全 文 ：书第 44卷 第 12期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol．44 No．12
2016年 12月 JOUＲNAL OF NOＲTHEAST FOＲESTＲY UNIVEＲSITY Dec． 2016
1)国家自然科学基金项目(31470022)，吉林省科技发展计划项
目(20130413049GH) ，吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目
(2014 － 174)，吉林省省级经济结构战略调整引导资金专项
(2015Y079)。
第一作者简介:杨胜丽，女，1969 年 12 月生，北华大学林学院，
助理实验师。E－mail:1289710973@ qq．com。
通信作者:孙耀星，北华大学林学院，教授。E－mail:sunyaoxing
@ sina．com。
收稿日期:2016年 7月 15日。
责任编辑:潘 华。
基于辊压浸注法的杉松冷杉的防变色性能1)
杨胜丽 孙耀星 温明宇 闫文涛 丁子峰
(北华大学，吉林省·吉林市，132013) (吉林省龙井市林业局) (吉林森工白山人造板有限责任公司)
摘 要 对杉松冷杉试材进行 2种药剂(质量分数为 0．5%和 1．0%)、2 种压缩率(5%和 10%)、2 种压缩方向
(径向和弦向)、2种压缩次数(1和 4次)的防腐剂辊压浸注和常温常压浸泡处理，测试和研究不同浸注方法对试材
载药量、防治效力和真菌感染形态的影响。结果表明:辊压浸注法的载药量高于浸泡法，提高了 133．33%～224．24%;
前者防治效力比后者提高了 25%以上，当辊压浸注工艺为压缩率 10%、药剂质量分数 1．0%、弦向压缩、压缩 4 次
时，试材的防治效力达到最大值 81．97%;可可球二孢真菌在空白样、浸泡法和辊压浸注法试材中的发展顺序呈现
由旺盛到纤弱、由充满细胞腔到局部存在的态势，与试材表面和内部的宏观特征表现一致。
关键词 杉松冷杉;辊压浸注法;蓝变;防治效力
分类号 S781．72
Property of Aanti-blue Stain of the Abies holophylla Maxim． Impregnated by Ｒollers / /Yang Shengli，Sun Yaoxing，
Wen Mingyu(Beihua University，Jilin 132013，P． Ｒ． China);Yan Wentao(Forestry Bureau of Longjing City in Jilin Prov-
ince) ;Ding Zifeng(Baishan Wood-based Panels co．，LTD of Jilin Forest Industry)/ / Journal of Northeast Forestry Univer-
sity，2016，44(12) :42－46．
This study was conducted to study the effect of impregnation by rollers，under the condition of preservative of mass ra-
tio of 0．5% and 1．0%，both in radial and tangential directions，at the compression rate of 5% and 10%，and at compres-
sion times of 1 and 4，on the preservative content，efficiency in controlling fungus and fungal infection form of Needle fir．
(Abies holophylla Maxim．)specimens． The preservative content was increased by 133．33% to 224．24%，more than 25%
for impregnation by rollers compared with normal impregnation． The efficiency in controlling fungus reached the maximum
