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辊压树脂浸胶法对桉木重组木尺寸稳定性影响机理

吴婕妤, 张亚梅, 于文吉

吴婕妤, 张亚梅, 于文吉. 辊压树脂浸胶法对桉木重组木尺寸稳定性影响机理[J]. 北京林业大学学报, 2024, 46(1): 141-151. DOI: 10.12171/j.1000-1522.20230206
引用本文: 吴婕妤, 张亚梅, 于文吉. 辊压树脂浸胶法对桉木重组木尺寸稳定性影响机理[J]. 北京林业大学学报, 2024, 46(1): 141-151. DOI: 10.12171/j.1000-1522.20230206
Wu Jieyu, Zhang Yamei, Yu Wenji. Influence mechanism of roller-press impregnation on the dimensional stability of eucalyptus scrimber[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2024, 46(1): 141-151. DOI: 10.12171/j.1000-1522.20230206
Citation: Wu Jieyu, Zhang Yamei, Yu Wenji. Influence mechanism of roller-press impregnation on the dimensional stability of eucalyptus scrimber[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2024, 46(1): 141-151. DOI: 10.12171/j.1000-1522.20230206

辊压树脂浸胶法对桉木重组木尺寸稳定性影响机理

基金项目: 高性能重组木连续化制造关键技术与装备(2021YFD2200601)。
详细信息
    作者简介:

    吴婕妤,博士生。主要研究方向:木材重组材料制备与表征。Email:wujieyu@caf.ac.cn 地址:100091 北京市海淀区青龙桥街道香山路东小府1号中国林业科学研究院木材工业研究所

    责任作者:

    张亚梅,博士,副研究员。主要研究方向:重组材料制造与应用技术。Email:zhangyamei@caf.ac.cn 地址:同上。

  • 中图分类号: TS653;S792.39

Influence mechanism of roller-press impregnation on the dimensional stability of eucalyptus scrimber

  • 摘要:
    目的 

    为解决重组木制备过程中重组单元施胶不均匀导致的尺寸稳定性差的问题,通过辊压树脂浸胶工艺制备重组木,探究辊压树脂浸胶工艺对桉木重组木尺寸稳定性的影响机理。

    方法 

    分别通过吊笼式浸胶法和辊压树脂浸胶法制备桉木重组木,采用超景深显微镜、扫描电子显微镜、微计算机断层扫描仪和激光共聚焦显微镜观察重组单元和重组木表面形貌、微观结构和胶液分布情况,并采用X射线光电子能谱仪、粗糙度仪、接触角测定仪以及63 ℃水泡24 h和28 h循环法(沸水煮4 h,63 ℃烘20 h,沸水煮4 h)研究重组木表面化学成分、表面粗糙度、表面润湿性和耐水性能。

    结果 

    与吊笼式浸胶法制备的重组木(CWS)相比,辊压树脂浸胶法制备的重组木(RWS)表面裂隙减少,粗糙度降低,表面润湿性减弱,耐水性能显著增强。RWS表面粗糙度RaRz相比CWS分别下降了34.38%和72.75%。接触角测试结果表明,第20 s时RWS的表面接触角相对于CWS增大幅度为283.95%。63 ℃水泡24 h测试结果显示:RWS的吸水厚度膨胀率和吸水宽度膨胀率分别为5.47%和1.11%,与CWS相比降低幅度分别达到52.16%和50.09%。28 h循环测试结果显示:RWS的吸水厚度膨胀率和吸水宽度膨胀率分别为6.24%和1.17%,与CWS相比降低幅度分别为51.45%和58.51%。辊压浸胶过程对重组单元产生了二次破坏,增加了胶液进入的通道;同时,辊压使细胞在被压缩到恢复原貌的过程中产生的负压,增加了胶液的渗透深度,形成网状胶合结构,加强了重组木的胶合性能,抑制了木材细胞在吸水后的回弹。

    结论 

    辊压树脂浸胶法提高了重组木内部胶液分布的均匀性,降低了桉木重组木表面的粗糙度和润湿性,显著提高了重组木的耐水性能,改善了重组木的尺寸稳定性,对重组木的工艺优化和连续化生产具有重要的参考和指导意义。

    Abstract:
    Objective 

    To solve the problem of poor dimensional stability caused by the uneven disintegration during the preparation process of scrimber, the scrimber was prepared by roller-press impregnation, and the influence mechanism of roller-press impregnation on the dimensional stability of eucalyptus scrimber was explored.

