CC BY
39
УДК 630.85:630.431.6
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГИ ПО СТВОЛУ ДЕРЕВА, ПОРАЖЕННОГО ОГНЕМ А. Д. Платонов, Т. К. Курьянова, А. В. Макаров
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
В результате пожаров на территории России большое количество древосто-ев подверглось сильному термическому воздействию. Под воздействием высокой температуры в древесине происходят необратимые процессы, понижающие её эксплуатационные свойства. Однако дать однозначную оценку состояния древостоев по внешним признакам повреждения огнем (прогар, наличие смолы и т.д.) достаточно сложно, поскольку по внешним признакам пожара достаточно сложно судить о степени термического воздействия на внутреннюю часть древостоев. Характер распределения влаги в дереве может служить одним из дополнительных диагностических признаков оценки качества древесины при различных видах пожара.
Методика проведения исследований
Для проведения исследований были отобраны деревья сосны, подвергшиеся различным видам пожара: сильному низовому и верховому пожару (квартал № 10) и сильному низовому пожару (квартал №
99). Для оценки характера распределения влаги были отобраны деревья среднего диаметра для каждого квартала, имеющие характерные признаки повреждения огнем.
Из этих деревьев на каждом метре длины были выпилены срезы толщиной 10 см.
Затем из каждого среза были изготовлены образцы для определения влажности на
расстоянии 1/16, 1/6, 1/2 ширины заболони по радиусу (от периферии к центру) и из ядра. Влажность древесины была определена весовым методом согласно ГОСТ 16483-71.
Результаты исследований
Результаты исследования распределения влажности в деревьях, подвергшихся воздействию сильного низового пожара, представлены на рис. 1. Изображенные на рисунке кривые имеют три характерные зоны распределения влаги по высоте дерева. Первый участок - это нижняя часть ствола высотой до 1 м, второй - до отметки 9-11 м и третий - свыше 11 м.
На первом участке отмечено снижение влажности по всей ширине заболони. Наибольшее снижение влажности (до 60 %) отмечено в периферийной части дерева на глубине 1/16 и 1/6. Подобное снижение влажности, по всей видимости, произошло вследствие более длительного воздействия пожара при горении лесной подстилки. Под воздействием градиента температуры произошло перемещение части влаги вверх по стволу. Об этом свидетельствует её повышенное содержание на втором и особенно третьем участках (кривые 1, 2 и 3 рис. 1). В среднем, влажность на этом участке в два раза меньше по сравнению с неповрежденной древесиной.
Стоит отметить, что граница второ-
го участка практически совпадает с высотой подгара (сухобокости), характерной для сильного низового пожара, отмеченного в данном квартале. Длительное воздействие высокой температуры оказало сильное влияние на распределение влаги, как по высоте ствола дерева, так и по его поперечному сечению. На этом участке отмечен наибольший перепад влажности по ширине заболони. В периферийной части ствола от 45-60 % (на глубине 1/16) до 190195 % (на глубине 1/6). В среднем влажность на этом участке также ниже нор-
мальной на 10-20 %.
Анализ кривых распределения влажности на третьем участке показывает общее повышение влажности заболони. Особенно резкое трехкратное повышение влажности отмечено на 1/16 глубины заболони. Возможно, это связано с меньшим воздействием пожара на данной высоте и частичным перемещением влаги из нижней части ствола. В целом в этой части дерева влажность на 25-30 % выше нормальной.
Высота Н, м
Рис. 1. Распределение влажности по высоте ствола дерева через три месяца после повреждения сильным низовым пожаром (квартал № 99):
1, 2, 3 - влажность на глубине соответственно 1/16, 1/6, 1/2 ширины заболони;
4 - влажность ядра
Стоит отметить, что влажность на отметке 1/2 заболони в целом находится на уровне, соответствующем влажности неповрежденной древесины. Незначительное отклонение влажности на указанной отметке по всей высоте ствола произошло по причине незначительного воздействия температуры, вследствие значительных размеров поперечного сечения ствола для
данного типа пожара.
Отсутствие теплового воздействия на внутреннюю, ядровую часть ствола подтверждается равномерным распределением влаги по всей высоте ствола. Влажность ядра составила 26-28 %.
Результаты исследования распределения влажности в деревьях, подвергшихся воздействию сильного низового и вер-
хового пожара, представлены на рис. 2. При данном виде пожара происходит более интенсивное и длительное по времени воздействие на дерево высокой температуры. Что, в свою очередь, отражается и на характере распределения влаги в заболони дерева. В целом кривые распределения влажности по высоте ствола имеют два характерных участка.
Первый участок соответствует высоте один метр. На этом участке отмечено
резкое повышение влажности по отношению к остальной части ствола. Подобное аномальное повышение влажности в нижней части ствола произошло в результате движения влаги по водопроводящим элементам дерева вследствие разности капиллярного давления. Теоретически максимальная высота подъёма влаги в древесине по капиллярам равна одному метру. Это хорошо согласуется и с результатами исследования.
Высота Н, м
Рис. 2. Распределение влажности по высоте ствола дерева через три месяца после повреждения сильным низовым и сильным верховым пожаром (квартал № 10):
1, 2, 3 - влажность на глубине соответственно 1/16, 1/6, 1/2 ширины заболони;
4 - влажность ядра
На остальном протяжении ствола влажность в заболони поднимается от 40-50 % (на высоте около 1 метра) до 60-80 % (высота 6-8 метров), что соответствует высоте подгара (сухобокости) при сильном низовом пожаре. На высоте свыше 8 метров происходит её снижение до 45-60 %. Подобное снижение влажности в вершинной части произошло вследствие воздействия высокой температуры при полном выгорании кроны и небольшого диаметра дерева (менее 20 см) на этой высоте. В результате
термического воздействия произошло разрушение тканей с образованием трещин в древесине и коре, через которые произошло испарение части влаги из заболони.
Влажность ядра по всей высоте дерева составила в среднем 26-28 %.
При слабом низовом пожаре распределение влажности в заболони древо-стоев не имеет существенного отклонения от стандартных значений (квартал № 49).
Анализ ядровой части деревьев показал общее снижение влажности на 15-20
% независимо от вида пожара. Подобное снижение влажности произошло в основном по причине аномально высокой температуры в летний период 2010 года.
Выводы
Результаты выполненных исследований позволяют установить характер распределения влаги по радиусу и высоте ствола, тем самым выявить состояние дре-востоев после воздействия пожара. Спрогнозировать характер изменения качественных показателей древостоев и обозначить возможные сферы её применения.
При других размерах деревьев характер распределения влаги по высоте и сечению ствола будет аналогичным описанному, но возможно с несколько иными числовыми значениями влажности.
Библиографический список
1. Мелехов С.И. Влияние пожаров на лес. М.-Л. Гос. лесотехн. изд-во, 1948. 126 с.
2. Оценка состояния древостоев по-
сле лесного пожара 2010 года на территории УОЛ ВГЛТА / Т.К. Курьянова, А.Д. Платонов, Н.Е. Косиченко и др. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. -Краснодар: КубГАУ, 2011. - №06(70). С. 377-387. - Шифр информрегистра:
04201100012/0204. - Режим доступа:
http://ej.kubagro.ru/2011/06/pdf/27.pdf, 0,688 у.п.л.