value of 81．97% when the conditions were at compress rate of 10%，mass ratio of preservative of 1．0%，and compression
times of 4 in tangential directions． Botryodiplodia theobromae Pat． spread in tracheid cavity from prosperous to weak and
from full to sectional，and it was the same with macroscopic characteristics．
Keywords Abies holophylla Maxim．;Impregnation by rollers;Blue stain;Efficiency in controlling fungus
可可球二孢(一种蓝变菌)会侵染某些针叶树材
的边材部位，菌丝所到之处，会在木材表面形成深浅
不一、斑驳陆离的块状蓝色或绿色图案，俗称“蓝变”
或“青变”，与健康材对照颜色差异明显［1－2］。在适宜
的温湿度条件下，5～7 d 蓝变现象就会发生并蔓延;
蓝变不仅劣化木材表面的视觉效果，木材力学性能亦
有一定程度的降低［3－4］。国家标准中，存在蓝变的锯
材被认定为缺陷产品并降低等级［5］。材表的蓝变在
刨切时可除去，而深层的蓝变除去困难，如何保护木
材不被蓝变菌侵蚀成为解决问题的首选。
工业生产中，一般是在木材表面喷洒防腐剂或
将木材短时间浸泡于防腐剂中，使药剂覆盖木材表
面，隔断蓝变菌与木材的接触达到保护木材的目
的［6－8］。喷淋、涂刷或浸泡防腐剂的方法，药剂液滴
停留在木材表面纤维的梢部，难以形成完整的覆盖
层，防护性差、生产效率低。同时，原木锯制成板材
后、人工窑干前的阶段性保护在生产上具有实际意
义，那些防腐剂浸注量大、浸注深、成本高的长期保
护方法是不适用的。
辊压浸注法是一种高效的药剂浸注方法，在液
面下利用机械压辊将改性药剂压人木材至一定深
度，对木板材的防护程度和水平介于常压法和加压
法之间［9－11］;吴玉章等［12］采用辊压预处理改善树脂
浸注的均匀性，研究表明质量增加率在纤维方向的
分布更趋均匀;赵雪等［13］使用酚醛浸渍树脂对大青
杨进行辊压增强处理，试材耐磨性提高了 3．11% ～
23．17%;孙耀星［14］、闫文涛等［15］对大青杨进行辊压
防腐处理，压缩率 20%及以上，试材达到耐腐级别。
本研究以极易发生蓝变的杉松冷杉为试材，研
究辊压浸注法和浸泡法在载药量、被害值、防治效力
和可可球二孢真菌在试材内生长形态等方面的差
异，为探索和研究该方法的技术化提供理论支撑。
1 材料与方法
试验试材:杉松冷杉(Abies holophylla Maxim．) ，
长 6 000 mm、小头直径 720 mm 的特级优等原木 1
DOI:10.13759/j.cnki.dlxb.2016.12.029
根，采集于吉林省蛟河林业实验区管理局清茶馆林
场，加工为标准的径切板和弦切板，板材尺寸为 300
mm(长)×100 mm(宽)×20 mm(厚) (长为木材顺纹
方向)。所有试材均来自于原木的边材部分，纹理
通直，材性均匀，无节疤、虫蛀和腐朽。接菌试验前
保持试材的清洁、无菌感染发生。试样分 3组:辊压
浸注组、浸泡组和对照组。试样做好后在电热恒温
鼓风干燥箱内干燥至绝干，测得其绝干质量。
蓝变菌:可可球二孢(Botryodiplodia theobromae
Pat．)，由中国林业微生物菌种保藏管理中心提供。
药剂:实验室自配，成分包括 ACQ、硼砂和硼酸。
药剂分为两种质量分数:0．5%和 1%，前者药剂质量
分数配比为 0．25%ACQ、0．125%硼砂和 0．125%硼酸，
后者所含 3种成分依次为 0．5%、0．25%和 0．25%。
试验设备:辊压机，上压辊为主动辊，下压辊为
从动辊，辊长 250 mm，压辊直径 200 mm，转速定为
50 r /min。
环境扫描电子显微镜，美国 Fei 公司，型号
Quanta 200;恒温恒湿箱，德国 MMM 公司，型号 Cli-
