紙是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｓ玫奈锲?，無論讀書、看報，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。紙在交流思想、傳播文化、發(fā)展科學技術(shù)和生產(chǎn)方面，是一種強有力的工具和材料。造紙術(shù)，是中國四大發(fā)明之一，發(fā)明于西漢時期、改進于東漢時期，是中國人民對世界科學文化發(fā)展所作出的卓越貢獻。

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，除同樣也要強調(diào)子代測定外，對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)的纖維原料和改進制漿造紙工藝來促進生產(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，已經(jīng)被越來越多地應用于食品工業(yè)、石油化工、制藥工業(yè)等領(lǐng)域，并已實現(xiàn)野外檢測、在線檢測和產(chǎn)品質(zhì)量控制。

國外對近紅外光譜分析技術(shù)在木材和造紙工業(yè)中的應用作了大量的研究．如測定木材的化學組成、物理力學性能、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計量學方法建立被測樣品光譜與木材材性之間的數(shù)學模型。

近紅外技術(shù)在木材化學組成的應用現(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，而且存在著化學鍵的連接。木材的化學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報道來看，對木材化學組分變異和遺傳的研究遠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)的化學分析法對其化學組成的分析不僅操作步驟復雜、耗時比較長、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、準確、低成本評價木材化學組成的方法對于林木遺傳改良、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意義和實際應用價值。

纖維素含量

纖維素是木材的主要組分之一,是木材細胞組成的骨架物質(zhì),它直接影響木材的性能。確定纖維素含量是造紙工業(yè)中原料評價和紙漿材林木培育的重要因素。有實驗證明，采用常規(guī)實驗室方法測定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，且預測偏差在國標固定范圍內(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)的化學分析法測得的木材化學組成數(shù)據(jù)，結(jié)合多元統(tǒng)計分析方法，用PLS法進行相關(guān)分析建立了預測模型，成功地預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度，對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測木材的木素含量有著重要的意義。

采用多元統(tǒng)計方法和光譜預處理技術(shù)建立了杉木木質(zhì)素含量預測模型,其校正模型相關(guān)系數(shù)為0.99，預測標準誤差為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，還有實驗利用NIR光譜儀測定了42個人工林楊木樣品中木質(zhì)素光譜，針對不同光譜數(shù)據(jù)區(qū)域和不同處理方法，分別用PLS1，PLS2和PCR方法建立預測模型，研究發(fā)現(xiàn)：利用PLS2建模方法可以準確快速地預測楊木中的木質(zhì)素含量，模型相關(guān)系數(shù)高達0.96。

抽提物含量

木材抽提物對木材的滲透性能、耐久性能、表面涂飾性能及揮發(fā)性有機化合物釋放量等指標影響顯著，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，降低抽提物含量還可以增強纖維之間的結(jié)合強度。

實驗表明，近紅外光譜法在預測多種木材抽提物時，均有極好的相關(guān)性。

總結(jié)

NIR光譜技術(shù)可以對木材的物理和化學性質(zhì)進行快速、準確、非破壞式預測，克服了傳統(tǒng)的化學分析法耗時長，實驗手段繁瑣和破壞性檢測的缺點，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，木材識別和無損檢測等方面的應用，對于評估處理材材質(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用，為實現(xiàn)NIR技術(shù)在木材工業(yè)化生產(chǎn)中的應用提供了科技支撐。