绿色木霉侵染对麦秸板剖面密度的影响

张 坤，邱增处，雷亚芳

(西北农林科技大学 林学院，陕西 杨陵 712100)

麦秸板是以小麦秸秆为原料，异氰酸酯胶为胶黏剂，经过一系列工艺制造的人造板材，具有质轻、优良的物理力学性能、无甲醛等一系列的优势，同时对保护森林，减轻环境污染有一定的生态效益，因而自从问世以来，一直受到各方面的关注，学者对其进行了各方面的研究。华东[1]、郑超[2-3]等、王瑛[4]等分别研究了麦秸原料形态和组成对板材性能的影响，结果显示麦秸原料的形态和组成会对板材的性能造成影响；张洋[5]等、刘艳萍[6]、付顺鑫[7]等分别研究了麦秸预处理对板材性能的影响，结果表明酶处理及蒸汽爆破处理均可以提高麦秸板的性能；周晓燕[8-9]等分别对麦秸板的吸声及传热性能进行了研究，结果显示麦秸板有良好的吸声及保温性能。

尽管麦秸板已经得到了一定程度的推广，但是在实际使用中发现，麦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对麦秸板的危害。绿色木霉(Trichodermaviride)属于半知菌纲木霉属，是一种十分常见的霉菌，其分泌的纤维素酶具有较高的活性[10-11]，可以直接降解秸秆生产糖类[12-13]，同时也是国标中规定的木材霉菌试验菌种。本试验以麦秸板为对象，绿色木霉为试验菌种，通过对比接种前后麦秸板的质量损失率及剖面密度的变化，来揭示绿色木霉对麦秸板的危害。

1 材料与方法

1.1 试验材料

麦秸板购自诺菲博尔板业(杨凌)有限公司。胶黏剂为异氰酸酯树脂胶(MDI)，施胶量为7%，厚度12 mm。

1.2 试验设备

剖面密度仪，德国EWS公司；WAB精密推台锯，秦皇岛欧登多机械制造有限公司；蒸汽高压灭菌锅，上海申安LDZX-50KB；超净工作台，AIRTECH；恒温恒湿培养箱等。

1.3 试验菌种

绿色木霉(Trichodermaviride)，由西北农林科技大学植保学院提供。

1.4 试验方法

将麦秸板表面的灰尘清理干净，将部分麦秸板进行表面砂光处理，然后用精密推台锯将麦秸板锯成50 mm×50 mm的样品，未砂光和砂光样品各36块，然后参照国标GB/T 18261-2013中的相关规定接种后，将试验组及空白对照组置于28℃，相对湿度85%的恒温恒湿箱中，分别于第4、第8、第12周取样，计算其质量损失率并测定其剖面密度的变化情况。

2 结果与分析

2.1 绿色木霉侵染对麦秸板质量损失率的影响

随着绿色木霉侵染时间的增加，未砂光和砂光麦秸板的质量损失率在不断增大(图1)。在第4周时，未砂光麦秸板的失重率为11.22%，大于砂光麦秸板的质量损失率7.11%，在第8周和第12周时，未砂光和砂光麦秸板的质量损失率基本相同，经过12周的侵染，未砂光和砂光麦秸板的质量损失率达20.45%和20.86%，远远高于霉菌对木材的危害程度。

图1 麦秸板的质量损失率Fig.1 Mass loss rate of wheat straw board

2.2 麦秸板原始剖面密度

麦秸板的剖面密度沿厚度中心线呈几何对称，表层密度较高，芯层密度略低，密度高峰值离板材表面有一定距离(图2)。麦秸板样品的平均密度为608.83 kg·m-3，最小密度为497.83 kg·m-3，最小密度与平均密度的比值为81.78%，左端最大密度为771 kg·m-3，右端最大密度为741 kg·m-3，左右两端密度最大值均出现在距离表面1～2 mm处，最大密度与最小密度的差值大约为270 kg·m-3。砂光后板材厚度降低了约1.5 mm，表面密度增大，密度高峰值接近板材表面。

图2 麦秸板的剖面密度Fig.2 Profile density of wheat straw board

2.3 高湿度处理对麦秸板剖面密度的影响

经过12周恒温恒湿箱(温度为28℃、相对湿度为85%)处理，未砂光和砂光麦秸板的剖面密度及厚度与原始板材相比均没有明显的变化(图3)，说明在没有微生物等外界因素影响下，麦秸板在高湿度环境中比较稳定。

