赵静
为提升古建筑木结构病虫害防治效果,保障建筑结构的稳定性,现基于山西省木结构古建筑群的病虫害类型及现状,分析不同病虫害类型的识别方法,详细论述蠹虫类、木蜂类、天牛类以及白蚁类虫害的具体防治措施,以期减少病虫害对古建筑木结构的影响,对古建筑保护工作起到一定的借鉴意义。
古建筑蕴含着丰富的文化内涵,多数古建筑都为木结构。在对木结构建筑进行勘查时发现,虫害是威胁木结构安全的重大隐患之一。虫子蛀蚀木材后,建筑的结构会发生严重的损坏。同时,木构件位置及木材材质的不同也会导致其受到虫害的损伤程度存在一定的差异[1]。因此,在古建筑木结构文物保护工作中,对虫害类型进行精准识别,制定并落实针对性防治措施具有重要意义。
案例分析
山西省的古建筑以木结构建筑最负盛名,其元朝以前的木结构建筑数量在全国范围内居首位,有“中国古代建筑宝库”之称。第三次全国文物普查数据显示,山西现存元朝以前木结构古建筑遗存495座,占全国总数的85%[2]。因为木结构古建筑数量众多、历史价值高且分布范围广,因此对其的保护工作备受重视,而其中虫害对木结构建筑的影响最为突出。
为具体阐述古建筑木结构的病虫害防治措施,现以山西省木结构古建筑群中10座单体建筑(南禅寺、广仁王庙、佛光寺、龙门寺、天台庵、镇国寺、布村玉皇庙、北吉祥寺、芮城城隍庙、万荣稷王庙)为例,对木结构的蛀蚀情况进行取样、识别、分析(见表1)。
在选取的10座山西省木结构古建筑中,共计发现17处虫害,虫蛀木构件包括柱、梁、檩、枋等构件,在不同位置均有所分布。从木结构的材料来看,其中硬松木占比最多,其次为云杉、楠木、软松木。上述四种木材虫害发生概率较高,同时也是木结构古建筑常用的木材。下文将对山西省古建筑木结构的病虫害识别方法与防治措施作出详细阐述。
山西省古建筑木结构病虫害的识别方法
经总结勘查发现,不同的虫害类型对木构件的损害程度存在一定的差异。其中蠹虫类、木蜂类、白蚁类是对木构件产生主要威胁的虫害类型。在现场识别时,若发现活虫则对比虫体进行区分;若未发现活虫,则根据木构件的蛀蚀情况和蛀屑进行识别区分。
根据木结构损害情况进行识别
如果木结构中存在虫害,木结构下方的地面往往会有蛀屑。例如,在山西省佛光寺现场勘查时发现多处木结构存在虫蛀痕迹,在一梁体上发现较多蛀孔,木梁下方发现蛀屑混合物,未发现活虫。整个木梁梁体的虫孔数量至少有100处,对梁体的支撑作用产生了严重影响[3]。对现场采集的蛀屑和木块进行实验室分析发现,蛀虫的虫道直径在0.8cm左右,形状不规则且内部填充排遗物,存在蛹室、羽化孔,推测为天牛类害虫。对排遗物进行分析发现,其中含有大量没有消化的木纤维,推测为天牛幼虫的排泄物,同时圆柱形排遗物也符合天牛化蛹前的特征,所以进一步确定为天牛类害虫。
根据残留的蛀屑进行识别
古建筑梁结构的虫害往往难以发现,所以掉落在地面上的蛀屑即为识别虫害的重要线索。以山西省南禅寺为例,勘查时在地面和墙面位置发现存在蛀屑混合物,但现场未发现活虫,周边木构件未发现明显受害。为进一步识别虫害类型,首先分析了堆积的蛀屑样本。将柱屑和白蚁蛀屑进行对比发现,样本蛀屑为纯木质,质地均匀且细腻,无泥土掺杂[4];而白蚁蛀屑通常会掺杂泥土,且质地粗糙,所以初步排除白蚁危害。对木屑上方构件进行勘查發现,上方构件完好且无虫害痕迹,推测立柱或者梁架存在虫蛀,且木屑被搬运至洞外。对墙体蛀屑进行采集分析发现,蛀屑中混合了昆虫脱掉的翅,经识别为蚂蚁翅,在蛀屑中也可分离出蚂蚁残体。综合现场勘查及实验室分析发现,该种虫害为长蠹类,地面及墙面的蛀屑为木屑和排遗物的混合物。
