未经采伐的硬木在加拿大东部数量很多，因为它们的纤维质量很低，而且在传统的木材转化行业中没有销路。
因此，我们需要评估腐蚀硬木的生化和热化学能量转换潜力，并比较它们与退化树木的外部和内部指标之间的关系。
根据燃烧稳定性和燃烧效率的指标，我们描述了在木材腐蚀的过程可以如何改变这些木材的物理和化学性质，以及影响其消化率和性能的方法。
对木材样本进行DNA分析，以确定白腐真菌与其他腐生真菌的相对丰度。所有的特性都保持在变化范围内，使木材保持适合转化为生物能的状态，即使木材已经在衰变加剧的情况下。
我们外部评估后发现从活的、腐烂的树木中提取的木材在物理和化学性质上没有显著差异，而这些物理和化学性质对能源生产至关重要。
然而，木材腐烂的面积比例与消化率增加和燃烧反应性降低显著相关。我们无法检测到与白腐真菌相对丰度增加相关的任何特定效应。
这就表明，利用腐朽硬木的生物量而不是活的树木来生产生物能源并不应改变转化效率，甚至可能提高生化途径的性能，因此，研究的结果是支持使用腐烂的硬木作为生物能源生产的原料。
森林生物量的重要性及其转化情况
政府间气候变化专门委员会（IPCC）已确定森林生物量是温室气体减排目标中可再生能源的重要来源。
目前，利用整棵树发电受到生态和碳平衡的限制。
然而，其他市场的纸浆原木都不能作为可持续生物能源生物质原料的一部分。
此外，政府间气候变化专门委员会认识到，受自然干扰影响的树木的生物量有助于提高森林生物量的总体技术潜力。
另一方面，最近的研究工作表明，在受到自然干扰的林分中收割退化树木以生产木屑在经济上没有利润，所以建议生产高价值的生物能源产品可以提高经营利润。
森林生物量向高价值生物能源产品的转化可以遵循生化或热化学途径。生化转化途径就是通过酶或细菌的作用自然降解（可人工诱导）的过程，例如通过酶促水解和发酵或无氧消化生产生物乙醇。
生化转化成功的主要障碍是生物量的顽固性，它是指植物对酶和微生物降解的天然抵抗力。
生物质的顽固性存在于植物的物理结构（孔径和体积、比表面积、纤维素结晶度）和化学成分（高木质素浓度和乙酰基）中。（注：比表面积是指单位质量物料所具有的总面积）
通过改变生物质的物理结构和化学组成，多做预处理工作增强纤维素和半纤维素的酶促消化性，可以克服生物质的难降解性。
预处理工作在转化成本中占很大比例，如果没有高能量投入，很难获得好的生物乙醇产量。
转化过程的高成本限制了生物乙醇的工业规模生产。一些预处理技术还会导致糖的变性，抑制发酵过程，最后降低转化效率。
此外，一些预处理技术产生的酸性或碱性废水需要在排放到环境中之前进行处理。
真菌和微生物处理被认为是一种环境友好和具有成本竞争力的、可用于替代传统方法的预处理技术，以提高酶水解。
它的本质是利用白腐菌等微生物大量降解木质素和半纤维素，但大部分纤维素未受影响。
这种方法的缺点是停留时间长，会造成碳水化合物（半纤维素以及纤维素）的损失，降低了整体转化效率。
然而，有证据表明，与真菌、昆虫或火灾相关的天然木材降解过程有可能降低顽固性并提高酶的消化率。
热化学转化途径就是利用热引出带菌者作为原材料分解载体的过程。研究最多的转化技术是燃烧、热解和气化。
以热值HHV（或更高的热值）计算出的单位质量能量是影响热化学燃料质量的最重要参数。
由于木质素的HHV（23.26至25.58 MJ/kg）高于纤维素和半纤维素等其他木材成分（18.60 MJ/kg），生物量的HHV与生物量的木质素含量密切相关。
