熱處理松材線蟲在實(shí)際生存環(huán)境中的致死溫度

吳晶　蔡正清　許忠祥　韓鳴花　王建斌 李玉秀 宋杰

摘要：研究松材線蟲在其生存環(huán)境中的致死溫度，為熱處理企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)提供有效的指導(dǎo)。在恒溫恒濕箱內(nèi)放置1臺(tái)檢疫熱處理模擬試驗(yàn)測(cè)控儀，風(fēng)速恒定為2.5 m/s，濕度設(shè)置為40%、60%，溫度設(shè)置為46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66 ℃ 11個(gè)梯度，選用粗細(xì)0.1 cm的病木進(jìn)行試驗(yàn)熱處理，處理時(shí)間設(shè)定為31 min。為驗(yàn)證線蟲在實(shí)際生存環(huán)境與其他環(huán)境中的致死溫度的不同，增加水浴熱處理線蟲液試驗(yàn)，驗(yàn)證線蟲在非生存環(huán)境下熱處理的致死溫度。濕度40%、病木木心溫度達(dá)到62 ℃時(shí)，持續(xù)加熱31 min，線蟲死亡率達(dá)100%；濕度60%、病木木心溫度達(dá)到 60 ℃ 左右時(shí)，持續(xù)加熱31 min，線蟲死亡率達(dá)100%；水浴熱處理線蟲液，在水溫達(dá)43 ℃，持續(xù)加熱31 min后，線蟲全部死亡。結(jié)果表明，在其他環(huán)境參數(shù)相同時(shí)，40%濕度下致死溫度高于60%濕度。在相同濕度熱處理?xiàng)l件下，線蟲的致死率與處理溫度呈正相關(guān)。當(dāng)濕度為60%時(shí)，病木的處理?xiàng)l件更接近實(shí)際大窯熱處理情況，木心溫度達(dá)60 ℃時(shí)，線蟲死亡率可達(dá)100%；水浴熱處理線蟲液在43 ℃時(shí)，線蟲死亡率達(dá)到100%。由于環(huán)境濕度過大與實(shí)際熱處理環(huán)境不同而引起了致死溫度的變化，不能作為線蟲熱處理致死溫度的參考。環(huán)境參數(shù)對(duì)線蟲的致死的影響有待進(jìn)一步研究，檢疫熱處理中執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境參數(shù)的影響。

關(guān)鍵詞：熱處理；松材線蟲；生存環(huán)境；致死溫度

中圖分類號(hào)： Q958.112+.4；S432.4+5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）07-0123-03

松材線蟲病[Bursaphelenchus xylophilus （Steiner &Buhrer） Nickle]是松樹的一種毀滅性病害，能導(dǎo)致樹木快速死亡，傳播蔓延迅速、防治難度大，被世界各國列為頭號(hào)植物檢疫對(duì)象。該病自1982年在我國首次發(fā)現(xiàn)后已成為我國較為嚴(yán)重的森林病害。隨著我國進(jìn)出口貿(mào)易的繁榮，木質(zhì)包裝已成為松材線蟲傳播的主要途徑之一[1-2]。保證木質(zhì)包裝的有效處理成為抑制松材線蟲擴(kuò)散的重要手段。國際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定熱處理必須使木材中心溫度達(dá)到56 ℃，并持續(xù)30 min以上，在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下能有效殺死木質(zhì)包裝中各類植物線蟲。但近年全國多次發(fā)生在熱處理過的進(jìn)境木質(zhì)包裝中截獲松材線蟲的案例[3-5]。松材線蟲屬線蟲綱生物，其對(duì)溫度相當(dāng)敏感，高溫處理可以高效殺死線蟲個(gè)體[6]。熱處理溫度是影響熱處理效果的關(guān)鍵因素，研究松材線蟲在其生存環(huán)境中的致死溫度，將為熱處理企業(yè)生產(chǎn)提供有效指導(dǎo)。近年來有許多關(guān)于松材線蟲在水浴加熱處理下致死溫度的研究。有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，將松材線蟲從木材中分離放在水浴環(huán)境下，當(dāng)溫度達(dá)51 ℃時(shí)處理1 min，線蟲死亡率達(dá)到100%，靜置2 h后無復(fù)活現(xiàn)象[7]。松材線蟲在水浴環(huán)境下的致死溫度與國際標(biāo)準(zhǔn)要求的溫度相差甚遠(yuǎn)，其原因主要是因?yàn)樗刹木€蟲寄生于木材中，水浴加熱情況下松材線蟲在水中的致死溫度不能代表其在實(shí)際生存環(huán)境中的致死溫度。為進(jìn)一步摸清楚熱處理過程中松材線蟲在實(shí)際生存環(huán)境中的致死溫度，本試驗(yàn)利用恒溫恒濕箱等儀器模擬熱處理窯開展此項(xiàng)研究[8]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

