近紅外光譜分析技術(shù)在林業(yè)檢測(cè)中的應(yīng)用

摘 要：近紅外光譜分析技術(shù)發(fā)展速度較快，并在各行業(yè)檢測(cè)工作中廣泛應(yīng)用。將其在林業(yè)檢測(cè)中進(jìn)行應(yīng)用，其對(duì)林業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展都具有極為重要的意義。文中從近紅外光譜技術(shù)分析入手，并進(jìn)一步對(duì)近紅外光譜分析技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：近紅外光譜分析技術(shù)；林業(yè)檢測(cè)；果品質(zhì)量；木材；種子；檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：S712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）18-0193-01

當(dāng)前以紅外光譜技術(shù)為主的新型檢測(cè)技術(shù)受到更多的關(guān)注，并在檢測(cè)領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。紅外光譜技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中具有反應(yīng)快、準(zhǔn)確率高、易于操作、穩(wěn)定性及無(wú)損傷的優(yōu)勢(shì)，因此在林業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用取得了較好的成效。

1 近紅外光譜技術(shù)分析

由于林業(yè)生產(chǎn)自身即是一個(gè)繁雜的混合體系，林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中受制于環(huán)境、自然、生態(tài)和地質(zhì)等諸多因素的影響，因此需要針對(duì)于林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各種問(wèn)題進(jìn)行有效預(yù)防，以此來(lái)確保林木的正常生長(zhǎng)。利用近紅外線(xiàn)光譜技術(shù)在林業(yè)檢測(cè)中進(jìn)行應(yīng)用，可以為林業(yè)生產(chǎn)提供重要的支持。在近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，主要是指相關(guān)物質(zhì)在近紅外區(qū)的吸收光譜現(xiàn)象。由于近紅外區(qū)能夠吸收各種低有電子躍遷及含有氫原子的原子團(tuán)，因此在應(yīng)用中，幾乎所有的有機(jī)物都能夠在組成及構(gòu)成中出現(xiàn)譜圖穩(wěn)定的現(xiàn)象。近紅外光譜分析技術(shù)作為測(cè)試新技術(shù)，其隨著近紅外光譜儀器的不斷優(yōu)化和更新，該技術(shù)也能夠從復(fù)雜、繁瑣、重疊和變化環(huán)境中提取各種有效信息的效率，有效的增加了光譜的噪音比。當(dāng)前近紅外光譜應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，其以速度快、操作簡(jiǎn)單、不破壞樣品和無(wú)污染等備受青睞，已發(fā)展成為木材檢驗(yàn)工作中最為常見(jiàn)的一項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

近紅外光譜分析技術(shù)最早在20世紀(jì)30年代末開(kāi)始應(yīng)用，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)不完善，在應(yīng)用中存在一系列的問(wèn)題，使近紅外光譜分析技術(shù)的應(yīng)用更具局限性。至60年代開(kāi)始，近紅外光譜分析技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)快速發(fā)展的帶動(dòng)下取得了較快的發(fā)展，而且應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用并取得了較好的成效。

2 近紅外光譜分析技術(shù)在林業(yè)上的應(yīng)用

2.1 在果品質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

在當(dāng)前水果種植和銷(xiāo)售過(guò)程中，為了能夠全面提高水果的品質(zhì)，以便于更好的滿(mǎn)足人們對(duì)水果品質(zhì)不斷增長(zhǎng)的需求，將近紅外光譜分析技術(shù)用于果品質(zhì)量檢測(cè)，這是一種無(wú)損而且較為簡(jiǎn)便的檢測(cè)方法。利用近紅外分光測(cè)定法可以針對(duì)水果的含酸度、成熟度和含糖度等進(jìn)行具體的檢測(cè)，并針對(duì)于水果有無(wú)病斑進(jìn)行觀(guān)察?？梢哉f(shuō)將近紅外光譜分析技術(shù)應(yīng)用在水果的貯藏和銷(xiāo)售環(huán)節(jié)，其具有較高的可行性。而且能夠?qū)λ麅?nèi)部缺陷進(jìn)行有效檢測(cè)，更好的滿(mǎn)足在線(xiàn)檢測(cè)水量?jī)?nèi)部品質(zhì)的要求。當(dāng)前近紅外檢測(cè)技術(shù)在水果品質(zhì)的多個(gè)指標(biāo)檢測(cè)中廣泛應(yīng)用，無(wú)論是對(duì)在田間、儲(chǔ)藏和銷(xiāo)售環(huán)節(jié)，還是在確定采摘時(shí)間和包裝等級(jí)等方面都能夠?qū)崿F(xiàn)快速無(wú)損檢測(cè)。

