计算机断层扫描技术(CT)在木材无损检测中的应用与发展

介绍了计算机断层扫描技术(CT)技术在木材无损检测领域中的发展情况和独特优势,从方法应用、结果判定、测试范围等方面详细阐述了国内外木材计算机层析成像检测的研究现状,着重指出它在木材宏观构造识别、早晚材密度判定、木材内部缺陷预测、裂纹扩展过程的超高速扫描以及微观构造分辨等方面取得的技术成果。最后强调结合木竹材材性特征开发相应的CT无损检测技术,为木竹基础科学研究以及高效利用提供技术支持。

丛生竹生长特性及管理技术研究进展

丛生竹生长特性是丛生竹林结构调整和林地管理的依据。当前有关丛生竹生长特性和经营技术的研究取得了较大进展,该文对丛生竹种群基株、分株克隆生长特性进行概述,并对基于丛立竹数与根盘面积比的丛生竹林分结构调整、丛生竹散生化栽培、林地管理等技术进行了总结。指出了丛生竹发展过程中还存在着可利用的丛生竹种较少、优良丛生竹种资源扩展缓慢、丛生竹生长特性与经营管理技术互动关系研究缺乏等问题,在今后应加强研究。

基于CT技术的古琴琴腔构造无损检测研究

古琴的材质特性及制作工艺影响着古琴的品质,同时古琴形制与琴腔布局关系到古琴工艺的完善与传承,因此在不破坏古琴结构的前提下获取内部琴腔特征与参数十分重要。利用CT无损检测技术对古琴整体进行扫描,得到了琴腔构造断层图,从而研究了古琴面板木纹纹理、面板底板的连接方式和内部缺陷,并运用Mimics软件中的面绘制法实现了古琴琴腔构造的三维重建,使CT断层扫描图像由二维转换为三维立体,更加完整全面地展现古琴琴腔构造形态,最后获得古琴具体琴腔尺寸。实验研究表明,仲尼式与落霞式古琴琴腔构造差异显著,其中仲尼式琴腔表面起伏变化较大,落霞式琴腔表面趋于平缓;仲尼式琴腔体积小于落霞式,琴项位对比明显。通过利用CT无损检测技术实现了对古琴内部信息的准确获取,这对于探究古琴的制作工艺及质量检测起到重要的技术支撑作用,同时也为其他传统珍贵器具内部结构的无损研究提供参考依据。

基于广角X射线散射技术的竹材纤维素晶型研究

纤维素Ⅰ是自然界中纤维素晶体的主要存在形式,它具有三斜晶体结构的I_α和单斜晶体结构的I_β。为进一步研究竹材中的纤维素晶型,利用同步辐射广角X射线散射(SR—WAXS)技术对毛竹竹壁纤维素晶型进行了初步研究,通过已知的纤维素晶胞模型计算晶面间距并预测衍射峰的峰位,再根据实验所得的实际峰位,判定竹材中纤维素的晶型。结果表明,竹材的衍射峰位与纤维素I_α的理论计算值相近,证明竹材中的纤维素I_β是绝大多数甚至是唯一品型。相比核磁共振技术而言,利用同步辐射广角X射线散射研究竹材中纤维素晶型是一个较为简单的方法。

基于计算机层析成像(CT)技术的梁山慈竹密度检测研究

密度是竹材重要的物理指标之一,与竹材的许多物理力学性能紧密相关。采用计算机层析成像(CT)技术,对2-5年生梁山慈竹(Dendroclamus farinosus)的密度时空变异特性进行了系统研究;利用正交试验设计确定了适宜的扫描参数,对其气干密度(Y)与相对应的CT值(X)之间的相关性进行分析研究,建立了线性回归模型(Y=0.001 X+1.148)并验证了该模型的准确性,得出两者之间存在着线性关系;同时利用模型计算出梁山慈竹径向和纵向的密度变化规律。为实现梁山慈竹密度的精准高效检测提供了新方法,也为深入研究竹材的材性和构造提供了新思路。

