全國木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害風(fēng)險區(qū)域劃分*

馬星霞 王 麟 朱海燕 劉 波 張 斌 盧 蕓 王艷華,4 蔣明亮 王六如

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所 北京 100091； 2.寧波市文化遺產(chǎn)管理研究院 寧波 315000； 3.寧波市鄞州區(qū)文物保護(hù)管理中心 寧波 315000； 4.中國文物保護(hù)基金會 北京 100009； 5.國家林業(yè)和草原局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院 北京 100714)

古建筑是文物界的瑰麗明珠，承載著民族文化的驕傲，也是世界文化遺產(chǎn)的重要組成部分 (林徽因， 2017)。我國古建筑以木結(jié)構(gòu)體系為主，柱、楹、梁、棟、檐、楣、桁、翹、昂等構(gòu)件大多用木材制成。作為一種生物材料，木材容易遭受微生物腐朽和蟲蛀蟻噬等危害，因此，木結(jié)構(gòu)古建筑保護(hù)中，木構(gòu)件的生物危害勘察是重要的內(nèi)容和不可忽視的環(huán)節(jié)(陳允適， 2007)。

木材遭受的腐朽和白蟻蛀蝕危害具有地域特色，馬星霞等(2011； 2015)以2004—2013年氣象數(shù)據(jù)計算的Scheffer氣象指數(shù)為基礎(chǔ)繪制了中國陸地室外地上木材腐朽危害等級區(qū)域劃分圖，并結(jié)合白蟻危害區(qū)域繪制了中國陸地室外地上木材腐朽及白蟻危害等級區(qū)域劃分圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中國陸地木材生物危害從北到南呈逐漸加重趨勢，按嚴(yán)重程度可分為輕度、中度、重度和嚴(yán)重度。

木材昆蟲危害除白蟻外，還有蠹蟲和木蜂(Xylocopa)，其中木蜂尤其偏愛古建筑木構(gòu)件。這是由于木結(jié)構(gòu)古建筑因年代久遠(yuǎn)，油漆脫落，木材干燥，且古建筑往往高大，人群干擾不到木蜂生活，適宜木蜂在其上筑巢產(chǎn)卵孵育下一代。木蜂筑巢雖然主觀上不是蛀食木構(gòu)件，但是打洞筑巢客觀上會造成對木構(gòu)件的破壞，筑巢時可見木屑飛揚(yáng)，嚴(yán)重者孔洞相連，構(gòu)件內(nèi)部殘損致強(qiáng)度喪失甚而倒塌(陳慶源，1966； 賀春玲等， 2017)。

在對木結(jié)構(gòu)古建筑的生物危害勘察中發(fā)現(xiàn)，木蜂分布和危害也存在地域差異。為了弄清木蜂危害的地域特點，本研究以館藏木蜂標(biāo)本數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)信息為基礎(chǔ)進(jìn)行木蜂種類、分布的基本劃分，以木蜂筑巢特性和古建筑木構(gòu)件危害實地勘察進(jìn)行危害程度劃分，并提出全國木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害風(fēng)險區(qū)域，以期為木結(jié)構(gòu)古建筑預(yù)防性保護(hù)方案制定提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 木蜂分布

查詢中國科學(xué)院館藏木蜂標(biāo)本數(shù)據(jù)庫(http:∥citation.csdb.cn/csdb:cn.csdb.zoology.cnbee)并對照文獻(xiàn)資料(吳燕如，1961； 1982； 1983； 2000； 羅祿怡，1993； 趙利敏等， 2000； 姜洋， 2004； 姜雙林等， 2007； 賀春玲等， 2009； 2014a； 2014b； 辛明等， 2011； 徐紅霞等， 2011； 任炳忠等， 2015； 王國利等， 2018)，略去長木蜂(X.tranquabarorum)、竹木蜂(X.nasalis)等通常在竹子或蘆葦(Phragmitescommunis)上筑巢的蜂類，對危害木構(gòu)件的木蜂和突眼木蜂(Proxylocopa)進(jìn)行各省區(qū)域分布記載和古建筑木結(jié)構(gòu)木蜂危害種類匯總。

