Дисертаційні роботи аспірантів / PhD Thesis

Permanent URI for this community

http://194.44.236.27/handle/123456789/750

Browse

Browsing Дисертаційні роботи аспірантів / PhD Thesis by Subject "annual ring"

Now showing 1 - 2 of 2
  • No Thumbnail Available
    Item
    Внутрішньовидова диференціація Abies alba Mill. за структурою деревини в лісорослинних умовах Буковинських Карпат
    (НЛТУ України, 2020-01-29) Максимчук Руслан Тарасович; Maksymchuk, R.
    В огляді наукових літературних джерел узагальнено вітчизняні та зарубіжні знання про історико-економічні аспекти вирощування ялиці білої та її дендрологічні відмінності в Європі. Акцентовано увагу на лісівничі властивості ялицевих деревостанів в Українських Карпатах у розрізі їх типологічного та висотно-екологічного поширення. Розкрито питання особливостей формування фізико-механічних властивостей деревини в межах стовбура та в різних лісорослинних умовах природного ареалу зростання. Аналіз багатьох наукових праць стверджує, що лісівничі особливості росту дерев ялиці білої із хвилеподібними утворами стовбура та наукові питання внутрішньовидової диференціації за структурою деревини і особливостями формування фізико-механічних показників у лісорослинних умовах Буковинських Карпат не досліджено. Для вивчення структурних відмінностей стовбурної деревини ялиці білої відібрано ялицеві насадження у вологій смереково-буковій суяличині природно-географічного району “Буковинські Карпати” підобласті "Покутсько-Буковинські Карпати" області "Зовнішньофлішеві Карпати" на абсолютних висотах 750‒1045 м н.р.м. Дослідженнями охоплено 11 пробних ділянок, на яких спиляно 12 модельних дерев для визначення фізико-механічних властивостей прямоволокнистої та хвилясто-завилькуватої деревини і відібрано 50 дерев із хвилеподібними утворами стовбура для визначення морфологічних відмінностей стовбурів та 120 дерев для датування річних кілець. Структуру досліджуваних ялицевих деревостанів розкрито через криву нормального розподілу елементів лісу за ступенями товщини. Вимірювання фізико-механічних показників проведено на сучасному обладнанні LinTab та Zwick. Для виконання наукової роботи використано діалектико-системний метод оцінювання властивостей деревини з неправильним розміщенням деревного волокна відносно осі ростучого дерева. У процесі дослідження застосовано загальноприйняті та спеціальні деревинознавчі методи виконання наукової роботи (польові, лабораторні, математичної статистики). Достовірність отриманих результатів дослідження підтверджено основними статистичними показниками та парним лінійним кореляційно-регресійним аналізом, а також через проведення однофакторного дисперсійного аналізу (One-way ANOVA). Наукова новизна дисертаційної роботи полягає у тому, що вперше: виділено форму ялиці білої “хвилясто-завилькувата” в лісорослинних умовах Українських Карпат; проведено опис морфологічних ознак дерев із хвилеподібними утворами стовбура та встановлено віковий діапазон початку їх утворення; визначено показники річного приросту, об’ємної маси, анізотропії розбухання, швидкості звуку в повздовжньому напрямку, коефіцієнта затухання, статичного та динамічного модулів пружності хвилясто-завилькуватої деревини; проведено кореляційно-регресійний аналіз залежності між кваліметричними ознаками деревини ялиці білої з типовою та хвилясто-завилькуватою структурою. Набули подальшого розвитку знання про фізико-механічні властивості прямоволокнистої деревини ялиці білої у межах радіуса та висоти стовбура; закономірності вчення про основні засади індивідуального та популяційного відбору основних лісоутворюючих порід; деревинознавчі засади щодо закономірностей формування кваліметричних ознак деревини цільового призначення та їх візуальне діагностування через кількість річних кілець в 1 см; практична інформація щодо сортування