[发明专利]一种定量评价木材碳汇能力的新方法

说明书

技术领域

本专利是基于木材显微图像处理技术，通过对木材解剖构造的量化来评价木材碳汇能力的一种方法，此方法适用于所有木材，测量方法简单易学。对于散孔材和半散孔材(半环孔材)可评价其年碳汇能力，对于环孔材可定性分析某一时间段内的碳汇能力。

背景技术

温室效应已成为当今世界公认的全球性问题之一，合理正确的评价木材碳汇能力对于陆地减排增汇具有重要的现实意义，木材来源于树干，是树木的主体，是主要的碳库，充分反映出树木在生长过程中的碳汇效应，其主要构成元素是碳(50％)、氢(6％)和氧(43％)，也就是说干燥木材重量的一半就是碳元素。由于受基因、生长环境、立地条件等因素的影响，树木之间既存在种间差异，也存在个体差异，因此木材的储碳能力是不同的，科学系统的研究木材的碳汇能力，能提出合理的植树造林方案，在有限的资源内实现最大限度的增汇减排。木材是多孔性材料，它的密度与孔隙率直接相关，而木材的微观构造又是决定木材孔隙率的主导因素。

木材的微观构造有导管、管胞、木纤维、木射线、胞间道等，结构复杂，但存在共性，即都是由细胞腔和细胞壁构成，细胞壁是碳的储存体，通过测量细胞壁的量可以总体评价每年的木材碳汇能力，或特定时间段内的木材碳汇能力。

木材显微图像处理技术是将木材横切面的构造特征进行数字化处理，进而通过选择处理对象、处理方法、处理参数等过程实现最终的数据获取。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不需要特殊设备，测试方法简单，可操作性强，周期短，可直观快速测量木材碳汇能力的评价方法。采用木材显微图像处理软件测量木材横切面的胞壁率，通过定量测量定性分析木材的碳汇能力，由此确定更利于增汇减排的树种和培育措施。具体过程如下：

一、木材横切面切片制作

用切片机在试样木材横切面上切取15～20μm厚的切片，切片切的尽可能较长，同一部位切3～5片，放到处理盘中、加水，以免切片卷曲。经番红、酒精、无水乙醇、无水乙醇与二甲苯混合液、二甲苯顺序处理，然后放在载玻片上，用光学树脂胶固定、盖上盖玻片，置于干燥处。待固定好置于显微镜下观察，并用数码相机拍照，选择合适的放大倍数，将拍摄好的照片调入木材显微图像分析处理系统中进行分析。

二、胞壁率的测量

调出已储存的照片，对图像进行“二值化处理”，以细胞壁为对象，细胞腔为背景，利用“颗粒计算”，得到的“面积百分比”即为胞壁率，胞壁率是对细胞壁的量化，胞壁率值的变化能真实反应出木材的碳汇能力。

三、定量计算木材固碳量

计算公式如下：

C＝1/2×r×V×n

式中：C——木材的固碳量；

r——胞壁率；

V——木材材积；

n——转化系数，若C的单位为g，V的单位为cm³，则n为1；若C的单位为Kg，V的单位为m³，则n为10³。

此发明对研究木材碳汇能力具有多重意义，第一，研究木材微观构造特征与木材碳汇能力的相关性后，可通过木材微观构造特征的变化来判定林木以及森林碳汇系统是处于碳汇状态还是碳失汇状态；第二，探究影响木材碳汇能力的主要微观构造，从基因改良、培育技术、生长环境等多方面提高木材固碳量；第三，建立木材微观构造与气候环境的年表，研究温度、湿度、光照时间、风速等因子与木材固碳量之间的关系。此外，通过研究碳在木材生长方向的分布梯度、应力木的碳汇能力、老化树木的碳汇能力等内容，建立完整的木材碳汇体系，系统掌握林木及森林的碳汇状态，进而提出增汇减排的有效措施。

具体实施方式

分为以下三个过程：

1确定研究对象，切片，用番红、酒精、无水乙醇、无水乙醇与二甲苯混合液、二甲苯顺序处理，用光学树脂胶固定于载玻片，盖上盖玻片。

2将制作好的木材切片至于体式显微镜下，根据需要调节放大倍数，拍照并保存。

3将照片调入木材显微图像分析处理系统，点击“图像处理”菜单下的“二值化”命令，选择合适的阈值，一般在靠近波峰的波谷处，点击“确定”。再点击“颗粒”菜单中“二值图像”下的“颗粒计算”命令，出现在对话框中的“面积百分比”即为胞壁率。