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木材定量解剖研究新进展
1
作者 郭娟 焦立超 +3 位作者 何拓 马灵玉 姜笑梅 殷亚方 《林业科学》 北大核心 2025年第2期204-218,共15页
木材解剖学是研究木材(次生木质部)中各类细胞形态特征、排列、比量、结构和功能的一门科学。在木材解剖学框架内,开展木材构造特征定量化研究,实现木材解剖信息的定量提取、挖掘、整合与应用,科学构建木材构造特征与树种生理功能、气... 木材解剖学是研究木材(次生木质部)中各类细胞形态特征、排列、比量、结构和功能的一门科学。在木材解剖学框架内,开展木材构造特征定量化研究,实现木材解剖信息的定量提取、挖掘、整合与应用,科学构建木材构造特征与树种生理功能、气候环境、木材性质和加工工艺等之间的相互关系,可进一步推动木材学、林学、植物学、古生物学、古气候学、考古学和物候学等学科的发展。当前,在系统科学的时代背景下,梳理木材定量解剖研究的发展脉络,厘清木材构造特征的结构性和整体性,从系统论视角探讨木材定量解剖研究的涌现性质,有利于促进木材解剖学的跨学科交叉融合,开创木材解剖学发展新格局。本研究首先介绍木材解剖学的重要发展阶段,针对木材构造特征的共性和多样性,从样品制备、信息采集和数据分析等方面总结木材定量解剖研究的主要方法,然后分别从木材构造特征与树木系统进化、木材构造特征与气候环境变化、木材构造特征与木材性质及加工利用关系3方面归纳近10年来木材定量解剖研究取得的最新进展,最后针对当前存在的问题与不足,提出未来发展展望:1)木材定量解剖研究方法的持续性革新迭代,推动木材定量解剖高通量测试与分析平台的研发,为木材解剖学的广泛应用提供基础;2)木材信息资源及其共享体系的全球化构建完善,增强木材定量解剖数据的可靠性和共享性,为发展基于数据驱动的木材科学研究新范式提供重要基础;3)木材定量解剖研究体系的多学科交叉融合,从底层逻辑和层级架构视角比较木材解剖学与植物解剖学、生态学、木材加工利用等领域的关联与异同,促进多学科融合创新发展。通过进一步开展木材定量解剖研究,加强木材解剖学的跨学科交叉融合,从木材解剖学角度推动基于数据驱动的木材科学研究新范式的构建与发展,能够为林木培育、森林经营、树木分类、森林碳汇、气候变化、木材生产及可持续利用等研究提供理论基础和科学依据。 展开更多
关键词 次生木质部 木材解剖学 定量解剖 构造特征 高通量测试
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重度降解沉船考古木材的树种识别与细胞壁化学组分研究
2
作者 李仁 殷亚方 +3 位作者 焦立超 孙满利 铁付德 张治国 《林产化学与工业》 北大核心 2025年第4期35-42,共8页
采用木材解剖学方法识别树种,偏光显微技术分析降解情况,酸水解和衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR FT-IR)表征木材细胞壁化学组分变化,最后利用FT-IR光谱结合化学计量学的方法判别考古木材样本类别。考古木材样本共鉴定出2个树种,分... 采用木材解剖学方法识别树种,偏光显微技术分析降解情况,酸水解和衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR FT-IR)表征木材细胞壁化学组分变化,最后利用FT-IR光谱结合化学计量学的方法判别考古木材样本类别。考古木材样本共鉴定出2个树种,分别为针叶材马尾松(Pinus massoniana)和阔叶材樟木(Camphora officinarum)。研究结果表明:重度降解木材细胞次生壁(SW)失去双折射现象,纤维素晶体降解严重,糖分残余量极低,木质素质量分数超过75%。马尾松和樟木的FT-IR光谱峰位、峰形差异显著,主要表现为愈创木基(G)型和紫丁香基(S)型木质素的吸收差异。稀疏偏最小二乘判别分析(sPLS-DA)可有效区分重度降解针叶材和阔叶材,且判别结果优于主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)。 展开更多
关键词 木材解剖 木材降解 木材细胞壁 FT-IR光谱 化学计量学
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国家标准GB/T 18513-2022《中国主要进口木材名称》解读