線蟲寄生于木材內(nèi)，木材內(nèi)的環(huán)境為線蟲的實(shí)際生存環(huán)境。因不同含水率的木材在熱處理中對(duì)松材線蟲的致死產(chǎn)生一定影響[9-10]，所以本試驗(yàn)選取松材線蟲大量侵染的含水率約30%的馬尾松病木為供試材料。

試驗(yàn)儀器有恒溫恒濕箱、風(fēng)速儀、水浴鍋、雙通道溫度濕度檢測(cè)儀（誤差±0.5 ℃）、篩網(wǎng)、玻璃培養(yǎng)皿、線蟲分離器、可調(diào)電源、檢疫熱處理模擬試驗(yàn)測(cè)控儀、奧林巴斯顯微鏡、人工氣候箱等。

1.2 試驗(yàn)方法

為排除熱處理過程中木材厚度、氣干密度、含水率對(duì)試驗(yàn)的影響，同時(shí)較準(zhǔn)確檢測(cè)木心溫度，將含水率為30%且攜帶松材線蟲的侵染病木劈剪成1 mm×1 mm×30 mm的細(xì)木條50 g作為試驗(yàn)材料，隨機(jī)平均分成2份，標(biāo)記為供試樣（Ⅰ）和對(duì)照樣（Ⅱ）。

在熱處理過程中環(huán)境濕度對(duì)木材熱量吸收有較大影響[10]。為了使試驗(yàn)條件更接近生產(chǎn)實(shí)際，根據(jù)熱處理窯實(shí)際情況，擬設(shè)定40%、60%、80% 3個(gè)濕度梯度。本研究用粗細(xì)1 mm的病木進(jìn)行熱處理，環(huán)境濕度在試驗(yàn)過程中直接影響試驗(yàn)病木本身，因此，環(huán)境濕度直接影響試驗(yàn)材料木心濕度。當(dāng)環(huán)境濕度為40%時(shí)，試驗(yàn)材料在處理過程中水分有散失，在實(shí)際生產(chǎn)過程中接近熱處理窯加濕設(shè)備停止工作的狀態(tài)；當(dāng)環(huán)境濕度為60%時(shí)，試驗(yàn)材料在處理過程中水分基本保持平衡或略有增加，該條件下接近熱處理窯實(shí)際生產(chǎn)情況；當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)80%時(shí)，試驗(yàn)材料處理后含水率變化明顯，在實(shí)際熱處理生產(chǎn)過程中根本無法實(shí)現(xiàn)，所以在試驗(yàn)過程中對(duì)環(huán)境濕度80%的條件進(jìn)行了刪減。

為模擬熱處理窯實(shí)際情況，在恒溫恒濕箱內(nèi)放置1臺(tái)檢疫熱處理模擬試驗(yàn)測(cè)控儀，風(fēng)速恒定為2.5 m/s，來模擬大窯熱處理情況[11-13]。根據(jù)松材線蟲死亡溫度的研究文獻(xiàn)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，恒溫恒濕箱內(nèi)溫度參數(shù)設(shè)置為46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66 ℃ 11個(gè)梯度，環(huán)境濕度設(shè)定為40%、60% 2個(gè)梯度。國際標(biāo)準(zhǔn)中處理時(shí)間為30 min，根據(jù)文獻(xiàn)研究得出病木中心溫度到達(dá)環(huán)境溫度所需要時(shí)間約為1 min[14-15]，故熱處理時(shí)間設(shè)定為31 min 。將供試樣（Ⅰ）放入篩網(wǎng)內(nèi)并放置在風(fēng)速儀出風(fēng)口處，將感溫探頭放置在篩網(wǎng)細(xì)木中，所測(cè)量的溫度可視為木心溫度。按照以上所述溫度梯度，進(jìn)行2組不同濕度的熱處理試驗(yàn)，每組試驗(yàn)重復(fù)3次。處理結(jié)束后，將病木放入線蟲分離器分離線蟲，同時(shí)將對(duì)照樣（Ⅱ）浸泡在線蟲分離器進(jìn)行線蟲分離，靜置24 h后鏡下檢測(cè)線蟲存活情況，記錄結(jié)果。若對(duì)照樣（Ⅱ）中未發(fā)現(xiàn)活體松材線蟲，將此組數(shù)據(jù)剔除。

為驗(yàn)證線蟲在實(shí)際生存環(huán)境與其他環(huán)境中致死溫度的不同，本次研究增加了水浴熱處理線蟲液試驗(yàn)，重新驗(yàn)證線蟲在非生存環(huán)境下熱處理的致死溫度。將水浴鍋設(shè)置40、42、44、46、48、50 ℃ 6個(gè)溫度梯度，在水浴鍋內(nèi)放置1個(gè)裝有水的指形管，管內(nèi)插入溫度探頭。待溫度恒定后將線蟲液滴入指形管內(nèi)加熱31 min后取出，倒入培養(yǎng)皿靜置24 h后觀察線蟲的存活情況。endprint