通过对古建筑木结构的虫害类型进行识别并划分,以便实现针对性预防和治理。
山西省古建筑木结构病虫害类型及防治方法
病虫害对古建筑木结构的影响
为了更好地保护木结构古建筑,现对山西省10座古建筑的虫害发生位置、不同虫害类型的危害状况以及木结构的损伤程度进行汇总[5](见表2)。
由表2可知,蠹虫虫害在木结构古建筑中发生频率最高,在各类构件中均可发现。木蜂虫害常见于椽条位置,形成的孔洞较大,容易发现。天牛类虫害多为陈旧性蛀孔,可能由于修缮时原木加工处理不到位,虫卵被带入木构件中。白蚁类虫害为古建筑高风险隐患,需进行重点预防监测。
蠹虫类虫害的防治措施
蠹虫类虫害会对木结构的纤维造成破坏。将蠹虫蛀蚀的木材锯开,可见结构内部存在纵横交错的孔洞,木材呈海绵状,木材强度明显下降。木材在被严重蛀蚀后,稍微用力即可捏碎,若不及时治理会导致建筑坍塌。蠹虫类虫害的预防措施为阻断其产卵路径,例如在成虫的产卵期,可采取在木结构表面涂刷防虫防腐涂层的方法;在存在虫害风险的木结构表面喷洒杀虫药剂,如2%噻虫啉微囊悬浮剂。蠹虫类虫害的治理可采取局部熏蒸的方式,将蠹虫消除后,在木构件表面涂刷防虫防腐的涂层。
木蜂类虫害的防治措施
木蜂通常将卵产在被蛀蚀的木材孔洞内,以繁衍后代,其幼虫以花粉为食,同时也用木材中的淀粉补充营养。古建筑木结构遭到木蜂蛀蚀后,会使木材纤维大面积断裂,降低其结构强度。木蜂的繁衍将导致木结构不堪重负。木蜂类虫害是导致木结构古建筑倒塌的主要原因,严重危害了古建筑的稳定性。例如,九华山甘露寺地藏殿木结构被木蜂蛀蚀严重,导致梁架的承重力明显下降,建筑物发生整体性倾斜。
木蜂为自然界中主要的传粉昆虫,在预防时以保护为主。主要采取物理方法阻断木蜂进入木结构的路径,如在木结构表面均匀涂刷防虫防腐的涂层,个别位置设置阻隔网。在木蜂成虫期,可将化学趋避剂喷洒在木构件表面以预防虫害。
在实施预防措施后仍无法避免虫害的情况下,可采取如下治理措施。(1)人工捕捉。木蜂归巢时飞行速度较慢,可设置捕捉网或将其直接拍落。(2)药物熏蒸。木蜂的归巢时间通常为夜间,将以磷化铝为主要成分的熏蒸药剂嵌入孔洞予以封堵后,可杀灭洞中的成虫及幼虫[6]。(3)喷洒杀虫剂。在木蜂经常出入的位置喷洒触杀性的杀虫剂予以杀灭。
天牛类虫害的防治措施
掌握天牛类昆虫的生物学特性,在其脆弱期进行治理,以提高防治效果。天牛成虫通常暴露在外,对木构件影响较小,但其幼虫会对木构件进行蛀蚀,进而影响建筑的安全。古建筑木结构的天牛虫害多为修缮时木材自身带虫所致,因此在选料时应选择抗虫害且健康的树种。或者可以将木材用水浸泡,因为经过浸泡后木材中的糖分与淀粉会析出,害虫将不再蛀蚀。同理,还可以对木材进行高压真空干燥或者蒸汽烘干处理[7]。另外,天牛通常喜欢蛀蚀新砍伐且带有树皮的木材,因此可以及时对新砍伐的木材进行剥皮处理,以降低成虫产卵的概率。在古建筑修缮时,木构件的制作时间对天牛类虫害的防治效果也有一定的影响。制作木构件时应当避开天牛的产卵期,或在制作时对木材进行高温处理,并在构件表面涂刷桐油或者油漆。但因为桐油和油漆对天牛类害虫并无杀伤能力,因此喷涂工作应在产卵之前完成,以阻断产卵。由于天牛虫害的远距离传播靠的是木材,因此,需对运输的木材进行检验、检疫。在搬迁古建筑时也需要进行检疫,一旦发现虫害则暂缓搬迁,经处理后再继续搬迁。