    Method 

    In this study, eucalyptus scrimber was prepared by cage and roller-press impregnation techniques, and the surface morphology, microstructure, and glue distribution were observed by ultra-depth microscope, scanning electron microscope, microcomputer tomography scanner, and laser confocal microscope. The surface chemical composition, surface roughness, surface wettability, and water resistance of scrimber were studied by X-ray photoelectron spectroscopy, roughness tester, contact angle tester, soaking at 63 ℃ for 24 h, and 28 h cycle treatment (boiling for 4 h, dry at 63 ℃ for 20 h, boiling for 4 h).

    Result 

    Compared with the wood scrimber prepared by cage impregnation (CWS), the surface cracks, roughness, and the surface wettability of wood scrimber prepared by roller-press impregnation (RWS) were reduced, and the water resistance of RWS was significantly increased. The results of roughness showed that compared with CWS, the surface roughness Ra and Rz of RWS decreased by 34.38% and 72.75%, respectively. The contact angle test results indicated that the surface wettability of RWS was weakened, and the surface contact angle of RWS increased by 283.95% compared with CWS at the 20th second. The test result of soaking at 63 ℃ for 24 h showed that the thickness swelling ratio (TSR) and width swelling ratio (WSR) of RWS were 5.47% and 1.11%, respectively, which were 52.16% and 50.09% lower than those of CWS. The TSR and WSR of RWS under 28 h cycle treatment were 6.24% and 1.17%, respectively, which were reduced by 51.45% and 58.51%, respectively. The process of roller press caused secondary damage to the recombination unit, which increased the flow path for PF resin solution. At the same time, the negative pressure generated by the roller pressing during the process from compressing the cells to restoring their original appearance increased the penetration depth of the glue, formed a network bonding structure, strengthened the bonding performance of the recombined wood, and inhibited the rebound of wood cells after water absorption.

    Conclusion 

    The roller-press impregnation improves the uniformity of glue distribution in scrimber, reduces the surface roughness of eucalyptus scrimber and wettability, and significantly improves the water resistance and dimensional stability, which has important references and guidance for the process optimization and continuous production of scrimber.

  • 黄栌(Cotinus coggygria)是一种优良的生态与景观两用树种,作为北京地区红叶景观的重要组成[1],为首都的生态景观建设发挥了巨大作用[2]。然而,由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)引起的黄栌枯萎病已严重发生,造成严重的经济损失,制约着红叶景观建设[1]

    除黄栌外,大丽轮枝菌的寄主多达400种植物[3],如林木(橄榄Canarium album[45]、紫荆Cercis chinensis[6]、枫树Acer spp.[3]等)、农作物(棉花Gossypium spp.[7]、薄荷Mentha canadensis[8]、洋蓟Cynara scolymus[9]、生菜Lactuca sativa var. ramosa[10]等)和花卉(菊花Chrysanthemum morifolium[11]、蔷薇Rosa sp.[12]等)。黄栌枯萎病是一种典型的林木维管束病害,从根部侵入通过皮层扩展至维管束系统,造成根部腐烂、木质坏死和整株枯萎甚至死亡[1314]。因病原菌定殖在植物维管束系统,且产生的微菌核在土壤中长时间存活,此类病害难以控制,被称为 “植物癌症”[1517]

    目前生产上尚无抗枯萎病的黄栌品种,而生物防治依赖于土壤环境和气候,且防治效果并不稳定。所以截止目前,化学防治是作为黄栌枯萎病林间防治的主要方法[18]。此前的田间药效试验显示,萎菌净和多菌灵对于黄栌枯萎病有一定防治效果[12]。此外,郑怿[19]在对黄栌枯萎病林间化学防治研究中发现,灌根稀释500倍的嘧菌酯与多菌灵组合药剂处理最佳,且树干注射可在一定程度上防治黄栌枯萎病。

    然而,将室内和盆栽苗试验筛选的药剂应用在田间后,防治效果并不稳定[12]。在之前的林间试验中,施药时间多集中于上半年,并且施药次数较少,施药方式比较单一[1920]。采用的树干输液法[19],由于针头容易被黄栌流胶堵住,导致实际防治效率不理想。因此,在此基础上,本研究改进施药方式,通过在整个生长季内开展灌根、树干注射的施药方式及不同药剂组合的黄栌枯萎病林间防治试验,从而确定最优施药方式及药剂组合,并探索黄栌枯萎病长期防治的可行性,为更高效的黄栌枯萎病化学防治提供科学依据。

