СЕНТЯБРЬ 2023
КИЕВ, МВЦ
Заказать стенд Заказать билет
Заказать стенд Заказать билет
СЕНТЯБРЬ 2023
КИЕВ, МВЦ

Свойства зараженной короедом древесины ели

С 2016 года усыхание, вызванное короедами, оказало и продолжает оказывать значительное влияние как на лесное хозяйство Чехии, так и на весь лесной сектор. Какими промышленными свойствами обладает древесина зараженных елей и как ее использовать для дальнейшей переработки, разбиралась группа ученых Факультета лесного хозяйства и технологий древесины Чешского агротехнического университета в Праге.

Объем зараженных деревьев в некоторых регионах Чехии превысил возможности переработки, и мертвые ели остаются в лесу в течение нескольких лет. Что должно произойти с их древесиной? Нужно ли извлекать её из леса сразу после заражения короедом, чтобы сохранить основные механические и физические свойства? Что происходит с качеством этой древесины, когда ее «хранят» в лесу в вертикальном положении? Ответы на эти вопросы интересовали лесовладельцев в период падения цен на древесину (т.е. в 2018–2019 гг.). Однако они остаются актуальными и сегодня, когда в условиях Центральной Европы цены на все сорта древесины растут. Будут актуальны они и в будущем, когда в некоторых регионах может возникнуть дефицит древесины. Поскольку большая часть древесины хвойных пород, продаваемой в настоящее время в Европе, поступает в ходе заготовки лесов, усохших или усыхающих от поражния короедом, в целях адекватной монетизации важно правильно учитывать качество этой древесины.

Повреждение древесины короедом не должно автоматически означать снижение финансового вознаграждения, так как изменение структуры древесины и ее физических или механических свойств неравномерно и зависит от ряда факторов. На структуру и свойства древесины деятельность короедов влияет незначительно, так как они повреждают только поверхностный слой камбия, размещенный по периметру ствола. Значительные изменения в структуре и свойствах древесины после поражения короедом вызываются деревоокрашивающими и дереворазрушающими грибами. Степень поражения древесины грибами и влияние этого поражения на свойства древесины тем больше, чем дольше грибы действуют в древесине. Статистически значимое изменение механических свойств ели обыкновенной, зараженной еловым короедом, в ряде случаев наблюдалось только после трехлетнего воздействия грибов. Если механические свойства древесины существенно не снижаются, целесообразно использовать еловую древесину для целей деревообработки. Ряд текущих исследований показывают, что для некоторых процессов, таких как склеивание древесины, наличие грибов, окрашивающих древесину, может быть даже преимуществом. Для древесины, зараженной этими грибами, в процессе промышленной сушки наблюдалось увеличение свободной поверхностной энергии и уменьшение контактного угла между водой и поверхностью древесины, что может оказать существенное положительное влияние на повышение прочности связи при производстве древесных композитных материалов, таких как ДСП, фанера или плиты OSB.

На структуру, физические и механические свойства короедной древесины существенное влияние оказывают тип поражающего грибка, влажность древесины и, как упоминалось выше, время, в течение которого грибки присутствуют в древесине. Хотя в некоторых исследованиях были описаны и количественно определены конкретные изолированные факторы, такие как влияние видов грибов на потерю веса и механические свойства древесины, влияние времени деградации на потерю веса и прочность древесины или влияние погодных условий на скорость высыхания древесины, они не дают достаточной информации для практического использования в конкретных условиях короедного усыхания.

Исследование изменения механических свойств древесины

Лесному хозяйству необходима информация о том, как долго свойства древесины деревьев, зараженных короедом, не препятствуют её хозяйственному использованию. В исследовании попытались ответить на вопрос, что будет происходить в конкретных условиях с качеством древесины у елей, погибших после заражения короедом, оставленных на некоторое время в лесу. Ученые исследовали, как изменяются некоторые механические свойства древесины, а именно прочность на растяжение и сжатие. В древостое у села Хунтиржов (Дечин, Чехия) на корню были отобраны четыре группы елей, которые погибли после нападения короедов, в частности елового короеда. Отдельные группы деревьев после усыхания оставляли в насаждении на срок 6 месяцев, один, два и три года. Были случайным образом отобраны пять деревьев того же возраста из сухих деревьев, а еще пять здоровых необработанных деревьев были случайным образом выбраны в том же насаждении в качестве эталона (для сравнения). Из комлевой части всех отобранных деревьев вырезали образец длиной 1.4 м и толщиной около 40 см. При отборе образцов устранили различия между отдельными деревьями с помощью КТ-сканирующего устройства, что позволило разделить образцы, особенно с разной шириной годичных колец и другими отклонениями, которые не были вызваны короедом и могли повлиять на механические свойства древесины. Результаты компьютерной томографии показали четкие различия здорового дерева по сравнению с зараженными деревьями. Здоровое дерево характеризовалось видимым отсутствием окружных усыхающих трещин, четко различались границы сердцевины и белой древесины. На оставшихся стоять в лесу зараженных деревьях были видны сухие трещины; чем дольше дерево находилось в лесу после заражения, тем больше было трещин и тем они были крупнее (рис. 1).