macell 404;电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒科技有
限公司，型号 DHG－9075A;立式压力蒸汽灭菌器，
江阴滨江医疗设备有限公司，型号 LS－B75L;超净
工作台，常州中贝干燥设备有限公司，型号 BCL－
1360A;电子秤，量程 30 kg，精度 50 g。
药剂浸注方法:药剂对试材的浸渍采用辊压浸
注法和常压常温浸泡法。
辊压浸注法处理工艺包括压缩率、压缩次数和
压缩方向 3个参数［16］。压缩率设定为 5%和 10%;
每一种压缩率下的压缩次数分别为 1 和 4 次，多于
1 次的压缩，上一次辊压浸注完成后立即进行下一
次;压缩方向依据木材年轮和施力方向的位置关系
分为径向和弦向，对径切板施行弦向压缩，对弦切板
施行径向压缩。
常压常温浸泡法(以下简称浸泡法):是将试
材浸入两种不同质量分数的药剂中，井字形堆垛，
上压重物，液面高出最上层试材 5 cm以上，浸泡时
间 3 min。
用于浸注药剂的试材，在浸注前需进行含水率
的调整;方法是将试材放入压力—真空处理罐中，经
过抽真空(真空度 0． 098 MPa，20 min)—注水—加
压—保压(压力 1 MPa，25 min)—卸压，取出罐中试
材，常温常压下在清水中浸泡 24 h，由水中取出后，
干净湿布遮盖室内阴凉处放置 48 h后(含水率 87%～
95%)，进行药剂浸注试验。
完成药剂浸注的试材，室内自然干燥 12 h 后，
置于电热干燥箱中，逐渐升温至全干，测量试材浸注
药剂后的干质量。
本研究共使用 20 种药剂浸注工艺(辊压浸注
法 16种，浸泡法 4 种)，每一种工艺 6 块试材，将对
照样(不浸注药剂的试材)计算在内(径、弦切板各 6
块)，则需径、弦切板试材各 66块。
试材浸注药剂的载药量计算公式:
Ｒ=(W0 －W)/V。
式中:Ｒ 为载药量，kg /m3;W0 为试材浸注药剂后的
全干质量，kg;W为试材浸注药剂前的全干质量，kg;
V为试材的体积，m3。
蓝变菌对试材的感染和防治效力的测试:本研
究为了更接近生产实际，采用大尺寸试材。蓝变菌
(可可球二孢)对药剂浸注试材和对照样的接种、侵
染方案及培养基的制作，试材被害值的测试方法和
防治效力的计算，均参照国家标准(GB /T18261—
2000)［17］进行。
2 结果与分析
2．1 载药量
测量每一块试材浸注药剂前后的绝干质量并计
算其载药量，取相同药剂浸注工艺试材载药量的平均
值，作为该种浸注工艺的载药量，结果见表 1和表 2。
表 1 辊压浸注方法的载药量
压缩
率 /%
药剂质量
分数 /%
压缩次
数 /次
压缩
方向
载药量 /
kg·m－3
5 0．5 1 弦向 0．78
径向 0．61
4 弦向 0．86
径向 0．81
1．0 1 弦向 1．22
径向 1．19
4 弦向 1．72
径向 1．44
10 0．5 1 弦向 1．00
径向 0．83
4 弦向 1．25
径向 1．19
1．0 1 弦向 1．44
径向 1．28
4 弦向 1．83
径向 1．69
表 2 浸泡方法的载药量
药剂质量分数 /% 试材类型 浸泡时间 /min 载药量 /kg·m－3
0．5 径切板 3 0．37
弦切板 3 0．29
1．0 径切板 3 0．50
弦切板 3 0．47
由表 1 和表 2 可知，根据本研究中设定的工艺
条件，辊压浸注法的载药量均大于浸泡法。忽略
34第 12期 杨胜丽，等:基于辊压浸注法的杉松冷杉的防变色性能
试材的类型(径切板和弦切板) ，药液质量分数为
0．5%、压缩率为 5%和 10%试材的载药量比浸泡
法分别大 133．33%和 224．24%;药液质量分数为
1．0%、相同压缩率试材的载药量比浸泡法分别大
183．67%和 218．37%。
对于辊压浸注法试材，在压缩率、药剂质量分数、
压缩方向相同的条件下，载药量随着压缩次数的增加
而增加，在压缩率 5%、药剂质量分数 1．0%、径向压缩
时，压缩 4次的载药量比 1次提高了 21．01%;在压缩
率、压缩次数、压缩方向相同条件下，载药量随着药剂
质量分数的增大而增大，在压缩率 5%、压缩 1 次、弦
向压缩时，浸注药剂质量分数 1．0%试材的载药量比
0．5%的增加了 56．41%;在药剂质量分数、压缩次数、
压缩方向相同的条件下，载药量随着压缩率的增大而