    试验地位于北京市延庆区八达岭森林公园红叶岭(40°20′46″N,116°00′52″E)。该地区属于温带半湿润半干旱季风气候,夏季高温多雨,冬季寒冷干燥,春、秋短促。年均温10.8 ℃,年降水量454 mm,土壤类型以花岗岩等发育而来的褐土、棕壤为主。

    枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis):河北中保绿农作物科技有限公司,水悬液,有效成分含量,菌含量 ≥ 1 000 × 108芽孢/g;嘧菌酯(绘绿),先正达农化有限公司,水分散粒剂,有效成分含量50%;丙环唑(扮绿),先正达农化有限公司,乳油,有效成分含量156 g/L。

    嘧菌酯(绘绿),先正达农化有限公司,水分散粒剂,有效成分含量50%;多菌灵,河北中保绿农作物科技有限公司,可湿性粉剂,有效成分含量50%;咪鲜胺,苏州富美实植物保护剂有限公司,水乳剂,有效成分含量45%。

    采用直接灌根,将药液直接灌入树坑中,树坑边缘土围为10 ~ 15 cm。

    电动树干打孔注药机(绿友机械集团股份有限公司,型号ZYJ15A)加压注药:在植株基部用该机器的打孔钻头由上向下成45°钻1 ~ 2个注射孔,深度约为树干直径的1/3,打孔后拆掉钻头,将注射口插入孔中,手动加压注射,保证药剂注入树干,等待压力降低后拔除,利用配套可降解堵孔塞进行封堵。

    采用直接灌根与电动树干打孔注药机加压注药相结合的施药方法。具体灌根和注射方法与单独施药相同。

    选样地内样树180棵,分为12个处理,每个处理15棵样树,随机分为3个小区,处理1为空白对照。对样地进行分区分组,其中灌根3组,树干注射2组,组合施药为灌根和树干注射两两组合,共6组处理(表1)。对所有样树进行调查,记录,挂牌编号。

    表  1  试验设计
    Table  1.  Experimental design
    施药方式
    Way of insecticide application
    灌根药剂
    Root irrigation chemical
    注射药剂
    Injecting chemical
    处理
    Treatment
    CK 1
    灌根 Root irrigation 枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis 2
    50%嘧菌酯 50% azoxystrobin 3
    156 g/L丙环唑 156 g/L propiconazole 4
    树干注射 Trunk injection 50%多菌灵,45%咪鲜胺
    50% carbendazim, 45% prochloraz
    5
    50%多菌灵,50%嘧菌酯
    50% carbendazim, 50% azoxystrobin
    6
    组合 Combined treatment 枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis 50%多菌灵,45%咪鲜胺
    50% carbendazim, 45% prochloraz
    7
    枯草芽孢杆菌 Bacillus subtilis 50%多菌灵,50%嘧菌酯
    50% carbendazim, 50% azoxystrobin
    8
    50%嘧菌酯 50% azoxystrobin 50%多菌灵,45%咪鲜胺
    50% carbendazim, 45% prochloraz
    9
    50%嘧菌酯 50% azoxystrobin 50%多菌灵,50%嘧菌酯
    50% carbendazim, 50% azoxystrobin
    10
    156 g/L丙环唑 156 g/L propiconazole 50%多菌灵,45%咪鲜胺
    50% carbendazim, 45% prochloraz
    11
    156 g/L丙环唑 156 g/L propiconazole 50%多菌灵,50%嘧菌酯
    50% carbendazim, 50% azoxystrobin
    12
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    施药时间均选择在黄栌生长期4—10月(除7月,北京雨季,施药效果不佳)间进行,以探索针对黄栌枯萎病的一整年防治效果。灌根试验于4—6月进行2次施药,8—9月施药2次,每次每株树施用10 L药液。注射试验于4—6月进行树干打孔注药2次,8—9月进行注药2次,每株树每次施用100 mL药液。

    于2021年5—10月及次年5月,根据黄栌枯萎病分级标准(表2),每个月对不同处理组进行病害分级调查[2122],以5月初调查值作为发病情况本底值。之后计算6—10月及次年5月的病情指数、校正病情指数及校正防治效果,从而判断不同药剂防治效果优劣。计算公式如下所示。

