竹材霉菌介绍和防霉

作者: fangmei 栏目: 防霉方案

我国竹资源丰富，是木材的重要替代材料。当世界森林面积在慢慢减小时，竹林面积却在每年以3%的速度增长。因此，竹子被认为是21世纪最有希望和潜力的植物。我国是最主要的产竹国家，约有500万hm2竹林。全世界竹类品种有1200多种，中国拥有500多种。

竹材特性
毛竹又称楠竹，系草本植物，它的繁殖主要依赖毛竹根部竹鞭上的芽，每年3月由芽生长发育成竹笋再成长成新竹，4-5月新竹生长旺盛，每日可长80-100cm左右，四年即可成材。而大量埋在地底下的竹鞭（每1公顷竹林，0-10cm土层中根系的总长为24620km）。当成熟的毛竹采伐后，又重新发芽长笋、成竹，实现自身的持续生长。

四年成材的毛竹
具有良好的物理力学性能，可与高密度的阔叶材相媲美。静曲强度、弹性模量、强度是一般木材的2倍。竹材密度约为0.789g/cm3，顺向抗拉强度达到201.7Mpa，抗压强度74.2Mpa。竹材的密度因竹龄（成熟的密度较大）、部位（梢段或秆壁外缘密度较大）和竹种而异，平均约0.64克／厘米3。竹材的干缩率低于木材，弦向干缩率最大，径向次之，纵向最小；干燥时失水快而不匀，容易径裂；气干竹材吸水性强。顺纹抗拉强度较高，平均约为木材的2倍，单位重量的抗拉强度约为钢材的3～4倍，顺纹抗剪强度低于木材。强度从竹秆基部向上逐渐提高，并因竹种、年龄和立地条件而异。

竹材的化学成分为：
纤维素40％～60％，半纤维素14％～25％或更多，木质素16％～34％，有随年龄增长的趋势。

竹材的使用领域
竹材的利用在中国已有数千年的历史，比如原始的简单制作的竹椅、竹床、竹筐等等，竹材的利用一直处在这种低水平、小规模的分散状态。经进近十多年来的不断开发使用，竹材的利用已发展成为一种新兴的产业。高品质的竹地板、竹家具板材、竹装饰板材、竹钢琴应运而生。竹材的利用有原竹利用和加工利用两类。原竹利用时是把大竹用作建筑材料，运输竹筏，输液管道；中、小竹材制作文具、乐器、农具、竹编等。加工利用有多种用途，如竹材层压板可制造机械耐磨零件等；竹木复合板曾制成第一架竹材单翼高级教练机；竹材人造板可作工程材料。此外竹黄还可制成多种工艺美术品。竹材也是造纸、制纤维板和醋酸纤维、硝化纤维的重要原料。竹炭表面硬度高于木炭，可用于冶炼工业和制取活性炭。

竹材的霉菌
竹材霉变源于霉菌在其表面的生长和繁殖。不同地区竹材霉菌种类及危害程度有所不同，只有了解其生长特性及影响因素，才能选择有效的途径与合适的防霉剂进行防霉处理。竹材细胞壁组成物质含量与木材中的阔叶材相似，非细胞壁物质含量较阔叶材高，如淀粉、还原糖、蛋白质、脂肪、矿物质等，能给许多种类的细菌、真菌和蛀虫提供充足的营养物质，使竹材及其制品在贮运、加工和使用过程中，极易发生霉变。菌腐和虫蛀为害，影响其质量，降低甚至完全失去使用价值。为害竹材的真菌种类繁多，在真菌门的5个亚门中，就有接合菌亚门、子囊菌亚门。担于菌亚门和半知菌亚门等４个亚门的许多种真菌对竹材产生为害．仅主要产生霉变为害的常见霉菌就有毛霉、青霉、木霉、曲霉、枝泡霉等。竹材霉变真菌多以非细胞壁物质为养分，对细胞为害轻微，基本不影响竹材的强度．但有色的菌丝、泡于和菌丝分泌的色素，会在竹材表面形成蓝、褐、灰色霉斑．甚至造成相当深度的染色，即使用漂白剂处理或表面刨削也难除净，使竹材失去其天然纹理和色泽，大大降低竹材及竹制品的价值。竹材腐朽真菌还能分泌纤维素、半纤维素水解酶系。因此，竹腐真菌能通过降解纤维素、半纤维素，甚至是木质素等细胞壁物质来获取营养物质，使竹细胞被摧毁，机械强度降低甚至完全失去使用价值。虽然竹蛀虫主要吸取非细胞壁物质为养分，但它们在蛀食时并无这种选择，蛀食的是整个细胞组织，形成许多蛀道，使竹材机械强度受损，降低竹材、竹制品的使用价值，严重时，竹材大部甚至几乎全部被蛀损，竹黄和竹青也到处是成虫蛀入和蛀出的孔道，而完全失去使用价值。我国地域辽阔，各地气候条件不尽相同，竹种多，霉菌种群亦有差异。研究认为，有15种霉菌可引起毛竹材霉变，其中有10 种为重要致霉菌，它们是：
链格孢菌（Alternaria alternate）； 黄曲霉（Aspergillus flavus）； 桔青霉（Penicilliumtrinum）； 产黄青霉（P.chrysogenum）； 绳状青霉（P．funiculosum）；
球毛壳菌（Chaetomium globosum）， Fusarium pallidoroseum；弯角镰孢（F.camptoceras）； 冻土毛霉（Mucor hiemalis）。

