27-29 ВЕРЕСНЯ 2022
КИЇВ, МВЦ
Замовити стенд Замовити квиток
Замовити стенд Замовити квиток
27-29 ВЕРЕСНЯ 2022
КИЇВ, МВЦ

Властивості ураженої короїдом деревини ялини

З 2016 року усихання, викликане короїдами, мало і продовжує мати значний вплив як на лісове господарство Чехії, так і на весь лісовий сектор. Які промислові властивості має деревина уражених ялин та як її використовувати для подальшої переробки, розбиралася група вчених Факультету лісового господарства та технологій деревини Чеського агротехнічного університету у Празі.
Обсяг заражених дерев у деяких регіонах Чехії перевищив можливості переробки, і мертві ялини залишаються у лісі протягом кількох років. Що має статися з їхньою деревиною? Чи потрібно забирати її з лісу відразу після зараження короїдом, щоб зберегти основні механічні та фізичні властивості? Що відбувається з якістю цієї деревини, коли її «зберігають» у лісі у вертикальному положенні? Відповіді на ці питання цікавили лісокористувачів у період падіння цін на деревину (тобто у 2018–2019 рр.). Однак вони залишаються актуальними і сьогодні, коли в умовах Центральної Європи ціни на всі сорти деревини зростають. Будуть актуальні вони й у майбутньому, адже у деяких регіонах може виникнути дефіцит деревини. Оскільки більша частина деревини хвойних порід, що продається нині в Європі, надходить у ході заготівлі лісів, що усохли або всихають від ураження короїдом, з метою адекватної монетизації важливо правильно враховувати якість цієї деревини.

Пошкодження деревини короїдом не повинно автоматично означати зниження фінансової винагороди, оскільки зміна структури деревини та її фізичних чи механічних властивостей є нерівномірною та залежить від низки факторів. На структуру та властивості деревини діяльність короїдів впливає незначною мірою, оскільки вони ушкоджують лише поверхневий шар камбію, розміщений по периметру ствола. Значні зміни у структурі та властивостях деревини після ураження короїдом викликають деревофарбуючими та дереворуйнівними грибами. Ступінь ураження деревини грибами та вплив цього ураження на властивості деревини тим більше, чим довше гриби діють у деревині. Статистично значуща зміна механічних властивостей ялини звичайної, зараженої ялиновим короїдом, часом спостерігалося лише після трирічного впливу грибів. Якщо механічні властивості деревини суттєво не знижуються, доцільно використовувати ялинову деревину для цілей деревообробки. Низка поточних досліджень показує, що для деяких процесів, таких як склеювання деревини, наявність грибів, що фарбують деревину, може бути навіть перевагою. Для деревини, зараженої цими грибами, у процесі промислового сушіння спостерігалося збільшення вільної поверхневої енергії та зменшення контактного кута між водою та поверхнею деревини, що може істотно позитивно вплинути на підвищення міцності зв’язку при виробництві деревних композитних матеріалів, таких як ДСП, фанера або плити OSB.

На структуру, фізичні та механічні властивості короїдної деревини істотно впливають тип вражаючого грибка, вологість деревини і, як згадувалося вище, час, протягом якого грибки присутні у деревині. Хоча в деяких дослідженнях були описані та кількісно визначені конкретні ізольовані фактори, такі як вплив видів грибів на втрату ваги та механічні властивості деревини, вплив часу деградації на втрату ваги та міцність деревини або вплив погодних умов на швидкість висихання деревини, вони не дають достатньої інформації для практичного використання у конкретних умовах короїдного усихання.

Дослідження зміни механічних властивостей деревини

Лісовому господарству необхідна інформація щодо того, як довго властивості деревини дерев, заражених короїдом, не перешкоджають її промисловому використанню. У дослідженні спробували відповісти на питання, що відбуватиметься в конкретних умовах з якістю деревини у ялин, що загинули після зараження короїдом, залишених на деякий час у лісі. Вчені досліджували, як змінюються деякі механічні властивості деревини, а саме міцність на розтяг та стиснення. У деревостої біля села Хунтиржов (Дечин, Чехія) на корені було відібрано чотири групи ялин, які загинули після нападу короїдів, зокрема ялинового короїда. Окремі групи дерев після усихання залишали в насадженні терміном на 6 місяців, один, два і три роки. Були випадково відібрані п’ять дерев того ж віку з сухих дерев, а ще п’ять здорових необроблених дерев були випадково обрані в тому ж насадженні в якості еталона (для порівняння). З комлевої частини всіх відібраних дерев вирізали зразок довжиною 1.4 м і завтовшки близько 40 см. При відборі зразків усунули різницю між окремими деревами за допомогою КТ-сканувального пристрою, що дозволило розділити зразки, особливо з різною шириною річних кілець та іншими відхиленнями, які не були викликані короїдом і могли вплинути на механічні властивості деревини. Результати комп’ютерної томографії показали чіткі відмінності здорового дерева проти заражених дерев. Здорове дерево характеризувалося видимою відсутністю окружних тріщин, що усихали, чітко розрізнялися межі серцевини і білої деревини. На тих, що залишилися стояти в лісі, заражених деревах було видно сухі тріщини; що довше дерево перебувало в лісі після зараження, то більше вписувалося тріщин і тим більшими вони були (рис. 1).

