CC BY
10
Науковий вкник НЛТУ УкраТни Scientific Bulletin of UNFU
http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40270906 Article received 31.10.2017 р. Article accepted 28.11.2017 р.
УДК 630*811.2
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
Eg] Correspondence author I. M. Sopushynskyy [email protected]
Р. Т. Максимчук, I. М. Сопушинський, I. Я. Тимочко
Нацюнальний лкотехтчний утверситет Украши, м. Львiв, Украта
ОСОБЛИВОСТ1 ФОРМУВАННЯ Р1ЧНОГО К1ЛЬЦЯ ТА БАЗИСНО1 Щ1ЛЬНОСТ1 ПРЯМОВОЛОКНИСТО* ТА ХВИЛЯСТО-ЗАВИЛЬКУВАТО* ДЕРЕВИНИ ABIES ALBA MILL.
Розглянуто питання ввдмшност кшькост рiчних кiлець в 1 см та базисно! щiльностi прямоволокнисто! та хвилясто-за-вилькувато! деревини ялищ бшо! в лiсорослинних умовах Буковинських Карпат. Визначено дiапазон змiни показника мак-роструктури та об'емно! маси деревини, а також проведено статистичний аналiз отриманих результатiв дослiдження (P<5 %). Встановлено, що найбiльшi значення кiлькостi рiчних кшець в 1 см харакгерш для дерев iз прямоволокнистою деревиною i в межах радiуса стовбура збiльшуються в напрямку вiд серцевини до кори. Базисна щшьшсть деревини ялицi 6i-ло! iз хвилясто-завилькуватою деревиною знаходиться в дiапазонi вiд 292 до 478 кг-м"3, а iз прямоволокнистою - 256408 ктм-3. Базисна щшьшсть у межах радiуса та висоти стовбура ялищ бшо! iз хвилясто-завилькуватою деревиною рiзко збшьшуеться за останш 30-40 рокiв. Встановлено, що зi зменшенням кiлькостi рiчних кшець в 1 см у дерев iз хвилясто-за-вилькуватою деревиною !! базисна щшьшсть деревини збшьшуеться порiвняно iз прямоволокнистою структурою. Рiзниця об'емно! маси прямоволокнисто! деревини е на 33,0 % меншою, нiж у хвилясто-завилькувато! деревини ялицi бшо! на висот 1,3 м. Залежнiсть мiж кiлькiстю рiчних кшець в 1 см та базисною щшьшстю описуеться рiвнянням першого порядку (R=0,62-0,65).
Krnuoei слова: об'емна маса деревини; аномальна деревина; рiчне кшьце; ялиця бша; Укра!нськi Карпати.
Вступ. Дослiдження p03MÍpH0-aKÍCHm характеристик деревини свiдчать, що структура та властивосп деревини е вiдбитком родючостi грунтiв (Kobal et al., 2015). Так, хвойш породи з бiльшими середнiми значениями щшьносп деревини ростуть на бшшших грунтах, а з меншими значеннями - на багатих грунтах (Sza-ban et al., 2014; Wasik et al., 2015). На величину об'емно! маси деревини Picea abies (L.) Karst. етотно впливае локальний мжроммат з низькою температурою повгг-ря та високим рiвним грунтових вод (Van der MaatenTheunissen et al., 2013). У межах внутршньовидово! ди-ференщацп вщшнносп об'емно! маси деревини в радь альному зрiзi здебiльшого пов'язаш з процесом росту тропiчних деревних видiв i е мiнiмальними (Osazuwa-Peters et al., 2014). Високу щшьшсть деревини у дерев пов'язують також з низькими люогосподарськими затратами на проведення рубок догляду та зменшенням площi живлення, що корелюе з тдтриманням процесу газообмiну (Larjavaara & Muller-Landau, 2010). Для m-сорослинних умов Укра!нських Карпат встановлено, що мiж показниками об'емно! маси деревини, показниками макроструктури та абсолютною висотою кнують пря-молiнiйнi та регресшш залежностi для Picea abies (L.) Karst. (Sopushynskyy et al., 2017). Вщмшнкть у пара-метричних характеристиках якосп деревини в межах