1.2 木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害程度勘查

1.2.1 木結(jié)構(gòu)古建筑選擇 根據(jù)中國陸地室外地上木材腐朽及白蟻生物危害等級區(qū)域劃分圖(圖1)(馬星霞等， 2015)，選取各區(qū)域典型木結(jié)構(gòu)古建筑進(jìn)行木蜂危害勘查和標(biāo)本采集，Z1區(qū)域勘查敦煌莫高窟木窟檐、慈氏塔、月牙泉木質(zhì)建筑、張掖大佛寺、木塔寺的木構(gòu)件； Z2區(qū)域勘查西寧塔爾寺、東關(guān)清真寺、遼寧奉國寺的木構(gòu)件； Z3區(qū)域勘查天津獨樂寺、北京正陽門、國子監(jiān)與孔廟、北大紅樓、山西長治長春玉皇廟、平順王曲天臺庵、河南風(fēng)穴寺等的木構(gòu)件； Z4區(qū)域勘查重慶奎星閣、云南石屏和建水古民居、貴陽織金古建筑群、遵義陳公祠、赤水龍泉寺、湖南隆回魏源故居、浙江寧海十座國保古戲臺、余姚浙江抗日根據(jù)地舊址、鄞州天童寺、象山勵氏宗祠、廣東陳家祠和南海神廟等50余座木結(jié)構(gòu)古建筑的木構(gòu)件； 江蘇錢鐘書故居、安徽滁州豐樂亭等省市古建筑木蜂危害程度采取資料查詢和電話咨詢方式獲取。

圖1 中國陸地室外地上木材腐朽及白蟻危害等級區(qū)域劃分(基于2004—2013年氣象資料)Fig. 1 Wood decay and termite hazard zones for above-ground wood structures in China (based on 2004—2013 climatic data)

1.2.2 危害勘察 到達(dá)木結(jié)構(gòu)古建筑現(xiàn)場后，從外到內(nèi)、從下至上逐一觀察各木構(gòu)件。木蜂筑巢喜歡選擇外屋檐的梁、椽、柱頂?shù)龋辈鞎r特別留意這些構(gòu)件有無木蜂孔洞，記載孔洞個數(shù)； 并留意木構(gòu)件地下、柱子外周地下有無木屑，發(fā)現(xiàn)新鮮木屑即“按圖索驥”，查找危害位置記載。同時，觀察周圍有無死亡木蜂或捕獲活木蜂進(jìn)行種類鑒定。

危害嚴(yán)重度參照陳允適(2007)木構(gòu)件蟲蛀程度分級標(biāo)準(zhǔn)，按照0～4級劃分，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害分級標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Carpenter bee hazard classification standard on wooden ancient building

1.3 木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害區(qū)域劃分

根據(jù)木蜂種類、分布和筑巢特性，結(jié)合實地勘察發(fā)現(xiàn)的有無木蜂危害發(fā)生及發(fā)生的危害程度進(jìn)行風(fēng)險區(qū)域劃分。無木蜂分布和實地勘察無木蜂危害的地區(qū)劃分為低風(fēng)險區(qū)域，有1種或2種木蜂分布、實地勘察有危害發(fā)生但危害發(fā)生程度較輕的地區(qū)劃分為中風(fēng)險區(qū)域，實地勘察木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害發(fā)生嚴(yán)重且有3種以上木蜂分布的地區(qū)劃分為高風(fēng)險區(qū)域。

2 結(jié)果與分析

2.1 館藏標(biāo)本及文獻(xiàn)數(shù)據(jù)中木蜂分布

根據(jù)文獻(xiàn)信息和中國科學(xué)院館藏木蜂標(biāo)本數(shù)據(jù)，木結(jié)構(gòu)古建筑上木蜂種類在國內(nèi)的分布見表2。

表2 木結(jié)構(gòu)古建筑上木蜂種類在國內(nèi)的分布Tab.2 Distribution of carpenter bee hazard species for wooden structure of ancient buildings in China

2.2 木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害程度

木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害程度勘查結(jié)果及采集到的標(biāo)本種類見表3。

2.3 木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害風(fēng)險區(qū)域劃分

2.3.1 木蜂危害低風(fēng)險區(qū)域 黑龍江地區(qū)無木蜂分布，內(nèi)蒙古、青海、新疆、寧夏和隴東以外的甘肅僅有突眼木蜂分布(吳燕如，1983； 賀春玲等， 2018)。突眼木蜂一般在土中筑巢，不會危害木結(jié)構(gòu)，根據(jù)甘肅和青海木結(jié)構(gòu)古建筑勘察結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)對當(dāng)?shù)氐哪窘Y(jié)構(gòu)古建筑產(chǎn)生危害。因此，將這些地區(qū)劃分為全國木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害低風(fēng)險區(qū)域，代號為CB1(圖2)。