木质素分解真菌（如白腐菌）的存在可能对腐烂生物量的HHV产生负面影响，而其他类型的腐生菌（其作用能影响其他木材成分）引起的降解可能对腐烂生物量的HHV产生的是中性或正面影响。
魁北克（加拿大）有大量未采伐的硬木，每年可使用的年度采伐量中，该地区硬木占一部分（即具有可持续的森林采伐率），但由于过去不可持续的管理技术（例如，仅采伐林分等级高的优质树木）且这些树木遭受了真菌和昆虫的攻击，如此庞大的森林资源往往得不到开发。
利用未采伐的低质量木材生产生物能源有可能有助于实现可再生能源目标以及恢复退化的森林。
本研究的主要目的是评估腐蚀的、未被采伐的硬木的生化和热化学能量转换潜力。
样品和实验室分析
五种不同的物种包括糖枫（Acer saccharum Marshall.）、黄桦（Betula alleghaniensis Britt.）、白桦（Betula papyrifera Marshall.）、美洲山毛榉（Fagus grandifolia Ehrh.）和美国山杨（Populus tremuloides Michx.），原产于魁北克省，工作人员在魁北克温带阔叶林和北方森林南部界限的不同研究区域进行取样。
采样点分布在以下生物气候领域：糖枫椴木、糖枫黄桦和香树脂冷杉白桦。
根据Hunter视觉分类法，选择胸径在10到40厘米之间的树木，分别代表不同的退化阶段。
我们修改了原本亨特的分类标准，并将退化阶段分为三个等级：活的（亨特1-2级），死的（亨特3-4级）和重度衰退（亨特5-6-7级）。
评判这些树木的衰退水平是基于树木退化的外部视觉评估。每个物种组合内的取样树木数量和衰退程度也被标记清楚。
对每个木材横截面进行扫描，并用ImageJ软件对扫描结果进行分析；划出受腐烂影响的横截面部分，测量其面积以及木材横截面的总面积，以便计算出受腐烂影响的木材面积比例。
通过测定与两种转化途径相关的水分含量和基本密度来评价生物质的物理性质。
一般来说，水分含量变化很大，因为它取决于收获和储存方法；水分含量也可以通过适当的预处理和调理实践来轻松控制。
基本密度受其他因素的影响，如环境条件、生长速率、木材缺陷和压缩木材情况。我们采用ASTM国际标准方法测定水分含量和基本密度。
为了评估生化和热化学途径的生物能转换潜力，我们使用了特定的化学特性转换试验。
关于生化途径的性能指标，我们测试了酶水解产糖。对于热化学途径，我们选择用热重分析法测试燃烧过程。
样品在60℃烘箱中干燥72小时，去除标记，并且将一部分木材横截面研磨至0.5 mm颗粒，之后使其储存于室内的密封袋中，接着再进一步分析。然后我们用Van Soest等人提出的方法测定了纤维素、半纤维素、木质素和抽提物的相对含量。
灰分含量是通过在瓷坩埚中称量样品来测定的，分别测试在600℃下放置时和放置6小时之后的灰分情况，再按照标准程序进行测定。
我们用灰分中的钾浓度作为需要修正的碱指数。灰中碱金属的浓度表示反应器中结渣和结垢的风险，指数越高或钾浓度越高，说明面对的风险越大。
剩余的灰烬然后与氯酸混合，加热以促进溶解，并过滤。将所得液体转移至使用电感耦合等离子体光发射的光谱测定法IPC-OES（Agilent 5110）分析主要元素。
高热值（HHV）定义是每质量单位的能量含量（MJ/kg），我们使用爆炸量热器（Parr 6400）测量，再用苯甲酸校准。