круглих лісоматеріалів та виділення класу якості “декоративна деревина”. Кваліметрію ростучого дерева спрямовано на прогнозований селективний відбір круглих лісоматеріалів ялиці білої із заданими властивостями деревини. До морфологічних маркерів дерев із хвилясто-завилькуватою деревиною віднесено їх ширину та глибину, а також довжину круглого лісоматеріалу з хвилясто-рельєфними утворами стовбура. Формування останніх зумовлено показниками макроструктури: шириною річного кільця, вмістом ранньої та пізньої деревини в річному кільці. Природну диференціацію ялиці білої за структурою деревини доцільно пов’язувати з різкою зміною мікрокліматичних умов зростання та висотно-екологічних чинників. За результатами однофакторного дисперсійного аналізу ширини річного кільця деревини ялиці білої встановлено статистично значущі (р<0,05) структурні відхилення між деревами з прямоволокнистою та хвилясто-завилькуватою деревиною. Середні значення річного приросту в дерев із хвилеподібними утворами стовбура змінювались в межах від 3,98 до 5,74 мм, а в дерев із типовою структурою ‒ від 2,36 до 3,53 мм. Аналогічну тенденцію зміни показників макроструктури виявлено для ширини ранньої та пізньої зони деревини в річному кільці. Встановлено збільшення об’ємної маси стовбурної деревини в дерев із прямоволокнистою деревиною зі зростанням кількості річних кілець в 1 см. Коефіцієнт кореляції між кількістю річних кілець в 1 см та різними видами показників об’ємної маси прямоволокнистої деревини знаходився у межах від 0,761 до 0,830. Висока тіснота зв’язку спостерігається також між об’ємної масою, динамічним і статичним модулями пружності деревини. У ялиці білої “хвилясто-завилькувата” виявлено від’ємну кореляційну залежність між об’ємною масою, коефіцієнтом затухання, швидкістю звуку, динамічним та статичним модулем пружності деревини, для якої встановлено значну, високу та дуже високу тісноту зв’язку. Кореляція між річним приростом та іншими фізико-механічними показниками хвилясто-завилькуватої деревини відсутня. До кваліметричних маркерів неруйнівного діагностування фізико-механічної якості хвилясто-завилькуватої деревини віднесено швидкість звуку в повздовжньому напрямку. Парна кореляційна залежність між швидкістю звуку в повздовжньому напрямку та об’ємною масою хвилясто-завилькуватої деревини характеризується більшою тіснотою зв’язку порівняно з прямоволокнистою деревиною. Залежність між об’ємною масою та статичним модулем пружності деревини описано рівняннями регресії першого порядку для ялиці білої з типовою структурою деревини ‒ Eп=28,09ρ8%-601,32 (R²=0,65) та з хвилеподіб-ними утворами стовбура ‒ Eх= -13,55ρ8%+13 025,42 (R²=0,49). Між статичним та динамічним модулем пружності встановлено також прямолінійну регресійну залежність для прямоволокнистої ‒ ELп = 1,25Eп - 2 435,65 (R² = 0,82) та хвилясто-завилькуватої деревини ‒ ELх = 1,35Eх - 173,62 (R²=0,70). Досліджено, що динамічний модуль пружності хвилясто-завилькуватої деревини на 32% більший, ніж статичний модуль пружності. Подібна тенденція не властива для прямоволокнистої деревини, де різниця абсолютних значень модулів пружності може змінюється в межах ±10%. Результати кореляційно-регресійного аналізу інтегральних показників фізичної та механічної якості стовбурної деревини ялиці білої свідчать про значущу різницю кваліметричними маркерами хвилясто-завилькуватої та прямоволокнистої деревини. Встановлено, що середні значення тангентального розбухання, кількості річних кілець в 1 см та статичного модуля пружності прямоволокнистої деревини на 26, 30 та 36% відповідно більші від аналогічних показників деревини ялиці білої “хвилясто-завилькувата”. Об’ємна маса прямоволокнистої деревини характеризується меншими середніми значенням. Середнє значення базисної щільності хвилясто-завилькуватої деревини на 23% більше від