薄壁细胞是竹材基本组织中的主要细胞类型起到填充及淀粉贮存作用, 是竹材中重要的力学承载单元之一。 采用共聚焦荧光显微技术对解离后的竹材薄壁细胞形态进行成像观察, 透射电子显微镜成像发现薄壁细胞次生壁呈现宽窄交替的同心层状结构, 且单层厚度在0.2～0.3 μm。 在此基础上利用532 nm共聚焦显微拉曼光谱成像技术原位状态下研究竹材薄壁细胞壁中木质素、 纤维素区域化学, 通过C—H伸缩振动（2 789～3 000 cm-1）特征峰峰高拉曼成像成功的区分出薄壁细胞复合胞间层以及次生壁, 由于空间分辨率限制无法对薄壁细胞次生壁亚层进行区分。 通过对薄壁细胞拉曼光谱380 cm-1（吡喃环C—C—C对称弯曲振动）和1 600 cm-1（木质素苯环伸缩振动）特征峰成像发现其次生壁中纤维素具有明显的区域选择性, 而木质素具有明显的区域选择性, 主要汇聚于复合胞间层及次生壁内层。 与木质素共轭相联的松柏醛/芥子醛, 以酯键和醚键与木质素和半纤维素相联的对羟基肉桂酸类与木质素分布规律类似。 采用偏振光拉曼成像阐明纤维素微纤丝在薄壁细胞与纤维细胞各亚层中的空间取向差异, 拉曼强度比值表明相对于纤维细胞宽层, 纤维细胞窄层及薄壁细胞次生壁中纤维素分子更加趋近垂直于细胞轴向, 也即是大的微纤丝角。 研究结果加深了对毛竹薄壁细胞结构、 细胞壁区域化学及分子取向特性的理解, 能够为高效精准利用竹材提供重要的理论指导。

毛竹林资源具有高效固碳能力,对全球碳平衡的贡献和碳交易的经济效益使其受到社会广泛关注。由于毛竹林冠层结构复杂和郁闭度高,传统测量手段无法精确测算其蓄积量。基于此,利用三维激光扫描仪获得毛竹冠层的LiDAR点云数据,尝试通过点云密度来估算其蓄积量。研究结果表明:毛竹冠层蓄积量与其竹竿、竹枝的点云密度之间存在一定的数学模型;通过样本检验,毛竹冠层内部竹竿与枝条的模型精度分别可达95.53%和91.36%。

虫害检测算法研究是开展虫害快速、 准确监测, 制定精准森防检疫措施的重要基础。 以毛竹叶片为研究尺度, 基于刚竹毒蛾危害下的寄主外部形态与内部生理现象总结, 选择并实测叶损量LL、 相对叶绿素含量RCC、 相对含水量RWC、 原始光谱的733.66~898.56 nm值（ρ733.66~898.56）、 一阶微分光谱的562.95~585.25 nm值（ρ′562.95~585.25）与706.18~725.41 nm值（ρ′706.18~725.41）等理化参数, 随机划分实验组（63组）和验证组（37组）并设计5次重复实验; 分别运用Fisher判别分析、 BP神经网络、 随机森林等三种方法建立刚竹毒蛾危害等级的检测模型, 从检测精度、 Kappa系数及R2等指标对模型的检测效果予以分析和比较。 结果显示, Fisher判别分析、 BP神经网络、 随机森林的检测精度分别为69.19%, 65.41%, 83.78%, Kappa系数分别为0.576 9, 0.532 4和0.778 8, R2分别为0.722 2, 0.582 6和0.870 9, 总体而言, 三种方法均具备刚竹毒蛾危害的检测能力, 随机森林的检测效果最优, Fisher判别分析次之, 再次为BP神经网络; 从分等级来看, 随机森林的检测精度亦优于Fisher判别分析与BP神经网络, 但3种方法对中度危害等级的检测精度均有所不足。 该成果可为刚竹毒蛾危害及其他病虫害检测算法的选择提供参考, 并为进一步建立冠层、 遥感影像像元等尺度的虫害检测模型奠定基础。

