是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｓ玫奈锲罚瑹o論讀書、看報(bào)，或是寫字、作畫，都得和紙接觸。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防工業(yè)生產(chǎn)中，也離不開紙。今天，如果沒有紙，那簡直是不可想像的。紙?jiān)诮涣魉枷搿鞑ノ幕?、發(fā)展科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)方面，是一種強(qiáng)有力的工具和材料。造紙術(shù)，是中國四大發(fā)明之一，發(fā)明于西漢時(shí)期、改進(jìn)于東漢時(shí)期，是中國人民對(duì)世界科學(xué)文化發(fā)展所作出的卓越貢獻(xiàn)。

  紙漿及其紙制品的質(zhì)量在很大程度上取決于其木質(zhì)原料化學(xué)組成的含量和超微結(jié)構(gòu)，所以紙漿材樹種的育種與傳統(tǒng)的以提高生長速度、改良干形或抗性的育種相比，除同樣也要強(qiáng)調(diào)子代測定外，對(duì)木材材性的鑒定也上升到關(guān)鍵地位﹐以便選育出能生產(chǎn)符合各種紙張必備特性的遺傳改良材料。

目前世界范圍內(nèi)漿和紙的產(chǎn)量和質(zhì)量正不斷增長，若僅僅依靠提供優(yōu)質(zhì)的纖維原料和改進(jìn)制漿造紙工藝來促進(jìn)生產(chǎn)是不夠的，還必須研制和使用一些新型的分析儀器?，F(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)，可充分利用全譜段或多波長下的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行定性或定量分析、具有速度快、效率高、成本低、測試重現(xiàn)性好、測量方便等特點(diǎn)，已經(jīng)被越來越多地應(yīng)用于食品工業(yè)、石油化工、制藥工業(yè)等領(lǐng)域，并已實(shí)現(xiàn)野外檢測、在線檢測和產(chǎn)品質(zhì)量控制。

國外對(duì)近紅外光譜分析技術(shù)在木材和造紙工業(yè)中的應(yīng)用作了大量的研究．如測定木材的化學(xué)組成、物理力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)、木材防腐、紙漿得率、在線檢測等。近幾年，國內(nèi)也開始重視近紅外光譜技術(shù)在木材中的應(yīng)用。

大量的研究表明NIR光譜技術(shù)能快速、精確地檢測木材的化學(xué)成分含量,木材基本物理性能和微觀結(jié)構(gòu)，其主要方法是應(yīng)用多線性回歸(MLR)、主成分分析(PCA)、偏最小二乘法(PLS)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法(ANN)和小波分析法等化學(xué)計(jì)量學(xué)方法建立被測樣品光譜與木材材性之間的數(shù)學(xué)模型。

近紅外技術(shù)在木材化學(xué)組成的應(yīng)用現(xiàn)狀

木材是由纖維素、半纖維素與木質(zhì)素等高分子化合物為主體組成的多孔性天然高分子材料、木素與纖維素和半纖維素之間還不僅有物理的互穿，而且存在著化學(xué)鍵的連接。木材的化學(xué)組成是木材最基本的性質(zhì)、它與木材材性及其紙漿性能密切相關(guān)，從近幾十年來的文獻(xiàn)報(bào)道來看，對(duì)木材化學(xué)組分變異和遺傳的研究遠(yuǎn)不及木材密度和纖維形態(tài)等那樣深入和廣泛，這主要是用傳統(tǒng)的化學(xué)分析法對(duì)其化學(xué)組成的分析不僅操作步驟復(fù)雜、耗時(shí)比較長、人為誤差大，而且是破壞性分析法，需要消耗大量的人力、物力。因此，尋求一種快速、準(zhǔn)確、低成本評(píng)價(jià)木材化學(xué)組成的方法對(duì)于林木遺傳改良、木材原料的最佳使用期或最佳用途等，均具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

纖維素含量

纖維素是木材的主要組分之一,是木材細(xì)胞組成的骨架物質(zhì),它直接影響木材的性能。確定纖維素含量是造紙工業(yè)中原料評(píng)價(jià)和紙漿材林木培育的重要因素。有實(shí)驗(yàn)證明，采用常規(guī)實(shí)驗(yàn)室方法測定106種木材樣品的纖維素含量，并用NIR光譜法建立預(yù)測木材纖維素含量的模型，其相關(guān)性系數(shù)大于0.97，且預(yù)測偏差在國標(biāo)固定范圍內(nèi)。證明可以利用近紅外光譜法快速測定木材纖維素含量。

半纖維素含量

半纖維素是紙漿的成分之一，對(duì)制漿和紙張的性質(zhì)有重要影響。半纖維素含量高，有利于提高纖維結(jié)合力，可以提高紙張的裂斷長、耐破度和耐折度。將木材的近紅外光譜與用傳統(tǒng)的化學(xué)分析法測得的木材化學(xué)組成數(shù)據(jù)，結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析方法，用PLS法進(jìn)行相關(guān)分析建立了預(yù)測模型，成功地預(yù)測了木材中的葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖含量(相關(guān)系數(shù)0.80以上)。

木質(zhì)素含量

木質(zhì)素存在于木材纖維素纖維之間，通過交織成網(wǎng)狀來提高木材的硬度和抗壓強(qiáng)度，對(duì)制漿蒸煮液用量和制漿得率有著重要的影響，用近紅外光譜快速預(yù)測木材的木素含量有著重要的意義。

采用多元統(tǒng)計(jì)方法和光譜預(yù)處理技術(shù)建立了杉木木質(zhì)素含量預(yù)測模型,其校正模型相關(guān)系數(shù)為0.99，預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.10，結(jié)果表明:NIR光譜法可以快速分析木材中木質(zhì)素含量。

此外，還有實(shí)驗(yàn)利用NIR光譜儀測定了42個(gè)人工林楊木樣品中木質(zhì)素光譜，針對(duì)不同光譜數(shù)據(jù)區(qū)域和不同處理方法，分別用PLS1，PLS2和PCR方法建立預(yù)測模型，研究發(fā)現(xiàn)：利用PLS2建模方法可以準(zhǔn)確快速地預(yù)測楊木中的木質(zhì)素含量，模型相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.96。

抽提物含量

木材抽提物對(duì)木材的滲透性能、耐久性能、表面涂飾性能及揮發(fā)性有機(jī)化合物釋放量等指標(biāo)影響顯著，直接影響木材的材性和加工工藝。抽提物含量越低，制漿得率越高。同時(shí)，降低抽提物含量還可以增強(qiáng)纖維之間的結(jié)合強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)表明，近紅外光譜法在預(yù)測多種木材抽提物時(shí)，均有極好的相關(guān)性。

總結(jié)

NIR光譜技術(shù)可以對(duì)木材的物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、非破壞式預(yù)測，克服了傳統(tǒng)的化學(xué)分析法耗時(shí)長，實(shí)驗(yàn)手段繁瑣和破壞性檢測的缺點(diǎn)，為木材的高效利用和節(jié)約生產(chǎn)成本提供了一種新途徑。另外，NIR技術(shù)在木材的功能性改良，木材識(shí)別和無損檢測等方面的應(yīng)用，對(duì)于評(píng)估處理材材質(zhì)、辨別性質(zhì)相近木材種類、控制木材加工質(zhì)量等都具有重要意義。NIR技術(shù)在木材研究方面的成功應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)NIR技術(shù)在木材工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了科技支撐。