棕榈藤(rattan)是热带森林中仅次于木材和竹材、 重要的非木材林产品, 具有很高的经济价值和开发前景。 由于目前对棕榈藤的细胞结构, 尤其是藤纤维的细胞壁结构知之甚少, 严重限制了对棕榈藤材的研究和加工利用。 因此, 为构建棕榈藤材纤维细胞壁结构模型、 探索棕榈藤强韧机理, 选择高地钩叶藤为研究对象, 采用X射线衍射法(XRD), 分别测量并计算藤纤维微纤丝角、 结晶度及微晶体尺寸等结晶参数; 其中微纤丝角计算选用0.4 T法。 微纤丝角测试时, 试样沿直径方向由一侧藤皮开始依次切取尺寸为L(长)×T(厚)×W(宽)=25 mm×0.5 mm×W的试件8片, 然后放置在温度为(20±2)℃、 相对湿度为65%±5%的调温调湿箱中平衡处理至少一周。 结晶度及微晶体尺寸测试时, 每个试样再分藤皮、 藤中和藤芯三个部分, 使用球磨机磨成粉末后放入烘箱中在(103±2)℃下烘至绝干。 研究结果表明: 高地钩叶藤微纤丝角在22.53°～49.47°间变异, 平均值为36.50°。 径向上藤皮处微纤丝角最小, 藤芯处微纤丝角最大, 说明藤皮强度比藤芯好; 轴向上微纤丝角为2 m处＞梢部＞中部＞基部, 微纤丝角与藤龄间规律性不强。 藤茎结晶度在21.40%～36.45%间变异, 平均值为29.99%。 径向上纤维素结晶度为藤皮＞藤中＞藤芯; 轴向向上随藤龄减小, 结晶度呈先升后降变化趋势, 且最大值在中部、 最小值在基部。 纤维素微晶体宽度在5.72～6.19 nm间变异, 平均值为6.03 nm。 藤皮处微晶体宽度最小, 藤芯最大; 藤茎平均微晶体宽度与藤中、 藤芯一样, 随着藤茎高度的升高呈先下降后至中部达最小值后又上升的变化趋势。 微晶体长度在13.07～19.34 nm间变异, 平均值为15.59 nm。 径向上微晶体长度为藤皮＞藤芯＞藤中; 微晶体长度轴向随着藤茎高度上升, 均呈“降—升—降”趋势, 总体上微晶体长度基部高于梢部, 呈下降趋势。 高地钩叶藤藤茎中段比基部和梢部材质好、 藤皮比藤芯质量高。

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。

应用近红外光谱法对慈竹微纤丝角和纤维长度进行快速预测研究。 采用X射线衍射法和显微镜法分别测定慈竹微纤丝角和纤维长度， 并用光纤漫反射模式采集近红外光谱， 对原始光谱分别进行消噪和消噪与正交信号校正相结合预处理， 建立偏最小二乘（PLS）数学模型， 对比分析模型预测能力。 结果表明， 慈竹微纤丝角和纤维长度原始光谱经消噪和正交信号校正二者结合预处理后， 所建PLS模型比相应原始光谱模型预测能力显著提高， 其预测模型相关系数（R）分别达到0.893 6和0.988 3， 预测标准差（RMSEP）为0.292 0和0.146 0， 校正预测模型均具有很好的相关性， 表明近红外光谱法可以实现慈竹微纤丝角和纤维长度的预测。

采用近红外光谱分析技术, 对不同切面粗皮桉木材的微纤丝角进行快速预测研究。 使用X射线衍射仪测定了粗皮桉木材生长锥无疵小试样的微纤丝角, 并用近红外光谱仪采集试样的近红外漫反射光谱, 对粗皮桉木材径切面和弦切面原始光谱进行二阶导数预处理并选择一定光谱段建立回归模型。 以至少159个试样作为校正集建立木材微纤丝角的偏最小二乘法校正模型, 使用交互验证法进行验证。 结果表明, 两个切面粗皮按木材的微纤丝角与近红外光谱之间有较好的相关性。 利用近红外光谱分析方法可以实现不同切面粗皮桉木材无疵小试样微纤丝角的快速预测。

利用近红外光谱（NIR）技术结合BP神经网络定量预测了杉木中的综纤维素、 木质素和微纤丝角。 首先对杉木的原始近红外光谱数据进行卷积（Savitzky-Golay）平滑和二阶导数处理， 然后利用小波变换压缩， 将由171个数据点组成的近红外光谱压缩为86个数据点， 最后用BP神经网络建模， 采用Leave-n-out交叉验证法对模型进行验证， 并讨论了隐含层神经元个数、 学习速率、 动量因子和学习次数对所建BP网络的影响。 用所建的网络模型预测了测试集中杉木样本的综纤维素、 木质素和微纤丝角 ， 预测的相关系数R2值分别为0.91, 0.90, 0.87， 预测均方根误差RMSEP分别为： 0.86%, 0.33%, 4.99%。 结果表明该方法快速， 无损， 基本能满足定量分析的要求。

分别采用X射线衍射法、 偏振光显微镜法、 纹孔观察法和近红外光谱预测法对杉木木材的微纤丝角进行了测定, 结果表明： 对于同一株杉木, 纹孔观察法测得的微纤丝角平均值最大, X射线衍射法次之, 偏振光显微镜法最小, 三种方法得到的微纤丝角差异不显著； 对于不同年轮的微纤丝角, X射线衍射法测定值于第20年轮以后变得最大, 纹孔观察法测定值上下浮动最大, 偏振光显微镜法测定值相对最为集中, 越远离髓心三种方法的测定值曲线吻合得越好, 同一年轮微纤丝角采用不同方法测定时差异不显著； 对于同一年轮的微纤丝角, 偏振光显微镜法得到的最大值与最小值相差不大于4°, 而纹孔观察法相差达到21.53°, 其标准偏差也达到4.75。 近红外光谱预测法和X射线衍射法均属于无损检测法, 它们两个联立建立的模型精度高, 预测性和重现性好、 便于实现在线分析, 其校正模型和验证模型的相关系数R2分别达到了0.81和0.75, 校正标准误差和预测标准误差分别为1.79和2.02。 另外, 其他三种方法均可以与近红外光谱技术联用来预测该木材的微纤丝角, 显示了近红外光谱技术无与伦比的优越性。 同时, 文章分析了这四种方法的优缺点, 探讨了产生这种结果的原因, 以便为广大研究者提供参考。

树木基因工程研究在改变木材材性等方面取得了较大的进展, 且发挥着重要的作用。 为了选育优良品种, 需要测试大量的试样。 但传统的木材性质测试方法成本高、 效率低, 而且需要破坏树木本身, 这种方法已经无法满足现代林木培育和木材加工利用的需要。 为了更高效地控制和检测转基因产品的各种性质, 必须有快速而又方便的测定技术。 近红外光谱分析技术是一项新的木材无损评价方法, 能够迅速、 准确地对木材性质进行全面无损评价, 目前已经在很多领域得到广泛应用。 文章详细地介绍了近红外光谱技术在木材化学组成分析和木材微观结构预测中的研究进展。