基于SR-WAXS技术的竹材纤维素晶胞模型研究

竹材中纤维素聚集态结构的不同,将直接影响到竹纤维复合材料性能,对于竹材纤维素晶胞单元的认识主要基于Meyer-Misch模型,由于天然纤维素的同质异构体,在每种植物中存在比例不同,所以竹材中纤维素应有其特有的晶胞模型。以毛竹(Phyllostachys edulis(carriere)J.Houz)为研究对象,通过同步辐射广角X射线散射技术对毛竹纤维素晶胞模型进行研究,利用单斜晶系晶面间距公式与毛竹纤维素衍射峰,精确计算晶胞模型。结果显示,若以b轴为纤维轴的单斜晶系纤维素单元,则晶胞参数为:a=8.35,b=10.38,c=8.02,β=84.99°,该晶胞包含四个葡萄糖基,由两条反向平行分子链构成。研究结果可为开发制作高性能竹纤维复合材料等高附加值应用提供理论依据。

遥感技术在竹资源监测中的应用探讨

我国传统的竹资源监测手段存在许多不足,已严重阻碍了我国竹资源的开发和利用。通过对国内外关于竹资源遥感监测的研究进行总结,结合我国竹类资源的分布特点,探讨遥感技术在我国竹资源清查,以及资源变化、火灾、病虫害和生态环境等动态监测中的应用前景。

毛竹林生态系统健康评价技术研究

在探讨森林生态系统健康评价的基础上,提出了毛竹林生态系统健康评价的指标体系和评价方法,并以此对不同密度毛竹林生态系统进行了健康评价,旨在为毛竹林生态系统健康的修复与维护提供依据,对于推进毛竹林健康经营,促进毛竹林生态系统服务功能发挥具有重要的现实意义。

基于X射线CT技术快速检测不同含水率状态下的毛竹密度

密度是竹材材性的重要指标之一,与竹材诸多物理力学性质紧密相关,且测定结果因含水率状态不同而不同。基于X射线计算机断层扫描(X-CT)技术,比较了不同竹龄毛竹全干、气干、饱水状态下CT值的差异程度,除4年生和10年生毛竹CT值差异较大以外,其余竹龄CT值差异较小;分别在全干、气干、饱水状态下对所测定的CT值与相应状态下毛竹的密度进行拟合建模,同时还对不同含水率梯度状态下的CT值与密度进行拟合建模,进而系统分析了不同竹龄毛竹在单一含水率状态下和不同含水率梯度状态下CT值与密度之间的关系;对不同竹龄毛竹全干状态下相对竹青径向位置的CT值进行了拟合,依据CT值与密度之间的关系,解释说明了毛竹径向密度因竹龄不同所产生差异的原因。试验结果表明,毛竹全干、气干、饱水密度与相应的CT值之间均存在线性关系,且拟合斜率相近;在所选含水率梯度状态下毛竹密度与CT值之间存在线性关系,且密度与CT值关系受水分影响较小,回归方程为:D=0.001 H+1.003 2,R^2=0.968 3(D为密度,H为CT值),验证模型决定系数R^2=0.974 3;不同竹龄毛竹全干状态下竹青、竹黄处密度差异较小,而在竹肉处差异较大。这些结果为实现快速检测毛竹在不同含水率状态下的密度提供了技术支持和数据参考,同时X射线计算机断层扫描(X-CT)技术也为深入研究竹材材性和构造提供了一种切实可行的新途径。

梁山慈竹微纤丝角的X射线衍射技术解析及对拉伸力学的影响

采用X射线衍射技术对梁山慈竹微纤丝角(MFA)的变异特性进行了研究,并就微纤丝角对拉伸力学的影响进行了分析。结果表明,梁山慈竹微纤丝角随竹龄增加的变化较小,三年生竹的微纤丝角最大,为8.521°,二、三年生竹微纤丝角的平均值明显大于四、五年生竹,差异绝对值小于0.1°。竹秆基部、中部和上部微纤丝角的平均值分别为8.499°,8.497°和8.483°,变异系数在5%左右。微纤丝角从竹青到竹黄呈增大的趋势。方差分析表明,径向部位对微纤丝角有显著性影响,竹龄和纵向部位对微纤丝角无显著影响。顺纹拉伸强度和杨氏模量呈线性相关(r=0.57)。微纤丝角对力学性能有一定影响,拉伸强度和杨氏模量中分别有35%和43%的变异由微纤丝角引起。