    表  2  黄栌枯萎病分级标准
    Table  2.  Grading standards for Cotinus coggygria Verticillium wilt
    等级
    Grade
    分级标准
    Grading standard
    代表值
    Representative value
    病害严重程度
    Disease severity
    全株叶片无萎蔫症状 No wilting symptoms on the entire plant leaves 0 无病 Healthy
    某一末端小枝出现萎蔫或变黄 Wilting or yellowing of a small branch at one end 1 轻度 Mildly diseased
    多个末端小枝或次级枝条出现萎蔫或变黄
    Multiple terminal twigs or secondary branches appear wilted or yellowed
    2
    植株三分之二的叶片萎蔫或变黄 Two-thirds of the leaves of the plant wilt or turn yellow 3 重度 Severely diseased
    植株85%以上叶片萎蔫,变黄或全株死亡
    More than 85% of the plants have wilted leaves, turn yellow, or die as a whole
    4
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    ID=0n0+1n1+2n2+3n3+4n44n×100
    ICD=IDtID0
    ECC=ICD0ICDiICD0×100%

    式中:n0 ~ n4是相应病级下的株数,n是调查总株数;ID是病情指数;IDt是第t次病情指数;ID0是初始病情指数;ECC是校正防治效果;ICD是校正病情指数;ICD0是对照组校正病情指数;ICDi是处理组i校正病情指数。

    本研究采用Microsoft Office Excel 2019对数据进行整理;采用R4.1.2软件对不同处理校正病情指数及防治效果进行单因素方差分析(one-way ANOVA),并用最小显著差异法(LSD)进行多重比较(P < 0.05);采用ChiPlot网站对两年病情指数进行对比分析,并用T检验计算显著性(*P < 0.05;**P < 0.01;***P < 0.001)。

    在调查初始病情指数时,将病害严重程度按病害分级分为3类:无病(0)、轻度(1 ~ 2)、重度(3 ~ 4)(表2)。由表3可知,大部分施药处理的无病样树校正病情指数均比对照组(处理1)小,其中,处理4、处理12无病样树的校正病情指数比对照组(处理1)低73.68%,处理3比对照组低43.60%。并且,除处理5外,所有施药组轻度样树的校正病情指数均比对照组小。处理10和处理12的重度发病样树病情有减轻,比初始病情指数分别减少18.75、12.50。这些结果表明:灌根处理3、4和组合处理12能有效防控病害,并且组合处理10和处理12能减缓病情。

    表  3  2021年10月份黄栌枯萎病校正病情指数
    Table  3.  Corrective disease index of Cotinus coggygria Verticillium wilt in October 2021
    处理
    Treatment
    施药方式
    Way of insecticide application
    病害分级
    Disease grading
    校正病情指数
    Corrective disease index
    处理 1 Treatment 1 对照 CK 无病 Healthy 47.50
    轻度 Mildly diseased 40.00
    重度 Severely diseased
    处理 2 Treatment 2 灌根 Root irrigation 无病 Healthy 75.00
    轻度 Mildly diseased 5.69
    重度 Severely diseased 0.00
    处理 3 Treatment 3 无病 Healthy 26.79
    轻度 Mildly diseased −1.57
    重度 Severely diseased
    处理 4 Treatment 4 无病 Healthy 12.50
    轻度 Mildly diseased 12.50
    重度 Severely diseased 0.00
    处理 5 Treatment 5 注射 Trunk injection 无病 Healthy 65.63
    轻度 Mildly diseased 48.22
    重度 Severely diseased 6.25
    处理 6 Treatment 6 无病 Healthy 43.75
    轻度 Mildly diseased 0.00
    重度 Severely diseased −25.00
    处理 7 Treatment 7 组合 Combined treatment 无病 Healthy 50.00
    轻度 Mildly diseased 30.56
    重度 Severely diseased 0.00
    处理 8 Treatment 8 无病 Healthy 35.71
    轻度 Mildly diseased 2.08
    重度 Severely diseased 12.50
    处理 9 Treatment 9 无病 Healthy 27.50
    轻度 Mildly diseased 20.31
    重度 Severely diseased 6.25
    处理 10 Treatment 10 无病 Healthy 33.33
    轻度 Mildly diseased 28.75
    重度 Severely diseased −18.75
    处理 11 Treatment 11 无病 Healthy 36.36
    轻度 Mildly diseased 25.00
    重度 Severely diseased
    处理 12 Treatment 12 无病 Healthy 12.50
    轻度 Mildly diseased 23.75
    重度 Severely diseased −12.50
    注:表中“−” 表示在初始病情时,该处理组没有重病植株。Notes: “−” in the table indicates that there are no severely diseased plants in that treatment group at the time of initial disease.
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    不同于对照组病情指数出现连续增长的现象,大多数施药处理组的病情指数出现了不同程度的降低或不增长情况(图1)。所有施药组的校正病情指数均小于对照,其中处理12的校正病情指数最小,增长最缓慢。处理5的校正病情指数最大,其次为处理7(图2A)。