竹材霉菌生理特性研究
据研究认为，对竹材霉变起决定作用的因素是环境湿度，当环境相对湿度低于75%时，基本不发生霉变；当相对湿度高于95%时非常有利于霉菌的繁殖，造成霉变迅速发展。此外温度对竹材霉变也起重要作用，当环境温度低于15℃或高于35℃时，霉菌的生长缓慢，霉菌生长最适温度在20-30℃之间。经过对竹材部分霉菌的生物学特性进行了研究，认为镰刀菌在相对湿度41%时孢子即可萌发，顶青霉、黄青霉、粉红单端孢霉在相对湿度63％时孢子开始萌发，而丝孢酵母在相对湿度70%时孢子才萌发，随着湿度增高孢子萌发率递增，相对湿度为93％时，最适合各菌孢子萌发。温度的影响为：镰刀菌在的最适温度为20℃～30℃，顶青霉、黄青霉、粉红单端孢霉的最适温度为15℃～30℃，当温度为35℃时都不能生长。对竹材上5种常见霉菌即黑曲霉、黄曲霉、指状青霉、桔青霉和黑根霉的生物学特性，竹材可溶性总糖和淀粉含量对霉菌生长的影响，以及5种霉菌淀粉酶、纤维素酶活性与霉烂竹材的顺纹抗压强度的相关性进行了研究，结果表明在温度为25℃～30℃，相对湿度93%以上，霉菌孢子萌发和生长最快，而在5℃以下，或相对湿度低于65%时，5种霉菌孢子均不萌发，菌落不生长；最适生长pH 值在4-6 之间；5 种霉菌都都能利用淀粉或可溶性糖作为碳源，但只有黑曲霉能在以纤维素作碳源的培养基上生长；竹材中可溶性总糖和淀粉含量与霉菌生长呈显著正相关，5种霉菌均有淀粉酶活性，仅黑曲霉有纤维素酶活性。霉菌的淀粉酶活性与霉烂竹材的顺纹抗压强度呈负相关。

竹材不同于木材的解剖特点
竹材的解剖特征有其自身的特点，其节间细胞组织全部纵向排列，不像木材那样有径向分布的薄壁细胞和射线细胞，因此，处理剂及水分不能沿射线方向渗入。竹茎成熟后，由于胶状物质的沉积及侵填体的聚积，导管和筛管几乎不再具有横向渗透性。竹材的表面覆盖着富含硅和蜡质的坚硬薄层，所以防腐剂难以从径向渗入。由于上述结构的差异，竹材比木材更难处理。从纵向看，竹材的组织是由薄壁细胞和维管束(导管和厚壁纤维)组成，首尾相连的导管使得新鲜的竹材中纵向流动非常迅速。但维管束在竹秆里分布不均匀，在竹秆的外围部分维管束小而多，在中央部分维管束大而少。离导管越远，渗透的水平也越低，这一特性又造成防腐剂在竹材中分布的不均匀性。导管仅占竹秆体积的10％，所以防腐剂渗透到导管周围的其它组织的能力很弱。防腐剂未渗透到的薄壁组织则极易成为真菌早期侵袭的突破口。

由于竹材和木材的解剖构造存在很大差异，因此，不能机械地套用木材的防腐处理方法。竹材的结构和化学成分，为虫菌的滋生繁衍提供了充分的物质条件，但虫菌的繁殖还需要一定的条件，如温度、水分、酸碱度等。