2.3.2 木蜂危害中風(fēng)險區(qū)域 西藏、河南、山西、山東、遼寧、吉林以及甘肅隴東地區(qū)僅發(fā)現(xiàn)1種木蜂——黃胸木蜂。湖北、陜西、四川、河北、安徽和江蘇發(fā)現(xiàn)有2種木蜂分布。實地勘察結(jié)果顯示，河南、山西、山東、四川、湖北、江蘇和安徽均發(fā)現(xiàn)有木蜂輕度危害(危害程度1級)，雖然西藏、河北、遼寧、吉林和陜西實地勘察暫時未發(fā)現(xiàn)木蜂危害木結(jié)構(gòu)古建筑，但是由于文獻(xiàn)曾經(jīng)報道其有木蜂分布(吳燕如，1982； 2000)，所以將這些地區(qū)一起劃分為全國木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害中風(fēng)險區(qū)域，代號為CB2(圖2)。

2.3.3 木蜂危害高風(fēng)險區(qū)域 云南、貴州、湖南、江西、廣西、福建、浙江和海南木蜂危害發(fā)生比較嚴(yán)重(危害程度2級或2級以上)，危害木構(gòu)件的木蜂往往有3種以上，廣東雖然實地勘查的2座木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害不是很嚴(yán)重，分析是保護(hù)措施比較得力的原因，但由于該地面臨南部，且木蜂種類較多，所以將這些地區(qū)統(tǒng)一劃分為木蜂危害高風(fēng)險區(qū)域，代號為CB3(圖2)。

臺灣地區(qū)文獻(xiàn)報道僅發(fā)現(xiàn)朱胸木蜂(吳燕如，1982； 2000)，由于未有更多詳細(xì)文獻(xiàn)，也還沒有機(jī)會赴臺實地勘查，因此根據(jù)地理位置將其劃為CB3區(qū)域。

表3 木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害勘察結(jié)果Tab.3 The investigation on carpenter bee hazard

圖2 全國木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害風(fēng)險區(qū)域劃分Fig. 2 The risk zones of carpenter bees Xylocopa for wooden structure of ancient buildings in China

3 討論

3.1 木蜂分布

木蜂是膜翅目(Hymenoptera)蜜蜂總科蜜蜂科(Apidae)木蜂亞科木蜂族木蜂屬所有種類的統(tǒng)稱。據(jù)報道，全世界木蜂約470種(Micherner， 2007)，我國木蜂40余種(吳燕如， 2000)。

據(jù)吳燕如(1982)報道，甘肅有黃胸木蜂分布，但中國科學(xué)院動物研究所檢視館藏標(biāo)本和后期采集的標(biāo)本，未獲得甘肅黃胸木蜂標(biāo)本； 筆者對從敦煌至蘭州的古建筑木構(gòu)件進(jìn)行實地勘察，也未發(fā)現(xiàn)木蜂危害。徐紅霞等(2011)、王國利等(2018)調(diào)查顯示，在甘肅黑河自然保護(hù)區(qū)、民勤連古城國家級自然保護(hù)區(qū)未發(fā)現(xiàn)黃胸木蜂分布；但鄰近的陜西有黃胸木蜂和赤足木蜂分布，根據(jù)分布的延續(xù)性，筆者推測甘肅慶陽、平?jīng)龅入]東地區(qū)有黃胸木蜂分布，該推測在姜雙林等(2007)的報道中得到證實。因此，本研究將甘肅隴東地區(qū)劃分在CB2區(qū)，甘肅其他地區(qū)劃分在CB1區(qū)。

吳燕如(1982)研究表明，貴州木材上的危害木蜂僅有黃胸木蜂和赤足木蜂，而羅祿怡(1993)報道貴州除了這2種木蜂外還有中華木蜂和圓柄木蜂，對杉木(Cunninghamialanceolata)木構(gòu)件危害除了木蜂外還有叉壁蜂(Osmia)和粗切葉蜂(Megachilesculpturalis)。筆者赴畢節(jié)對織金古建筑群進(jìn)行實地勘察發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的木蜂對木結(jié)構(gòu)古建筑蛀蝕比較嚴(yán)重，有1處文保建筑甚至因木蜂多年連續(xù)蛀蝕而倒塌。貴州處于木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害高風(fēng)險區(qū)域(CB3)。

吳燕如(1982)資料顯示，湖南木材中筑巢的木蜂有黃胸木蜂和赤足木蜂，而姜洋(2004)研究發(fā)現(xiàn)還有中華木蜂。筆者對湖南隆回等地區(qū)的木結(jié)構(gòu)古建筑勘查發(fā)現(xiàn)，木蜂危害比較嚴(yán)重，因而將湖南劃分為木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害高風(fēng)險區(qū)域(CB3)。

