橡膠木藍變及防治措施研究進展

鄭 平 王 憲 馮旋雪 賈慧文 李 君

（西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224）

1.橡膠木變色的類型

橡膠木的變色主要是微生物、化學(xué)和物理等因素導(dǎo)致的成材木或活立木本身顏色的變化，主要是因為木材中的發(fā)色基團和助色基團的改變所致。此外，木質(zhì)素和內(nèi)含物等成分通過加熱處理產(chǎn)生熱化學(xué)反應(yīng)，也會形成發(fā)色基，如醌類等化合物。橡膠樹在砍伐前，主要用途是生產(chǎn)橡膠，在橡膠樹上割開口子采膠。采膠結(jié)束后，會在橡膠樹表面留下割痕，橡膠會留在橡膠樹的表面，由于橡膠樹中的橡膠蛋白質(zhì)和含糖量都較高，所以使橡膠樹容易產(chǎn)生變色。在橡膠樹不僅原木容易發(fā)生變色，在橡膠樹的鋸材和加工過程中，都容易發(fā)生變色。橡膠木變色是橡膠木材質(zhì)劣化的開始，雖然對木材的強度等物理力學(xué)性能影響不大，但是變色使木材的紋理和美觀受到較大的影響，降低了橡膠木的使用價值。

橡膠木受到變色菌類等微生物作用時，產(chǎn)生的顏色變化是橡膠木微生物的變色。微生物變色是木材變色最常見的，也是對木材破壞最嚴重的一種。微生物的變色不僅可以侵染木材的表面，而且可以深入木材的內(nèi)部，使木材內(nèi)部發(fā)生變色。若在適宜的環(huán)境下，橡膠木微生物菌會在橡膠木表面繁殖產(chǎn)生藍變，由于藍變真菌將橡膠木結(jié)構(gòu)穿透，在橡膠木上留下許多的小孔，導(dǎo)致橡膠木變色后滲透性也會增加，然后侵入木材導(dǎo)管，在木材中獲取營養(yǎng)成分繁殖，微生物菌在木材上分泌著色物質(zhì)或微生物菌本身的顏色使橡膠木內(nèi)部變色，這種變色難以除去。在微生物菌侵入橡膠木內(nèi)部的同時，在木材的表面上會有霉菌的繁殖，使橡膠木表面有一層霉菌，表面呈黑色斑點，有時連成片，從而在橡膠木表面發(fā)生霉變。

當橡膠木受到物理或化學(xué)作用而發(fā)生顏色變化就是橡膠木的非微生物變色。在橡膠樹砍伐、干燥、蒸煮的情況下，由于物理作用容易發(fā)生顏色，它主要是在木材本身受到高溫高濕等條件的作用下發(fā)生變色。當橡膠木與本身外的化學(xué)成份相接觸，容易因化學(xué)作用而發(fā)生變色，如與酶、酸、堿、金屬離子、氧化劑和還原劑等接觸。

金屬離子變色容易發(fā)生在橡膠木加工時，在水跟木材薄壁細胞中的酚類物質(zhì)接觸時，是橡膠木發(fā)生金屬變色的必要條件。酶變色只有當橡膠木材所放置環(huán)境的濕度、溫度達到一定條件時才能發(fā)生，對木材中的有機物產(chǎn)生作用，與金屬離子變色類似，主要是與薄壁細胞中的酚類物質(zhì)在空氣下氧化成有色物質(zhì)，既可以在木材表面也可以在木材內(nèi)部發(fā)生變色，其主要發(fā)生在橡膠木鋸材干燥的過程中。酸堿變色是其酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)與木材發(fā)生反應(yīng)所導(dǎo)致的，但在加工或者平時使用中酸性物質(zhì)較少，所以堿變色相對酸變色要多一些，比如將橡膠木原材或橡膠木制品與混凝土相接觸。其酸堿變色主要是在一定濕度的環(huán)境中酸堿性化合物與橡膠木內(nèi)含物發(fā)生反應(yīng)所導(dǎo)致的木材變色，如與橡膠木中的單寧、黃酮類以及酚類化合物發(fā)生反應(yīng)。但在橡膠木的變色中，化學(xué)變色相對較少。

2.橡膠木的藍變及防治

2.1 橡膠木的藍變

橡膠木菌害主要以腐朽菌、變色菌和木霉菌為主,變色菌中的藍變菌對橡膠木的侵染最嚴重。其侵染性主要體現(xiàn)在季節(jié)上，雨季濕度較大，所以每年雨季木材侵染最為明顯與嚴重。在新伐倒的原木上微生物菌侵染速度較快，如不及時進行處理，幾天內(nèi)就會失去其使用價值，一個月內(nèi)可使新伐原木端頭完全藍變，深度達30~40cm。橡膠木變色菌中，藍變菌主要引起橡膠木的藍變，木材藍變也是典型的微生物變色。

