| |
|
|
|
| |
| №4, 2021: Раздел 1. Экология |
<< Содержание номера
<< Архив
[RUS] / [ENG]Раздел 1. Экология
А.Н. Хох, В.Б. Звягинцев. Применение метода ИК-Фурье спектроскопии для установления места произрастания сосны обыкновенной
Стр.29-34
https://www.doi.org/10.24412/1728-323X-2021-4-29-34
Применение метода ИК-Фурье спектроскопии для установления места произрастания сосны обыкновенной
А.Н. Хох, заведующая лабораторией исследования материалов, веществ и изделий, Научно-практический центр Государственного комитета судебных экспертиз Республики Беларусь, [email protected], Минск, Беларусь
В.Б. Звягинцев, кандидат биологических наук, доцент, заведующий кафедрой лесозащиты и древесиноведения, Белорусский государственный технологический университет, [email protected], Минск, Беларусь
Application of FT-IR spectroscopy to determine the place of growth of the Scots pine (Pinus sylvestris L.)
A.N. Khokh, Head of the Laboratory of Materials, Substances and Products Research, Scientific and Practical Centre of the State Forensic Examination Committee of the Republic of Belarus, [email protected], Minsk, Belarus
V.B. Zviagintsev, PhD (Biology), Associate Professor, Head of the Department of Forest Protection and Wood Science, Belarusian State Technological University, [email protected], Minsk, Belarus
Аннотация: В статье рассмотрены подходы к установлению географического происхождения сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) по данным ИК-Фурье спектроскопии. Исследованы буровые керны сосны с севера и юга Беларуси, при этом существенных изменений в интенсивности ИК полос поглощения между ними не обнаружено, что обусловило необходимость применения хемометрических алгоритмов анализа. На основе кластерного анализа (далее ‒ CA), метода главных компонентов (далее ‒ PCA) и дискриминантного анализа проекций на латентные структуры (далее ‒ PLS-DA) прогнозировалась принадлежность к одному из выделенных 2-х классов (класс №1 – северная популяция сосны; класс №2 – южная популяция). Рассмотрен обобщенный алгоритм построения классификационной модели, в том числе описаны этапы предварительной обработки спектральной информации, а также исследовательский анализ. В целом, проверка предсказательных качеств полученной модели методом кросс-валидации показала ее стабильность (93% правильных предсказаний для обучающего набора и 91% для тестового набора образцов). На основании полученных результатов показано, что ИК-спектроскопия в сочетании со статистическими методами анализа многофакторных зависимостей может найти применение для решения задач, связанных с установлением места произрастания сосновых лесоматериалов.
Abstract: The article discusses the approaches to establishing the geographical origin of the Scots pine (Pinus sylvestris L.) according to FT-IR spectroscopy. Pine drill cores from the north and south of Belarus have been studied, while no significant changes in the intensity of IR absorption bands have been found between them, which has necessitated the use of chemometric analysis algorithms. Based on the cluster analysis (hereinafter referred to as CA), the principal component analysis (hereinafter referred to as PCA), and the discriminant analysis of projections on latent structures (hereinafter referred to as PLS-DA), belonging to one of the two selected classes (class №1 – north; class №2 – south) has been predicted. A generalized algorithm for constructing a classification model has been considered, including the stages of preliminary processing of spectral information, as well as research analysis. In general, checking the predictive qualities of the model by the cross-validation method showed its significance (94% correct predictions for the training set and 91% for the test set of samples). On the basis of the results obtained, it has been proved that IR spectroscopy in combination with statistical methods for the analysis of multivariate dependencies can be used to solve the issues associated with establishing the place of growth of the pine timber.
Ключевые слова: древесина, хвойные породы, ИК-спектроскопия, место произрастания, хемометрические алгоритмы.
Keywords: timber, coniferous species, IR-spectroscopy, growth place, сhemometric algorithms.
Библиографический список
1. Biondi F. From Dendrochronology to Allometry / F. Biondi. Forests, 2020. – 11 (2). – P. 146.
2. Traoré M. Differentiation between pine woods according to species and growing location using FTIR-ATR / M. Traoré, J. Kaal, A.M. Cortizas. – Wood science and technology, 2018. – 52 (2). – P. 487–504.