стовбура дерева пов'язують i3 структурним упорядку-ванням анатомiчних елементiв (Longuetaud et al., 2016). На окрему увагу заслуговують вiдмiнностi у структурi деревини ялищ бшо! (Abies alba Mill.) у лкорослинних умовах Буковинських Карпатах. Вона е одшею i3 голов-них лiсотвiрних деревних порiд, природний ареал яко! окреслений клiматичними та грунтовими умовами в межах абсолютних висот вiд 300 до 1200 м н.р.м. Лкорос-линш умови 500-900 м н.р.м. е оптимальними для росту ялицевих деревосташв з найвищою продуктивнiстю. За матерiалами лiсовпорядкування, загальна площа ялицевих титв лiсу у Чернiвецькiй обл. становить 49,14 тис. га (20,1 %). Важливим iндикатором потенщалу гiрських лiсiв Буковинських Карпатах е природш деревостани, iнтегральним показником яких е об'емна маса стовбуро-во! деревини.
Мета дослщження - вивчення кiлькостi рiчних ш-лець в 1 см та об'емно! маси в межах радуса та висоти стовбура Abies alba Mill. iз прямоволокнистою та хвилясто-завилькуватою деревиною в лкорослинних умо-вах Буковинських Карпат.
Матер1али та методи дослщження. Дослщження-ми охоплено стиглий ялицевий деревостан вшом 105 рошв зi складом деревостану 6Яцб3Бкл1Яле у тит лiсу волога смереково-букова суяличина (С3-см-бкЯц) в
1нформащя про aBTopiB:
Максимчук Руслан Тарасович, астрант. Email: [email protected] Сопушинський 1ван Миколайович, д-р с.-г. наук, професор. Email: [email protected] Тимочко 1гор Ярославович, канд. с.-г. наук, наук. ствробЬник. Email: [email protected]
Цитування за ДСТУ: Максимчук Р. Т., Сопушинський I. М., Тимочко I. Я. Особливост формування рiчного шльця та базисно' щiльностi прямоволокнисто' та хвилясто-завилькувато' деревини Abies Alba Mill. Науковий вкник НЛТУ Укра'ни. 2017. Вип. 27(9). С. 30-33.
Citation APA: Maksymchuk, R. T., Sopushynskyy, I. M., & Tymochko, I. Ya. (2017). Some Features of Formation of Annual Ring and Straight - and Wave-Grained Basic Density Wood of Abies Alba Mill. Scientific Bulletin of UNFU, 27(9), 30-33. https://doi.org/10.15421/40270906
Лопушнянському тсництш ДП "Берегометське люо-мисливське господарство" (48о06'02.34" Пн.ш. 25о13'02.46" Сх.д., 985 м н.р.м.). Для вивчення вадмш-ностей макроструктури та об'емно! маси деревини на пробнiй дмнщ площею 0,5 га вiдiбрали шють модель-них дерев i3 хвилясто-завилькуватою та шiсть модель-них дерев i3 прямоволокнистою деревиною. З кожного модельного дерева випилювали кряж1 завдовжки 0,6 м на висотах 1,3 та 7 м. Взiрцi деревини стандартних роз-мiрiв 20^20x30 мм3 (±1 мм) виготовляли в напрямку вiд кори до серцевини. Кшьшсть рiчних к1лець в 1 см (NpiuH.Km., шт/см-1) визначали з точнiстю 0,5 рiчного шль-ця. Для вивчення базисно! щiльностi деревини (рб, кг-м-3) взiрцi деревини вимiрювали з точнiстю 0,01 мм та зважували масу до 0,001 г (Vintoniv et al., 2007).