TLS技术在森林资源调查中的应用现状与展望

森林资源调查是森林经营管理的基础,传统的调查与监测方法工作量大,费时费力,难以满足目前的监测研究需求。地基激光雷达(Terrestrial Laser Scanning,简称TLS)是一种主动遥感技术,提供一种非破坏性三维测量手段,能够获取目标对象高精度3D点云数据,自动化提取森林调查属性参数,在森林参数反演方面具有独特优势。介绍了TLS工作原理、技术特点以及林业应用现状,讨论了TLS在森林调查中的优缺点,并对其未来在林业应用前景进行了分析和展望。

3种国外竹制竹帘层积材防霉处理技术

以尼泊尔虎克龙竹Dendrocalamus hookeri,尼泊尔马甲竹Bambusa teres和埃塞俄比亚高地竹Yushania alpina竹材制成的竹帘层积材为研究对象,选用不同质量分数的有机碘化物、商用防霉剂、桐油和硝化纤维清漆处理板材,参照国家标准GB/T 18261-2000《防霉剂防治木材霉菌及蓝变菌的试验方法》进行处理材防霉试验,分析不同竹种、不同处理方式对竹帘层积材防霉性能的影响。结果表明:3种竹帘层积材素材均不能防霉、防蓝变(P<0.05);不同竹种对防霉效果影响不明显,不同处理方式对防蓝变、防霉效率影响极显著(P<0.01),尼泊尔马甲竹制成的层积材防蓝变能力优于另外2种竹材(P<0.05);选用质量分数为3%有机碘化物与硝化纤维清漆联合涂刷处理基本达到防治霉菌要求;选用质量分数为5%有机碘化物与硝化纤维清漆联合涂刷处理的霉菌、蓝变防治效力达到100%。

海巴戟果实多糖的体外抗肿瘤活性研究

【目的】明确海巴戟果实多糖的抗肿瘤活性,为深入研究海巴戟果实多糖生物活性及其开发利用提供科学依据。【方法】采用噻唑蓝比色(MTT)法检测海巴戟果实粗多糖和纯化多糖对人正常结肠上皮细胞的毒性,并鉴定多糖对人结肠癌细胞SW620和HCT-116、宫颈癌细胞Hela、肝癌细胞QGY-7703增殖生长的影响,通过统计癌细胞的凋亡和坏死频率评估纯化多糖的体外抗肿瘤效果。【结果】海巴戟果实多糖无毒,较低浓度(62.5~125μg/mL)的粗多糖或较高浓度(125~2000μg/mL)的纯化多糖对人正常结肠上皮细胞增殖有促进作用。海巴戟果实多糖对宫颈癌细胞Hela的抑制作用较强,粗多糖和纯化多糖均在125~2000μg/mL浓度范围内显著抑制宫颈癌细胞Hela的增殖生长(P<0.05,下同),粗多糖和纯化多糖对宫颈癌细胞Hela的半抑制浓度(IC_(50))分别为542.80和1546.00μg/mL。海巴戟果实多糖对结肠癌细胞HCT-116的增殖生长也有较强抑制作用,但对肝癌细胞QGY-7703的增殖无明显抑制作用。海巴戟果实粗多糖浓度为1000μg/mL时对结肠癌细胞HCT-116和宫颈癌细胞Hela的抑制作用最强,细胞增殖率分别为78.11%和81.85%;纯化多糖浓度为2000μg/mL时对结肠癌细胞HCT-116和宫颈癌细胞Hela的抑制作用最强,细胞增殖率分别为57.05%和68.64%;纯化多糖对癌细胞生长的抑制能力整体上高于粗多糖。纯化多糖对结肠癌细胞HCT-116和宫颈癌细胞Hela的凋亡及坏死频率均有显著影响,且2种癌细胞的坏死频率均随纯化多糖浓度的增加而升高,于2000μg/mL浓度时达峰值,坏死频率分别为2.83%和6.75%。【结论】海巴戟果实多糖具有良好的抗肿瘤活性,纯化多糖比粗多糖的抗肿瘤活性更强。

撑绿杂交竹施肥技术研究

以撑绿竹为研究对象,通过肥料配比、施肥量和施肥方式3个因素不同水平的正交试验,对撑绿竹的施肥技术进行了研究。结果表明,促进撑绿竹胸径增粗的最佳施肥模式为:肥料配比(N:P2O5:K2O)为3:2:1,施肥量为1.2kg/丛,施肥方式为撒施;提高撑绿竹繁殖率的最佳模式是:肥料配比(N:P2O5:K2O)为5:2:1,施肥量为0.6kg/丛,施肥方式为穴施;增加撑绿竹生物量的最佳施肥模式为:肥料配比(N:P2O5:K2O)为5:2:1,施肥量为0.6kg/丛,施肥方式为撒施。

