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綠色木霉侵染對(duì)麥秸板剖面密度的影響

2018-08-02 01:03:10邱增處雷亞芳
關(guān)鍵詞:木霉麥秸損失率

張 坤,邱增處,雷亞芳

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院,陜西 楊陵 712100)

麥秸板是以小麥秸稈為原料,異氰酸酯膠為膠黏劑,經(jīng)過(guò)一系列工藝制造的人造板材,具有質(zhì)輕、優(yōu)良的物理力學(xué)性能、無(wú)甲醛等一系列的優(yōu)勢(shì),同時(shí)對(duì)保護(hù)森林,減輕環(huán)境污染有一定的生態(tài)效益,因而自從問(wèn)世以來(lái),一直受到各方面的關(guān)注,學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了各方面的研究。華東[1]、鄭超[2-3]等、王瑛[4]等分別研究了麥秸原料形態(tài)和組成對(duì)板材性能的影響,結(jié)果顯示麥秸原料的形態(tài)和組成會(huì)對(duì)板材的性能造成影響;張洋[5]等、劉艷萍[6]、付順鑫[7]等分別研究了麥秸預(yù)處理對(duì)板材性能的影響,結(jié)果表明酶處理及蒸汽爆破處理均可以提高麥秸板的性能;周曉燕[8-9]等分別對(duì)麥秸板的吸聲及傳熱性能進(jìn)行了研究,結(jié)果顯示麥秸板有良好的吸聲及保溫性能。

盡管麥秸板已經(jīng)得到了一定程度的推廣,但是在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn),麥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對(duì)麥秸板的危害。綠色木霉(Trichodermaviride)屬于半知菌綱木霉屬,是一種十分常見(jiàn)的霉菌,其分泌的纖維素酶具有較高的活性[10-11],可以直接降解秸稈生產(chǎn)糖類[12-13],同時(shí)也是國(guó)標(biāo)中規(guī)定的木材霉菌試驗(yàn)菌種。本試驗(yàn)以麥秸板為對(duì)象,綠色木霉為試驗(yàn)菌種,通過(guò)對(duì)比接種前后麥秸板的質(zhì)量損失率及剖面密度的變化,來(lái)揭示綠色木霉對(duì)麥秸板的危害。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

麥秸板購(gòu)自諾菲博爾板業(yè)(楊凌)有限公司。膠黏劑為異氰酸酯樹(shù)脂膠(MDI),施膠量為7%,厚度12 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

剖面密度儀,德國(guó)EWS公司;WAB精密推臺(tái)鋸,秦皇島歐登多機(jī)械制造有限公司;蒸汽高壓滅菌鍋,上海申安LDZX-50KB;超凈工作臺(tái),AIRTECH;恒溫恒濕培養(yǎng)箱等。

1.3 試驗(yàn)菌種

綠色木霉(Trichodermaviride),由西北農(nóng)林科技大學(xué)植保學(xué)院提供。

1.4 試驗(yàn)方法

將麥秸板表面的灰塵清理干凈,將部分麥秸板進(jìn)行表面砂光處理,然后用精密推臺(tái)鋸將麥秸板鋸成50 mm×50 mm的樣品,未砂光和砂光樣品各36塊,然后參照國(guó)標(biāo)GB/T 18261-2013中的相關(guān)規(guī)定接種后,將試驗(yàn)組及空白對(duì)照組置于28℃,相對(duì)濕度85%的恒溫恒濕箱中,分別于第4、第8、第12周取樣,計(jì)算其質(zhì)量損失率并測(cè)定其剖面密度的變化情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠色木霉侵染對(duì)麥秸板質(zhì)量損失率的影響

隨著綠色木霉侵染時(shí)間的增加,未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率在不斷增大(圖1)。在第4周時(shí),未砂光麥秸板的失重率為11.22%,大于砂光麥秸板的質(zhì)量損失率7.11%,在第8周和第12周時(shí),未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率基本相同,經(jīng)過(guò)12周的侵染,未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率達(dá)20.45%和20.86%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于霉菌對(duì)木材的危害程度。

圖1 麥秸板的質(zhì)量損失率Fig.1 Mass loss rate of wheat straw board

2.2 麥秸板原始剖面密度

麥秸板的剖面密度沿厚度中心線呈幾何對(duì)稱,表層密度較高,芯層密度略低,密度高峰值離板材表面有一定距離(圖2)。麥秸板樣品的平均密度為608.83 kg·m-3,最小密度為497.83 kg·m-3,最小密度與平均密度的比值為81.78%,左端最大密度為771 kg·m-3,右端最大密度為741 kg·m-3,左右兩端密度最大值均出現(xiàn)在距離表面1~2 mm處,最大密度與最小密度的差值大約為270 kg·m-3。砂光后板材厚度降低了約1.5 mm,表面密度增大,密度高峰值接近板材表面。

圖2 麥秸板的剖面密度Fig.2 Profile density of wheat straw board

2.3 高濕度處理對(duì)麥秸板剖面密度的影響

經(jīng)過(guò)12周恒溫恒濕箱(溫度為28℃、相對(duì)濕度為85%)處理,未砂光和砂光麥秸板的剖面密度及厚度與原始板材相比均沒(méi)有明顯的變化(圖3),說(shuō)明在沒(méi)有微生物等外界因素影響下,麥秸板在高濕度環(huán)境中比較穩(wěn)定。