    图  1  不同处理黄栌枯萎病病情指数变化
    Figure  1.  Changes of disease index of Cotinus coggygria Verticillium wilt under different treatments
    图  2  2021年不同处理最终防治效果
    采用单因素方差分析(one-way ANOVA),并用最小显著差异法(LSD)进行多重比较,不同小写字母表示不同处理组之间差异显著(P < 0.05)。Using one-way ANOVA and conducting multiple comparisons using least significant difference (LSD) method, different lowercase letters indicate significant differences between different treatment groups (P < 0.05).
    Figure  2.  Final control effect of different treatments in 2021

    对不同处理病害严重程度调查发现,对照组无病样树全部转变为发病树,轻度发病样树中有60%发展为重度发病(表4)。组合处理12中有26.67%植株保持健康,其中无病样树有66.67%一直保持健康状态,并且处理6、10和12的重度发病样树的病情出现缓解。然而,大部分处理(处理2、3、4、5、7、9、11和12)中都存在由轻度转为重度的现象,其中处理5由轻度到重度的发展率达到86.71%(表4)。

    表  4  2021年不同处理病害程度调查
    Table  4.  Investigation for disease degree in different treatments in 2021
    处理 Treatment 5月 May 10月 October
    病害严重程度 Disease severity condition 数量 Number 病害严重程度 Disease severity condition 数量 Number
    处理1 Treatment 1 无病 Healthy 5 轻度 Mildly diseased 4
    重度 Severely diseased 1
    轻度 Mildly diseased 10 轻度 Mildly diseased 4
    重度 Severely diseased 6
    处理2 Treatment 2 无病 Healthy 1 重度 Severely disease 1
    轻度 Mildly diseased 11 轻度 Mildly diseased 10
    重度 Severely diseased 1
    重度Severely diseased 3 重度 Severely diseased 3
    处理3 Treatment 3 无病 Healthy 7 无病 Healthy 2
    轻度 Mildly diseased 5
    轻度 Mildly diseased 8 无病 Healthy 2
    轻度 Mildly diseased 5
    重度 Severely diseased 1
    处理4 Treatment 4 无病 Healthy 3 无病 Healthy 1
    轻度 Mildly diseased 2
    轻度 Mildly diseased 11 轻度 Mildly diseased 8
    重度 Severely diseased 3
    重度 Severely diseased 1 重度 Severely diseased 1
    处理5 Treatment 5 无病 Healthy 4 轻度 Mildly diseased 2
    重度 Severely diseased 2
    轻度 Mildly diseased 7 轻度 Mildly diseased 1
    重度 Severely diseased 6
    重度 Severely diseased 4 重度 Severely diseased 4
    处理6 Treatment 6 无病 Healthy 8 轻度 Mildly diseased 7
    重度 Severely diseased 1
    轻度 Mildly diseased 6 无病 Healthy 1
    轻度 Mildly diseased 5
    重度 Severely diseased 1 轻度 Mildly diseased 1
    处理7 Treatment 7 无病 Healthy 5 轻度 Mildly diseased 4
    重度 Severely diseased 1
    轻度 Mildly diseased 9 轻度 Mildly diseased 5
    重度 Severely diseased 4
    重度 Severely diseased 1 重度 Severely diseased 1
    处理8 Treatment 8 无病 Healthy 7 轻度 Mildly diseased 7
    轻度 Mildly diseased 6 轻度 Mildly diseased 6
    重度 Severely diseased 2 重度 Severely diseased 2
    处理9 Treatment 9 无病 Healthy 5 轻度 Mildly diseased 5
    轻度 Mildly diseased 8 轻度 Mildly diseased 5
    重度 Severely diseased 3
    重度 Severely diseased 2 重度 Severely diseased 2
    处理10 Treatment 10 无病 Healthy 3 轻度 Mildly diseased 3
    轻度 Mildly diseased 10 轻度 Mildly diseased 5
    重度 Severely diseased 5
    重度 Severely diseased 2 轻度 Mildly diseased 1
    重度 Severely diseased 1
    处理11 Treatment 11 无病 Healthy 11 无病 Healthy 2
    轻度 Mildly diseased 8
    重度 Severely diseased 1
    轻度 Mildly diseased 4 轻度 Mildly diseased 3
    重度 Severely diseased 1
    处理12 Treatment 12 无病 Healthy 6 无病 Healthy 4
    轻度 Mildly diseased 2
    轻度 Mildly diseased 5 无病 Healthy 1
    轻度 Mildly diseased 3
    重度 Severely diseased 1
    重度 Severely diseased 4 轻度 Mildly diseased 1
    重度 Severely diseased 3
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    施药处理组对黄栌枯萎病均有一定的防治效果(图2)。对照的校正病情指数最高,其次是处理5,且与对照组无显著差异(P > 0.05),处理12与对照组的校正病情指数差异最显著(P < 0.05)(图2A)。在6月份(上半年),灌根处理4与组合处理12的校正防治效果最好,分别达到109.09%和100.00%;处理5、9和11的校正防治效果呈现负值(表5)。对于整年防治效果,不同处理之间的防治效果有所差异(图2B)。其中,组合处理12防治效果最好,达到88%;其次是灌根处理组(处理2、3和4),处理8也有较好防效,防治效果为56%(表5图2B)。处理5的防治最差,处理7次之(图2B)。这些结果表明,灌根丙环唑结合树干注射多菌灵和嘧菌酯复配组合的校正病情指数最低,防治效果最好。