3
作者 焦立超 何拓 +5 位作者 陆杨 孙书冬 姜笑梅 郭娟 付跃进 殷亚方 《木材科学与技术》 北大核心 2023年第4期72-79,共8页
最新修订版国家标准GB/T18513—2022《中国主要进口木材名称》已于2022年12月30日发布,并于2023年7月1日正式实施。简述标准修订过程和主要原则,重点解读新版标准的主要内容变化,包括范围、木材名称等,为使用者正确理解和贯彻执行标准... 最新修订版国家标准GB/T18513—2022《中国主要进口木材名称》已于2022年12月30日发布,并于2023年7月1日正式实施。简述标准修订过程和主要原则,重点解读新版标准的主要内容变化,包括范围、木材名称等,为使用者正确理解和贯彻执行标准提供指导和参考。 展开更多
关键词 进口木材 木材名称 国家标准 科 属 种
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木材分子考古研究进展
4
作者 焦立超 陆杨 +1 位作者 郭雨 殷亚方 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期118-127,共10页
木材考古学研究是推动木质文物自然和历史信息挖掘、保护和修复的重要基础。近年来,随着古DNA捕获和测序技术的快速发展,从木质遗存中可获取古DNA信息,在木材解剖学基础上,创新开展以古DNA为核心的木材分子考古研究已成为木材考古学的... 木材考古学研究是推动木质文物自然和历史信息挖掘、保护和修复的重要基础。近年来,随着古DNA捕获和测序技术的快速发展,从木质遗存中可获取古DNA信息,在木材解剖学基础上,创新开展以古DNA为核心的木材分子考古研究已成为木材考古学的前沿热点。本文首先对木材分子考古研究进行概述,从古DNA的保存和降解、获取以及数据处理和序列分析3方面归纳木材古DNA的研究进展,并指出古DNA因高度降解、含量极低和化学损伤特征导致其难于提取和信息解译的难题。然后总结木材分子考古在解读先民认知与利用森林资源方式、复原历史时期地域性森林植被类型和物种多样性以及重建古代树木应对气候和生境变化的微进化反应等方面的主要应用。最后提出该研究领域未来应优先开展的工作:1)建立考古木材标本库及其DNA信息数据库;2)研究不同时空维度下木材古DNA损伤及变化规律;3)构建稳定高效的木材古DNA提取及序列信息解译技术体系。通过进一步加强木材分子考古等多学科交叉研究,推动新理论、新方法、新技术在木材学和考古学领域的应用,为木质文物的用材树种识别、保护利用以及重建历史时期森林植被、环境气候与人类活动的耦合关系提供重要科学依据。 展开更多
关键词 木质遗存 古DNA 树种 DNA提取 DNA损伤 分子考古
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桃花心木木材定量解剖特征变异性及其识别 被引量：2
5
作者 刘守佳 何拓 +4 位作者 陆杨 焦立超 郭娟 Alex CWiedenhoeft 殷亚方 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期169-176,共8页
[目的]基于定量解剖方法探究桃花心木属3种树种木材的构造特征,揭示其不同构造特征的种间和种内变异规律,为木材“种”水平的准确识别提供科学依据。[方法]针对大叶桃花心木、桃花心木和矮叶桃花心木木材标本显微切片,通过光学显微镜采... [目的]基于定量解剖方法探究桃花心木属3种树种木材的构造特征,揭示其不同构造特征的种间和种内变异规律,为木材“种”水平的准确识别提供科学依据。[方法]针对大叶桃花心木、桃花心木和矮叶桃花心木木材标本显微切片,通过光学显微镜采集其横、径、弦三切面微观构造图像,利用图像分析软件分别测量导管分子长度、管孔弦向直径、管孔频率、木纤维长度、木射线宽度、木射线高度和木射线频率7个定量解剖特征,分析其不同构造特征的种间和种内变异规律;采用随机森林算法对木材树种进行识别,比较木材不同定量解剖特征对识别准确率的贡献度。[结果]3种桃花心木木材显微切片图像中管孔、轴向薄壁组织和木射线等构造特征相似,通过人工方式难以区分;除木射线宽度外,其他6组定量解剖特征在种间均存在显著差异;随机森林算法对桃花心木的识别准确率达86.67%,7个定量解剖特征对木材识别结果的贡献度存在差异,其中导管分子长度的平均准确率降低度值(3.956)和平均基尼指数降低度值(6.311)最大,管孔弦向直径次之,木射线宽度的平均准确率降低度值(0.797)和平均基尼指数降低度值(2.175)最小,表明导管分子长度的贡献度最大,木射线宽度的贡献度最小。[结论]采用木材定量解剖方法,揭示3种桃花心木构造特征的种间和种内变异规律以及在木材识别中起关键作用的定量解剖特征,可为实现木材“种”水平的准确识别提供科学依据。 展开更多