旨在获取刚竹毒蛾危害下的毛竹叶片光谱特征波长, 以助于该虫害的有效、 准确识别。 将于福建省顺昌县实测的105条高光谱数据随机划分为实验组(71条)和验证组(34条)。 基于实验组数据, 利用单因素方差分析获取健康、 轻度危害、 中度危害、 重度危害等虫害等级间具有极显著差异的波长; 结合常用遥感卫星的波段设置对上述波长进行筛选, 采用欧式距离、 相关系数及光谱角匹配等3种方法判定其虫害判别能力, 获取特征波长, 并引入验证组样本对其予以验证。 结果表明: (1)受害叶片的光谱反射率明显低于健康叶片, 虫害等级越高, 其反射率越低; (2)受害叶片的光谱特征变化较大, 随着虫害等级的上升, 其光谱曲线中的“绿峰”及“红谷”趋于消失, “红边”斜率逐渐减小; (3)确定原始光谱703.43~898.56 nm及一阶微分光谱497.68~540.72, 554.53~585.25和596.24~618.23 nm为刚竹毒蛾危害下的毛竹叶片光谱特征波长, 其对该虫害具有较强的判别能力。 该研究从叶片尺度剖析了寄主对刚竹毒蛾的响应机理, 是“地-天”耦合的理论基础, 可为虫害遥感监测技术体系的建立提供重要依据。

激光回波强度为点云数据的一种属性信息, 是目标对发射激光光束后向散射回波的光功率, 可以反映目标物体的表面特性。毛竹表面特征由其生理生长特性决定, 通过分析激光回波强度信息, 构建不同年龄竹秆的节间与激光回波强度的关系模型, 比较不同年龄毛竹拟合激光回波强度与实测激光回波强度的均方根误差, 以此判别毛竹的年龄, 并验证分析模型精度。结果表明：不同年龄和不同节间毛竹竹秆激光回波强度差异性显著, 节间内激光回波强度的差异性不明显; 该方法判别年龄的准确率达到92.5%, 地面三维激光扫描技术可为快速测算毛竹生物量提供竹龄参数。

密度是竹材材性的重要指标之一, 与竹材诸多物理力学性质紧密相关, 且测定结果因含水率状态不同而不同。 基于X射线计算机断层扫描(X-CT)技术, 比较了不同竹龄毛竹全干、 气干、 饱水状态下CT值的差异程度, 除4年生和10年生毛竹CT值差异较大以外, 其余竹龄CT值差异较小; 分别在全干、 气干、 饱水状态下对所测定的CT值与相应状态下毛竹的密度进行拟合建模, 同时还对不同含水率梯度状态下的CT值与密度进行拟合建模, 进而系统分析了不同竹龄毛竹在单一含水率状态下和不同含水率梯度状态下CT值与密度之间的关系; 对不同竹龄毛竹全干状态下相对竹青径向位置的CT值进行了拟合, 依据CT值与密度之间的关系, 解释说明了毛竹径向密度因竹龄不同所产生差异的原因。 试验结果表明, 毛竹全干、 气干、 饱水密度与相应的CT值之间均存在线性关系, 且拟合斜率相近; 在所选含水率梯度状态下毛竹密度与CT值之间存在线性关系, 且密度与CT值关系受水分影响较小, 回归方程为: D=0.001H+1.003　2, R2=0.968 3(D为密度, H为CT值), 验证模型决定系数R2=0.974　3; 不同竹龄毛竹全干状态下竹青、 竹黄处密度差异较小, 而在竹肉处差异较大。 这些结果为实现快速检测毛竹在不同含水率状态下的密度提供了技术支持和数据参考, 同时X射线计算机断层扫描(X-CT)技术也为深入研究竹材材性和构造提供了一种切实可行的新途径。