引起橡膠木藍變的微生物菌主要是子囊菌綱和半知菌綱的球二孢屬（Lasiodiplodia spp.）、長喙殼屬(Ceratocystis spp.)、小長喙殼菌屬(Ceratostomella spp.)、球殼孢科(Haeropsidaceae spp.)和色二孢屬(Diploda spp.)等，危害橡膠木最嚴重的是可可球二孢(Losiodiplodia theohromae)。

橡膠木中具有有利于微生物菌生長的天然營養(yǎng)條件及微生物菌分布的廣泛性，不同來源的橡膠木，甚至處于不同地區(qū)同一來源的橡膠木制品都可能分離出不同的微生物菌株。如在云南西雙版納采集的藍變橡膠木中，還鑒定出許多其他的菌種，如枝孢屬家蠶枝孢菌（Cladosporium_domesticum）、枝孢屬球孢枝豆（Cladospohum_sphaerospermum）、枝孢屬瓜枝孢菌（Cladosporium_cladosporioides）、青霉菌屬（Penicillium_terrigenum）、青霉菌屬胸腺青霉（Penicillium_ thymicola）、青霉菌屬多色青霉（Penicillium_multicolor）、青霉菌屬托米青霉菌（Penicillium_thomii）、曲霉菌屬（Aspergillus_puulaauensis）、毛色二孢屬可可毛色二孢菌（Lasiodiplodia_theobromae）、小穴殼菌屬（Dothiorella_citricola）、黑團孢霉屬（Periconia sp.）、葉點霉屬柳杉葉炫f菌（Phyllosticta_ cryptomeriae）、支頂孢屬（Acremonium_brachypenium）、鐮刀菌屬（Fusarium sp.）、擬莖點霉屬（ Phomopsis sp.）、附球霉屬（Epicoccum_nigrum）、亞隔孢殼屬（Didymella sp.）、亨特長喙殼屬（Huntiella_omanensi）、假絲酵母屬膜醭假絲酵母（Candida_membranifaciens），其中以毛色二孢屬可可毛色二孢菌（Lasiodiplodia_theobromae）為主。

在橡膠木藍變菌繁殖生長的過程中，與環(huán)境也有關(guān)，如水分、營養(yǎng)物質(zhì)、空氣、溫度等要素。

當空氣濕度超過20%時，微生物可以繁殖生長，如果將新伐木材放置在20%濕度以下的環(huán)境中，可有效防止微生物菌生長。

微生物菌的成長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)各不相同，但是在木材中可以發(fā)現(xiàn)微生物菌所需要的營養(yǎng)素。橡膠樹中含有殘留的橡膠，淀粉、 糖類和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)較為豐富，這些成分是藍變菌生長必要的營養(yǎng)物質(zhì)，所以相比其他木材，橡膠木能更容易藍變。

微生物菌最適合生長的溫度為20°~30°，若將溫度控制在10°以下或50°以上，都會降低微生物菌的生長速度。在低溫的環(huán)境中不能殺死微生物菌，只能抑制微生物菌的生長；但高溫環(huán)境中可以殺死微生物菌。

橡膠木的藍變往往與霉變一起發(fā)生，主要是因為霉變菌會影響橡膠木藍變，引起橡膠木霉變的真菌主要有木霉、青霉、曲霉、毛霉等。木霉屬真菌中最主要的是綠色木霉，受這種真菌感染的木材表面呈綠色。青霉屬和曲霉屬真菌種類很多，常見的如黑曲霉，木材感染這種霉菌后，表面呈黑色斑點，有時連成片。所以若不仔細區(qū)分，難以區(qū)別木材是發(fā)生霉變還是藍變。霉菌對環(huán)境和基物的適應(yīng)性和忍耐力比藍變菌和腐朽菌要強，霉菌對化學(xué)藥物的耐藥性也很強，甚至與某些有毒性的化學(xué)藥物接觸時仍能生長，因此在某些防腐處理后的術(shù)材上仍能發(fā)現(xiàn)霉變。霉變?nèi)舨惶幚?，部分霉變菌就會引起橡膠木藍變。

但是木材霉變的只是使橡膠木表面變色，且變色的范圍較淺，也不會深入木材內(nèi)部，因而可用刷子清除，也可刨掉表面層霉變的部分。霉變對木材本身質(zhì)量影響不大，通常不認為是缺陷 但是霉菌侵染木材后，可增加液體對木材的滲透性.從而可促進藍變的生成。

