密度是竹材重要的物理指标之一, 与竹材的许多物理力学性能紧密相关。 采用计算机层析成像(CT)技术, 对2-5年生梁山慈竹(Dendroclamus farinosus)的密度时空变异特性进行了系统研究;利用正交试验设计确定了适宜的扫描参数, 对其气干密度(Y)与相对应的CT值(X)之间的相关性进行分析研究, 建立了线性回归模型(Y=0.001X+1.148)并验证了该模型的准确性, 得出两者之间存在着线性关系;同时利用模型计算出梁山慈竹径向和纵向的密度变化规律。 为实现梁山慈竹密度的精准高效检测提供了新方法, 也为深入研究竹材的材性和构造提供了新思路。

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。

采用近红外光谱法对慈竹密度、 抗弯强度和顺纹抗拉强度进行快速预测。 利用反向区间偏最小二乘法(BiPLS)优选光谱区间, 建立原始光谱和不同预处理(一阶微分、 二阶微分、 卷积平滑和归一化处理)光谱分析模型, 同时应用偏最小二乘法(PLS)在全谱范围350～2 500 nm建立各光谱分析模型, 并对所建模型进行比较分析。 结果表明: 同全谱PLS模型相比, BiPLS能够有效选择光谱区间, 并且提高模型预测精度, 其中, 密度、 抗弯强度和顺纹抗拉强度分别选用归一化处理光谱、 二阶微分光谱和一阶微分光谱, BiPLS将全光谱分别划分为30, 20和30个区间时, 建立的密度、 抗弯强度和顺纹抗拉强度BiPLS模型预测效果最好, 预测模型相关系数(R)分别为0.85, 0.88和0.88, 预测标准差(RMSEP)分别为0.052 4, 0.018 5和0.029 2, 表明近红外光谱法可以实现慈竹物理力学性质的预测。

将近红外光谱技术和化学计量学相结合分析慈竹纤维素结晶度。 通过区间偏最小二乘法(iPLS)、 联合区间偏最小二乘法(siPLS)和反向区间偏最小二乘法(biPLS)优化建模区域， 建立经多元散射校正后光谱的结晶度分析模型， 并与全光谱范围350～2 500 nm建立的偏最小二乘(PLS)模型进行比较。 结果表明， 三种改进偏最小二乘法建立的结晶度模型预测效果均优于PLS模型， 并且当采用联合区间偏最小二乘法将全光谱进行30个子区间划分， 选择三个子区间［8 12 19］组合时， 建立的siPLS模型预测效果最好， 相关系数(r)达到0.88， 预测标准差(RMSEP)为0.0117。 因此， 采用联合区间偏最小二乘法可以有效选择建模光谱区域， 提高模型预测能力， 实现慈竹纤维素结晶度的快速预测。