Наблюдаемые изменения свойств древесины

В случае с зараженной древесиной впоследствии определяли, какие изменения произошли в прочности на растяжение и сжатие вдоль волокон в зависимости от времени нахождения зараженного дерева в лесу, а также от удаления образца от центра ствола (образцы в центре ствола были отмечены 1, 5). Значения предела прочности при растяжении древесины елей через 3 года после заражения короедом снизились на 14% по сравнению с незараженными елями (с 93,8 МПа до 80,7 МПа); значения прочности на сжатие уменьшились более чем на 25% (с 46,1 МПа до 34,3 МПа) между теми же образцами. Для сравнения, предел прочности при растяжении елей через 0,5 года, 1 год и 2 года после нападения составил 93,4 МПа, 83,6 МПа и 81,7 МПа; значения прочности на сжатие 41,3 МПа, 37,4 и 38,4 МПа. Значительное снижение значений прочности на сжатие наблюдалось в краевых частях стволов, когда у незараженных елей было измерено 44,3 МПа и только 29,7 МПа у елей через 3 года после заражения короедом, что представляет собой снижение почти на 33% (для сравнения, в краевых частях ели через 0,5 года после нападения оно составило 36,9 МПа, через 1 год после нападения 34,7 МПа и через 2 года после нападения 34,1 МПа).

Исследования показали статистически значимые различия во влиянии оставления зараженного дерева в древостое на прочность на сжатие и растяжение. На основании полученных результатов можно констатировать, что чем дольше заражённое дерево остается в лесу, тем больше снижается прочность на сжатие и растяжение. Расстояние образца древесины от центра бревна оказывало статистически значимое влияние на прочность на сжатие и растяжение только в случае самого дальнего участка от центра бревна по сравнению с другими участками. В основном это произошло из-за трещин усыхания (рис. 1), которые в основном появлялись по окружности ствола. Снижение значений прочности на разрыв было внезапным. Оно возникало в наружных слоях через 1 год после нападения короеда, тогда как центральная часть значительно поражалась только через 2 года. Изменения значений прочности на сжатие были постепенными, более интенсивными у поверхности ствола и менее интенсивными в его центральной части (см. график). Глядя на общие результаты, можно констатировать, что на прочность на сжатие и растяжение влияло как время пребывания зараженного дерева в лесу, так и расстояние образца древесины от центра ствола, а также формирование и частота появления трещин при высыхании.

Статистическая оценка влияния времени оставления зараженной ели в древостое и расстояния от центра ствола на прочность древесины на сжатие. Расстояние от центра ствола, отмеченное цифрой 1, представляет собой участок, ближайший к центру ствола, а расстояние от центра ствола, обозначенное цифрой 5, указывает участок, ближайший к поверхности ствола. Значение 0 на оси x представляет здоровые незараженные деревья.

Рекомендации по применению знаний и дальнейшим исследованиям

Это исследование показывает, что использование обычной (средней) древесины деревьев, зараженных короедом, без наличия плесени и грибков не должно быть проблемой. Однако это справедливо при условии, что в центральной части ствола нет просыхающих трещин. Сохраняя требуемую плотность и качество, этот пиломатериал из ели обыкновенной по-прежнему соответствует требуемым для древесины прочностным характеристикам после прошествия первого-второго года после нападения на дерево елового короеда. Необходимо осознавать, что период, в течении которого свойства древесины деревьев, зараженных короедом, не подвергаются отрицательному воздействию, также зависит от породы дерева, особенностей конкретной среды обитания и времени года. Таким образом, для более точного определения степени деградации древесины грибами потребуется обширное обследование, охватывающее образцы из разных стадий лесной растительности в разные сезоны. Дальнейшие исследования должны также решить вопрос о том, на сколько по-разному происходит процесс деградации древесины у стоящих или срубленных корных деревьев, а также на солнце или в тени. На все это принципиально влияет способ окорки или хранения, т.е. микроклимат, так как дереворазрушающие грибы имеют оптимальную влажность древесины и температуру, при которой они развиваются. Эта информация имеет практическое значение для того, как и когда собирать зараженные деревья, и поэтому ее необходимо учитывать в дальнейших исследованиях.

Авторы данной статьи опубликовали результаты своего исследования в научном журнале Forests. Более подробную информацию вы можете прочитать в оригинальных работах, которые созданы при поддержке проекта NAZV QK1920435 и EXTEMIT-K. Читайте также: 1) Hýsek, Š.; Löwe, R.; Turčáni, M. What Happens to Wood after a Tree Is Attacked by a Bark Beetle? Forests 2021, 12, 1163. 2) Löwe, R.; Sedlecký, M.; Sikora, A.; Prokůpková, A.; Modlinger, R.; Novotný, K.; Turčáni, M. How Bark Beetle Attack Changes the Tensile and Compressive Strength of Spruce Wood (Picea abies (L.) H. Karst.). Forests 2022, 13, 87. Инж. Радим Лёве, доктор философии, инж. Степан Хайсек, к.т.н., Инж. Мирослав Седлецкий, доктор философии, Инж. Роман Модлингер, к.т.н., Инж. Адам Сикора, доктор философии, Инж. Алесь Эрбер проф., Инж. Марек Цуркани, доктор философии. Факультет лесного хозяйства и древесины CULS в Праге ekolist.cz, 25.04.2022

Источник: openforest.org.ua

ВСЕ НОВОСТИ