橡膠木藍變的顏色是從淺灰色到藍黑色，藍變的橡膠木更容易腐朽，通常是先發(fā)生藍變，然后再發(fā)生腐朽。在橡膠木藍變的過程中，由于藍變真菌將橡膠木穿透，留下許多的小孔，導(dǎo)致木材滲透性的增加，所留下的小孔也會易于腐朽菌的繁殖。內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，外部微生物菌快速繁殖，所以橡膠木藍變后更容易腐朽。當橡膠木的邊材發(fā)生變色，如果不及時預(yù)防，使藍變菌深到內(nèi)部，形成不易去除的內(nèi)部變色，就會降低橡膠木的使用價值。

2.2 橡膠木藍變的防治措施

橡膠木防藍變主要分為原木藍變防治和鋸材藍變防治。

原木防治就是在新砍伐的木頭端部和破皮處噴上防藍變藥劑，或者沉入水中隔絕空氣。

鋸材藍變防治主要在木材鋸成板未加工之前，由于在加工前橡膠木會存在少量橡膠，使橡膠木藍變菌在其表面繁殖，所以橡膠木的藍變速度比較快，在橡膠木加工之前會對木材進行短暫的藥物處理來預(yù)防變色。在橡膠木的加工中，一般用防腐劑溶液處理。其方法有兩種：一種是單塊鋸材處理，一種是堆垛處理。單塊處理就是將鋸解后的鋸材一塊塊地在浸漬槽中浸泡,浸漬時間通常為15s~30s。堆垛處理是將鋸解后的鋸材堆垛,捆綁后用叉車將材堆放入容器中，將容器密閉后再將容器下方的溶液抽入容器中，使每塊木材都被溶液浸過。取出后重新堆垛，此時要在各層木材之間加人隔條使空氣能在各層木材之間流動。木材被溶液處理后,必須采用適當?shù)亩讯夂透稍锓椒?，并將處理后的橡膠木鋸材放置在通風(fēng)且防潮處，以避免木材二次變色。

浸泡過木材表面會形成保護膜暫時保護木材，防止橡膠木在加工前變色，其藥劑主要以8羥基哇琳銅、環(huán)烷酸銅、硼化物、3一碘代一2一丙炔基甲氨酸丁醋、二甲基二癸基氯化按、三哇類、2,4,5,6四氯一l,3苯二甲睛等藥劑為主。在橡膠木加工成材后，也會發(fā)生變色，可在表面或端面噴涂防霉劑，若在潮濕環(huán)境中可涂刷防水型防霉劑。

在橡膠木的加工程序中，我國曾采用以下方式：一是采用硼酸-硼砂-五氯酚鈉( BBP)處理橡膠木板材，其中90 %的五氯酚鈉分布于木材表面2mm內(nèi)，平均含量2721mg/kg，對抑制藍變和霉變比較有效，國內(nèi)企業(yè)多采用此法；二是采用硼酸硼砂(BB)處理木材后立即進行窯干處理, 木材不會霉變和藍變。我國直至2000年使用的防腐藥劑仍以BBP為主，但由于BBP中的五氯酚鈉毒性較大,國內(nèi)許多專家都不建議使用，所以尋找高效環(huán)保的藥劑替代品是當前急需解決的重要問題。若金屬離子變色面積較小，則將其表面磨掉即可；若金屬離子變色大面積發(fā)生變色，則用草酸水溶液涂在其變色位置，風(fēng)干后再用水沖洗。對于橡膠木的酶變色和酸堿變色可以高溫處理進行防治，若橡膠木已經(jīng)發(fā)生酶變色或酸堿變色，可采用過氧化氫漂白進行處理。

生物控制(biologicalcontrol)是新發(fā)現(xiàn)的微生物菌藍變預(yù)防法方法，它是將數(shù)種白化(albino)的病菌品系接種在新鮮的原木或木片里，由于這些無色菌的盤踞，消耗掉所有的養(yǎng)分，使得其他有色菌種無法人侵。

