如何有效地利用现有的木材资源,提高木材产品的质量,是我国林业和木材行业面临的重要课题和挑战。腐朽会造成木材的大量损失,是木材利用率降低的一个重用影响因素,而进行木材腐朽无损检测研究,能够减少木材的损失,是提高木材利用率的重要手段。电阻法可以检测出活立木的早期腐朽,因此将电阻法应用于木材检测,特别是活立木腐朽检测,能够尽早发现腐朽,并对立木进行处理,可以减少腐朽带来的损失。对木材电阻腐朽检测技术的相关理论进行充实,通过研究发现电阻木材腐朽检测的优缺点,并充分发挥其优势,不仅可以为立木的健康评价和林区经营提供科学依据,也能为优化造材和合理加工提供重要参考,对于城市行道树和古树名木的健康评估也具有一定的意义。因此,对电阻法应用于木材腐朽检测的机理和方法进行研究,不仅具有理论价值,还具有较高的实用前景。本研究以东北常见的大青杨(Populus ussuriensis)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、红松(Pinus kouaiensis)和落叶松(Larix olgnsis)等4种树种作为试验对象,以褐腐菌密粘褶菌(Gloeephyllum trabeum)为试验的木腐菌,深入地进行了腐朽对木材电阻的影响机理的分析;室内和室外试验相结合,系统地研究了温度和含水率对腐朽和健康木材电阻特性的影响;并且将电阻法和其他常用的木材无损检测技术进行了对比分析。主要的研究内容包括:①在室内用木腐菌对木材试件进行不同时间段的侵蚀感染,研究腐朽对木材试件电学性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)观察腐朽样品的微观结构,应用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测试不同腐朽阶段样品的离子浓度情况,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析不同腐朽阶段样品主要化学成分的变化;②在实验室内,针对4种树种的木材小试件,分析温度从-20℃到20℃变化,含水率从0到100%以上时,健康和腐朽木材电阻的变化规律,并且分析温度、含水率及腐朽三者对木材电阻的综合影响;③通过室外试验,针对4种活立木,研究不同季节性温度变化对健康和腐朽活立木电阻的影响。④将野外测试和室内试验相结合,对比电阻法和常用的木材无损检测方法对木材缺陷和腐朽的检测情况,判断各种方法的可靠性。研究结果表明:(1)腐朽对4种木材试件电阻的影响均非常显著,木材试件被木腐菌感染2周后,木材的电阻就迅速减小,随着腐朽时间的增加,木材电阻减少的比较缓慢且不明显;对于腐朽程度Es与腐朽前后的电阻变化率Ed的关系,大青杨和水曲柳,Es<30%时,Ed和Es的呈显著正相关关系(大青杨:R=0.76,P<0.01,水曲柳:R=0.83,P<0.01)。红松和落叶松,Ed和Es的两者之间呈对数曲线关系,曲线回归模型中电阻变化率Ed和质量损失率Es高度相关(红松:R=0.679,P<0.01,落叶松:R=0.81,P<0.01)。(2)不同腐朽阶段样品的微观结构分析,4种木材试件在被褐腐菌感染后,菌丝渐渐生长至密集,并引起微观结构的破坏和微观形貌的变化,随着腐朽程度的加深,虽然存在个体差异和局部差异,但整体上腐朽菌对细胞壁的降解破坏越来越严重;EDAX能谱分析图和ICP-OES的试验结果都表明,随着腐朽时间的变化,4种树种木材金属元素含量和各种金属元素浓度总体上都是呈现上升的趋势,相关分析表明,腐朽后木材电阻和离子浓度呈显著正相关关系,相关系数均大于0.7;FTIR红外光谱分析表明,4种木材从褐腐开始到褐腐24周,综纤维素的特征峰吸收强度随着腐朽阶段的加深而减弱,样本相对结晶度与健康样本比下降较大,电阻和相对结晶度的相关分析表明,4种木材腐朽电阻值与结晶度之间之间不存在显著的相关关系。(3)不同含水率时,大青杨、水曲柳、红松和落叶松的健康木材的电阻对数值,随着温度的变化呈现相似的规律,均随着温度的降低呈上升趋势,其中,含水率高于25%时,电阻对数值在冰点附近有明显的跳跃现象,这主要是由于木材中的是自由水发生相变引起的;不同温度时,4种健康木材电阻对数值随着含水率的变化,存在相同的规律。在纤维饱和点以下,电阻对数值随着含水率升高而显著的减小,且下降幅度较大;含水率达到在纤维饱和点后,含水率对电阻对数值的影响不明显。(4)腐朽木材电阻对数值随着温度变化规律和健康木材是一致的,变化趋势是相似的,4种树种腐朽木材都是冰点附近左右发生突变。在温度相同时,同种树种的健康木材的电阻对数值会比腐朽的稍微高。腐朽木材电阻对数值随着含水率变化的规律和健康木材有相似的趋势,在相同的含水率时,同种树种的健康木材的电阻对数值会比腐朽的稍微高些。(5)不同季节时期测量的4种树种的健康和腐朽的活立木,随着季节温度的变化,其横断面电阻均值差异很大,特别是冬季温度进入冰点以后,电阻值显著提高。在不同含水率时,4种树种活立木的横断面电阻均值的对数值随着温度的升高先下降后趋于平稳,在冰点附近的温度存在明显的跳跃现象,健康活立木和腐朽活立木之的横断面均值对数值随着温度变化的趋势是相似的,在温度相同时,同种树种的健康立木的横断面电阻均值对数值会比腐朽的稍微高些;在不同温度时,含水率对电阻对数值的影响不明显。(6)电阻断层成像、应力波断层成像两种方法的对比,就腐朽缺陷识别来说,电阻断层成像稍优于应力波二维图像;就空洞缺陷识别来看,电阻断层成像法在检测的灵敏度上优于应力波断层成像法高,而应力波成像法在检测空洞缺陷轮廓的识别能力上优于电阻断层成像法。(7)电阻断层成像、应力波和阻抗仪3种无损检测技术能在不同腐朽程度上表征活立木木材质量损失率,从不同的腐朽阶段来看,在腐朽程度真值Es<30%时,电阻测定的腐朽程度(Ed)和腐朽程度真值(Es)的相关系数最高(R=0.823,P<0.01);在腐朽程度30%≤Es<50%时,应力波检测结果(Ey)和腐朽程度真值(Es)的相关系数最高(R=0.658,P<0.01);在Es>50%时,阻抗仪检测的腐朽程度(Ez)与腐朽程度真值(Es)的相关系数最高(R=0.914,P<0.01),此外电阻测试法对活立木早期腐朽的检测比较敏感,而应力波法则相对在活立木腐朽稍严重时更准确,阻抗仪法在腐朽各个阶段检测的结果都较为准确,且在腐朽严重时最准确,但会对木材造成微损伤。