银杏木材微纤丝角及其与生长轮密度相关模型的建立

通过对银杏木材微纤丝角的径向变化及其与生长轮密度相关性质的研究 ,结果表明 ,银杏木材平均微纤丝角为 1 8.5°,生长轮内早材微纤丝角较大 ,晚材较小 ;生长轮间沿径向呈减小趋势。木材微纤丝角与生长轮年龄、生长轮宽度、生长轮密度之间有较密切关系 ,建立了 5个相关模型 ,为银杏用材林的定向培育和木材加工利用提供依据     

用X射线衍射法测定木材纤维次生壁的平均微纤丝角

测定木材次生壁上的平均微纤丝角是研究木材细胞壁构造的关键环节,本文介绍了一种先进的X射线衍射测定法。     

木材微纤丝角两种测试方法的对比研究

木材微纤丝角是木材各项性质中最重要的指标之一,它的大小对木材的解剖、物理、力学性能和化学性能有着很大的影响。笔者使用两种方法测定分析了杉木的微纤丝角,为研究者选择合适的实验方法提供依据。分别利用X射线衍射法和偏振光显微镜法得到杉木的木材微纤丝角及其变异规律,并对这两种方法进行分析比较,结果表明：（1）X射线衍射法测定速度快,代表性强,适用于大量试样的变异研究,但对实验仪器要求高。（2）偏振光显微镜法测定速度较慢,但实验仪器成本相对较低,适合实验室试样的少数测定。     

落羽杉种源木材微纤丝角和纤维形态的变异

对16个落羽杉种源的14年生人工林木材微纤丝角和木材纤维形态进行测定.结果表明:1)16个种源落羽杉木材微纤丝角存在显著差异,微纤丝角变化在29.9～35.8°之间.从径向变化看,落羽杉胸径处木材微纤丝角在髓心处最大,由髓心向外逐渐减小;从纵向变化看,微纤丝角在基干处最大,随树木高度的增加而逐渐减小.2)16个落羽杉种源木材的纤维长度和宽度均存在显著差异,纤维长度的变化在1 764.84～2 900.08 μm之间,纤维宽度的变化在28.48～51.21 μm之间,纤维长宽比的变化在42.79～82.12之间.落羽杉胸径处木材纤维形态的径向变化为纤维长度和纤维宽度从髓心到树皮逐渐增加,纵向变化规律为纤维长度和纤维宽度在树干基部较小,随树高的增加而逐渐增加.3)落羽杉木材微纤丝角与木材纤维长度呈极显著的负相关关系,与木材的纤维宽度和纤维长宽比呈一定的负相关,木材纤维长度与木材纤维宽度呈显著的正相关.4)16个落羽杉种源依据木材微纤丝角和木材纤维长度2个木材材性指标可以分为4类:第Ⅰ类,木材的微纤丝角较大,木材纤维长度中等;第Ⅱ类,微纤丝角和木材纤维长度均处于中等水平;第Ⅲ类,微纤丝角较小,木材纤维长度较长;第Ⅳ类,木材纤维长度较短,微纤丝角中等.综合考虑微纤丝角和木材纤维长度,2号和30号种源可作为纤维工业原料用材的优良种源.     

杨树微纤丝角的变异及其与木材性质的相关关系

微纤丝角为细胞次生壁S2层微纤丝排列方向与细胞主轴所形成的夹角,与木材的物理性质、力学性质和化学性质都有着直接的关系。应用x射线衍射法测定了7个杨树无性系(14株样木)胸径处各年轮的微纤丝角,并对应分析和测定了各年轮的木材基本密度、纤维长度、纤维宽度和纤维素含量。研究结果表明,杨树微纤丝角在年轮间存在显著差异,其径向变异规律为从髓心向外以微纤丝角逐渐降低,年轮间的平均微纤丝角在7.8旱?8褐洌荒静幕久芏取⑾宋ざ取⑾宋矶群拖宋睾吭谀曷旨湟泊嬖谙灾钜臁O喙胤治霰砻鳎⑾怂拷怯肽静幕久芏取⑾宋ざ取⑾宋矶群拖宋睾看嬖谙灾母合喙毓叵??0.01),相关系数分别为-0.450、-0.586、-0.516和-0.660。回归分析结果表明,多项式方程可较好地描述杨树微纤丝角与所测定的木材性质的关系,相关系数均在-0.45以上(n=125)。本文的研究结果认为,在今后针对杨树材性改良的育种计划中,微纤丝角是一个重要的选育和改良指标。图3表3参34。     