增大，在药剂质量分数 0．5%、压缩 1次、弦向压缩时，
压缩率 10%的载药量比 5%的提高了 28．21%;在压缩
率、药剂质量分数、压缩次数相同的条件下，径切板
的载药量大于弦切板，在压缩率 5%、药剂质量分数
0．5%、压缩 1 次时，径切板试材的载药量比弦切板
提高了 27．87%。本研究中，当压缩率为 10%、药剂
质量分数为 1．0%、压缩 4次、弦向压缩的条件下，载
药量达到最大值为 1．83 kg /m3。
观察浸泡法的载药量，在其他浸注工艺相同条
件下，径切板的载药量大于弦切板。杉松冷杉为针
叶树材，轴向管胞占 95%以上;轴向管胞胞壁上的
纹孔主要位于径面壁，而弦面壁上纹孔数量少、尺寸
亦小，纹孔是药剂进入木材细胞腔的主要通道［18］;
对于径切板，板面的宽面为轴向管胞的径面壁，大量
的径面壁纹孔裸露在木材表面，在同等条件下，药剂
对径切板的浸注量大于弦切板。在辊压浸注法中，
这一特征也表现的非常明显。
2．2 防变色性能
接种可可球二孢菌培养 4 周后，在试材厚度方
向距离表面 2．5 mm 位置，沿顺纹方向劈开试材，目
测试材表面感染面积和内部蓝变程度，核算每一块
试材的被害值，取相同药剂浸注工艺试材(包括空
白样)被害值的平均值，作为该工艺的被害值;以空
白样的被害值为参考，对应于同类板材(弦向压缩
对应于径切板，径向压缩对应于弦切板)，计算不同
药剂浸注工艺的防治效力。不同浸注工艺的被害值
和防治效力见表 3和表 4。由表 3和表 4可知，对应
于空白样，浸泡法和辊压浸注法试材的被害值都有
不同程度的下降，提高了对变色菌的防治效力。
浸泡法中，随着药剂质量分数的增加，试材对
可可球二孢菌的防治效力上升。药剂质量分数由
0．5%增大到 1．0%，径切板和弦切板的被害值分别
下降了 17．39%和 17．16%，防治效力则分别提高了
31．79%和 52．50%。对于不同类板材，径切板的防治
效力高于弦切板，药剂质量分数为 0．5%时，径切板
比弦切板提高了 43．56%，药剂质量分数为 1．0%时，
前者比后者提高了 24．07%，这是由于防腐剂通过裸
露的管胞径面壁纹孔更易进入木材的缘故。
表 3 辊压浸注法的防治效力
压缩
率 /%
药剂质量
分数 /%
压缩次
数 /次
压缩
方向
被害
值
防治效
力 /%
5 0．5 1 弦向 2．05 51．99
径向 2．33 42．04
4 弦向 1．84 56．91
径向 2．00 50．25
1．0 1 弦向 1．24 70．96
径向 1．63 59．45
4 弦向 1．02 76．11
径向 1．11 72．39
10 0．5 1 弦向 1．52 64．40
径向 1．78 55．72
4 弦向 1．24 70．96
径向 1．55 61．44
1．0 1 弦向 1．10 74．24
径向 1．28 68．16
4 弦向 0．77 81．97
径向 1．02 74．63
表 4 浸泡法和空白样的防治效力
浸泡
方法
药剂质量
分数 /%
试材
类型
浸泡时
间 /min
被害
值
防治效
力 /%
浸泡法 0．5 径切板 3 2．76 35．36
弦切板 3．03 24．63
1．0 径切板 3 2．28 46．60
弦切板 2．51 37．56
空白样 径切板 0 4．27 —
弦切板 4．02 —
辊压浸注法中，考查单一因素的影响，试材的被
害值随着压缩率的增大、药剂质量分数的增加、压缩
次数的提高而下降，而对变色菌的防治效力明显提
升;压缩率由 5%增大到 10%，药剂质量分数 0．5%、弦
向压缩、压缩 1次试材的防治效力提高了 23．87%;药
剂质量分数由 0．5%提高到 1．0%，压缩率 5%、径向
压缩、压缩 4次试材的防治效力提高了 44．06%;压
缩次数由 1次升为 4次，压缩率 10%、药剂质量分数
1．0%、弦向压缩试材的防治效力提高了 10． 41%。
弦向压缩(径切板)试材的防治效力大于径向压缩
(弦切板)，增大的比率按照表 2 中由上到下的顺序
依次为 23．67%、13．25%、19．36%、5．14%、15．58%、
15．49%、8．92%和 9．84%。当辊压浸注工艺为压缩
率 10%、药剂质量分数 1．0%、弦向压缩、压缩 4 次
时，试材的防治效力达到最大值 81．97%。