霉菌和腐朽菌，多数生长温度范围为10～40℃，最适温度为20～30℃，只有少数种类具有耐热或嗜热习性，生长温度范围为20～30℃。多数要求竹材含水率在20％以上(相对湿度75％以上)，但当到达饱和状态后，除软腐菌外，多数霉腐菌的繁殖受到抑制。多数霉腐菌所要求的最佳酸碱度为ＰＨ=5左右，不过也有些耐酸耐碱者，在ＰＨ低到1.5或高到11时，仍能生存。蛀虫的最适生长温度为20～30℃。当环境温度降至10℃左右或升到35～38℃时，蛀虫的活动能力大大降低。当环境温度继续降至0～5℃或升至40～45℃时，蛀虫停止发育和蛀食活动，处十冷麻痹或热麻痹状态，在短时间内，若温度向最适温度方向恢复时，蛀虫可复苏过来逐渐恢复活力。当环境温度继续降至一5℃或升至48～52℃时，就达到了蛀虫的致死温度范围，经短时间后即会死亡。

竹材的防霉防虫方法
一、物理方法
(1)浸渍：将竹材浸没于清水(流水或定期更换的清水)中，溶出部分水溶性营养物质，并使细胞充满自由水一造成缺氧环境，以预防和消除虫菌为害。
(2)干燥：将竹材烘干或晒干。经烘晒过程，一方面可因加热杀死虫菌，另一方面又可因水分减少致虫菌难以生存。
(3)电磁波辐射：用远红外线(波长25～199μｍ)、微波(波长103～105μｍ)照射，可引起竹材内部分于的振动、转动的共振吸收。这种能量吸收效率很高，可在短时间(几十分钟或十几分钟)内，使竹材外表和内部同时升温至虫菌的最高耐受温度以上而致死。此外，紫外光(波长4～400μｍ)、ｘ一射线、ｙ一射线等均可破坏虫菌体内的生物活性物质，使虫菌致死。
(4)气调：调节竹材贮存环境的气体组成，降低氧气含量，造成缺氧状态，使真菌不能生长，蛀虫窒息而死。
(5)蒸煮：加热蒸煮，除去部分可溶性物质，杀死虫菌。物理方法优缺点：一次性杀虫灭菌的效果大多相当好，但却不能预防在以后的生产、贮运和使用过程中再次感染虫菌。因此，在生产实践中大都采用物理和化学结合的方法。

二、化学方法
（A)主要有有机化合物和无机化合物两大类。
主要说说有机药剂，它主要有：季铵盐类：如十二(十四、十六、十八)烷基三甲基氯化铵<竹木防霉剂iHeir-JP>。浸渍、喷雾、涂刷法：一般用0.5％～5％的药液对干燥的竹子进行浸渍、喷雾、或涂刷。大多数药剂都能用于这些方法。处理简单，对设备要求不高，投资少。但不能进入竹材的深处，处理后若再进行劈、削等加工，则会露出未处理到的竹材。

热冷槽法：
把竹材放在热的药剂中(接近沸腾温度但不要到沸腾)煮一定时间，立即取出浸入冷的药剂中(可在常温下)。这样可以增加药剂的吸收量和进入深度。

树液置换法：
将伐倒的竹材基部一端套上一个紧箍住的“帽子”、“帽子”通过管子连着一个加压容器。加压容器中的药剂就可以压入竹材，顺着导管流向梢部，待梢部断口上看到药液流出时就可结束。这种方法虽然麻烦，但药剂可进入全部竹材中，所需设备比较简单。对一些价值高的特殊用材，可采用此法处理。

扩散法：
适用于含水率在３Ｏ％以上的竹材。把竹材在较浓的药液中(10％～30％或更浓)浸泡或涂刷，使药剂附在竹材表面上。然后堆起来用塑料布密封存放２～３个星期。使药剂在竹材的水分中扩散到内部去。此法要求含水率要高，使用水溶性药剂，药剂的分子半径不能太大。

加压法：
把竹材放入特制的加压罐中密封，送入药剂加压，在压力下让药剂进入竹材的内部。只要选用适当的药剂，在一定的压力和时间下，药剂可进入整个竹材的内部。由于需要的设备较复杂，少量的材料可委托专门的加压处理工厂代为处理。

活竹注射法：
在采伐前的适当时间，在竹杆基部注射杀霉菌药剂，然后采伐。据有关单位试验有较好的防霉效果。

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