应力木纤丝角的研究

论证了用Ｘ射线（００２）衍射图谱测量木材平等纤丝角的方法，并解释了前人用分峰法测得的纤丝角偏小的原因。在此基础上对马尾松应压木和６９杨应拉木进行测试，对是的各种形状的（００２）衍射图谱进行合理解释。测试结果给出了不同区域不同年轮的纤丝角。并且，实验测量了纤丝角和纵向抗拉强度的关系。结果表明，用Ｘ线（００２）衍射图谱可以断定胶质层的存在与否，Ｓ１和Ｓ２层的厚度比例。此外，纤丝角值是反映木材纵向抗拉强     

近红外光谱分析技术在木材机械性能检测中的研究进展

近红外光谱技术具有快速、无污染、成本低廉、准确性高等优点,相比其他无损检测方法,被广泛应用于农业、医学、化工、造纸等各个领域。国内外许多科研工作者在木材材性分析和检测方面也作了大量的探索。本文主要介绍木材材性分析的重要性、近红外光谱技术的基本原理和特点,国内外林业科技工作者在辐射松、蓝桉、火炬松和粗皮桉等不同树种木材的抗弯强度、抗弯弹性模量、密度和压缩强度等物理力学性质检测方面所做出的贡献和取得的进展,通过介绍可以看出NIR技术具有很大的潜能,它可以快速、准确的获悉木材的性质,从而对木材进行科学合理的利用。     

近红外光谱检测技术及其在木材工业中的应用

对近红外光谱技术在国内外的发展现状进行了总结,并就近红外光谱技术在木材工业中的几项重点应用做了说明,预测了近红外光谱技术的发展前景。     

基于混合模型的落叶松微纤丝角模型

以黑龙江省七台河市林业局金沙林场9株人工落叶松2 790个样品数据为例,选择6个常用方程进行非线性回归分析,把拟合精度最高的修正Logistic模型作为微纤丝角基础模型y=b1/[1+ exp(b2x)]+b3,然后,利用S-PLUS软件中的NLME过程,拟合非线性微纤丝角模型.采用AIC、BIC、对数似然值和似然比检验等模型评价统计指标对不同模型的精度进行比较分析.结果表明:当对微纤丝角-年龄关系进行拟合时,b1,b2,b3同时作为混合参数时模型拟合效果最好.把相关性结构包括复合对称结构(CS)、一阶自回归结构AR(1)、一阶移动平均结构MA(1)及一阶自回归与移动平均结构[ARMA(1,1)]加入到微纤丝角最优混合模型中,一阶自回归与移动平均模型[ ARMA(1,1)]显著提高了微纤丝角混合模型的拟合精度.模型检验结果表明:混合模型通过校正随机参数值能提高模型的预测精度.因此,混合模型在应用上不仅能反映总体微纤丝角预测,而且能通过方差协方差结构和误差相关性结构校正随机参数来反映个体微纤丝角差异.     

