УДК 630*81.001.5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ХВОЙНЫХ ПОРОД ПО СТРУКТУРЕ ГОДИЧНЫХ СЛОЕВ

 

GRAVITY TEST OF WOOD OF CONIFEROUS BREEDS ON FRAME OF ANNUAL RINGS

 

Жигалкина С.В.

(Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток, РФ)

Исаев С.П. (Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск, РФ)

 

Zhigalkina S.V. (Far East Federal University, Vladivostok, Russia)

Isaev S.P. (Pacific National University, Khabarovsk, Russia)

 

Показана возможность определения плотности древесины хвойных пород на основе информации о ширине годичного слоя и соотношений поздней и ранней древесины в нем.

Possibility of gravity test of wood of coniferous breeds on the basis of the information on width of an annual ring and interrelation of latewood and earlywood in it is shown.

 

Ключевые слова: трахеида, годичный слой, поздняя и ранняя древесина, плотность

Key words: a tracheid, an annual ring, latewood and earlywood, density

 

Ширина годичного слоя и соотношение в нем поздней и ранней древесины являются наиболее легко определяемыми структурными признаками строения древесины. Соотношение поздней и ранней зоны годичного слоя в объеме древесины в значительной мере определяет ее плотность. Многочисленными работами как российских, так и зарубежных исследователей подтверждается определяющее значение плотности, как показателя качества древесины, определяющего её дальнейшее использование.

В настоящее время разработано несколько десятков способов определения плотности древесины [1]. Выбор конкретного способа определения плотности древесины зависит от многих факторов, которые следует учитывать при решении задач, связанных с достижением максимальной эффективности древесного сырья. Одной из таких задач является определение плотности в растущем дереве, что может послужить обоснованием возможности заготовки древесины в данном лесосырьевом районе, предназначенной для выпуска определенных видов древесной продукции.

Установленное значение плотности древесины на высоте 1,3 м от комля ствола дерева позволяет ориентировочно определять плотность древесины на различных участках по высоте ствола дерева [1,2]. Таким образом, задача состоит в оперативном определении средней плотности древесины на высоте 1,3 м от комля ствола дерева, которая в значительной степени зависит от соотношения поздней и ранней древесины в годичном слое. Следовательно, плотность годичного слоя в абсолютно сухом состоянии может быть определена на основе выражения вида:

,                                        (1)

где -плотность древесины; доля древесины в годичном слое, поздней и ранней, соответственно.

Приняв, что плотность годичного слоя древесины хвойной породы в абсолютно сухом состоянии определяется плотностью трахеид, его составляющих, следует определить плотность трахеиды как основного элемента, формирующего массу древесины. На поперечном разрезе трахеиды большинства хвойных пород близки к прямоугольникам (иногда квадратам), а значение плотности древесного вещества, применяемое в древесиноведении, равно 1530 кг/м3[3].

Схематично трахеида может быть представлена в форме полого параллелепипеда, объем древесного вещества которой определяется следующим выражением:

,                                   (2)

гдеа, b, с и l – толщина стенки, толщина, ширина и длина трахеиды, соответственно.

Плотность трахеиды можно выразить следующим образом:

,                  (3)

где mт – масса трахеиды;

Vт – объем трахеиды по наружным размерам.

Замеры размеров ранних и поздних трахеид древесины ели аянской, произрастающей в Приморском крае, позволили установить следующее: ширина ранних трахеид в среднем составляет 38,8 мкм, а ширина поздних трахеид – 23,7 мкм, при этом значения толщин стенок ранних и поздних трахеид отличаются от ранее проведенных исследований на 2,6 – 4,3% [3, 4]и составляют 3,9 и 2,2 мкм для поздних и ранних трахеид, соответственно.

На рисунке 1 показаны характерные виды поперечных срезов ранних и поздних трахеид ели аянской.

 

а)                                                                          б)

Рисунок 1 - Поперечные срезы ели аянской:
а – ранние трахеиды; б – поздние трахеиды

 

Незначительное различие в толщине стенок трахеид может быть объяснено влиянием наследственных факторов, неподдающихся воздействию внешней среды. На этот факт указывал в своих работах профессор О.И. Полубояринов. При этом размеры трахеид изменяются под влиянием внешних факторов.

Таким образом, плотность части годичного слоя, сформированного ранними трахеидами, согласно формулы (3), определяется следующим образом:

,

плотность части годичного слоя, сформированного поздними трахеидами, определится как:

.

По данным [4] доля поздней древесины в годичном слое ели аянской составляет 20%. Следовательно, плотность годичного слоя (средняя плотность древесины в абсолютно сухом состоянии) может быть определена на основе выражения (1):

.

Для определения плотности древесины на высоте 1,3 м от комля ствола дерева ели аянской был взят керн, полученный с помощью приростного бурава, по которому определены толщина годичного слоя и толщина слоя поздней древесины. По результатам замеров и с использованием полученных выше зависимостей построены графики изменения плотности по радиусу ствола.

На рисунке 2 изображен график, иллюстрирующий изменение плотности древесины в каждом годичном слое по относительному радиусу ствола.

Рисунок 2 - Изменение плотности древесины в каждом годичном слое
по относительному радиусу ствола:
1 – плотность годичного слоя; 2 – средняя плотность древесины в сечении

 

Среднее значение абсолютно сухой древесины в сечении ствола на высоте 1,3 м от комля, полученной на основании расчетов плотности в каждом годичном слое, составило 424,35 кг/м3.

На рисунке 3 показан график изменения плотности древесины по относительному радиусу ствола с градацией 0,1.

Рисунок 3 - Изменение плотности древесины по относительному радиусу ствола с градацией 0,1:
1 – плотность древесины 0,1 радиуса; 2 – средняя плотность древесины в сечении

 

Среднее значение абсолютно сухой древесины в сечении ствола на высоте 1,3 м от комля, полученной на основании средней плотности в каждой 0,1 доли радиуса ствола, составило 418,02 кг/м3.

Таким образом, расхождение в значениях плотностей, полученных двумя способами, составляет 1,5%. Однако способ, основанный на расчете плотностей по годичным слоям сечения ствола, позволяет оценивать разброс плотности в границах 1 см радиуса ствола.

Список использованных источников

1.    Полубояринов О.И. Плотность древесины [Текст]/О.И. Полубояринов. М.: Лесная промышленность, 1976. 160 с.

2.    Полубояринов О.И. Плотность древесины ели по высоте ствола в связи с возрастной структурой древостоев [Текст]/О.И. Полубояринов,Г.Н. Некрасова //Лесоведение.  1986. №2. С. 68-72.

3.    Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения [Текст]/ Б.Н. Уголев. М.: Лесная промышленность, 1986. 368 с.

4.    Диагностические признаки древесины и целлюлозных волокон (атлас) [Текст]/ Под редакцией Г.М. Козубова и Н.П. Зотовой-Спановской. Петрозаводск.: Карельский филиал АН СССР, 1976. 152 с.