Результата дослщження та ix обговорення. Змша властивостей деревини за радiусом та висотою стовбу-ра пов'язана iз структурним упорядкуванням деревних волокон у ростучому деревi. У цьому контексп важли-вим е дослвдження вiдмiнностей показник1в макрос-
труктури деревини у дерев iз прямоволокнистою та хвилясто-завилькуватою деревиною (рис. 1).
Як видно з рис. 1, кшьшсть рiчних к1лець в 1 см за радiусом та висотою стовбура ялищ бшо! змiнюеться неоднаково для прямоволокнисто! та хвилясто-завиль-кувато! структури деревини. Показник макроструктури збiльшуеться рiвномiрно в напрямку вiд серцевини до кори для прямоволокнисто! деревини. Максимальш значення кiлькостi рiчних к1лець в 1 см характерш для стигло! прямоволокнисто! деревини ялицi бiло! для ос-таннiх 30-40-рiчних приростiв. З висотою стовбура ця тенденцiя до збшьшення показника макроструктури зберiгаеться. Кшьшсть рiчних к1лець у стовбурах iз хви-лясто-завилькуватою деревиною, навпаки, зменшуеться за дiаметром, що свщчить про збiльшення рiчного приросту для останшх 20-30-рiчних приростiв. Очевидно, що важливим е також вивчення мшливосп фiтомаси стовбурно! деревини в межах радiуса та висоти стовбу-ра для прямоволокнисто! та хвилясто-завилькувато! структури (рис. 2).
Рис. 1. Мшливють кiлькостi рiчних юлець в 1 см у прямоволокнистш (а) та хвилясто-завилькуватiй (б) структурi деревини _На mtcomi стовбура 1.3 м
400
£ ?■ 350
3
§ 300 |
В
к
250
|-Е 460
X ' Л U
| |4Ю
к а ж ж
8 М 360
и и
•
1
1 •
• 1
3 5 7
Номер вззрця деревини в напрямку вщ корн до серцевини
и
'Я
д
g
I
400
?350 U
1300
£
у
&
На micomi стовбура 7.0 м
ЗШ1 2 3 4 5
Номер бзЦрЦя деревини в напрямку вш корн до серцевини
я
■л
250
440
й ы 390
S =
I ¡340
к б,
я Ц5
ч
290
а) Номер вмрцядереви ни & напрямку вад кори до серцевини 6) Номер вз)рця деревини в напрямку вщ кори до серцевини
Рис. 2. Мшливють базисно! щiльностi у прямоволокнистш (а) та хвилясто-завилькуватш (б) структурi деревини
Таблиця. Статистична характеристика покачниюв кiлькостi рiчних к1лець в 1 см та бачиспоТ' щiльностi ялицi быоТ'
Висота зрiзу стовбура Показник N, шт. тт М±т тах V, % Р, %
Прямоволокниста деревина
1,3 м ^Чн.кл [шт.-см"'! 45 5,0 8,8±"'3° 15,0 27,3 4,1
Рб [кг-м-3! 45 256 321±4'41 408 9,2 1,4
7,0 м Кчн.кш. [шт/см-1] 44 3,5 8,1±0'31 13,0 25,4 3,8
Рб [кг-м-3! 44 245 314±3'" 355 6,7 1,0
Хвилясто-завилькувата деревина
1,3 м [шт/см-1! 25 3,5 5 9±0,32 8,5 26,9 5,4
Рб [кг-м-3! 25 318 408±9''5 478 12,0 2,4
7,0 м Кчн.кл. [шт/см-1! 25 3,5 6,6±ми 10,0 23,0 4,6
Рб [кг-м-3! 25 292 369±9'67 463 13,1 2,6
■ середне арифметичне значения та його помилка;
Примiтка: N - юльюсть проведених вимiрювань; тт - ттмальне значення; М±т тах - максимальне значення; V- коефiдiеиг варiащl; Р - показник точиостi.