6种竹子细胞次生壁微纤丝角的对比研究

应用x射线衍射法对6种竹材的微纤丝角进行了测定分析,所选竹材细胞次生壁的微纤丝角的径向变异规律呈现上升、下降或波动趋势;从竹青到竹黄存在显著差异,径向微纤丝角的差值因竹种而异,介于0.2～18°之间。纵向微纤丝角从下到上逐渐减小,相差最大的是绿皮黄筋竹,为3.84°,最小的是茶秆竹,相差仅为0.2°,各个高度处的微纤丝角存在显著差异。6种竹材微纤丝角以青皮刚竹的最大,为15.21°,毛竹的最小,为9.4°,相差5.8°。不同竹种间的微纤丝角呈现明显差异。     

近红外光谱技术在木材性质预测中的应用研究进展

林木定向培育和木材资源的优化利用, 都需要对大量木材样本的性质进行快速测试.然而, 传统的测试方法成本高、效率低, 不能满足生产和科研的需要.近红外光谱技术是一种新的无损评价方法, 能够迅速、准确地对木材试样的性质进行预测.文中主要介绍了近红外分析技术的基本原理、特点以及在预测木材化学组成、物理力学性质、解剖性质等方面的研究进展.     

粗皮桉木材力学性质的近红外光谱方法预测

以人工林粗皮桉木材为研究对象,采用常规力学测试方法和近红外光谱方法对其无疵小试样力学性质进行研究。用近红外光谱仪采集试样表面的近红外光谱,对采集的近红外漫反射光谱进行导数预处理并对不同波段光谱建立校正模型,以1/3试样作为预测集对校正模型进行验证。结果表明:二阶导数预处理、350～25000nm全光谱波段、径切面和弦切面平均光谱值对粗皮桉木材力学性质模型预测效果最好。抗弯弹性模量和抗弯强度、顺纹抗压强度的实测值与近红外光谱方法的预测值存在较好的相关性,相关系数均大于0.88,相对分析误差大于2.0,表明利用近红外光谱方法预测人工林粗皮桉木材力学性质效果较好。     

湿地松木材近红外光谱与其结晶度的相关性

对湿地松木材近红外光谱与X射线衍射法测定的木材结晶度之间的相关性进行分析,并结合近红外光谱分析技术的基本理论,探讨降低光谱范围和选择相关光谱信息对近红外光谱预测木材结晶度的影响.结果表明:1)降低参与建模的近红外光谱范围仍然可以得到比较理想的近红外光谱模型与预测结果,当选用2 000～2 500 nm区域的光谱建立模型时,预测值与实测值的相关系数r达到0.943;2)当选择光谱范围更小但与木材纤维素吸收峰密切相关的光谱数据(1 400～1 660 nm或2 020～2 250 nm)进行建模时,模型的预测效果并未降低(r＞0.947),甚至仅采用7个光谱数据也可以得到比较理想的预测结果,预测相关系数r可达到0.930,说明采用更少的但与木材纤维素吸收峰密切相关的光谱信息,所建立的预测模型仍可得到比较理想的预测效果,这将有利于低成本、便携式近红外光谱仪的开发.     

近红外光谱结合支持向量机快速识别树种

利用阿达玛变换近红外光谱结合支持向量机,对制浆造纸常用木材树种的快速识别进行研究。将各树种近红外光谱先进行多点平滑和标准正态变换预处理以消除噪音干扰和光散射导致的测量偏差,然后基于不同建模策略建立一对多和一对一两种支持向量机模型,考察这两种模型对多树种属间分类和种间分类的预测能力,并与传统的偏最小二乘判别分析分类法进行对比。结果表明,支持向量机预测模型对桉木、相思木、杨木、水杉等树种的属间分类正确率达到98%以上,种间分类正确率均达到95%以上,在处理复杂分类问题时模型稳健性明显优于传统分类方法,从方法上证明了近红外技术工业化应用的可能性,为进一步建立近红外在线检测木片材性分析系统奠定了基础。     

近红外光谱技术及其在木材科学中的应用

近红外光谱技术是一项新的木材无损评价方法,能够迅速、准确地对生长锥、固体木材或木粉等试样的性质进行全面无损评价,目前已广泛应用于木材性质预测、木材加工利用等方面的研究中,并为林木的定向培育、木材的遗传改良和高效利用提供技术支持。本文介绍了近红外光谱技术的基本原理及其主要应用,重点介绍了木材的近红外光谱技术及其在木材化学组成、物理力学性质、木材加工利用和木质复合材料等方面的研究成果及应用。     