фізичної характеристики у дерев із прямоволокнистою деревиною. Значні відмінності якісних характеристик хвилясто-завилькуватої деревини ялиці білої зумовлені різкою зміною її структури впорядкування деревного волокна відносно осі ростучого дерева. Коефіцієнт анізотропії розбухання прямоволокнистої деревини змінюється в межах від 1,6 до 2,9, а його середнє значення на 14% більше від ідентичного показника неоднорідності для ялиці білої “хвилясто-завилькувата”. На підставі результатів дослідження внутрішньовидової диференціації ялиці білої за структурою деревини рекомендовано при сортуванні круглих лісоматеріалів виділити клас якості ялиця біла із декоративною деревиною та позначати його “Яц-д”. Узагальнені статистичні дані фізико-механічних властивостей стовбурної прямоволокнистої та хвилясто-завилькуватої деревини ялиці білої в умовах Буковинських Карпат використовувати для заготівлі сортиментів цільового призначення та з декоративною текстурою деревини. Для визначення механічної якості ялицевих сортиментів визначено рівняння першого порядку на висоті стовбура 1,3 м ‒ Eп = 335,55Nрічн.кіл. + 7330,56 (R² = 0,73) та 7,0 м ‒ Eп = 416,08Nрічн.кіл. + 6851,34 (R² = 0,63). Для створення лісових деревостанів із підвищеною об’ємною масою стовбурної деревини проводити селективний відбір ялиці білої “хвилясто-завилькувата”.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Природна стійкість деревини Abies alba Mill. в Українських Карпатах
    (НЛТУ України, 2023-05-26) Кополовець Ярослав Михайлович; Kopolovets, Ya.
    Аналіз вітчизняної та іноземної наукової літератури сфокусовано на біотичному та абіотичному впливі на біологічну стійкість лісової екосистеми та її важливої складової – деревного виду. Проаналізовано структурні відмінності деревини у різних типах лісу як природного полімеру, який складається з целюлози, геміцелюлози та лігніну. Біологічне руйнування деревини у ростучому дереві пов’язано із живими організмами – грибами, бактеріями та комахами, для яких вона є потенційним джерелом живлення. Проаналізовано комплексну дію різних видів патогенів із різних екологічних груп комах фітофагів, вплив яких істотно змінює захисні функції лісової екосистеми. Біодеградацію стовбурної деревини ялиці білої розглянуто в контексті ураження ялицевих деревостанів шкідниками (короїд, вусач тощо) та грибами (коренева губка, опеньок та інші збудники стовбурної гнилизни), що відчутно впливають на кваліметричні ознаки стовбурної деревини. Літературний огляд результатів дослідження властивостей деревини ялиці білої проведено в розрізі її структурних та фізичних відмінностей від біотичних чинників з врахуванням впливу висотно-екологічних умов та типів лісу. Встановлено, що питання вивчення природної стійкості стовбурної деревини ялиці білої проти поверхневої плісняви, деревинозафарбувальних та деревиноруйнівних грибів у розрізі зміни її фізичної якості деревини та кваліметричних ознак круглих лісоматеріалів залишається малодослідженим. Для вивчення природної стійкості деревини Abies alba Mill. в лісорослинних умовах Українських Карпат відібрано 14 ялицевих деревостанів у ДП “Перечинське лісове господарство”, ДП “Великоберезнянське лісове господарство” та ДП “Берегометське лісомисливське господарство”. Район дослідження характерний чіткою вертикальною поясністю лісової рослинності та мішаних насаджень за участю ялиці білої від 350 до 1045 м н.р.