赤水多种竹材的天然耐腐防霉性能分析

冉腾伟，赵永菊，任何琴，罗忠友，陈 庆

（1.贵州大学 林学院，贵州 贵阳550025；2.贵州新锦竹木制品有限公司，贵州 赤水564700）

随着我国经济的高速发展，木材资源已极度匮乏，竹材作为一种生长快、产量高、成材早、力学性能佳的木材材料，可作为木材的主要替代品，开发利用竹材是缓解木材供需矛盾的有效途径。全世界的竹类约有1 500种，而我国就有竹类40多属，752种，竹林面积为641万hm2，是竹资源最丰富的国家，被誉为第二森林资源，其中经济利用价值较高的毛竹面积占72%以上，竹材产量雄踞世界首位，被广泛地用于建筑、交通、家具、造纸、工艺品编织等诸多领域[1-5]。贵州省赤水市是国家林业部首批命名的全国十大竹乡之一，截至2017年，全市现有竹子25属300余种，竹林面积8.85万hm2，其中毛竹3.43万hm2，蓄积量约1亿株，年采伐量可达1 200万株；杂竹5.42万hm2，蓄积量300万t，年采伐量达75万株以上，竹林总面积、人均占有竹林面积均位居全国县级行政区域前列[6]。竹材和木材主要化学成分相同，但由于竹材中含有丰富的营养物质和水分，使其在加工、运输和使用过程中很容易发生腐朽、霉变和虫蛀，长期使用其硬度、强度严重损失，很大程度上缩短了竹材的使用寿命和限制了竹材的应用范围[7]。对7种赤水生长的常用、常见竹材进行天然耐腐防霉性进行了研究，旨在了解赤水竹材天然耐腐防霉性能，为后期竹材的合理开发利用提供理论依据，更好推动贵州省竹产业的发展。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 竹材

此次试验选择7种竹材，均取自贵州省赤水市丙安乡，是当地常见的竹材，生长年龄都在3年左右。此次试验所选用的竹材均来自相同的地方，去除了地域差异导致的竹材防腐、防霉性能不同的问题；也选用了年份大体相同的竹材，避免幼竹防腐、防霉能力差的问题。

竹材的详细信息见表1。

表1 竹材的详细信息

进行耐腐性测试的竹块尺寸为20 mm（顺纹方向）×20 mm×10 mm，进行防霉性测试的竹块尺寸为50 mm（顺纹方向）×20 mm×5 mm，每组18块。所有竹块均要去青、去黄，并且无虫蛀、变色和腐朽，对于厚度达不到10 mm的竹材，以去青去黄后的实际厚度进行试验。

1.1.2 菌种

腐朽菌采用绵腐卧孔菌（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）和绿色木霉（Trichoderma viride Pers.ex Fr），以上菌种均来自贵州大学林学院实验室。

1.2 试验方法

1.2.1 耐腐试验

参照GB/T 13942.1—2009[8]木材耐久性能第1部分：天然耐腐性实验室试验方法，所有竹块在温度为40℃的鼓风干燥烘箱中，干燥至恒质量，称质量记为W1。试样接菌培养12周后，将竹块表面的菌落用刷子轻轻地从表面清除干净，然后放入烘箱中烘干（40℃烘至恒质量），称质量得W2，并根据下式计算出竹块的质量损失率。

式中：W1——腐朽前竹块质量，g；

W2——腐朽后竹块质量，g。

耐腐性能按质量损失率分为4个等级，等级越高，说明耐腐性能越差。

耐腐性等级见表2。

表2 耐腐性等级

1.2.2 防霉试验

参照GB/T 18261—2013[9]防霉剂对木材霉菌及变色菌防治效力的试验方法。试样接菌培养4周后，检查试样表面霉变程度，测量试样被霉菌感染的面积。被害值越大，说明竹材的防霉性越差。对每块试样的被害值进行记录。