бшо! знаходигься в межах вiд 5,0 до 15,0 шт.-см-1 iз се-
Резульгаги дослщження базисно! щiльносгi прямо-волокнисто! га хвилясто-завилькувато! деревини ялищ бiло! свiдчагь про iсгогнi вщшнносп об'емно! маси за радiусом сговбура. Максимальне значення базисно! щшьносп сягае 478 кг-м-3 i власгиве для сгигло! хвиляс-го-завилькуваго! деревини ялищ бшо! 1 е на 17,2 % бшьшим вщ iденгичного показника для прямоволок-нисго! деревини. Для стовбурiв iз прямоволокнисгою деревиною харакгерне посгупове збшьшення базисно! щiльносгi за напрямком вiд серцевини до кори на висо-гi 1,3 га 7,0 м. Збшьшення об'емно! маси хвилясго-за-вилькуваго! деревини ялицi бшо! пов'язано зi зменшен-ням кшькосп рiчних к1лець в 1 см. Сгагисгична харак-герисгика показника макросгрукгури га об'емно! маси деревини ялищ бшо! iз хвилясго-завилькувагою га прямоволокнисгою сгрукгурою наведено в габлищ.
Данi габлицi свiдчагь, що дiапазон змiни кiлькосгi р1чннх кшець в 1 см прямоволокннсто! деревини ялищ
реднiм значенням 8,8 шг/см-1 на висогi зрiзу сговбура 1,3 м га вщповщно 8,1 шг/см-1 на висогi зрiзу сговбура 7,0 м. Базисна щшьшсгь хвилясго-завилькуваго! деревини варiюе вщ 292 до 478 ктм-3, а прямоволокнисго! -256-408 ктм-3. Варго наголосиги гакож на гому, що значення коефщенпв варiацi! е меншими вiд гранич-них значень, а резульгаги дослщження власгивосгей деревини е достовiрними (Р<5 %).
Обговореппя отриманих речультатiв. К1льк1сгь рiчних кшець в 1 см у дерев iз хвилясго-завилькувагою деревиною на висоп 1,3 м е менша на 33,0 %, тж у дерев iз прямоволокнисгою деревиною. Загальний аналiз свiдчигь про ге, що збшьшення рiчного приросту у дерев iз хвилясго-завилькувагою деревиною призводить до збiльшення базисно! щiльносгi деревини (рис. 3).
260 280 . 300 320 .,340 . . . „ Базисна щьчьшсть деревини кг м "} Базисна ццльшсть деревини кг -м
Рис. 3. Залежноста тж кшьюстю рiчиих кшець в 1 см та базисно! щшьносп прямоволокнисто! (а) та хвилясто-завилькувато! (б) де-
ревини
Збшьшення кшькосп рiчних к1лець в 1 см у дерев iз прямоволокнисгою деревиною зумовлюе зросгання ба-зисно! щiльносгi деревини, що описуегься рiвняннями першого порядку у=0,06х-11,75 (де у=^чн.кл, х=рб). По-дiбнi резульгаги дослщження всгановлено для ялини европейсько!, що росте в лшорослинних умовах Укра-!нських Карпат (Sopushynskyy et а1., 2017). Однак гака залежнiсгь не характерна для ялицi бiло! iз хвилясго-за-вилькувагою деревиною. Пiдсумовуючи, зазначимо, що вщмшносп у макросгрукгурi га формуванш фiгомаси сговбурово! деревини ялищ бшо! спонукають до прове-
дення подальших анагомiчних га фiзико-механiчних дослщжень деревини угворiв сговбура для з'ясування природи походження аномально! деревини га !! власгивосгей.