2 結(jié)果與分析

2.1 40%濕度熱處理木包裝松材線蟲的死亡溫度

在濕度為40%時(shí)，按設(shè)定溫度對(duì)供試樣（Ⅰ）進(jìn)行不同溫度熱處理，每組試驗(yàn)3次重復(fù)，每次重復(fù)設(shè)定對(duì)照組。將處理后病木放入線蟲分離器內(nèi)靜置8 h后，觀察線蟲液。結(jié)果表明，當(dāng)篩網(wǎng)內(nèi)探頭溫度（處理病木木心溫度）達(dá)到62 ℃時(shí)，持續(xù)加熱31 min，線蟲死亡率達(dá)100%，無活蟲存在（表1）。

2.2 濕度60%熱處理木包裝松材線蟲的死亡溫度

在濕度為60%時(shí)，設(shè)定11個(gè)溫度梯度對(duì)供試樣（Ⅱ）進(jìn)行熱處理，每組試驗(yàn)3次重復(fù)，每次重復(fù)設(shè)定對(duì)照組。將處理后病木放入線蟲分離器內(nèi)靜置8 h后，觀察線蟲液。結(jié)果表明，當(dāng)篩網(wǎng)內(nèi)探頭溫度（處理病木木心溫度）達(dá)到60 ℃時(shí)，持續(xù)加熱31 min，線蟲死亡率達(dá)100%，無活蟲存在（表2）。

2.3 水浴熱處理線蟲液

水浴熱處理線蟲液，在水溫達(dá)43 ℃，持續(xù)加熱31 min后，線蟲全部死亡（表3）。

3 結(jié)論與討論

線蟲在不同環(huán)境參數(shù)下致死溫度表現(xiàn)出明顯差異。研究顯示，熱處理過程中線蟲致死溫度的敏感性受環(huán)境參數(shù)影響，在除濕度以外其他環(huán)境參數(shù)相同時(shí)，40%的環(huán)境濕度下的致死溫度高于60%環(huán)境濕度。在相同濕度熱處理?xiàng)l件下，線蟲的致死率與處理溫度呈正相關(guān)。在含水率約30%的線蟲病木中，當(dāng)環(huán)境濕度為40%時(shí)，木心溫度升高至62 ℃后，病木中的線蟲死亡率可達(dá)100%，可能由于病木在處理過程中水分的蒸發(fā)會(huì)帶走熱量，尤其對(duì)于厚度大的木材，表明在此條件下線蟲在生存環(huán)境的致死溫度為62 ℃。當(dāng)環(huán)境濕度為60%時(shí)，木心溫度達(dá)60 ℃后，病木中的線蟲死亡率可達(dá)100%，在此條件下病木與環(huán)境中水分交換接近平衡，病木的處理?xiàng)l件更接近實(shí)際大窯熱處理情況，表明在此條件下線蟲在生存環(huán)境的致死溫度為60 ℃。

水浴熱處理線蟲液的結(jié)果表明，在水浴溫度升高至43 ℃時(shí)，線蟲死亡率達(dá)到100%。由此可見，改變了線蟲的生存狀態(tài)后，環(huán)境濕度過大，線蟲與周圍環(huán)境的水分蒸發(fā)形成水分正交換，引起了致死溫度的變化。由于在熱處理過程中，木材中心的濕度不可能達(dá)到70%以上。本試驗(yàn)中的水浴環(huán)境和濕度80%的高濕環(huán)境下線蟲熱處理致死溫度無法反映線蟲在實(shí)際生存環(huán)境下的致死溫度，在水浴和高濕環(huán)境下得到的結(jié)果并非線蟲在病木中的致死溫度，對(duì)生產(chǎn)并無實(shí)際意義。而模擬熱處理實(shí)際環(huán)境和線蟲實(shí)際生存環(huán)境試驗(yàn)條件下得到的試驗(yàn)結(jié)果，更真實(shí)地反映了線蟲的實(shí)際致死溫度，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有科學(xué)的指導(dǎo)意義。

在本試驗(yàn)中，線蟲在實(shí)際生存環(huán)境中熱處理30 min，其最低致死溫度為58 ℃，高于國際標(biāo)準(zhǔn)的致死溫度56 ℃。由此可知，在檢疫熱處理中執(zhí)行國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境參數(shù)的影響。在實(shí)際熱處理中，空氣流動(dòng)性、木材本身的性質(zhì)等都對(duì)熱處理效果有直接或間接影響；但現(xiàn)有國際標(biāo)準(zhǔn)中未明確環(huán)境參數(shù)、具體步驟、操作要求等，可能會(huì)影響到實(shí)際處理效果，建議在國際標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)明確相關(guān)參數(shù)。目前有關(guān)熱處理環(huán)境參數(shù)影響熱處理效果的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道甚少，環(huán)境參數(shù)對(duì)線蟲的致死影響有待進(jìn)一步研究。

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