试样被害值见表3。

表3 试样被害值

2 结果与分析

2.1 竹材的天然耐腐性能

由于竹种不同，其化学结构和化学成分有所差异，因此不同竹种的天然耐腐性差异也较大。

经木腐菌腐朽后竹材的质量损失率比较和耐腐等级见表4。

表4 经木腐菌腐朽后竹材的质量损失率比较和耐腐等级

密粘褶菌对不同竹材进行侵蚀后，竹材表面呈黑褐色，各种竹材的质量损失率比较分析结果表明，绵慈竹和菜竹与其他5种竹材有显著差异（p＜0.05）；其中，苦竹和毛竹的质量损失率较低，为10%以下，竹块基本保持原来的基本外形；绵慈竹的耐腐性能最差，质量损失率达到了43.54%，稍微用力捏便会捏碎，各种竹材对密粘褶菌的耐腐性强弱排列顺序为苦竹＞毛竹＞斑竹＞撑绿竹＞硬头黄竹＞菜竹＞绵慈竹，其中毛竹、苦竹对密粘褶菌的天然耐腐等级为Ⅰ级，撑绿竹、硬头黄竹和斑竹对密粘褶菌的天然耐腐等级为Ⅱ级，菜竹和绵慈竹对密粘褶菌的天然耐腐等级为Ⅲ级。

经绵腐卧孔菌侵蚀后，绵慈竹与其他6种竹材的质量损失率有显著差异，且质量损失率最高，为19.62%。各种竹材对绵腐卧孔菌的耐腐性强弱排列顺序为毛竹＞菜竹＞斑竹＞撑绿竹＞硬头黄竹＞苦竹＞绵慈竹，其中毛竹、菜竹、斑竹的质量损失率略小于10%，对绵腐卧孔菌的天然耐腐等级为Ⅰ级，撑绿竹、硬头黄竹、苦竹及绵慈竹对绵腐卧孔菌的天然耐腐等级为Ⅱ级。

不同腐朽菌对同种竹材的侵蚀所造成的质量损失率也是不同的。从表4可知，除了苦竹以外，其他6种竹子被密粘褶菌腐朽后的质量损失率比被绵腐卧孔菌腐朽后的质量损失率高，尤其是菜竹和绵慈竹的质量损失率相差较大，说明这6种竹子对绵腐卧孔菌的抗性比对密粘褶菌强。

2.2 防霉试验结果及分析

经过4周木霉菌的侵染后，所有的木块上都长满了2种霉菌。

竹块在绿色木霉中的感染面积见表5，被2种木霉感染后竹块的状态见图1。

表5 竹块在绿色木霉中的感染面积

图1 被2种木霉感染后竹块的状态

根据图1和表5可以看出，绿色木霉和黑曲霉对这几种天然竹材感染面积都达75%以上，被害值都是4，所以可以推断这几种竹材的天然防霉性能都很差。相对来说，毛竹对绿色木霉的抗霉效果要稍好一点，侵染面积为80%，毛竹具有一定抗霉性的原因可能是由于竹材基质对竹材霉变的影响[10]。硬头黄竹和菜竹被绿色木霉侵染面积为90%，其他竹材被绿色木霉侵染面积都达到了100%。虽然，毛竹、硬头黄竹和菜竹虽然经过绿色木霉4周的侵染并没有完全被侵染，但估计再过1～2周侵染面积就将达到100%。黑曲霉相对于绿色木霉来说感染力更强，生长更迅速，繁衍更快。在黑曲霉侵蚀试验中，每种竹材被侵染的面积都是100%。所有竹材的天然防霉性均不佳的原因可能是因为竹材中糖类、蛋白质、淀粉等营养物质含量较多[11-13]，这些物质本身就容易滋生霉菌。研究发现，霉菌生长的最佳湿度是80%以上，因此竹材在日常生活及加工利用和贮藏中要做好防潮的工作，保证竹材所在环境干燥透气，可在一定程度上减轻竹材的发霉。

3 结论

通过对7种竹材的天然耐腐、防霉试验可知，不同竹材对不同菌种的耐腐、防霉性能是不同的，且差异较为显著。耐腐试验中，在密粘褶菌的侵蚀下，竹材的耐腐性能排列顺序为苦竹＞毛竹＞斑竹＞撑绿竹＞硬头黄竹＞菜竹＞绵慈竹；在绵腐卧孔菌侵蚀下，竹材的耐腐性能排列顺序为毛竹＞菜竹＞斑竹＞撑绿竹＞硬头黄竹＞苦竹＞绵慈竹。在防霉试验中，绿色木霉和黑曲霉所感染的竹块，感染面积均超过3/4，多为100%，其中毛竹在绿色木霉中感染面积相对较低，为80%。相较而言，在7种竹材中，毛竹的天然耐腐及防霉性能最好。