    表  5  2021年不同处理校正防治效果
    Table  5.  Corrective control effect of different treatments in 2021
    处理 Treatment 校正防治效果 Corrective control effects/%
    6月 June 7月 July 8月 August 9月 September 10月 October
    处理2 Treatment 2灌根
    Root irrigation
    72.73 ± 31.49abcd71.43 ± 25.75ab68.75 ± 12.5ab69.57 ± 8.70ab76.00 ± 13.73ab
    处理3 Treatment 381.82 ± 9.09abc107.14 ± 14.28a75.00 ± 22.53ab60.87 ± 19.92ab72.00 ± 9.80abc
    处理4 Treatment 4109.09 ± 39.62a107.14 ± 31.13a81.25 ± 10.83ab60.87 ± 13.04ab68.00 ± 10.38abc
    处理5 Treatment 5注射
    Trunk injection
    −9.09 ± 41.65cde14.29 ± 32.73bc6.25 ± 18.75b8.70 ± 22.59b0 ± 24.09d
    处理6 Treatment 69.09 ± 24.05abcde35.71 ± 12.37abc68.75 ± 34.80ab39.13 ± 17.39ab44.00 ± 17.64abcd
    处理7 Treatment 7组合
    Combined treatment
    0 ± 48.00bcde7.14 ± 31.13bc6.25 ± 39.03b8.70 ± 34.51b16.00 ± 29.61cd
    处理8 Treatment 836.36 ± 24.05abcde7.14 ± 7.14bc31.25 ± 16.54ab56.52 ± 23.01ab56.00 ± 17.43abcd
    处理9 Treatment 9−27.27 ± 18.18de0 ± 25.75bc43.75 ± 10.83ab60.87 ± 15.06ab50.00 ± 17.43abcd
    处理10 Treatment 1036.36 ± 55.29abcde35.71 ± 42.86abc50.00 ± 51.16ab60.87 ± 32.83ab44.00 ± 27.45abcd
    处理11 Treatment 11−45.45 ± 24.05e−7.14 ± 21.43c25.00 ± 28.64ab30.43 ± 28.51ab28.00 ± 25.72bcd
    处理12 Treatment 12100.00 ± 31.49ab64.29 ± 14.29abc87.50 ± 12.50a82.61 ± 11.50a88.00 ± 6.79a
    注:不同小写字母表示每个月份不同处理组之间防治效果的差异(P < 0.05)。Note: different lowercase letters represent the differences in prevention and control effects between different treatment groups in each month (P < 0.05).
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    从2021年与2022年初始发病情况对比来看,对照组的无病样树数量保持不变,重度发病样树从0增加到3棵。大部分施药处理组的无病样树均在第2年增加,其中处理2、8和9增加最多(图3)。除此之外,处理8的重度发病样树均转为无病或轻度发病(图3)。2022年施药组初始病情指数均低于处理组,其中,处理8的病情指数最低,治疗效果最好(图4)。2022年初始病情指数与2021年最终病情指数相比,包括对照组在内,病情指数都有不同程度的降低。其中,处理6、7和8的病情指数显著降低(P < 0.01),治疗效果较好(图5)。综上所述,灌根枯草芽孢杆菌结合树干注射多菌灵与嘧菌酯复配的组合处理8在感病治疗方面表现最好。