2.2 在木材性質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

國(guó)外對(duì)近紅外光譜技術(shù)在木材性質(zhì)的檢測(cè)應(yīng)用研究工作開(kāi)始的比較早，近幾年來(lái)，我國(guó)也逐漸展開(kāi)了這方面的研究工作，已經(jīng)對(duì)木材密度和木材的腐蝕性質(zhì)等方面的檢測(cè)進(jìn)行了研究。在木材的性質(zhì)之中，木材的密度十分的重要，它同木材的化學(xué)組成以及構(gòu)造等方面有著十分密切的關(guān)系，可以對(duì)木材的工藝性質(zhì)以及力學(xué)的相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行判斷。因此在對(duì)近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該考慮到水分的因素，通過(guò)對(duì)不同杉木的密度模型進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)木材密度的快速檢測(cè)。此外這種技術(shù)還可以對(duì)木材的加工和改良提供檢測(cè)的方式。在對(duì)木材的微纖絲角進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，預(yù)測(cè)的模型同校正的模型之間的相關(guān)系數(shù)分別是0.816和0.867，所以說(shuō)明了這項(xiàng)技術(shù)可以對(duì)木材的微纖絲角進(jìn)行快速的測(cè)定。通過(guò)近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)還可以在含水率不同的條件之下，對(duì)近紅外光譜進(jìn)行采集，從而對(duì)木材的氣干密度加以預(yù)測(cè)。由于近紅外光譜具有準(zhǔn)確和快速等特性，所以還可以對(duì)木材的氣干密度加以分析和預(yù)測(cè)。

2.3 在種子質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用

林業(yè)種子資源不僅種類(lèi)較多，而且數(shù)量也十分龐大，因此對(duì)于種子質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和分析則十分必要，有利于培育出更為優(yōu)秀的品種。利用近紅外光譜技術(shù)對(duì)林業(yè)種子質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，可以在不破壞種子的情況實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，而且有效的規(guī)避了傳統(tǒng)檢測(cè)方式存在的弊端，對(duì)于培育出更優(yōu)秀的林業(yè)種子品種具有極為重要的意義。而且隨著近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用技術(shù)的不斷完善，其在針對(duì)于種子活力鑒定方面也具備較高的精確度，針對(duì)于林業(yè)種子萌發(fā)率方面的檢測(cè)還具有較好的利用前景。通過(guò)利用近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)，還可以區(qū)分赤松種子的父本和母本，并針對(duì)種子之間含水量的差異來(lái)區(qū)域優(yōu)秀的種子和已感染蟲(chóng)害的種子，鑒定種子的飽滿(mǎn)度。另外，將近紅外光譜分析技術(shù)在種子生活力方面進(jìn)行應(yīng)用，可以更為準(zhǔn)確的明確種子生活力同年齡之間的關(guān)系，管理人員利用近紅外光譜技術(shù)能夠去除掉劣質(zhì)種子和難以出苗的種子，從而為市場(chǎng)提供更加優(yōu)質(zhì)的林木種子，對(duì)于林業(yè)營(yíng)林工作的開(kāi)展十分有利。

2.4 森林凋落物的分解檢測(cè)中的應(yīng)用

在森林中的葉子及凋落物的化學(xué)物質(zhì)成分檢定方面，近紅外光譜技術(shù)是比較合適的選擇，它能夠快速而有效的完成對(duì)森林物種凋落物的化學(xué)物質(zhì)成分的檢定工作。其工作原理是：凋落物的化學(xué)組成指標(biāo)是近紅外光譜分析技術(shù)的指示指標(biāo)，如木質(zhì)素與氮的比值，氮含量和C：N的比值等。森林中凋落物的分解速度，往往是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)研究的重要參考因素。對(duì)于不同物種的凋落物組成成分分解速度的測(cè)定，使得近紅外光譜技術(shù)在凋落物成分分解及鑒定方面擁有廣闊的發(fā)展前景。

3 結(jié)束語(yǔ)

相較于常規(guī)檢測(cè)手段，近紅外光譜分析技術(shù)在林業(yè)檢測(cè)中進(jìn)行應(yīng)用具有較多的優(yōu)勢(shì)，而且針對(duì)于水果品質(zhì)檢測(cè)、木材性質(zhì)檢測(cè)、種子品質(zhì)和育種進(jìn)行檢測(cè)、種質(zhì)資源鑒定及森林凋落物的分解檢測(cè)等方面不僅具有可行性，而且取得了較好的成效。因此需要加大對(duì)近紅外光譜分析技術(shù)的研究力度，全面提高近紅外光譜檢測(cè)的精準(zhǔn)度，為林業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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收稿日期：2018-5-17