2.4 綠色木霉侵染對(duì)麥秸板剖面密度的影響

隨著侵染時(shí)間的增加,未砂光與砂光麥秸板的平均密度逐漸減小(圖4)。SPSS方差分析結(jié)果顯示(表1),除了未砂光組第8周與第4周和砂光組第12周和第8周的最小密度差異不顯著,其他組之間均存在顯著性差異。

經(jīng)過(guò)綠色木霉侵染4周之后,未砂光麥秸板的平均密度為475.00 kg·m-3,是原始密度的80.00%,砂光麥秸板的平均密度為509.17 kg·m-3,是原始密度的85.00%;經(jīng)過(guò)12周的處理,未砂光麥秸板的平均密度為405.17 kg·m-3,僅是原始密度的66.50%,砂光麥秸板的平均密度值為417.67 kg·m-3,僅是原始密度的69.73%,侵染后麥秸板的平均密度與原始密度相比,未砂光的密度變化比砂光板的變化大,這與未砂光板材失重率相比較大的結(jié)論一致。隨著侵染時(shí)間的增加,未砂光與砂光麥秸板的最小密度與平均密度的比值變小,未砂光與砂光板的差異不顯著。

圖3 高濕度處理后麥秸板的剖面密度Fig.3 Profile density of wheat straw board after high humidity treatment

圖4 綠色木霉侵染后麥秸板的剖面密度Fig.4 Profile density of wheat straw board after infection with T.viride

表1 麥秸板剖面密度變化及方差分析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時(shí)間的差異顯著性(P<0.05)。

3 結(jié)論與討論

隨著綠色木霉侵染時(shí)間的增加,未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率在不斷增大;當(dāng)侵染第4周時(shí),未砂光板比砂光板的質(zhì)量損失率大,到第8周和第12周時(shí),未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率趨于相同。綠色木霉主要由麥秸板的表面及側(cè)邊的空隙進(jìn)入板材內(nèi)部的,因?yàn)槲瓷肮恹溄瞻宓谋韺用芏容^低,有利于綠色木霉的繁殖與擴(kuò)散,經(jīng)過(guò)砂光的麥秸板,最外層密度變大,不利于微生物的入侵,因此侵染初期,未砂光麥秸板的相對(duì)失重率較大,隨著侵染時(shí)間的增加,砂光麥秸板的表面被破壞,會(huì)加速綠色木霉的入侵,后期由于容易被降解物質(zhì)含量的減少,未砂光和砂光麥秸板的質(zhì)量損失率趨于相同。

在沒(méi)有微生物等外界因素影響下,麥秸板在高濕度環(huán)境中比較穩(wěn)定。綠色木霉侵染后,隨著侵染時(shí)間的增加,未砂光與砂光麥秸板的密度在逐漸減小,經(jīng)過(guò)12周的處理,未砂光麥秸板的平均密度降為原始密度的66.50%,砂光麥秸板的平均密度降為原始密度的69.73%。麥秸板的剖面密度分布情況與其他木質(zhì)人造板類似[14],密度沿厚度中心線呈幾何對(duì)稱,表層密度較高,芯層密度略低,這主要是因?yàn)樵跓釅哼^(guò)程中表層溫度比較高,壓縮比比較大,而芯層溫度比較低,壓縮比比較小[15]。沒(méi)有受到綠色木霉影響的麥秸板經(jīng)處理后密度沒(méi)有明顯的變化,而綠色木霉侵染后密度明顯降低,說(shuō)明綠色木霉會(huì)對(duì)麥秸板的密度造成較大的影響。有研究顯示,綠色木霉可以在兩周內(nèi)入侵到木材內(nèi)部約13 mm的位置[16],說(shuō)明綠色木霉有較強(qiáng)的入侵能力,木霉侵染后板材芯層密度降低,說(shuō)明綠色木霉進(jìn)入板材內(nèi)部,進(jìn)一步的研究將通過(guò)掃描電鏡觀察不同侵染時(shí)間木霉進(jìn)入麥秸板的情況。麥秸板比木材更容易受到霉菌的危害,主要是因?yàn)樾←溄斩捴泻休^多可以被微生物直接利用的糖類、蛋白質(zhì)等物質(zhì)[17],有助于微生物在麥秸板上的繁殖,而且綠色木霉可以降解小麥秸稈中的纖維素和木質(zhì)素[18],這些物質(zhì)被降解之后,會(huì)在麥秸板內(nèi)部產(chǎn)生空隙,有利于水分及氧氣在麥秸板內(nèi)部的進(jìn)一步擴(kuò)散,有利于綠色木霉在麥秸板內(nèi)部的生長(zhǎng),從而造成麥秸板密度的進(jìn)一步降低。而密度是決定人造板材物理及機(jī)械性能最主要的原因之一[19],因此綠色木霉的侵染會(huì)造成麥秸板物理及機(jī)械性能的降低。

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