Минко Д.В., Драга В.А., Киричкова Е.В.
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДРЕВЕСИНЫ РОДА CARPINUS В ТАМАНСКОМ ЛЕСУ ГОРОДА СТАВРОПОЛЯ С ПОМОЩЬЮ ИМПУЛЬСНОЙ ТОМОГРАФИИ *
Аннотация:
в данной статье представлены результаты исследования состояния древесины вида Carpinus caucasica Yrossh. в Таманском лесу г. Ставрополя, выполненные с использованием метода импульсной томографии. Анализ проводился на основе данных, полученных от сканирования выборочных деревьев в разных частях леса. Импульсная томография (ИТ) представляет собой передовой неинвазивный метод диагностики состояния древесины, который открывает новые возможности для исследования внутренней структуры деревьев, выявления скрытых дефектов (гниль, полости, трещины) и оценки биомеханических свойств древесины. Полученные данные способствуют прогнозированию рисков, связанных с падением деревьев, и разработке превентивных мер по обеспечению их безопасности. Лесные экосистемы обеспечивают поддержание биогеохимических циклов, регулируют водный баланс, предотвращают эрозию почв, смягчают климатические изменения. Биоразнообразие играет ключевую роль в устойчивости и продуктивности лесов, обеспечивая их способность к самовосстановлению и адаптации к изменяющимся условиям. Исследование подчеркивает значимость применения импульсной томографии для контроля динамики роста деревьев и прогнозирования состояние лесных насаждений в долгосрочной перспективе.
Ключевые слова:
деревья, импульсная томография, состояние древесины, скорость прохождения импульсов, Арботом
ВВЕДЕНИЕ.Граб кавказский - С. caucasica Yrossh. - теневыносливый древесный вид, играющий важную роль в формировании лесных экосистем и обладающая рядом ценных экологических свойств. Дерево высотой до 30—35 м. Выделен на Кавказе как разновидность граба обыкновенного; некоторые исследователи считают его отдельным видом. Основное его отличие от граба обыкновенного в плодах: орешки более узкие и мелкие. Ценная горно-защитная порода, нередко корни его срастаются, часто выступают на поверхность и служат преградой для падающих сверху камней.Присутствие граба в составе насаждений свидетельствует о высоком плодородии почвы. Обильный листовой опад граба быстро разлагается, способствуя образованию мягкого гумуса, богатого минеральными элементами. Это приводит к улучшению физико-химических свойств почвы, повышению ее плодородия и влагоудерживающей способности. Граб часто формирует второй ярус в смешанных древостоях, где он не только улучшает почву, но и способствует формированию благоприятного микроклимата, защищая почву от перегрева и иссушения. В качестве подлеска граб особенно желателен в насаждениях с плотным опадом и медленным разложением органических остатков, например, в чистых дубняках. Однако, воздействие неблагоприятных экологических факторов, механические повреждения и различные заболевания могут приводить к ухудшению состояния древесины, формированию внутренних дефектов и снижению устойчивости деревьев. Поэтому, своевременная и точная диагностика состояния древесины вида Carpinus caucasica Yrossh. является важным аспектом обеспечения безопасности и поддержания здоровья древесной растительности.Проведенное исследование акцентирует внимание на высокой значимости импульсной томографии (ИТ) как инструмента мониторинга и управления состоянием древесных насаждений в условиях лесных экосистем. Метод позволяет осуществлять неинвазивную диагностику, выявлять скрытые дефекты и оценивать риски, связанные с безопасностью деревьев. Цель данной работы заключается в исследовании возможности оценки состояния древесины вида Carpinus caucasica Yrossh. в Таманском лесу города Ставрополя с помощью импульсной томографииМЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.Данное исследование проводилось в 2024 г. и было проверено более 30 деревьев вида Carpinus caucasica Yrossh. в Таманском лесу города Ставрополя с использованием импульсной томографии.Прибор, с помощью которого проводилось исследование, называется Arbotom® – это импульсный томограф, предназначенный для неинвазивной оценки состояния древесных насаждений. Принцип действия прибора основан на измерении скорости распространения звуковых импульсов в древесине с помощью сети сенсоров (от 2 до 24), закрепляемых на стволе дерева. Скорость распространения звука коррелирует с плотностью древесины, что позволяет выявить участки с пониженной плотностью, свидетельствующие о наличии дефектов (гниль, полости). Рис. 1. Размещение датчиков на стволе деревьев и пути акустических измерений Программное обеспечение Arbotom® позволяет визуализировать результаты измерений в виде двумерных (томограммы) или трехмерных моделей, отображающих внутреннюю структуру ствола дерева. На томограммах участки древесины с различной плотностью окрашиваются разными цветами, что облегчает интерпретацию данных. Участки с высокой скоростью распространения звука (здоровая древесина) обычно отображаются зеленым цветом, а участки с низкой скоростью (пораженные гнилью) – красным или оранжевым.Модуль 3D расширяет возможности прибора, позволяя получать данные о состоянии древесины не только в одной плоскости, но и в выбранном объеме (цилиндр). Это позволяет создавать виртуальные "спилы" ствола на необходимой высоте и получать более полную информацию о распространении дефектов.РЕЗУЛЬТАТЫ.Учитывая результаты исследования, выяснилось, что состояние древесины вида Carpinus caucasica Yrossh. в Таманском лесу города Ставрополя с учетом различных факторов, таких как возраст деревьев, условия произрастания и антропогенное воздействие соответствует состоянию отличное. Подавляющие большинство деревьев данного вида (около 90%) являются полностью здоровыми, никаких дефектов у них найдено не было. Остальные деревья (10%) имеют небольшие изменения в древесине, но это не является критическим, так как процент пониженной плотности не превышает 7%. Результаты можно наблюдать на рис. 2Исследование подчеркивает необходимость периодического мониторинга состояния деревьев с использованием таких методов, как импульсная томография, для своевременного выявления и предотвращения потенциальных опасностей, так как данный вид является индикатором высокого экологического потенциала лесных экосистем.Рис. 2. Двухмерная импульсная томография стволов вида Carpinus caucasica Yrossh.ВЫВОДЫ.На основании экспериментальных данных, проведенных в настоящей работе, могут быть сделаны следующие выводы. 1. Программное обеспечение Arbotom® позволяет визуализировать результаты измерений в виде двумерных (томограммы) или трехмерных моделей, отображающих внутреннюю структуру ствола дерева.2. В деревьях, обследованных томографом, точно выявлено местонахождение дефекта. 3. Обследование деревьев томографом не является травматичным по сравнению с традиционным методом взятия керна.4. Для профилактики и защиты граба от грибных заболеваний и вредителей семян его орешки необходимо протравливать химическими веществами — фунгицидами и протравителями. 5. Визуализация результатов импульсной томографии в виде томограмм существенно упрощает интерпретацию данных и делает метод доступным для широкого круга специалистов. 6.Анализ томограмм позволяет проводить раннюю диагностику проблем, связанных со здоровьем и безопасностью деревьев, принимать обоснованные решения о проведении лесозащитных мероприятий и планировать работы по уходу за древесными насаждениями.
Номер журнала Вестник науки №4 (73) том 4
Ссылка для цитирования:
Минко Д.В., Драга В.А., Киричкова Е.В. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДРЕВЕСИНЫ РОДА CARPINUS В ТАМАНСКОМ ЛЕСУ ГОРОДА СТАВРОПОЛЯ С ПОМОЩЬЮ ИМПУЛЬСНОЙ ТОМОГРАФИИ // Вестник науки №4 (73) том 4. С. 936 - 943. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/14176 (дата обращения: 02.06.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+