    图  3  2021年初始(5月)发病情况与2022年初始(5月)发病情况对比热图
    数据基于病情分类的样树棵数。21-.2021年;22-.2022年;trt.处理。Data based on number of sample trees by disease severity. 22-, year 2022; 21-, year 2021; trt, treatment.
    Figure  3.  Heat map of initial incidence in 2021 (May) vs initial incidence in 2022 (May)
    图  4  2021年初始病情指数与2022年初始病情指数对比
    Figure  4.  Comparison of initial disease index between 2021and 2022
    图  5  2021年最终病情指数与2022年初始病情指数对比
    星号表示2021年最终病情指数与2022年初始病情指数之间有显著差异(*P < 0.05;**P < 0.01)。Asterisk indicates a significant difference between the final disease index in 2021 and the initial disease index in 2022 (*P < 0.05; **P < 0.01).
    Figure  5.  Comparison between initial disease index in 2022 and final disease index in 2021

    植物轮枝菌病害,特别是林间树木枯萎病防治,目前尚未有效的措施。本研究探索了土壤灌根和树干注射防治黄栌枯萎病的最佳方案。

    树干注药技术对于维管束病害具有优势,因为药剂可以通过质外体迅速到达发病部位[2324],Mulè[24]研究表明了树干注射是防治橄榄黄萎病(Verticillium wilt of olive)的有效手段。之前的研究表明灌根也能有效防治黄栌枯萎病[12,19]。萎菌净(有效成分为枯草芽孢杆菌)和多菌灵对黄栌枯萎病病菌抑菌效果达到100%,并且田间药效试验显示,萎菌净和多菌灵对于黄栌枯萎病有一定防治效果[12]。此外,树干注射嘧菌酯与多菌灵对黄栌枯萎病有一定防效[19]。本研究在此基础上将两种施药方式结合,并且加入两种新药剂来探索黄栌枯萎病全年防治的可行性。

    对照组校正病情指数最高,且对照组与处理6处于同一立地条件中,处理6的校正病情指数明显低于对照组,说明注射多菌灵与嘧菌酯能有效控制病害。灌根处理组在整年防治中均表现较好,其中灌根枯草芽孢杆菌的校正病情指数最低(图2A),并且灌根枯草芽孢杆菌在3组灌根处理中的初始病情指数最高,说明枯草芽孢杆菌能有效控制病害进一步扩散。灌根丙环唑处理在6月份的病情指数减小,表明丙环唑能在病害发生的上半年表现出良好的控制效果。注射组中的处理5防治效果不太理想,校正病情指数与对照无明显差异(P > 0.05),可能是由于处理5的立地条件较差。处理6的防治效果明显好于处理5,之前的林间试验[19]表明嘧菌酯与多菌灵有很好的防治效果。在组合处理中,处理12的校正病情指数最小,病情增长最缓慢,防治效果最好,处理7防治效果最差。此外,处理7、11在6月的病情指数增量要大于对照组,并且比具有同样灌根药剂的处理8和处理12防治效果差,说明树干注射多菌灵与咪鲜胺复配比树干注射嘧菌酯与多菌灵复配的防治效果差。由此可以看出,甲氧基丙烯酸酯类的嘧菌酯对于防治黄栌枯萎病更为有效。灌根处理4和组合处理12无病样树在2021年的校正病情指数比对照组低73.68%,这两个处理有同种灌根药剂丙环唑,说明灌根丙环唑能有效控制病情的加重,并且,与树干注射嘧菌酯与多菌灵复配结合后,防治效果更佳。

    2021年防治效果较好的处理组:处理2、3、4、和12,在2022年均有良好的表现,甚至处理2在2022年的初始病情指数比2021年初始病情指数更小。尽管处理5的防治效果不理想,但仍能保持原本的状态,没有进一步加重。与2021年最终病情指数相比,处理6、7和8在2022年初始病情指数都有明显的降低,其中,处理8的初始病情指数最小。结果表明灌根枯草芽孢杆菌结合树干注射多菌灵与嘧菌酯复配的组合在感病治疗方面效果最好。

    综上所述,灌根丙环唑和树干注射多菌灵与嘧菌酯复配组合在整年防治中效果最好,防效达到88%;灌根枯草芽孢杆菌与树干注射多菌灵与嘧菌酯复配组合在次年病情指数最低,感病治疗方面效果最好,并且在2021年防治效果方面也有不错的表现,防效达到56%。本研究验证了黄栌枯萎病全年防治的可行性,并且筛选出最优防治方案,对黄栌枯萎病综合防治技术体系的建立提供科学依据。同样的防治试验我们也在香山进行,并且这两组药剂组合也有较好的防治效果,表明本次试验筛选出的防治方案具有实际推广意义。