本研究中，浸泡法对试材的防治效力在 24．63%～
44 东 北 林 业 大 学 学 报 第 44卷
46．60%;在辊压浸注法中，除药剂质量分数 0．5%、
压缩率 5%、径向压缩(弦切板)、压缩 1 次工艺对应
试材的防治效力为 42．04%外，其他浸注工艺试材的
防治效力均高于 50%。
根据表 3和表 4，药剂质量分数为 0．5%时，径切
板(弦向压缩)试材辊压浸注法防治效力的平均值
为 61．07%，比浸泡法提高了 25%;弦切板(径向压
缩)试材辊压浸注法防治效力的平均值为 52．36%，
比浸泡法提高了 27%。药剂质量分数为 1．0%时，径
切板(弦向压缩)试材辊压浸注法防治效力的平均值
为 75．82%，比浸泡法提高了 29%;而弦切板(径向压
缩)试材辊压浸注法防治效力的平均值为 68．66%，比
浸泡法提高了 31%。可见，辊压浸注法对变色菌的
防治效力远大于浸泡法。
2．3 蓝变菌对试材感染性状
变色菌可可球二孢感染试材 4 周后，在试材厚
度方向距离宽面 2．5 mm 处，沿顺纹方向劈开试材，
取样在环境扫面电子显微镜下观察菌丝的生长、发
展和蔓延情况。不同药剂浸注工艺试材(含空白
样)内菌丝的发育生长情况见图 1至 6。
图 1 空白样径切板试材 图 2 空白样弦切板试材
图 1和图 2分别是空白样的径切板和弦切板试
材，由于没有经过任何的防腐药剂浸注处理，试材不
具有防御变色菌侵蚀的功能，可可球二孢在试材内
的生长非常茂盛，菌丝粗壮、沿着管胞腔纵向生长和
分布(箭头指向为菌丝，下同)、充满细胞腔。观察
空白样的宏观特征，可见试材表面和内部均蓝变严
重，劣化特征明显，与微观特征的表现相一致。
图 3是采用药剂质量分数 0．5%、浸泡 3 min 的
浸泡法试材。与图 1 和图 2 相比，图 3 中的菌丝变
得细弱、薄纱状，纤细的菌丝在细胞内壁的纹孔间蔓
延和生长，占据细胞腔部分空间，进一步的发展和扩
张受到抑制，说明试材具有了一定的防御变色菌的
能力。
图 3 药剂质量分数 0．5%、浸泡 3 min弦切板 图 4 压缩率 5%、药剂质量分数 0．5%、径向压缩
试材 4次辊压浸注试材
54第 12期 杨胜丽，等:基于辊压浸注法的杉松冷杉的防变色性能
图 4 和图 5 分别是压缩率 5%、药剂质量分数
0．5%、径向压缩、压缩 4次和压缩率 10%、药剂质量
分数 0．5%、弦向压缩、压缩 4 次辊压浸注试材。与
空白样和浸泡法试材相比，这两种浸注工艺试材内
的菌丝仅局部存在，且数量明显减少、菌丝更加纤
细，真菌的繁殖受到严重抑制。
图 6是压缩率 10%、药剂质量分数 1．0%、弦向
压缩、压缩 4次的辊压浸注试材。观察发现，500 倍
电子显微镜下已观察不到菌丝的存在痕迹，此种药
剂浸注工艺条件已经能够完全抑制了可可球二孢真
菌的生长。
图 5 压缩率 10%、药剂质量分数 0．5%、弦向压缩 图 6 压缩率 10%、药剂质量分数 1．0%、弦向压缩
4次辊压浸注试材 4次辊压浸注试材
3 结论
径切板试材的载药量大于弦切板。辊压浸注试
材的载药量随着压缩率、压缩次数和药剂质量分数
的增加而增大。辊压浸注法的载药量大于浸泡法，
药液质量分数为 0．5%、压缩率为 5%和 10%辊压浸注
试材的载药量比浸泡法分别大 133．33%和 224．24%;
药液质量分数为 1．0%、两种压缩率试材的载药量比
浸泡法分别大 183． 67%和 218． 37%。当压缩率为
10%、药剂质量分数为 1．0%、压缩 4 次、弦向压缩的
条件下，载药量达到最大值为 1．83 kg /m3。
浸泡法对试材的防治效力在 24．63% ～46．60%，
辊压浸注法的防治效力在 42．04% ～81．97%之间，后
者的防治效力比前者提高了 25%;当辊压浸注工艺
为压缩率 10%、药剂质量分数 1．0%、弦向压缩、压缩
4次时，试材的防治效力达到最大值 81．97%。
辊压浸注法对可可球二孢真菌繁殖的抑制作
用大于浸泡法;空白样、浸泡法和辊压浸注法试材
中菌丝的发展顺序呈现由旺盛到纤弱、由充满细
胞腔到局部存在的态势，与试材表面和内部的宏
观特征一致。
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64 东 北 林 业 大 学 学 报 第 44卷