殖，而且綠色木霉可以降解小麥秸稈中的纖維素和木質(zhì)素[18]，這些物質(zhì)被降解之后，會(huì)在麥秸板內(nèi)部產(chǎn)生空隙，有利于水分及氧氣在麥秸板內(nèi)部的進(jìn)一步擴(kuò)散，有利于綠色木霉在麥秸板內(nèi)部的生長，從而造成麥秸板密度的進(jìn)一步降低。而密度是決定人造板材物理及機(jī)械性能最主要的原因之一[19]，因此綠色木霉的侵染會(huì)造成麥秸板物理及機(jī)械性能的降低。