Висповки. За результатами проведених деревиноз-навчих дослщжень всгановлено ктотш вiдмiнносгi показника макросгрукгури га об'емно! маси ялищ бшо! iз прямоволокнисгою га хвилясго-завилькувагою деревиною в люорослинних умовах Буковинських Карпат. Кiлькiсгь рiчних к1лець в 1 см у дерев iз прямоволокнисгою деревиною е бшьша на 33 %, шж у дерев iз хви-
лястo-зaвилькyвaтoю стpyктypoю деревини на висoтi 1,3 м. Середш значення бaзиснoï щшьшсп xвилястo-зa-вилькyвaтoï деревини e на 27,1 % та 17,5 % вiдпoвiднo на висoтi стoвбypa 1,3 та 7,0 м бшьшими вщ пpямoвo-лoкнистoï деревини. Зaлежнiсть мiж к1льк1стю piчниx к1лець в 1 см та базисшю щiльнiстю пpямoвoлoкнистoï деревини oписyeться piвняннями пpямoï лшп (R=0,62-0,65). Iстoтнi вiдмiннoстi мaкpoстpyктypи та oб'eмнoï маси пpямoвoлoкнистoï та xвилястo-зaвилькyвaтoï деревини ялицi 6woï спoнyкaють дo пpoведення пoдaльшиx aнaтoмiчниx та фiзикo-меxaнiчниx влaстивoстей дере-вини.
Перелш використаних джерел
Kobal, M., Grcman, H., Zupan, M., Levanic, T., Simoncic P., Kadunc, A., & Hladnik, D. (2015). Influence of soil properties on silver fir (Abies alba Mill.) growth in the Dinaric Mountains. Forest Ecology and Management, 337, 77-87. https://doi.org/10.1016/i.foreco.2014.10.017 Larjavaara, M., & Muller-Landau, H. C. (2010). Rethinking the value of high wood density. Functional Ecology 24, 701-705. https://doi.org/10.1111/j. 1365-2435.2010.01698.x Longuetaud, F., Mothe, F., Fournier, M., Dlouha, Ja., Santenoise, Ph., & Deleuze, Ch. (2016). Within-stem maps of wood density and water content for characterization of species: a case study on three
hardwood and two softwood species. Annals of Forest Science, 73, 601-614. https://doi.org/10.1007/s13595-016-0555-4 Osazuwa-Peters, O. L., Wright, S. J., & Zanne, A. E. (2014). Radial variation in wood specific gravity of tropical tree species differing in growth - mortality strategies. American Journal of Botany, 101(5), 803-811. https://doi.org/10.3732/ajb.1400040 Sopushynskyy, I., Kharyton, I., Teischinger, A., Mayevskyy, V., & Hrynyk, H. (2016). Wood density and annual growth variability of Picea abies (L.) Karst. growing in the Ukrainian Carpathians. European Journal Wood Products, 75(3), 419-428. https://doi.org/10.1007/s00107-016-1079-1 Szaban, J., Kowalkowski, W., Karaszewski, Z., & Jakubowski, M. (2014). Effect of tree provenance on basic wood density of Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.) grown on an experimental plot at Siemianice Forest Experimental Station. Drewno, 57(191), 135144. https://doi.org/10.12841/wood.1644-3985.061.10 Van der Maaten-Theunissen, M., Boden, S., & Maaten, E. (2013). Wood density variations of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) under contrasting climate conditions in southwestern Germany. Ann. For. Res., 56(1), 91-103. Vintoniv, I. S., Sopushynskyy, I. M., & Teischinger, A. (2007). Wood
Science. Lviv: Apriori. 360 p. [in Ukrainian]. Wasik, R., Michalec, K., & Barszcz, A. (2015). The variability of certain macrostructural features and the density of grand fir (Abies Grandis Lindl.) wood from selected stands in southern Poland. Drewno, 55(195), 45-58. https://doi.org/10.12841/wood.1644-3985.118.04
Р. Т. Максъшчук, И. М. Сопушинский, И. Я. Тымочко
Национальный лесотехнический университет Украины, г. Львов, Украина
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГОДИЧНОГО КОЛЬЦА И УСЛОВНОЙ ПЛОТНОСТИ ПРЯМОВОЛОКНИСТОЙ И ВОЛНИСТО-СВИЛЕВАТОЙ ДРЕВЕСИНЫ ABIES ALBA MILL.