关键词 桃花心木 定量解剖 变异规律 随机森林 木材识别
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基于稳定同位素和矿质元素方法的檀香木材产地溯源 被引量：1
6
作者 林传阳 焦立超 +1 位作者 陈家宝 殷亚方 《林业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期44-52,共9页
为明确树木心边材稳定同位素和矿质元素对木材产地溯源准确性的影响,以檀香(Santalum album)在我国主要栽培地区海南东方、广东湛江及广东肇庆的檀香木材样品作为研究对象,采用稳定同位素比质谱仪(EA-IRMS)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-... 为明确树木心边材稳定同位素和矿质元素对木材产地溯源准确性的影响,以檀香(Santalum album)在我国主要栽培地区海南东方、广东湛江及广东肇庆的檀香木材样品作为研究对象,采用稳定同位素比质谱仪(EA-IRMS)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分别测定心材和边材位置的5种稳定同位素(δ^(13)C、δ^(2)H、δ^(18)O、δ^(15)N、δ^(34)S)比值和38种矿质元素含量,并通过化学计量学法进行产地判别。结果表明:檀香边材和心材组织间的3种稳定同位素比值和25种矿质元素含量均存在极显著或显著差异性;采用同一径向位置的檀香样品集进行产地判别准确率优于木材(不区分心边材)样品集,说明在实际应用中应充分考虑取样部位以获得最优的产地判别效率。正交校正的偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)显示,采用矿质元素方法进行檀香木产地判别准确率为86.54%~100.00%,显著优于稳定同位素方法(51.32%~60.00%);而基于稳定同位素比值和矿质元素含量结合的方法则没有明显提高产地判别准确率(88.46%~100.00%)。2种稳定同位素(δ^(2)H和δ^(15)N)及14种矿质元素(Sb、Mo、Cr、Pd、V、Cs、Rb、Sn、As、Ni、Co、Pb、Cd、Fe)是对我国3个主产区檀香木材产地判别的关键指标。本研究采用基于稳定同位素和矿质元素方法进行木材产地判定分析,为溯源木材产地、应对木材非法采伐、保护森林树种多样性提供了技术支撑。 展开更多
关键词 檀香 偏最小二乘判别 稳定同位素 矿质元素 产地溯源
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饱水考古木材保存状况评估研究进展
7
作者 韩刘杨 郭娟 +5 位作者 韩向娜 席光兰 田兴玲 李仁 陈家宝 殷亚方 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期183-198,共16页
以古代沉船、出水木器和简牍等为代表的饱水木质文物是人类古代文明的一种载体,是研究古代历史、艺术、科技、经济的宝贵实物资料,准确认知饱水考古木材保存状况是实现饱水木质文物科学保护的重要前提和基础。受长期水埋环境影响,饱水... 以古代沉船、出水木器和简牍等为代表的饱水木质文物是人类古代文明的一种载体,是研究古代历史、艺术、科技、经济的宝贵实物资料,准确认知饱水考古木材保存状况是实现饱水木质文物科学保护的重要前提和基础。受长期水埋环境影响,饱水考古木材的结构与性能均发生显著劣变,且样品获取、制备和测试分析等难度远大于健康木材,现有健康木材的科学研究理论和评估体系对其难以适用。本研究首先从解剖构造、化学结构、纤维素晶体结构和孔隙结构4方面介绍饱水考古木材的结构特征与分析方法;其次阐述饱水考古木材的物理性能、化学性能、力学性能与表征手段;然后进一步总结饱水考古木材保存状况的综合评估原则、方法和关键指标;最后围绕饱水考古木材研究的现状、需求和难点,提出未来应重点研究领域。建议开展以下3方面研究:1)提出饱水考古木材创新无损或微损研究方法,建立饱水木质文物评估技术和标准体系;2)提高饱水考古木材科学数据提取的便捷性和可靠性,完善饱水木质文物信息资源和共享体系建设;3)构建饱水考古木材结构与性能构效关系,完善适用于饱水木质文物的木材科学理论体系。通过新技术、新方法和新材料在饱水木质文物领域的应用,推动饱水考古木材保存状况评估研究,为木质文物的科学保护和长期保存提供理论基础和技术支撑。 展开更多