纤维含量对汽车内饰用夹层结构植物纤维增强PP复合材料性能的影响

分别以竹纤维(BF)/聚丙烯(PP)复合板、麻纤维(JF)/PP复合板为表层,聚氨酯(PUR)泡沫为芯层,经热压成型制备夹层结构植物纤维/PP复合材料,通过万能力学试验机、导热系数测定仪和驻波管吸声系数测试系统对不同纤维质量分数的夹层结构复合材料进行性能测试及表征。结果表明,PUR夹层结构BF/PP复合材料的力学性能与PUR夹层结构JF/PP复合材料接近,其导热系数≤0.044 W/(m·K),吸声性能良好,燃烧速度≤20.28 mm/min,满足主机厂对汽车内饰构件用材料的要求,且当植物纤维质量分数为40%时,PUR夹层结构植物纤维/PP复合材料的综合性能最佳。

两种芒萁覆盖度下毛竹林土壤酶活性及生态化学计量特征比较研究

[目的]探究毛竹林下不同盖度芒萁对土壤酶活性及生态化学计量特征的影响。[方法]在亚热带选取低芒萁盖度(PE:7.75%)和高芒萁盖度(DD:63.25%)的毛竹林为研究对象,测定土壤团聚体不同粒径碳(C)、氮(N)、磷(P)含量、参与土壤C、N、P循环的酶活性及其生态化学计量特征(E_(C:N:P))和不同类群微生物量。[结果](1)PE和DD样方土壤β-葡糖苷酶活性和N-乙酰-葡糖苷酶活性无显著差异,与PE样方相比,DD样方显著增加了亮氨酸氨基肽酶、酸性磷酸酶和多酚氧化酶活性,但显著降低了过氧化物酶活性,且这种差异主要在大团聚体和中团聚体。(2)与PE样方团聚体粒径间E_(C:N)和E_(N:P)无差异不同,DD样方微团聚体E_(C:N)显著高于大和中团聚体,而E_(N:P)显著低于大和中团聚体;大和中团聚体E_(C:N:P)在PE和DD样方之间无显著变差异,但DD样方微团聚体的E_(N:P)和E_(C:P)显著低于PE样方。(3)除丛枝菌根真菌和放线菌分别调控PE和DD样方土壤酶活性变异外,土壤全磷含量(TP)也是影响DD样方酶活性变异的主要因子;此外,土壤全氮含量(TN)和TP分别是调控大团聚体和中团聚体土壤酶活性变异的重要因子,且大团聚体土壤酶活性变异亦受到真菌生物量影响。[结论]毛竹林下不同盖度芒萁群落显著改变了土壤团聚体不同粒径参与C、N、P循环的酶活性及其生态化学计量特征,研究区生态系统同时受到C和P的限制作用,但P限制作用更强,且高盖度的芒萁种群加剧了该作用。

竹类植物生长影响因素研究进展

竹林是森林生态系统的重要组成部分,具生长迅速、采伐周期短等特点,在应对全球气候变化与实现碳中和目标中具重要意义。竹林在经营过程中,竹子生长受多种环境因素与人为因素的共同影响。文中通过文献梳理,综述了光照、水分、温度、海拔高度以及经营措施等因素对竹林生长影响的研究进展,提出今后应加强对不同经营措施竹林固定样地的长期动态监测、竹林生态配置模式、竹材材性、竹林经营模式优化等方面的研究,以期为竹林高效培育、充分发挥竹林经济效益与生态效益、实现可持续经营提供参考。

