电阻断层成像、应力波及阻抗仪3种无损检测方法对活立木腐朽程度的定量检测

【目的】应用电阻断层成像法、应力波断层成像法和阻抗仪法对活立木树干腐朽程度进行检测和定量表征,判断3种方法的可靠性,为野外立木健康情况检测提供基础数据和理论依据。【方法】在黑龙江省哈尔滨市东北林业大学试验林场内,选取水曲柳和北京杨各25株(15株腐朽,10株健康)共50株100个截面,采用PICUS Tree Tronic型树木电阻断层成像仪、Arbotom应力波断层成像系统和Resistograph针式阻抗仪检测及木芯质量损失率估测4种方法对断面腐朽程度进行检测和定量表征。以木芯质量损失率计算的样木腐朽程度(E_s)为真值,利用最小二乘法分别建立电阻测定的腐朽程度(E_d)、应力波测定的腐朽程度(E_y)及阻抗仪测定的腐朽程度(E_z)与真值(E_s)之间的线性关系。【结果】电阻断层成像、应力波和阻抗仪3种无损检测方法能在不同腐朽程度上表征活立木木材质量损失率;从整体上来看,电阻检测和应力波检测结果与腐朽程度真值的拟合程度低于阻抗仪检测结果与腐朽程度真值的拟合程度;从不同腐朽阶段来看,在E_s<30%时,E_d和E_s的相关系数最高(R=0.823,P<0.01);在30%≤E_s<50%时,E_y和E_s的相关系数最高(R=0.658,P<0.01);在E_s≥50%时,E_z和E_s的相关系数最高(R=0.914,P<0.01)。【结论】电阻断层成像法对木材早期腐朽的检测比较敏感,而应力波断层成像法则相对在木材腐朽稍严重时更准确,阻抗仪法在腐朽各个阶段的检测结果都较为准确,且在腐朽严重时最准确,但会对木材造成微损伤。3种无损检测方法均能有效检测活立木腐朽,并有各自的特点,在实际腐朽检测中应根据实际检测需要来选择。

红松活立木内部腐朽程度的定量检测

在凉水实验林场(凉水国家级自然保护区)选取了21个红松活立木截面,用Arbotom应力波测试仪和Resistograph阻抗仪进行腐朽程度检测,得到两种检测方法的腐朽程度表征,即应力波传播速度与阻抗仪阻力曲线。用生长锥在各个横截面上分别取2根长度为25 cm的木芯,在实验室测得木芯质量损失率和含水率。然后利用最小二乘法分别建立应力波传播速度和阻抗仪阻力损失值与木材质量损失率的线性方程,进而分析应力波与阻抗仪检测表征与木材腐朽程度的关系。结果表明:应力波传播速度与质量损失率之间有较强的负相关关系(R=0.698,P<0.01),且应力波检测结果需要根据影响因素进行适当修正。阻抗仪阻力损失值与质量损失率之间有显著的正相关关系(R=0.851,P<0.01)。两种方法都能有效地检测活立木的腐朽程度。