м. Вивчення природної стійкості стовбурної деревини ялиці білої та зміни її фізичних властивостей під дією біологічних пошкоджень (поверхневої плісняви; деревинозафарбувальних та деревиноруйнівних грибів, комахами) проведено у вологій буковій суяличині та яличині, вологій грабово-буковій суяличині та яличині, вологій смереково-буковій суяличині та яличині. Дослідженнями охоплено наступні лісівничо-таксаційні показники: тип лісу, склад насадження, абсолютну висоту, вік, середній діаметр, середню висоту, клас бонітету та відносну повноту. Для вивчення природної стійкості стовбурної деревини та її фізичних властивостей нами відібрано 36 модельних дерев, з яких випиляно 108 кряжів деревини. Водночас кваліметричними дослідженнями охоплено 180 дерев ялиці білої. Природну стійкість деревини ялиці білої досліджено на взірцях у кількості 2160 шт. Кваліметричними ознаками стовбурної деревини визнано вади деревини рогівку, несправжнє ядро та біологічне пошкодження комахами і пошкодження деревинозабарвлюваль- ними та деревиноруйнівними грибами. Для оброблення результатів дослідження використано програмне забезпечення SPSS 17.0, Excel та Statistica 10.0, а для порівняння середніх значень кількості річних кілець в 1 см, показників об’ємної маси та анізотропії всихання деревини застосовано однофакторний дисперсійний аналіз. За результатами вивчення макроскопічних особливостей стовбурної деревини виділено три класи стійкості деревини за кількістю річних кілець в 1 см: 1-й клас характерний у вологій грабово-буковій суяличині та яличині на абсолютній висоті нижче 600 м н.р.м. із Nр.к. < 3 шт.·см-1; 2-й клас – у вологій смереково-буковій яличині та буковій суяличині на абсолютній висоті від 601 до 800 м н.р.м. із 3 шт.·см-1 ≤ Nр.к. ≤5 шт.·см-1 та 3-й клас – у вологій смереково-буковій суяличині та буковій яличині на абсолютній висоті понад 800 м н.р.м. із Nр.к. > 5 шт.·см-1. Варіація кількості річних кілець в 1 см ялиці білої для досліджуваних ялицевих деревостанів перебуває у межах від 1,0 до 9,5 шт.·см-1 із середнім значенням 4,2 шт.·см-1, яке рівне річному приросту 2,4 мм, що відповідає класу якості деревини “А” для круглих лісоматеріалів. За об’ємною масою деревини виділено аналогічно три класи стійкості: 1-й клас має стандартну щільність деревини менше 440 кг·м-3, 2-й клас – від 441 до 499 кг·м-3 та 3-й клас – більше 500 кг·м-3. Середнє значення об’ємної маси деревини 3-го класу є на 27,2% більшим від аналогічного показника 1-го класу стійкості деревини і на 12,4% ‒ від 2-го класу. Найбільші значення анізотропії всихання деревини ялиці білої характерні для 3-го класу стійкості деревини із кількістю річних кілець більше 5 шт.·см-1 та стандартною щільністю більше 500 кг·м-3. Показник усихання деревини за об’ємом змінюється від 11,4% до 13,5% із середнім значенням 12,7%, яке є на 11,5% більшим від аналогічного показника для 1-го класу стійкості. Коефіцієнт анізотропії стиглої деревини 1-го класу стійкості ялиці білої змінюється від 2,27 до 2,00 із середнім значенням kβt/βr = 2,15, 2-го класу – від 1,91 до 2,23 із середнім значенням kβt/βr = 2,05 та 3-го класу від 2,17 до 1,89 із середнім значенням kβt/βr = 2,03. За розмірно-якісними характеристиками ялиці білої визначено, що у відземковій частині стовбура довжина вади деревини - окоренкуватість є меншою на 54,5% у дерев ялиці білої віком до 75 років порівняно з деревами віком понад 75 років. Безсучкова зона ялиці білої є приблизно на 35% більшою у дерев віком до 75 років порівняно з деревами старшими за 75 років, що частково обумовлено збільшенням абсолютної повноти у досліджуваних деревостанах. Визначено, що вада деревини - рогівка істотно впливає на клас якості деревини ялиці білої, що має більше 75 років. Ширина річного кільця у відземковій частині круглого лісоматеріалу у віковій групі понад 75 років є на 8,1% більшою порівняно з аналогічним показником для круглих лісоматеріалів у віковій групі від 59 до 75 років. Діаметр несправжнього ядра в ялиці білої віком понад 75 років є в середньому на 60,4% більшим від аналогічного показника для дерев віком менше 75 років. Встановлено, що деревина несправжнього ядра характеризується наявністю вади деревини “м’яка гнилизна” і знижує якість деревини круглих лісоматеріалів до класу “D”. Між довжиною серединної окружності ділового лісоматеріалу та довжиною ділової деревини в стовбурі і між діаметром лісоматеріалів без кори у нижньому торці та довжиною вади деревини окоренкуватість встановлено прямолінійну залежність. Аналогічну залежність визначено між діаметром несправжнього ядра та серединним діаметром круглого лісоматеріалу (dн.