SIMCA法判别分析木材生物腐朽的研究

木材是一种生物质材料,容易受到各种微生物的危害,生物腐朽可以迅速导致木材结构的破坏,因此,对木材生物腐朽的快速、准确地检测或鉴定具有重要意义。近几年来,近红外光谱和SIMCA方法正被用于识别或检测食品、药品和农产品等研究中,因此,本研究尝试利用近红外光谱结合SIMCA方法来检测木材的生物腐朽。研究结果表明,应用近红外光谱和SIMCA方法能有效地判别木材的生物腐朽类型,通过培训集样本建立的基于PCA分析的SIMCA判别模型对未腐朽、白腐和褐腐三种类型样本进行回判,判别准确率分别为100%,82.5%和100%;而对未知腐朽类型的样本(包括未腐朽、白腐和褐腐样本),判别准确率分别为100%,85%和100%;SIMCA方法对未腐朽和褐腐类型的判别准确率均达到100%,但对白腐样本都有错判,造成这种错判的主要原因可能是由于样本包括的信息不够丰富以及腐朽初期白腐和褐腐试样的性质差异太小等。

PLS-DA法判别分析木材生物腐朽的研究

利用近红外光谱结合PLS-DA判别分析方法可用于食品、药品和农产品等的快速识别或检测,因此,研究利用近红外光谱结合PLS-DA方法来检测木材的生物腐朽。研究结果表明:应用近红外光谱结合PLS-DA方法对培训集样本建立的判别模型,其校正及验证结果与实际分类变量的相关系数均超过0.94,SEC和SEP都低于0.17;利用模型对未参与建模的样本进行检测,发现该模型对未腐朽、白腐和褐腐三种类型样本的判别准确率均为100%(偏差均小于0.5);与SIMCA法相比,PLS-DA法对木材生物腐朽样本的判别准确率更高,说明应用近红外光谱结合PLS-DA方法能快速地检测到木材的生物腐朽,并能准确地判别出木材的生物腐朽类型。

生物腐朽对湿地松木材力学性质影响的研究

由于生物腐朽可以引起木材结构的严重破坏,采用不同菌种和不同生物腐朽时间对湿地松木材的最大工作荷载(WML)、抗弯弹性模量(MOE)和抗弯强度(MOR)等力学性质的影响进行了研究。结果表明:白腐菌、褐腐菌2个菌种和腐朽时间都对木材力学性质的影响显著(α=0.05),其中白腐菌处理对木材力学性质的影响很小,而褐腐菌处理木材对木材力学性质的影响很大。腐朽木材失重率与各项力学性质之间的相关性分析表明:木材失重率与WML、MOE和MOR之间都呈显著负相关。褐腐试验的相关性均在α=0.01水平时显著(双尾检验),皮尔森相关系数达到-0.937以上;而白腐试验的相关性均在α=0.05水平时显著(双尾检验),皮尔森相关系数达到-0.788以上。

近红外光谱结合回归分析预测法判别木材的生物腐朽

利用近红外光谱结合多变量回归分析中常用的主成分回归(PCR)和偏最小二乘法回归(PLSR)分析预测法来判别木材的生物腐朽,并与前期采用的SIMCA和PLS-DA2种判别方法进行对比分析。结果表明:1)应用近红外光谱结合多变量回归分析方法对校正集样本建立的判别模型,其校正及验证结果与标准值的相关性很高,相关系数均大于0.95,SEC和SEP都很低(0.07～0.20),利用模型对未参与建模的样本进行检测,发现2个模型对未腐朽、白腐和褐腐3种类型样本的判别准确率均为100%(偏差都小于0.27);2)对于相同样本集的判别效果,PLSR法比PCR法的判别效果好,且二者都比采用SIMCA法的效果好,并都与PLS-DA法的判别结果相近,说明利用近红外光谱结合回归分析预测法能有效地检测木材的生物腐朽,并对生物腐朽的类型进行准确判别。

不同无性系杨树木材天然耐腐性比较及其腐朽程度预判

【目的】比较5个杨树无性系木材的抗腐朽菌能力,并以腐朽后各阶段木材材色的变化为依据,定量预判木材腐朽程度,为无损检测技术在木材保护中的应用提供依据。【方法】以欧美杨107杨(以下简称107)、中汉22杨(以下简称H22)、皖林1号杨(以下简称Z3)、B3和Z9 5个无性系杨树木材为研究对象,就其接种白腐菌后的质量损失率、不同时段木材基本密度及材色的变化为评判指标,比较各无性系杨树木材抗腐朽菌的能力,并通过材色变化来预判木材腐朽程度。【结果】在白腐菌侵染60d后,各无性系杨树木材的质量损失率均大于45%,腐朽等级均属于第Ⅳ级,是不耐腐树种,并且杨树木材极易受心腐。腐朽后杨树木材的基本密度均有不同程度的下降,在腐朽40d时,107杨、H22、Z3、B3和Z9分别较正常材下降4.81%,9.88%,2.24%,14.21%和1.60%。腐朽后,材色变化曲线与木材腐朽过程相对应,可以用来定性判断木材腐朽程度;杨树心材由正常到腐朽,材色变化的临界值是:明度63~66,色调5~15,色饱和度17~29;杨树边材相应的临界值是:明度62~69,色调6~14,色饱和度17~30。【结论】受白腐菌侵染120d后,5个杨树无性系的质量损失率依次为H22>B3>Z9>107>Z3,说明H22在这5个无性系中最不耐腐,Z3相对而言耐腐性较强。木材腐朽后,可以参考明度、色调和色饱和度3个材色指标预测杨树无性系的腐朽程度。

泉州湾宋代海船船体微生物群落结构多样性研究

泉州湾宋代海船于1974年发掘出土,是我国发掘的第一艘体量大,年代早的远洋贸易木帆船,也是研究我国古代海外交通史、对外贸易史、造船史等不可多得的实物资料,属于国家珍贵一级文物,具有重要的保护价值。作为国内乃至亚洲大型海洋出水木质文物保护的先例,泉州湾宋代海船经过多年来综合性保护修复和开放式展览,其船体的保存现状值得关注。

泉州湾宋代海船保存环境的微生物调查

为了解船体保存环境中的微生物种类及数量,笔者采集保存区域环境的9个沉降样品进行培养与菌落数量统计、并将分离、纯化的菌株进行形态鉴定,再利用分子生物学手段,对分离的菌株进行种属鉴定,调查结果显示:受采样时间、气候等因素影响,本次调查采集到的菌落总数较少,符合《室内空气质量标准》(GBT18883-2002)的要求。船体保存区域环境中存在的优势细菌种属为芽孢杆菌属与微球菌属,真菌以枝孢霉属为主要类群;分离得到的大部分细菌与真菌为条件致病菌,正常条件下是安全的,但细菌中的炭疽杆菌、金黄色葡萄球菌、真菌中的枝孢霉属等菌类具有潜在健康危害;采集分离到的红贝菌是木材腐朽菌,木霉可降解木材纤维素,这类真菌不利于船体的保存。因此,加强对船体保存环境的治理与控制有益于船体的保护与公共卫生安全。