近红外光谱分析技术在林业检测中的应用

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  摘 要:近红外光谱分析技术发展速度较快,并在各行业检测工作中广泛应用。将其在林业检测中进行应用,其对林业生产和发展都具有极为重要的意义。文中从近红外光谱技术分析入手,并进一步对近红外光谱分析技术在林业中的应用进行了具体的阐述。
  关键词:近红外光谱分析技术;林业检测;果品质量;木材;种子;检测
  中图分类号:S712 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)18-0193-01
  当前以红外光谱技术为主的新型检测技术受到更多的关注,并在检测领域得以广泛应用。红外光谱技术应用过程中具有反应快、准确率高、易于操作、稳定性及无损伤的优势,因此在林业检测领域应用取得了较好的成效。
  1 近红外光谱技术分析
  由于林业生产自身即是一个繁杂的混合体系,林业生产过程中受制于环境、自然、生态和地质等诸多因素的影响,因此需要针对于林业生产过程中各种问题进行有效预防,以此来确保林木的正常生长。利用近红外线光谱技术在林业检测中进行应用,可以为林业生产提供重要的支持。在近红外光谱技术应用过程中,主要是指相关物质在近红外区的吸收光谱现象。由于近红外区能够吸收各种低有电子跃迁及含有氢原子的原子团,因此在应用中,几乎所有的有机物都能够在组成及构成中出现谱图稳定的现象。近红外光谱分析技术作为测试新技术,其随着近红外光谱仪器的不断优化和更新,该技术也能够从复杂、繁琐、重叠和变化环境中提取各种有效信息的效率,有效的增加了光谱的噪音比。当前近红外光谱应用范围日益扩大,其以速度快、操作简单、不破坏样品和无污染等备受青睐,已发展成为木材检验工作中最为常见的一项检测技术标准。
  近红外光谱分析技术最早在20世纪30年代末开始应用,但由于当时技术不完善,在应用中存在一系列的问题,使近红外光谱分析技术的应用更具局限性。至60年代开始,近红外光谱分析技术在计算机技术和信息技术快速发展的带动下取得了较快的发展,而且应用范围不断扩大,在多个领域进行应用并取得了较好的成效。
  2 近红外光谱分析技术在林业上的应用
  2.1 在果品质量检测中的应用
  在当前水果种植和销售过程中,为了能够全面提高水果的品质,以便于更好的满足人们对水果品质不断增长的需求,将近红外光谱分析技术用于果品质量检测,这是一种无损而且较为简便的检测方法。利用近红外分光测定法可以针对水果的含酸度、成熟度和含糖度等进行具体的检测,并针对于水果有无病斑进行观察。可以说将近红外光谱分析技术应用在水果的贮藏和销售环节,其具有较高的可行性。而且能够对水果内部缺陷进行有效检测,更好的满足在线检测水量内部品质的要求。当前近红外检测技术在水果品质的多个指标检测中广泛应用,无论是对在田间、储藏和销售环节,还是在确定采摘时间和包装等级等方面都能够实现快速无损检测。
  2.2 在木材性质检测中的应用
  国外对近红外光谱技术在木材性质的检测应用研究工作开始的比较早,近几年来,我国也逐渐展开了这方面的研究工作,已经对木材密度和木材的腐蚀性质等方面的检测进行了研究。在木材的性质之中,木材的密度十分的重要,它同木材的化学组成以及构造等方面有着十分密切的关系,可以对木材的工艺性质以及力学的相关性质进行判断。因此在对近红外光谱检测技术进行应用时,应该考虑到水分的因素,通过对不同杉木的密度模型进行分析,可以实现对木材密度的快速检测。此外这种技术还可以对木材的加工和改良提供检测的方式。在对木材的微纤丝角进行检测时,预测的模型同校正的模型之间的相关系数分别是0.816和0.867,所以说明了这项技术可以对木材的微纤丝角进行快速的测定。通过近红外光谱检测技术还可以在含水率不同的条件之下,对近红外光谱进行采集,从而对木材的气干密度加以预测。由于近红外光谱具有准确和快速等特性,所以还可以对木材的气干密度加以分析和预测。
  2.3 在种子质量检测中的应用
  林业种子资源不仅种类较多,而且数量也十分庞大,因此对于种子质量进行检测和分析则十分必要,有利于培育出更为优秀的品种。利用近红外光谱技术对林业种子质量进行检测,可以在不破坏种子的情况实现检测,而且有效的规避了传统检测方式存在的弊端,对于培育出更优秀的林业种子品种具有极为重要的意义。而且随着近红外光谱检测技术应用技术的不断完善,其在针对于种子活力鉴定方面也具备较高的精确度,针对于林业种子萌发率方面的检测还具有较好的利用前景。通过利用近红外光谱检测技术,还可以区分赤松种子的父本和母本,并针对种子之间含水量的差异来区域优秀的种子和已感染虫害的种子,鉴定种子的饱满度。另外,将近红外光谱分析技术在种子生活力方面进行应用,可以更为准确的明确种子生活力同年龄之间的关系,管理人员利用近红外光谱技术能够去除掉劣质种子和难以出苗的种子,从而为市场提供更加优质的林木种子,对于林业营林工作的开展十分有利。
  2.4 森林凋落物的分解检测中的应用
  在森林中的叶子及凋落物的化学物质成分检定方面,近红外光谱技术是比较合适的选择,它能够快速而有效的完成对森林物种凋落物的化学物质成分的检定工作。其工作原理是:凋落物的化学组成指标是近红外光譜分析技术的指示指标,如木质素与氮的比值,氮含量和C:N的比值等。森林中凋落物的分解速度,往往是森林生态系统物质循环研究的重要参考因素。对于不同物种的凋落物组成成分分解速度的测定,使得近红外光谱技术在凋落物成分分解及鉴定方面拥有广阔的发展前景。
  3 结束语
  相较于常规检测手段,近红外光谱分析技术在林业检测中进行应用具有较多的优势,而且针对于水果品质检测、木材性质检测、种子品质和育种进行检测、种质资源鉴定及森林凋落物的分解检测等方面不仅具有可行性,而且取得了较好的成效。因此需要加大对近红外光谱分析技术的研究力度,全面提高近红外光谱检测的精准度,为林业的健康、持续发展奠定良好的基础。
  参考文献
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  收稿日期:2018-5-17
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