利用近红外光谱技术快速预测楸树木材抗弯性质

摘要：

楸树(Catalpa bungei)木材纹理通直、材性优良、用途广泛,是中国特有的珍贵材树种.研究木材重要的力学性质——抗弯性质的快速测定方法可以为楸树木材的遗传改良及加工利用提供科学依据.以楸树无性系新品种"洛楸1号"、"洛楸4号"和"天楸2号"为试验材料,依据国家标准抗弯性质测试方法,测定楸树木材抗弯强度(MOR)和抗弯弹性模量(MOE).利用近红外光谱(NIRs)分析结合偏最小二乘法(PLS)对新选育的三个楸树无性系的抗弯性质进行预测,探究基于不同采谱切面、不同预处理方法以及不同采谱点的最佳建模方法.研究结果表明,基于两切面平均光谱建立的抗弯强度预测模型的相关系数和相对分析误差最高为0.843和1.88,建立的抗弯弹性模量预测模型的相关系数和相对分析误差最高为0.846和1.88.选用两切面光谱,预处理方法按抗弯强度模型性能排序为多元散射校正与卷积平滑结合算法(MSC+S-G)>二阶导数与卷积平滑结合算法(2ndDer+S-G)>一阶导数与卷积平滑结合算法(1stDer+S-G),预处理方法按抗弯弹性模量模型性能排序为MSC+S-G>1stDer+S-G>2ndDer+S-G.使用一点采谱法建立的抗弯强度和抗弯弹性模量预测模型相关系数比五点采谱法的分别降低5.93％和2.96％.综上所述,近红外光谱可以用于预测珍贵材楸木的抗弯强度和抗弯弹性模量.采用不同切面、预处理方法和采谱点数建立的模型,建模结果有一定差异.得出了楸树木材抗弯强度和抗弯弹性模量的最佳建模方法.基于径切面和弦切面平均光谱建立的抗弯强度和抗弯弹性模量近红外模型效果最佳.MSC+S-G是最适用于楸树木材抗弯性质的预处理方法.五点采谱法模型精度较高,但对大量样品抗弯性质快速估算时,可以降低采谱点数量,仅采集中间部位即载荷加载部位一个光谱点以减少采谱工作量,提高楸树木材抗弯性质快速评估效率.

关键词：楸木、近红外光谱、抗弯性质、木材切面、预处理方法、采谱点数

所属期刊栏目：43

分类号：S781(森林采运与利用)

资助基金：国家重点研发计划;中央级公益性科研院所基金项目

在线出版日期：2023-03-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：557-562