在此理念以及其他學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，選用活性較高且容易購買的哈茨木霉、蘇云金桿菌、枯草芽孢桿菌、球孢白僵菌、淡紫擬青霉、五種白化菌與同一地區(qū)兩種橡膠木藍變菌進行對峙實驗。哈茨木霉是一種常用于生物防治的絲狀類真菌，毒性低，常用來防治立枯病、枯萎病、根結(jié)線從等土傳病害，有效成分含量3億CFU/克；枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)，是芽孢桿菌屬的一種，屬好氧型細菌，菌落表面粗糙，有效成分含量1000億孢子/克；蘇云金桿菌即蘇云金芽胞桿菌(Bacillusthuringiensis，Bt)是一種寄生于昆蟲體內(nèi)的細菌，有很強的殺蟲能力，有效成分含量16000IU/毫克；球孢白僵菌（Beauveriabassiana）屬白僵菌屬，是白僵菌中的一種，球孢白僵菌用于害蟲生物防治，主要用于防治玉米螟、蚜蟲等害蟲，有效成分含量300億孢子/克；淡紫擬青霉菌是一種新型生防產(chǎn)品，低毒性。淡紫擬青霉菌具有繁殖快速、生命力強，是一些植物寄生線蟲的重要天敵，有效成分含量20億/克。其五種白化菌具有孢子休眠期、繁殖速度較快，主要用于防蟲領(lǐng)域上，對木材本身沒有影響。其兩種橡膠木采集自云南省西雙版納傣族自治州，分別為藍變的GT1橡膠木和EP600橡膠木。將GT1橡膠木和EP600橡膠木藍變菌與五種白化菌在PDA培養(yǎng)基上對峙，共觀察10天，其中前4天變化明顯，后6天變化不明顯（見表1 兩種橡膠木與白化菌拮抗效果圖）。由實驗對峙效果可知，其中三種生防菌有抑制作用，分別是：枯草芽孢桿菌、球孢白僵菌、哈茨木霉菌，它們的抑制效果大小順序為：枯草芽孢桿菌＞球孢白僵菌＞哈茨木霉。其中枯草芽孢桿菌是抑制效果最好、抑制時間持續(xù)最長的白化菌，其抑菌圈直徑在培養(yǎng)期間均大于2cm，球孢白僵菌在3天內(nèi)有一定的抑制作用，其抑菌圈直徑大小大于2cm，但3天過后抑制作用極小，抑菌圈消失，因此不能作為抑制橡膠木藍變菌生長和繁殖的生防菌，哈茨木霉菌抑制作用相對較小，淡紫擬青霉和蘇云金桿菌基本無抑制作用，也不能作為抑制橡膠木藍變的生防菌，只有枯草芽孢桿菌可作為抑制橡膠木藍變菌生長和繁殖的生防菌。

由于本結(jié)論僅限于從實驗室中得出結(jié)論，無法到工廠實地實驗，故無法判斷是否適用于目前的生產(chǎn)中，若要真正確定枯草芽孢桿菌能作為抑制橡膠木藍變菌生長和繁殖的生防菌，還需到工廠進行大量實驗。

利用微生物菌藍變預(yù)防法方法后，會在其木材內(nèi)留下拮抗的白化菌，但在加工過程中，利用高溫等處理，再將這些白化病菌殺死。真菌藍變發(fā)生后，其深色很難用一般的漂白方法除去。美國林產(chǎn)試驗所研究出兩種方法除去染色真菌的顏色。第一種方法是利用反制真菌(antagonistic fungi)黑管菌(Bjerkandera adusta)和黃色蠕形菌(Talaromyces flaus)的消化液(metabolizes)把顏色除去。第二種方法則是在硫酸鐵的催化下，將變色木材放在過氧化氫溶液中進行漂白。橡膠木內(nèi)含的淀粉等物質(zhì)在加工后會形成黑色痕跡，影響美觀、降低產(chǎn)品的價值。在加工處理前，對其進行漂白處理可以避免加工時對木材留下的缺陷。

3.橡膠木藍變的發(fā)展趨勢

國內(nèi)許多專家對橡膠木的藍變已經(jīng)有了很多的研究，但是在生物控制橡膠木藍變或變色上卻沒有過多的研究。利用微生物控制木材的變色一直是我國木材保護的一個發(fā)展趨勢，也符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念，這可以有效地預(yù)防木材變色，在加工過程中，使橡膠木原料或鋸材保存的時間延長，減少木材因變色所產(chǎn)生的損失以及減少藥物的使用。微生物控制木材的變色不僅可以防治木材變色，還可以人為地誘導(dǎo)木材變色。誘導(dǎo)木材變色其主要是將木材變色過程與木材調(diào)色過程綜合考慮，在木材上形成菌落，使之產(chǎn)生自然花紋，不僅最大程度上發(fā)揮木材的價值，也體現(xiàn)了科學(xué)價值。木材誘發(fā)變色技術(shù)目前雖然不太成熟，但是也是木材工業(yè)中進行深加工的一個重要發(fā)展方向，在未來的研究中很大程度上會成為木材研究的主要方向。

由于橡膠木自身的特點，橡膠木藍變在世界各個地方都非常普遍，目前更多的是使用化學(xué)藥物抑制作用，利用微生物手段對木材藍變菌進行研究與防治應(yīng)是今后研究的新方向。藍變是橡膠木缺陷的其中一種，研究橡膠木藍變具有深遠的意義，并且有很強的應(yīng)用性。