竹纤维汽车内饰夹层结构轻量化复合材料性能

“绿色化、轻量化、功能化”是汽车材料未来发展的主要方向。夹层结构复合材料由薄硬表层和缓冲芯层组成,具有高比强度和良好的保温隔声性能,已在汽车内饰中应用。以竹纤维增强聚丙烯/聚乳酸复合材料为原料,通过釜压发泡工艺制得发泡珠粒,研究饱和温度、压力和保压时间对其性能的影响,并制备聚丙烯发泡珠粒板材作为芯层,与竹纤维/聚丙烯复合板表层组合,比较不同竹纤维含量下的性能,探讨其在汽车内饰中的应用;并以三聚氰胺聚磷酸盐作为阻燃剂,研究其对复合材料性能的影响。结果表明,随着竹纤维含量增加,聚丙烯发泡珠粒夹层材料的弯曲模量相较于聚氨酯夹层材料最高提升了108.60%,滚筒剥离强度最大为20.13(N·mm)/mm,导热系数约为0.040 W/(m·K),吸声系数为0.177;加入三聚氰胺聚磷酸盐可延长燃烧时间,燃烧速度显著减小为13.5 mm/min。竹纤维汽车内饰夹层结构材料满足汽车内饰件轻量化的要求,有助于落实“以竹代塑”倡议,践行“双碳”理念,助力汽车领域绿色发展。

不同管护类型毛竹林土壤渗透性能的研究

以福建省永安市不同管护类型的毛竹林为研究对象，对毛竹林I（挖笋＋劈草）、Ⅱ（挖笋＋劈草＋专用肥）和Ⅱ（挖笋＋劈草＋专用肥＋灌水）土壤的持水能力和渗透性能进行了研究。结果表明：管护类型对毛竹林土壤的持水能力有显著影响，林分Ⅱ60cm土层最大持水能力为3498．33t·hm^-2、林分Ⅲ为3333．33t·hm^-2，林分I为3254．00t·hm^-2；林分I60cm土层毛管持水能力为2806．67t·hm^-2，林分Ⅲ为2728．0t·hm^-2，林分Ⅱ为2638．330t·hm^-2；与土壤渗透性密切相关的土层非毛管持水能力的排列顺序为Ⅱ〉Ⅲ〉I，分别为860．00、605．33、447．33t·hm^-2。土壤人渗能力均随着土壤深度的增加而降低，三种林分土壤渗透性能的排列顺序为Ⅱ〉Ⅲ〉I，毛竹林Ⅱ土壤的初渗率、稳渗率、平均渗透率和渗透总量平均值最大，分别为10．7339、7．6778、8．9394mm·min^-1和354．2278mL·cm^-2；毛竹林I土壤的初渗率、稳渗率、平均渗透率和渗透总量平均值最小，分别为1．8616、1．2118、1．4535mm·min^-1和33．5758mL·cm^-2。不同管护类型对毛竹林不同层次土壤入渗性能的影响程度不同，对表层土壤的影响最为显著。Kostiakov模型可以很好地模拟不同管护类型毛竹林土壤水分入渗过程，模型决定系数彤处于0．8409～0．9760。

闽北不同类型毛竹林冠层降雨再分配特征

以中亚热带杉木纯林（Ⅰ）和常绿阔叶林（Ⅴ）为对照,对闽北地区竹杉混交林（Ⅱ）、毛竹纯林（Ⅲ）、竹阔混交林（Ⅳ）冠层降水再分配特征进行了研究。结果表明：各林分穿透雨率为46.2%~86.2%,平均穿透雨率排序由大到小为Ⅰ（77.0%）、Ⅲ（75.0%）、Ⅳ（73.7%）、Ⅱ（70.3%）、Ⅴ（67.7%）;各林分树干茎流量排序由大到小为Ⅳ（69.2 mm）、Ⅲ（52.0 mm）、Ⅱ（37.3 mm）、Ⅴ（23.0 mm）、Ⅰ（17.6 mm）,树干茎流量随雨量增大而增大,不同类型毛竹林增加的比例大于杉木纯林和阔叶林;各林分产生树干茎流的最小响应雨量排序由小到大为Ⅱ（6.4 mm）、Ⅳ（6.9 mm）、Ⅲ（7.5 mm）、Ⅴ（8.9 mm）、Ⅰ（10.4 mm）;各林分林冠截留率为14.1%~53.5%,平均林冠截留率排序由大到小为Ⅴ（31.3%）、Ⅱ（28.2%）、Ⅳ（23.5%）、Ⅲ（22.9%）、Ⅰ（22.3%）。5种林分穿透雨、树干茎流和林冠截留均与林外降雨量显著正相关（p〈0.01）,其中穿透雨量和降雨量的关系用模型Y=a＋bX拟合较好;林冠截留量和降雨量之间的关系用三次曲线（Y=0β＋1βX＋β2X2＋3βX3）方程较拟合最好。综合分析表明,毛竹纯林对小到中雨的截留能力较好,竹杉、竹阔混交林对大到暴雨的截留能力较好。