3. Sandak A. Relationship between near-infrared (NIR) spectra and the geographical provenance of timber / A. Sandak, J. Sandak, M. Negri. – Wood science and technology, 2011. – 45 (1). – P. 35–48.
4. Determination of the country of origin of true mahogany (Swietenia macrophylla King) wood in five Latin American countries using handheld NIR devices and multivariate data analysis / D.C. Silva [et al.]. – Holzforschung, 2018. – 72 (7). – P. 521–530.
5. Towards a new approach for dendroprovenancing pines in the Mediterranean Iberian Peninsula / L. Akhmetzyanov [et al.]. – Dendrochronologia, 2020. – Vol. 60. – [125688].
6. Хох А.Н. Установление географического происхождения сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) по спектрометрическим параметрам в БИК-диапазоне / А.Н. Хох, В.Б. Звягинцев]. – Весн. Вiцеб. дзярж. ун-та. – Витебск, 2020. – 106 (1). – С. 78–84.
7. Ефименко В.М. Лесная таксация. Практическое пособие по выполнению лабораторных работ для студентов специальности «Лесное хозяйство» / В.М. Ефименко. – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2007. – 80 с.
8. Traoré M. Application of FTIR spectroscopy to the characterization of archeological wood / M. Traoré, J. Kaal, A.M. Cortizas. – Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2016. – 153. – P. 63–70.
9. Application of Fourier Transform Near Infrared Spectroscopy (FT-NIR) to thermally modified wood / M. Schwanninger [et. al.]. – Holz als Roh- und Werkstoff, 2004. – 62 (6). – P. 483–485.
References
1. Biondi F. From Dendrochronology to Allometry / F. Biondi. Forests. 2020. 11(2). P. 146.
2. Traoré M. Differentiation between pine woods according to species and growing location using FTIR-ATR / M. Traoré, J. Kaal, A.M. Cortizas. Wood science and technology. 2018. 52(2). P. 487-504.
3. Sandak A. Relationship between near-infrared (NIR) spectra and the geographical provenance of timber / A. Sandak, J. Sandak, M. Negri. Wood science and technology. 2011. 45(1). P. 35-48.
4. Determination of the country of origin of true mahogany (Swietenia macrophylla King) wood in five Latin American countries using handheld NIR devices and multivariate data analysis / D.C. Silva [et al.]. Holzforschung. 2018. 72(7). P. 521-530.
5. Towards a new approach for dendroprovenancing pines in the Mediterranean Iberian Peninsula / L. Akhmetzyanov [et al.]. Dendrochronologia. 2020. Vol. 60. [125688].
6. Khokh A.N. Ustanovleniye geograficheskogo proiskhozhdeniya sosny obyknovennoy (Pinus sylvestris L.) po spektrometricheskim parametram v BIK-diapazone [Determination of the geographical origin of Scots pine (Pinus sylvestris L.) by spectrometric parameters in the NIR range / A.N. Khokh, V.B. Zviagintsev]. Vesnik Vitsebskaga dziarzhaunaga universiteta. Vitebsk, 2020. 106 (1). P. 78–84.
7. Yefimenko V.M. Lesnaya taksatsiya. Prakticheskoye posobiye po vypolneniyu laboratornykh rabot dlia studentov spetsialnosti «Lesnoye khoziaystvo» [Forest taxation. A practical guide for laboratory work for students of the specialty «forestry» / V.M. Yefimenko]. Francisk Skorina Gomel State University.Gomel, 2007. 80 p.
8. Traoré M. Application of FTIR spectroscopy to the characterization of archeological wood / M. Traoré, J. Kaal, A.M. Cortizas. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 153 (2016). P. 63-70.
9. Application of Fourier Transform Near Infrared Spectroscopy (FT-NIR) to thermally modified wood / M. Schwanninger [et. al.]. Holz als Roh- und Werkstoff. 2004. 62(6). P. 483-485.
Прикреплённые файлы:
<< Содержание номера
<< Архив
Дата последнего обновления: 18:58:40/24.02.24
|
|
 |
| |
|
| |
|
|
|
| |
|
|
|
| |
 |
ИАА "Информ-Экология" |
|
 |
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Министерство природных ресурсов Российской Федерации |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Счётчик |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
|