я. = 1,13dн.т. - 29,45; R² = 0,71), а також між діаметром несправжнього ядра та діаметром круглого лісоматеріалу у верхньому торці без кори (dн.я. = 0,83 d½Lстов. - 19,35; R² = 0,69). В уражених шкідниками ялицевих деревостанах встановлено, що зі збільшенням віку дерева збільшується кількість дерев ялиці білої із несправжнім ядром та площа пошкодження заболонної деревини, а залежність між діаметром несправжнього ядра стовбура та віком дерева описується рівнянням першого порядку (dн.я. = 1,20А - 75,29, R² = 0,72). Встановлено особливості поширення хаменерія вузьколистого у різних висотно-екологічних умовах Українських Карпат. Найбільші значення рясності хаменерія вузьколистого властиві для абсолютної висоти 1042 м н.р.м., що змінюється від 20,0 шт.·100 м-2 до 32,0 шт.·100 м-2 із середнім значенням 25,8 шт.·100 м-2. Найменші значення поширення виду характерні для абсолютної висоти 365 м н.р.м. і знаходяться в межах від 0,05 шт.·100 м-2 до 0,10 шт.·100 м-2 із середнім значенням 0,07 шт.·100 м-2. Встановлено, що біологічні пошкодження ялиці білої та рясність хаменерія вузьколистого збільшується експоненціально щодо абсолютної висоти і описується рівняннями Nбіол.п. = 13,178e0,001АВ (R2 = 0.96) та Рзн.вуз. = 0,0042e0,0083АВ (R2 = 0.99) відповідно. Ураження іржею хвої та некрозом кори ялиці білої відбувається у лісових насадженнях по схилу від вершини до підніжжя гір. Встанволено, що ураження деревинозафарбувальними грибами Aspergillus sp., Ceratocystis comatum Mill. & Cernz та Ceratocystis coeruleum (Munch.) H. et Syd. впродовж 6 місяців не надто впливають на щільність стовбурної деревини. Базисна щільність деревини на початковій стадії ураження змінюється від 331 кг·м-3 до 419 кг·м-3 із середнім значенням 361 кг·м-3. Біологічні пошкодження деревиноруйнівними грибами Phellinus hartigii та Fomitopsis pinicola (Swartz: Fr.) P. Karst. впродовж 6-24 місяців уже суттєво впливають на об’ємну масу деревини. Базисна щільність деревини, ураженої грибами впродовж періоду від 6 місяців до 2 років, зменшується на 27,8% порівняно зі щільністю біологічно непошкодженої деревини ялиці білої. Різниця між щільністю здорової деревини в абсолютно сухому стані та щільністю деревини у середній стадії біологічного пошкодження сягає 28,5…31,8%, а зі значними грибними ураженнями – 35,2…43,7%. Аналогічна тенденція характерна для базисної щільності деревини зі значним грибним ураженням. Грибні ураження Phellinus hartigii та Fomitopsis pinicola (Swartz: Fr.) P. Karst. впродовж 6-24 місяців істотно впливають на тангентальне та радіальне всихання деревини ялиці білої, що зумовлює їх зменшення на 19,2% та 29,7% від аналогічних показників анізотропії всихання здорової деревини. Досліджено, що зміна фізичних властивостей стовбурної деревини ялиці білої внаслідок грибних уражень Phellinus hartigii та Fomitopsis pinicola (Swartz: Fr.) P. Karst упродовж більше 6 місяців зменшує якісні характеристики деревини, що потрібно враховувати у веденні лісового господарства для своєчасної заготівлі якісних круглих лісоматеріалів. За природною стійкістю стовбурної деревини ялиці білої виділено чотири класи: І) здорова деревина ‒ без зовнішніх ознак біологічного пошкодження грибами; ІІ) деревина з наявністю поверхневої (плівчастої) плісняви до шести місяців; ІІІ) деревина із середнім ураженням деревинозафарбувальними та деревиноруйнівними грибами від півроку до двох років; IV) деревина зі значним ураженням деревиноруйнівними грибами більше двох років.