为了有效预防天牛类虫害,应定期对山西省木结构古建筑的构件进行防腐防虫处理,在每年6月份之前将2%噻虫啉微囊悬浮剂喷洒在木构件表面。古建筑木构件天牛类虫害常见天牛类型为家扁天牛、槐绿虎天牛、长角凿点天牛、家茸天牛,其羽化时期均为4~6月,羽化盛期为5~7月,因此4月为防治的最佳时期。对于损害程度较轻的木构件,采取磷化铝片剂熏蒸法进行处理;对于损坏严重且无法保证结构稳定性的构件,应及时予以替换并做好相应的预防措施[8]。对于已经存在天牛虫害的木结构,应使用药剂进行杀灭,成虫羽化前为杀灭的最佳时机,因此需要对天牛的种类进行识别,以进行针对性杀灭。
白蚁类虫害的防治措施
白蚁喜爱在潮湿的环境中生存,常见的白蚁类型包括家白蚁、散白蚁以及黑翅土白蚁。预防时可对地基和土壤进行清理、消杀,清除建筑物周围的白蚁巢穴及木质材料,确保上部木结构通风且干燥。在接触地面的木结构附近设置阻隔装置,阻断白蚁的侵蚀。
1.土壤防治白蚁
白蚁的巢穴多筑在地底的土穴中,对山西省木结构古建筑的白蚁分布情况进行分析可知,木结构中的白蚁在整个白蚁群落中的占比较小,多数白蚁分布在建筑物附近的土壤中。因此,防治古建筑周围土壤中的白蚁是解决白蚁类虫害问题的关键路径。山西省古建筑白蚁防治主要采取药物趋避和药物触杀两种方式。对于白蚁危害较为严重的位置,先通过药物触杀的方式杀灭绝大部分白蚁,使用药物包括吡虫啉、氟虫晴等,白蚁进食相应药物后,可产生理想的毒杀效果。对于使用药物触杀后剩余的零星白蚁,采取药物趋避的方式进行防治,所用的趋避性药物为除虫菊酯药物。将药物埋在古建筑周围的土壤中,其所释放的白蚁信息素可达到驱离白蚁的效果[9]。
2.木材防治白蚁
将古建筑木结构中的白蚁彻底清除是白蚁防治的根本目标。山西省木結构古建筑多作为旅游场所进行开发,在对木构件进行白蚁防治的同时,还需考虑到游客的安全,做到无毒无害化处理。木材防治白蚁和土壤防治白蚁的原理相似,对于已经存在白蚁蛀蚀的位置,采取先杀灭再预防的方式进行处理,所选取的杀灭药物包括外硼酸、偏硼酸钠等。将药物喷洒在木材表面,在洞孔内注射适量药物并封堵,以获得良好的白蚁灭杀效果。治理后,为预防白蚁再次侵袭,选择除虫菊酯类药物对其进行长期驱赶。
3.生物防治白蚁
白蚁在山西省绝大部分地区均有分布,其是对木结构古建筑威胁最严重的昆虫之一。山西省古建筑历史文化底蕴极其深厚,在防治虫害时不可对其结构进行随意破拆,需保证结构的整体性和完整性。因此,在防治白蚁时,首先应使用无损探测技术对病害情况进行探测,如红外热成像技术、微波雷达技术以及声频探测技术。对于已经出现白蚁蛀蚀的结构和周边的土壤,采取先灭杀再防范的措施,使用无损检测技术掌握白蚁病害的防治效果,降低复发率。在后续工作中,还需对白蚁的防治措施进行优化,力求逐渐减少防治药物的使用量,以降低对人体和环境的危害,提高白蚁防治的环保性。
古建筑是传统建筑文化遗产,有着丰富的历史、文化、审美价值,所以对古建筑进行保护的意义重大。山西省木结构古建筑保护工作需高度重视病虫害防治,通过木结构损害情况和残留的蛀屑对病虫害类型予以识别,以便实现针对性防治,定期修缮,起到良好的保护效果。
(作者单位:山西文物博物产业集团有限责任公司)