在充满氧气的地方引燃之前，将约0.7 g磨木样品压入片剂中。引发弹式热量计中物体的燃烧是通过一根棉线，将棉线连接在铂级点火装置上，与样品片接触。
不同材种受腐蚀影响后的物理和化学性能指标情况
方差分析结果表明，物种与腐蚀程度之间的影响是衰减的。
受腐蚀程度（树木退化的一个内部指标）、含水率、基本密度影响的木材相对面积标准差显示，每组物种与腐蚀程度的组合数据之间的差异非常大。
物种与腐朽程度的交互作用对木材腐朽率和含水率有显著影响（当前木材密度值ρ>0.001）。
对于美国山杨，同一种树木之间受腐蚀程度和含水量影响的木材面积百分比差距很大，即有些腐朽程度较高有些腐朽程度较低（腐蚀程度是基于树木退化的外部指标，也就是指活树和死树占比差异大），容易受腐蚀程度影响的木材腐烂率高，含水率低。
美国山毛榉腐蚀程度高，所以该物种被腐蚀的情况也很严重，活树少，死树多。
另一方面，物种和衰退程度对基本密度的影响不显著（当前木材ρ值：0.390）。
相对木质素含量受物种间相互作用影响很大，通过外部评估其衰退程度是很容易的（当前木材ρ值：0.004）。然而，关于评估腐蚀程度对木质素的影响还没有明确的模式。
相对碳水化合物含量（纤维素+半纤维素）也受到物种和腐烂程度的显著影响（当前木材ρ值<0.001）。活着的树木和已经进入死期的树木的碳水化合物含量高于晚期腐烂期的树木。然而，在白桦样品的晚期腐烂阶段没有检测到这种影响。
木材中的灰分含量随着外部评估衰退水平的增加而显著增加（当前木材ρ值：0.003）。
高热值（HHV）受物种与木材衰退水平之间交互作用的显著影响（当前木材ρ值：0.023），但变化值保持在一个很窄的区间内（美国山毛榉在晚期腐烂阶段的高热值为19.18，白杨在晚期腐烂阶段的高热值为20.08）。
线性回归的结果还表明，木材腐蚀程度对木材中含有的灰分量（呈正效应，当前木材ρ值<0.001）和碳水化合物（呈负效应，当前木材ρ值<0.001）含量有显著影响。
此外，通过内部评估的指标与木材基本密度（呈负效应；当前木材ρ值=009）和木质素含量（呈正效应；当前木材ρ值=0.048）有显著关系。
腐蚀硬木对生物能转化的影响
为了评估已经腐蚀的木材和未被采伐的硬木的生化和热化学能量转换潜力，首先，我们描述了木材降解和真菌类型对木材物理和化学性质表现的影响。
然后，分别用酶水解法和热重分析法评估了腐朽硬木通过生化和热化学途径转化为能量的潜力。
两个指标用于描述木材退化情况：一个是基于亨特分类法确定出的外部视觉指标，该指标在森林清查和选择采伐树木时做标记期间可能有用；另一个是以受腐烂影响的相对木材面积数据为基础确定出的内部指标。
通过这项研究，概述了加拿大东部硬木的衰退过程及其对生物能源转化的影响。通过分析腐蚀木材生物质的理化性质对其生化和热化学反应的影响，探讨了木材在被腐蚀的过程对硬木生物能转化的影响。
我们发现，腐蚀面积占比更高的木材反而可提高生物化学转化率。然而，自然木材腐烂，即使是白腐生物，显然不足以用于生物量的预处理，因为对腐朽硬木采取酶水解时，其消化率是很低的。
结果表明，燃烧性能指标随着木材衰退程度的提高而急剧下降。我们的研究还表明，在森林资源清查期间，用亨特分类法对现存树木进行目测评估时，树木腐烂的程度不够精确，无法作为生物能源转换的适宜性指标。
但是，受腐蚀影响的木材面积的占比（比例）可以作为生物能源转化潜力的一个相关指标。因此，该指数可用于对路边或磨坊中的原木进行分类，以确定哪些常规木制品（木材、纸浆）可以作为开发生物能源的原料。