  • 图  1   吊笼式浸胶(a)和辊压树脂浸胶工艺(b)示意图

    Figure  1.   Schematic diagram of cage (a) and roller-press impregnation (b)

    图  2   桉木旋切单板、疏解单板和辊压树脂浸胶后疏解单板表面的超景深图(a、b、c)及横切面的SEM图(d、e、f、g、h、i)

    a, d. 桉木旋切单板 Eucalyptus veneer;b, e. 桉木疏解单板Eucalyptus crushed veneer;c, f. 辊压树脂浸胶后桉木疏解单板Eucalyptus crushed veneer after roller press;g. 辊压破坏的导管Vessel destruction by roller pressing;h. 辊压后纤维束破坏Fiber bundle destruction after roller pressing; i. 辊压后胞间层破坏Middle lamella destruction after roller pressing

    Figure  2.   UDM (a, b, c) and SEM images (d, e, f, g, h, i) of eucalyptus veneer, crushed veneer before and after roller press

    图  3   纤维束直径分布

    Figure  3.   Fiber bundle diameter distribution

    图  4   吊笼式浸胶和辊压树脂浸胶疏解单板胶液分布的micro-CT(a、b)、LSM(c、d)和SEM图(e、f、g、h)

    a.吊笼式浸胶疏解单板Crushed veneer prepared by cage impregnation;b. 辊压树脂浸胶疏解单板Crushed veneer prepared by roller-press impregnation;c. 吊笼式浸胶桉木单板Eucalyptus veneer prepared by cage impregnation;d. 辊压树脂浸胶桉木单板Eucalyptus veneer prepared by roller-press impregnation;e. 吊笼式浸胶法疏解单板表面Surface of crushed veneer prepared by roller-press impregnation;f. 吊笼式浸胶疏解单板表面导管壁Vessel wall on surface of crushed veneer;g. 辊压树脂浸胶疏解单板表面Surface of crushed veneer prepared by roller-press impregnation;h. 辊压树脂浸胶疏解单板表面导管壁Vessel wall on surface of crushed veneer prepared by roller-press impregnation

    Figure  4.   Micro-CT (a, b), LSM (c, d) and SEM images (e, f, g, h) of eucalyptus crushed veneer prepared by cage and roller-press impregnation

    图  5   CWS(a、c)和RWS(b、d)的胶液分布

    a,b. Micro-CT;c,d. LSM

    Figure  5.   Glue distribution of CWS (a, c) and RWS (b, d)

    图  6   桉木原木、CWS和RWS表面形貌(a、b、c)、粗糙度曲线(d、e、f)及粗糙度Ra(g)、Rz(h)

    a,d. 桉木原木Eucalyptus log;b,e. CWS;c,f. RWS

    Figure  6.   Surface morphology (a, b, c), roughness curves (d, e, f) and Ra (g), Rz (h) of eucalyptus log, CWS and RWS

    图  7   桉木导管形貌(a)和直径分布图(b)

    Figure  7.   Morphology of eucalyptus vessel (a) and chart of vessel diameter distribution (b)

    图  8   CWS和RWS的C1s和O1s XPS分峰拟合图

    Figure  8.   C1s和O1s XPS peak fitting diagram image of CWS and RWS

    图  9   蒸馏水在CWS和RWS表面接触角随时间变化

    Figure  9.   Contact angle of the water droplet on the surface of CWS and RWS with time

    图  10   吸水宽度膨胀率WSR(a)、吸水厚度膨胀率TSR(b)、表面粗糙度(c)、表面形貌(d、e)和扫描电镜图(f、g),以及63℃水泡24 h后CWS(d、f)和RWS(e、g)

    Figure  10.   Width swelling ratio WSR (a), thickness swelling ratio TSR (b), surface roughness (c), surface morphology (d, e) andSEM images (f, g), CWS (d, f) and RWS (e, g) after 63 ℃ soaking for 24 h

    表  1   CWS和RWS表面化学成分分析

    Table  1   Surface chemical composition of CWS and RWS

    试样
    Sample
    相对含量 Relative content/%
    C1 C2 C3 O1 O2
    CWS 58.33 38.12 3.55 76.12 23.88
    RWS 60.42 30.14 9.44 78.99 21.01
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-20
  • 修回日期:  2023-12-03
  • 录用日期:  2023-12-05
  • 网络出版日期:  2023-12-07
  • 刊出日期:  2024-01-24

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