关键词 饱水木质文物 饱水考古木材 解剖构造 化学性能 物理性能 木质文物保存
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沉船饱水考古木材内外部位降解特征研究
8
作者 李仁 张治国 +3 位作者 金涛 孙满利 铁付德 殷亚方 《文物保护与考古科学》 北大核心 2024年第6期91-102,共12页
为探究沉船考古木材内外部位的降解特征,选择“小白礁Ⅰ号”沉船遗址出水的一件饱水考古木材样品,通过分区取样获得其剖面“外层”与“内核”部位的样品。经鉴定样品为龙脑香属(Dipterocarpus sp.)木材,并进一步采用光学显微镜(OM)、扫... 为探究沉船考古木材内外部位的降解特征,选择“小白礁Ⅰ号”沉船遗址出水的一件饱水考古木材样品,通过分区取样获得其剖面“外层”与“内核”部位的样品。经鉴定样品为龙脑香属(Dipterocarpus sp.)木材,并进一步采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、衰减全反射傅里叶变换红外(ATR-FTIR)和动态水蒸气吸附(DVS)等方法综合分析考古木材内外部位的降解差异。结果表明,外层木材最大含水率(MWC)高达687%,内核木材MWC为246%。外层木材所有类型细胞均降解,而内核木材部分木纤维细胞保存完好,呈现被侵蚀细菌降解的模式。SEM形貌分析显示外层木材细胞壁具多孔“海绵”结构。FTIR确定了外层木材细胞壁残余化学组分主要为木质素,而内核木材保留了部分纤维素,结合主成分分析(PCA)表明纤维素是判别外层与内核木材降解差异的特征化学组分,层次聚类分析(HCA)判定样品剖面存在降解过渡区。DVS分析发现外层木材吸湿平衡含水率高于内核木材,借助H-H模型拟合吸附等温曲线,进一步揭示外层与内核木材的水分吸附性能差异与细胞壁化学组分及孔隙结构有关。综合分析方法阐释了“小白礁Ⅰ号”沉船饱水考古木材非均一性降解特征,实现了木材内外部位保存状况的准确判定,为饱水木质文物的保护及利用积累了科学基础数据。 展开更多
关键词 饱水考古木材 小白礁Ⅰ号 降解特征 木材细胞壁 水分吸附性能
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古建筑木结构用材树种的DNA分子鉴定方法研究 被引量：1
9
作者 陆杨 焦立超 +1 位作者 陈勇平 殷亚方 《木材科学与技术》 北大核心 2023年第3期12-18,共7页
古建筑木结构是自然生态与人类文明的重要载体。开展古建筑木构件树种鉴定研究,是古建筑木结构维修和保护的重要基础,同时也能加深了解古代先民掌握与利用木材资源的方式,进一步提高我们对古代人类文明的理解和认知。本研究以我国明十... 古建筑木结构是自然生态与人类文明的重要载体。开展古建筑木构件树种鉴定研究,是古建筑木结构维修和保护的重要基础,同时也能加深了解古代先民掌握与利用木材资源的方式,进一步提高我们对古代人类文明的理解和认知。本研究以我国明十三陵和太庙古建筑的“楠木”构件为研究对象,通过构建包括古DNA提取、液相杂交捕获及数据分析在内的木材古DNA分子鉴定方法,实现了从古建筑木构件样品中获得高质量质体DNA基因组,覆盖度达到99.04%~99.94%,平均测序深度为17~110×;所获取DNA片段平均长度为90~138 bp,片段末端发生碱基替换,符合古DNA的典型特征;木构件样品树种鉴定为楠木(Phoebe zhennan)和细叶楠(P.hui)。本研究构建的古DNA分子鉴定方法将为古建筑木结构用材树种精准鉴定提供科技支撑。 展开更多
关键词 古建筑 木结构 古DNA 杂交捕获 木材解剖
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