ارزیابی مساحت چوب‌ برون درخت کاج سیاه (Pinus nigr) به روش توموگرافی امپدانس الکتریکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی صنایع سلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا بهبهان.

2 استادیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشگاه بهبهان

3 استادیار دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا بهبهان

4 استادیار گروه مهندسی صنایع سلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا بهبهان

چکیده

ازآنجایی‌که حیات درخت به ناحیه چوب برون وابسته است، لذا شناسایی و اندازه‌گیری ضخامت آن در درختان سرپا، توجه متخصصین جنگل را به خود جلب کرده است؛ اما شناسایی آن در گونه­های مختلف درختی با چالش‌های جدی و متنوع روبرو است. ازاین‌رو در تحقیق حاضر، استفاده از توموگرافی امپدانس الکتریکی برای محاسبه نسبت چوب برون به چوب درون و تغییرات مقادیر امپدانس الکتریکی آن‌ها دریکی از گونه­های مهم سوزنی‌برگ (Pinus nigra) موردمطالعه قرار گرفت. توموگرافی امپدانس الکتریکیبا استفاده از 32 الکترود در دو ارتفاع­ 147 و 200 سانتی­متری از سطح زمین و بر روی 8 نمونه درخت در ناحیه شوپرون مجارستان انجام شد. برای تهیه توموگرام از یک جریان الکتریکی 5 ولتی بین الکترودها استفاده شد. یک رسیستومتر میزان امپدانس الکتریکی بین نواحی مختلف درخت را اندازه‌گیری کرد. نتایج نشان داد که ناحیه چوب برون نسبت به ناحیه چوب درون در انتقال جریان الکتریسیته، نقش بیشتری داشته و مقاومت الکتریکی در آن نسبت به درون‌چوب کم‌تر بوده است. در تمام توموگرام­ها سه ناحیه رنگی با تفاوت­های معنی­دار در میزان امپدانس الکتریکی به‌وضوح قابل‌مشاهده بود. نواحی اطراف مغز بارنگ قرمز، بیشترین امپدانس و نواحی مجاور پوست بارنگ آبی تیره، کمترین مقاومت را در برابر جریان الکتریکی از خود نشان دادند. تفاوت 9 درصدی در میزان رطوبت، تغییر محسوس pH (88/3˃52/4) و اختلاف در ترکیبات شیمیایی، باعث ایجاد تمایز در دو ناحیه چوب برون و چوب درون شد، اما مقدار یون­های پتاسیم اندازه‌گیری شده در هر دو ناحیه یکسان و تقریباً اثری بر الگوهای رنگی در توموگرام های حاصله نداشت. با توجه به‌سادگی استفاده از توموگرافی امپدانس الکتریکی، زمان کوتاه آزمایش و تخریب جزئی ساختار ماده موردمطالعه و همچنین عدم احتیاج به قطع درخت، استفاده از این تکنیک در ارزیابی کیفی جنگل پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Yang, K.C., and Hazenberg, G., 2007. Relationship between tree age and sapwood/Heartwood width in Populus Tremuloides Michx. Wood and Fiber Science. 23: 2. 247-252.‏
[2] Lin, C.J., Chung, C.H., Yang, T.H., and Lin, F.C., 2012. Detection of electric resistivity tomography and evaluation of the sapwood-heartwood demarcation in three Asia Gymnosperm species. Silva Fennica. 46: 3. 415-424.
[3] Kazemi-najafi, S., 2016. Nondestructive evaluation of standing trees, Tarbiat Modares Univ. press. 436p. (In Persian).
[4] Bieker, D., and Rust, S., 2010. Non-destructive estimation of sapwood and heartwood width in Scots pine (Pinus sylvestris L.). Silva Fennica. 44: 2. 267-273.
 [5] Bieker, D., and Rust, S., 2010. Electric resistivity tomography shows radial variation of electrolytes in Qurecus robeur, Canadian J. of Forest Research. 40: 6. 1189-1193.
[6] Goncz, B., Divos, F., and Bejo, L., 2017. Detecting the presence of red heart in beech (Fagus sylvatica) using electrical voltage and resistance measurements, European J. of Wood and Wood Products. 76: 2. 679-686.
[7] Guyot, A., Ostergaard, K.T., Lenkopane, M., Fan, J., and Lockington, D.A., 2013. Using electrical resistivity tomography to differentiate sapwood from heartwood: application to conifers. Tree physiology. 33: 2. 187-194.
[8]  Soge, A.O., Popoola, O. I., and Adetoyinbo, A.A., 2019. A four-point electrical resistivity method for detecting wood decay and hollows in living trees. European J. of Wood and Wood Products.77: 3. 465-474.‏
[9] Wang, H., Guan, H., Guyot, A., Simmons, C.T., & Lockington, D.A., 2016. Quantifying sapwood width for three Australian native species using electrical resistivity tomography. Ecohydrology. 9: 1. 83-92.‏
[10] Weihs, U., 2001. Farbkerndiagnose am stehenden Elsbeerenstamm. AFZ.Der Wald, 6, 268-270.‏
[11] Yang, K.C., and Hazenberg, G., 2007. Relationship between tree age and sapwood. Heartwood width in Populus Tremuloides Michx. Wood and Fiber Science. 23: 2. 247-252.‏
[12] Standard test methods for sampling and preparing wood for analysis. 1988. Tappi Test Method T 257 cm-85.
[13] Standard test methods for acid-insoluble lignin in wood and pulp. 1983. Tappi Test Method T 222 om-83.
[14] Weis, L.E., Murphy, M., and Addiec, A.A.D., 1946. Cholorite holocelullose; its fraction and bearing on summative and analysis and on the studies on the hemicellulose. Paper Trade Journal. 122:35-43. 
[15] Hald, Pauline M., 1947. The flame photometer for the measurement of sodium and potassium in biological materials. Journal of Biological Chemistry. 167: 499-510.
[16] Quesada-Pineda, H., Wiedenbeck, J., and Bond, B., 2016. Analysis of electricity consumption: a study in the wood products industry. Energy Efficiency. 9: 5. 1193-1206.‏
[17] Simons, P., and Levy, J., 1998. Electrical properties of wood determination of ionic transference numbers and electroosmotic water flow in Pinus sylvestris L. (Scots pine). J. of the Chemical Society, Faraday Transactions. 94: 2. 223-226.‏
[18] Bär, A., Hamacher, M., Ganthaler, A., Losso, A., and Mayr, S., 2019. Electrical resistivity tomography: patterns in Betula pendula, Fagus sylvatica, Picea abies and Pinus sylvestris. Tree physiology. 39: 7. 1262-1271.‏