Рассмотрены вопросы различия количества годичных колец в 1 см и условной плотности прямоволокнистой и волнисто-свилеватой древесины пихты белой в лесорастительных условиях Буковинских Карпат. Определены диапазоны изменения показателя макроструктуры и объемной массы древесины, а также проведен статистический анализ полученных результатов исследования (P<5 %). Установлено, что наибольшие значения количества годичных колец в 1 см характерны для деревьев с прямоволокнистой древесиной и в пределах радиуса ствола они увеличиваются в направлении от сердцевины к коре. Условная плотность древесины пихты белой с волнисто-свилеватой древесиной находится в диапазоне от 292 до 478 кг-м3, а с прямоволокнистой - 256-408 кг-м"3. Объёмная масса в пределах радиуса и высоты ствола пихты белой с волнисто-свилеватой древесиной резко увеличивается в последних 30-40 лет. Установлено, что при уменьшении количества годичных колец в 1 см у деревьев с волнисто-свилеватой древесиной ее условная плотность древесины увеличивается по сравнению с прямоволокнистой структурой. Разница объемной массы прямоволокнистой древесины является на 33,0 % меньше, чем у волнисто-свилеватой древесины пихты белой на высоте 1,3 м. Зависимость между количеством годичных колец в 1 см и базисной плотностью описывается уравнением первого порядка (R = 0, 62-0,65).
Ключевые слова: объемная масса древесины; аномальная древесина; годичное кольцо; пихта белая; Украинские Карпаты.
R. T. Maksymchuk, I. M. Sopushynskyy, I. Ya. Tymochko
Ukrainian National Forestry University, Lviv, Ukraine
SOME FEATURES OF FORMATION OF ANNUAL RING AND STRAIGHT - AND WAVE-GRAINED BASIC DENSITY WOOD OF ABIES ALBA MILL.
In the Bukovynski Carpathians, the natural area of silver fir is defined by climatic conditions and soil fertilize, and is ranged from 300 to 1200 m asl. Forest stands is characterized by the highest volumetric productivity in the biotopes at the altitude of 500-900 m asl. The total area of fir forest types in Chernivtsi region is 49.14 thousand hectares (20.1 %). The ultimate purpose of the work is to study the number of annual rings per 1 cm and the basic wood density within the radius and the stem height of Abies alba Mill. with straight- and wavy-grained wood. The research covered a mature forest stands of 105 year-old silver fir. The composition of the forest stand constituted 60 % of silver fir, 30 % of European beech and 10 % of Norway spruce that were grown in the wet conditions of the forest district Lopushna of Berehomet FE with latitude of 48о06'02.34" N, longitude of 25о13'02.46" E and altitude of 985 m asl. To study the differences in the macrostructure and basic density of wood six model trees with wave- and straight-grained structure were harvested. Wood samples of 0.6 m in length at the height of 1.3 m and 7 m were cut from each model tree (log). Research results have shown that the macrostructure index increased evenly in the direction from pith to bark. The maximum values of the number of annual rings per 1 cm characterised the mature wood of silver fir in the last 30-40 year of the growth. Within the tree height of silver fir with straight-grained wood, the tendency of the increasing the macrostructure index remained. The number of annual rings in the stem with wavy-grained wood decreased in diameter indicating an increase in the annual growth in the last 20-30 years of the growth. The number of annual rings per 1 cm of silver fir with straight-grained wood ranged from 5.0 to 15.0 pcs.-cm-1 with an average value of 8.8 pcs.-cm-1 at the breast height and 8.1 pcs.-cm-1 at the height of 7.0 m. The basic density of the wavy-grained wood varied from 292 to 478 kg-m-3, while the basic density of the straight-grained wood ranged from 256 to 408 kg-m-3. The revealed wood-science aspects of the formation of anomaly of silver fir wood need further anatomical and physical-mechanical research.
Keywords: wood density; anomaly wood; annual ring; silver fir; the Ukrainian Carpathians.