Наявні зміни властивостей деревини

У випадку із зараженою деревиною згодом визначали, які зміни відбулися в міцності на розтягування та стиснення вздовж волокон залежно від часу знаходження зараженого дерева у лісі, а також від видалення зразка від центру стовбура (зразки у центрі стовбура були відзначені 1, 5). Значення межі міцності при розтягуванні деревини ялин через 3 роки після зараження короїдом знизилися на 14% порівняно з незараженими ялинами (з 93,8 МПа до 80,7 МПа); значення міцності на стискання зменшилися більш ніж на 25% (з 46,1 МПа до 34,3 МПа) між тими самими зразками. Для порівняння, межа міцності при розтягуванні ялин через 0,5 року, 1 рік і 2 роки після зараження склала 93,4 МПа, 83,6 МПа та 81,7 МПа; значення міцності на стискання 41,3 МПа, 37,4 та 38,4 МПа. Значне зниження значень міцності на стискання спостерігалося в крайових частинах стовбурів, коли у незаражених ялин було виміряно 44,3 МПа і лише 29,7 МПа у ялин через 3 роки після зараження короїдом, що являє собою зниження майже на 33% (для порівняння, крайових частинах ялини через 0,5 року після нападу воно склало 36,9 МПа, через 1 рік після нападу 34,7 МПа та через 2 роки після нападу 34,1 МПа).

Дослідження показали статистично значущі відмінності у впливі залишення зараженого дерева в деревостої на міцність на стискання та розтяг. На підставі отриманих результатів можна констатувати, що чим довше заражене дерево залишається у лісі, тим більше знижується міцність на стиск та розтяг. Відстань зразка деревини від центру колоди надавало статистично значущий вплив на міцність на стиснення і розтягнення тільки у випадку найдальшої ділянки від центру колоди в порівнянні з іншими ділянками. В основному це сталося через тріщини усихання (мал. 1), які в основному з’являлися по колу стовбура. Зниження значень міцності на розрив було раптовим. Воно виникало у зовнішніх шарах через 1 рік після нападу короїда, тоді як центральна частина значно уражалася лише через 2 роки. Зміни значень міцності на стиск були поступовими, інтенсивнішими біля поверхні стовбура і менш інтенсивними у його центральній частині (див. графік). Дивлячись на загальні результати, можна констатувати, що на міцність на стиснення та розтягнення впливало час перебування зараженого дерева в лісі, так і відстань зразка деревини від центру стовбура, а також формування і частота появи тріщин при висиханні.

Статистична оцінка впливу часу залишення зараженої ялини в деревостої та відстані від центру стовбура на міцність деревини на стиск. Відстань від центру стовбура, позначене цифрою 1, являє собою ділянку, найближчу до центру стовбура, а відстань від центру стовбура, позначену цифрою 5, вказує ділянку, що найближча до поверхні стовбура. Значення 0 на осі x являє собою здорові незаражені дерева.

Рекомендації щодо застосування знань та подальших досліджень

Це дослідження показує, що використання звичайної (середньої) деревини дерев, заражених короїдом, без плісняви та грибків не повинно бути проблемою. Однак це справедливо за умови, що в центральній частині стовбура немає тріщин, що просихають. Зберігаючи необхідну щільність і якість, цей пиломатеріал з ялини звичайної, як і раніше, відповідає необхідним для деревини характеристикам міцності після першого-другого року після нападу на дерево ялинового короїда. Необхідно усвідомлювати, що період, протягом якого властивості деревини дерев, заражених короїдом, не піддаються негативному впливу, також залежить від породи дерева, особливостей конкретного середовища зростання та пори року. Таким чином, для більш точного визначення ступеня деградації деревини грибами знадобиться широке обстеження, що охоплює зразки з різних стадій лісової рослинності у різні сезони. Подальші дослідження повинні також вирішити питання про те, наскільки по-різному відбувається процес деградації деревини у стоялих або зрубаних корних дерев, а також на сонці або в тіні. На це принципово впливає спосіб окорки чи зберігання, тобто мікроклімат, оскільки дереворуйнівні гриби мають оптимальну вологість деревини та температуру, за якої вони розвиваються. Ця інформація має практичне значення для того, як і коли збирати заражені дерева, і тому її необхідно враховувати у подальших дослідженнях.

Автори статті опублікували результати свого дослідження у науковому журналі Forests. Більш детальну інформацію ви можете прочитати в оригінальних роботах, які створені за підтримки проекту NAZV QK1920435 та EXTEMIT-K. Читайте також: 1) Hýsek, Š.; Löwe, R.; Turčáni, M. What Happens to Wood після 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. Інж. Радим Льові, професор філософії, інж. Степан Хайсек, к.т.н., інж. Мирослав Седлецький, доктор філософії, Інж. Роман Модлінгер, к.т.н., інж. Адам Сікор, доктор філософії, Інж. Алесь Ербер проф., Інж. Марек Цуркані, доктор філософії. Факультет лісового господарства та технологій деревини CULS у Празі ekolist.cz, 25.04.2022

Джерело: openforest.org.ua

ВСІ НОВИНИ