四种算法用于近红外测定制浆材材性的对比研究

采集了常见制浆材(桉木、相思木及杨木)样品的近红外光谱,测定了样品的基本密度、综纤维素、木质素和苯醇抽出物含量,用人为控制水分的方法测定了样品的水分含量。对原始光谱进行预处理后,分别运用偏最小二乘法(PLS)、LASSO算法、支持向量机法(SVR)和人工神经网络法(BP-ANN)建立基本密度、水分含量、综纤维素、木质素和苯醇抽出物含量的预测模型。对预测模型进行独立验证,结果显示:LASSO算法建立的基本密度和综纤维素模型性能最优,其预测均方根误差(RMSEP)分别为0.006 3 g/cm~3和0.49%,绝对偏差(AD)范围分别为-0.008 8~0.009 6 g/cm~3和-0.85%~0.87%;PLS建立的水分含量模型及苯醇抽出物模型最优,RMSEP值分别为1.21%和0.24%,AD范围分别为-1.99%~2.03%和-0.35%~0.38%;SVR建立的木质素模型最优,RMSEP值为0.43%,AD范围为-0.76%~0.74%,均满足制浆造纸工业中对误差的要求。     

基于小波模极大值的木材近红外光谱去噪

将光谱一阶导数与小波变换相结合,对杉木木材近红外光谱数据进行预处理,采用db3小波对光谱数据进行4尺度分解,在各分解尺度上根据信号和噪声的不同传播特性.保留信号的模极大值,去除噪声的模极大值.结果表明:光谱导数 小波变换模极大值能够有效消除光谱噪声和各种因素干扰,并很好保留了光谱信号特征,使光谱信噪比有了较大提高.     

一种快速测定棕榈藤材材质特性的近红外光谱分析法

分析了棕榈藤生物质材料特点与近红外光谱关系;阐述了近红外光谱分析技术可以快速准确地预测棕榈藤材的材质特性,并详细介绍了其中包括藤材的选择及加工、藤材近红外光谱采集、藤材材性真值测量、多变量数据分析与模型建立的实验方法与操作步骤。     

无患子果皮皂苷含量近红外光谱检测研究

为建立无患子(Sapindus mukorossi Gaertn.)果皮皂苷含量的快速检测模型,结合高效液相色谱法(HPLC),对采自浙江省天台县145份无患子果皮的皂苷含量进行检测。并依据近红外吸收光谱与HPLC测定数据的相关性,建立2个果皮皂苷含量估测模型,并对模型的准确性进行预测和评价。结果表明:A组(完整果皮)和B组(粉末状果皮)光谱数据分别基于SNV+1stderivative和MSC+1st derivative预处理法并利用PLS构建的光谱模型表现最佳,模型可靠性最强,预测精度最高,其中B组光谱数据建立的模型预测效果明显优于A组。基于A组和B组建立的模型与HPLC法的测量结果相关系数分别为0.654和0.993,预测标准偏差分别为0.982和0.294。以B组样品建立的模型基本可以代替HPLC法使用,而以A组样品建立的模型可用于测定精度要求不高、比较珍贵或样品量较少的样品。     

Rapid Estimation of Microfibril Angle of Increment Cores of Chinese Fir by Near Infrared Spectroscopy

Near infrared (NIR) spectroscope and X-ray diffractometry have been used for rapid prediction of the microfibril angle (MFA) which is one of the important factors affecting wood properties. Wood property evaluation in breeding and resource evaluation requires effective and rapid analysis methods for thousands of samples. In the experiment, all samples from increment cores with moisture content of 60% to 150% were used for measuring MFA by X-ray scanning diffractometry. Then, a partial least squares regressi...