木蜂危害風(fēng)險區(qū)域劃分與木材腐朽及白蟻危害區(qū)域劃分由北向南均呈從無到有、從輕到重的趨勢，這說明木蜂分布與氣候和地理條件有關(guān)，木材腐朽危害等級區(qū)域劃分依據(jù)的Scheffer氣象指數(shù)是以氣溫和濕度計算而來的(馬星霞等， 2011)。木蜂是農(nóng)作物、野生植物的主要傳粉昆蟲，越往南部，其氣溫和濕度對農(nóng)作物、野生植物的生長和多樣性越有促進(jìn)作用，訪花昆蟲木蜂種類也就相應(yīng)較多，對所在地區(qū)木結(jié)構(gòu)古建筑造成的危害風(fēng)險加大。

勘查中也發(fā)現(xiàn)少量胡蜂(Vespidae)危害癥狀，其在木質(zhì)門板上鉆蛀輕微小孔，由于沒有大量發(fā)生，且孔洞小而淺，故沒有特別關(guān)注。

3.2 木蜂筑巢特性

木蜂筑巢是為了保護(hù)蜂群、貯存食物和繁衍后代，在木材中筑巢的木蜂巢結(jié)構(gòu)可分為分枝和不分枝2種類型(Gerlingetal.， 1989)。赤足木蜂巢由雌蜂完成，雄蜂不參與巢構(gòu)建，這也是在木構(gòu)件孔洞中挖出的標(biāo)本都是雌蜂的原因。筑巢時雌蜂會從巢口向內(nèi)挖掘出一段主隧道，沿主隧道向內(nèi)挖掘用于建筑后代巢室的分枝隧道或平行不分枝隧道，其巢室多為分枝型，每個分枝隧道均呈直線型，同側(cè)分枝隧道平行分布，分枝數(shù)可達(dá)10條(賀春玲等， 2017)。這表明，在木結(jié)構(gòu)古建筑上雖只觀察到數(shù)個孔洞，但實際內(nèi)部已經(jīng)嚴(yán)重殘損，結(jié)構(gòu)安全隱患非常大。

3.3 木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂防治

木蜂并不能簡單劃分為有害昆蟲，其是多種蟲媒植物的重要傳粉者，甚至是唯一有效傳粉者(賀春玲等， 2018)。自然條件下，除了突眼木蜂亞屬在土中筑巢外，木蜂筑巢喜歡選擇木結(jié)構(gòu)建筑尤其是木結(jié)構(gòu)古建筑的桁架，客觀上對木構(gòu)件造成了危害。因此，在制定保護(hù)木結(jié)構(gòu)古建筑實施方案時，應(yīng)充分考慮古建筑所處的木蜂危害風(fēng)險區(qū)域，在高風(fēng)險區(qū)域古建筑維護(hù)時需采取一定的保護(hù)措施而又必須考慮盡量不觸殺木蜂，以維持其生態(tài)平衡。國外常采用趨避、誘導(dǎo)木蜂改變筑巢位置、提前安置人工木蜂巢穴等方法，從而避免其在木結(jié)構(gòu)古建筑上筑巢。

4 結(jié)論

根據(jù)木蜂種類、分布、筑巢特性和危害程度，對全國木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害風(fēng)險區(qū)域進(jìn)行初步劃分，無木蜂分布的黑龍江以及僅有突眼木蜂分布的內(nèi)蒙古、青海、新疆、寧夏和隴東以外的甘肅劃分為木蜂危害低風(fēng)險區(qū)域(代號CB1)； 木結(jié)構(gòu)古建筑危害發(fā)生程度較輕或暫未發(fā)現(xiàn)危害，但有1種或2種木蜂分布的地區(qū)劃分為木蜂危害中風(fēng)險區(qū)域(代號CB2)； 危害木構(gòu)件的木蜂有3種以上且危害發(fā)生程度較重的云南、貴州、湖南、江西、廣東、廣西、福建、浙江和海南劃分為木蜂危害高風(fēng)險區(qū)域(代號CB3)。木結(jié)構(gòu)古建筑木蜂危害區(qū)域劃分圖與全國木材腐朽及白蟻危害等級區(qū)域劃分圖比較發(fā)現(xiàn)，木蜂危害區(qū)域與木材腐朽及白蟻危害區(qū)域均具有從西北到東南逐漸加重的趨勢，綜合其他病害因素，可進(jìn)一步劃分全國木結(jié)構(gòu)古建筑生物風(fēng)險圖。