采用共聚焦显微拉曼光谱对毛竹薄壁细胞、 薄壁纤维过渡细胞和纤维细胞进行研究。 通过构建偏最小二乘(PLS)定量区分模型来对这三种细胞中的差异进行分析, 结果表明, 该区分模型的建模和交互验证决定系数(R2)分别为0.810和0.800, 均方根误差(RMSE)分别为0.323和0.332。 根据这一模型的回归系数, 发现三种细胞的区别主要体现在1　095, 1　319和1　636 cm-1三个波数, 这三个波数分别为纤维素、 半纤维素和木质素的指纹特征峰。 以这三个波数为自变量建立多元线性回归(MLR)模型, 该回归模型的建模和交互验证决定系数(R2)分别为0.644和0.643, 均方根误差(RMSE)分别为0.442和0.443, 表明三种细胞在这三个波数处存在明显的差异。 对小波变换基线消除后的拉曼光谱信号进行化学成像分析, 结果显示, 纤维素微纤维与纤维轴成一个很大的角度, 这一结构有利于提高细胞的弹性模量和硬度。 半纤维素和纤维素微纤维通过氢键相连, 并在范德华力的作用下紧密地结合在一起, 因此在拉曼化学成像中可以看到半纤维素和纤维素有相似的分布规律。 三种细胞的细胞角和胞间层都高度的木质化, 从细胞壁外层到内层木质化程度逐渐降低, 表明细胞壁的木质化从细胞角和胞间层开始, 且木质化程度并不完全。

木塑复合材料(wood plastic composites, WPC)中生物质和塑料的比例影响其物理力学性能和价格。 建立一种快速、 准确的方法预测WPC中生物质和塑料的含量对于WPC市场的进一步发展具有重要作用。 现有的检测方法主要为热分析法, 然而, 热分析法固有的缺陷(包括检检测时间长、 测精度低、 操作复杂等)严重限制了其应用范围。 为此, 本研究采用红外光谱(FTIR)结合偏最小二乘法(PLS)对毛竹/聚丙烯(PP)复合材料样品中毛竹及PP的含量进行了快速测定。 以毛竹为生物质填料、 PP为基体材料, 同时加入一定量的添加剂, 采用挤出成型法制备了42个不同毛竹/PP比例的WPC样品。 采用KBr压片法收集42个WPC样品的红外光谱数据, 利用PLS-2和完全交互验证方式建立样品中毛竹及PP含量和光谱数据间的相关性模型。 内部交互验证结果表明, 对原始光谱进行一阶导数和SNV预处理后, 选择1 800～800 cm-1 波段建立的模型性能最佳。 毛竹和PP含量的校正模型决定系数R2均为0.955, 校正标准偏差SEC分别为1.827和1.848。 毛竹和PP含量的预测模型决定系数R2均为0.950, 交互验证标准偏差SECV分别为1.927和1.950, RPD值均为4.45。 外部验证结果表明, 毛竹和PP含量相对预测偏差均低于6%, FTIR结合PLS法可以同时快速、 准确地预测毛竹/PP复合材料中毛竹及PP含量。

铅锌矿开采对周边林地及农田土壤造成了较为严重的重金属污染。 以我国分布面积广、 经济效益高的毛竹林为对象, 研究了铅锌矿区周边林分土壤中Cu, Zn, Pb和Cd四种重金属的分布特征, 结果表明, 毛竹根围土壤Cu, Zn, Pb和Cd含量分别为38.10~50.87, 92.24~137.75, 32.04~46.22和0.03~0.35 mg·kg-1, 明显低于非根围土壤, 说明竹子发达的鞭根系统和频繁的人为抚育管理对土壤重金属浓度和分布有较大影响; 从距离和坡位两个因素的影响来看, 随距污染源距离增大, 土壤中重金属含量呈下降趋势, 且多以中坡位含量较高, 上坡位较低。

分析了紫外光照射下毛竹自由基的变化规律和表面化学组成及结构的变化.利用电子自旋共振波谱和X射线光电子能谱技术，分别测量紫外光辐照后毛竹颗粒的自由基波谱和X射线光电子能谱.结果表明:毛竹自由基的光谱分裂因子g=2.003 3，自由基的强度随着辐照时间按Y=1－e－biPt规律增加；紫外光照60 min后毛竹表面O/C原子比稍有增加,C-C和C-H含量增加，C-O和C=O含量减少，-O-C=O含量增加为原来的3倍左右，说明毛竹表面生成了一些含氧官能团或碳的氧化态增高.