2.4 绿色木霉侵染对麦秸板剖面密度的影响

随着侵染时间的增加，未砂光与砂光麦秸板的平均密度逐渐减小(图4)。SPSS方差分析结果显示(表1)，除了未砂光组第8周与第4周和砂光组第12周和第8周的最小密度差异不显著，其他组之间均存在显著性差异。

经过绿色木霉侵染4周之后，未砂光麦秸板的平均密度为475.00 kg·m-3，是原始密度的80.00%，砂光麦秸板的平均密度为509.17 kg·m-3，是原始密度的85.00%；经过12周的处理，未砂光麦秸板的平均密度为405.17 kg·m-3，仅是原始密度的66.50%，砂光麦秸板的平均密度值为417.67 kg·m-3，仅是原始密度的69.73%，侵染后麦秸板的平均密度与原始密度相比，未砂光的密度变化比砂光板的变化大，这与未砂光板材失重率相比较大的结论一致。随着侵染时间的增加，未砂光与砂光麦秸板的最小密度与平均密度的比值变小，未砂光与砂光板的差异不显著。

图3 高湿度处理后麦秸板的剖面密度Fig.3 Profile density of wheat straw board after high humidity treatment

图4 绿色木霉侵染后麦秸板的剖面密度Fig.4 Profile density of wheat straw board after infection with T.viride

表1 麦秸板剖面密度变化及方差分析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时间的差异显著性(P<0.05)。

3 结论与讨论

随着绿色木霉侵染时间的增加，未砂光和砂光麦秸板的质量损失率在不断增大；当侵染第4周时，未砂光板比砂光板的质量损失率大，到第8周和第12周时，未砂光和砂光麦秸板的质量损失率趋于相同。绿色木霉主要由麦秸板的表面及侧边的空隙进入板材内部的，因为未砂光麦秸板的表层密度较低，有利于绿色木霉的繁殖与扩散，经过砂光的麦秸板，最外层密度变大，不利于微生物的入侵，因此侵染初期，未砂光麦秸板的相对失重率较大，随着侵染时间的增加，砂光麦秸板的表面被破坏，会加速绿色木霉的入侵，后期由于容易被降解物质含量的减少，未砂光和砂光麦秸板的质量损失率趋于相同。

在没有微生物等外界因素影响下，麦秸板在高湿度环境中比较稳定。绿色木霉侵染后，随着侵染时间的增加，未砂光与砂光麦秸板的密度在逐渐减小，经过12周的处理，未砂光麦秸板的平均密度降为原始密度的66.50%，砂光麦秸板的平均密度降为原始密度的69.73%。麦秸板的剖面密度分布情况与其他木质人造板类似[14]，密度沿厚度中心线呈几何对称，表层密度较高，芯层密度略低，这主要是因为在热压过程中表层温度比较高，压缩比比较大，而芯层温度比较低，压缩比比较小[15]。没有受到绿色木霉影响的麦秸板经处理后密度没有明显的变化，而绿色木霉侵染后密度明显降低，说明绿色木霉会对麦秸板的密度造成较大的影响。有研究显示，绿色木霉可以在两周内入侵到木材内部约13 mm的位置[16]，说明绿色木霉有较强的入侵能力，木霉侵染后板材芯层密度降低，说明绿色木霉进入板材内部，进一步的研究将通过扫描电镜观察不同侵染时间木霉进入麦秸板的情况。麦秸板比木材更容易受到霉菌的危害，主要是因为小麦秸秆中含有较多可以被微生物直接利用的糖类、蛋白质等物质[17]，有助于微生物在麦秸板上的繁殖，而且绿色木霉可以降解小麦秸秆中的纤维素和木质素[18]，这些物质被降解之后，会在麦秸板内部产生空隙，有利于水分及氧气在麦秸板内部的进一步扩散，有利于绿色木霉在麦秸板内部的生长，从而造成麦秸板密度的进一步降低。而密度是决定人造板材物理及机械性能最主要的原因之一[19]，因此绿色木霉的侵染会造成麦秸板物理及机械性能的降低。