ارزيابي مساحت چوب‌ برون درخت كاج سياه (Pinus nigr) به روش توموگرافي امپدانس الكتريكي

Determination off sapwood area in Pinus nigral by electrical impedance tomography

ازآنجايي‌كه حيات درخت به ناحيه چوب برون وابسته است، لذا شناسايي و اندازه‌گيري ضخامت آن در درختان سرپا، توجه متخصصين جنگل را به خود جلب كرده است؛ اما شناسايي آن در گونه­هاي مختلف درختي با چالش‌هاي جدي و متنوع روبرو است. ازاين‌رو در تحقيق حاضر، استفاده از توموگرافي امپدانس الكتريكي براي محاسبه نسبت چوب برون به چوب درون و تغييرات مقادير امپدانس الكتريكي آن‌ها دريكي از گونه­هاي مهم سوزني‌برگ (Pinus nigra) موردمطالعه قرار گرفت. توموگرافي امپدانس الكتريكيبا استفاده از 32 الكترود در دو ارتفاع­ 147 و 200 سانتي­متري از سطح زمين و بر روي 8 نمونه درخت در ناحيه شوپرون مجارستان انجام شد. براي تهيه توموگرام از يك جريان الكتريكي 5 ولتي بين الكترودها استفاده شد. يك رسيستومتر ميزان امپدانس الكتريكي بين نواحي مختلف درخت را اندازه‌گيري كرد. نتايج نشان داد كه ناحيه چوب برون نسبت به ناحيه چوب درون در انتقال جريان الكتريسيته، نقش بيشتري داشته و مقاومت الكتريكي در آن نسبت به درون‌چوب كم‌تر بوده است. در تمام توموگرام­ها سه ناحيه رنگي با تفاوت­هاي معني­دار در ميزان امپدانس الكتريكي به‌وضوح قابل‌مشاهده بود. نواحي اطراف مغز بارنگ قرمز، بيشترين امپدانس و نواحي مجاور پوست بارنگ آبي تيره، كمترين مقاومت را در برابر جريان الكتريكي از خود نشان دادند. تفاوت 9 درصدي در ميزان رطوبت، تغيير محسوس pH (88/3˃52/4) و اختلاف در تركيبات شيميايي، باعث ايجاد تمايز در دو ناحيه چوب برون و چوب درون شد، اما مقدار يون­هاي پتاسيم اندازه‌گيري شده در هر دو ناحيه يكسان و تقريباً اثري بر الگوهاي رنگي در توموگرام هاي حاصله نداشت. با توجه به‌سادگي استفاده از توموگرافي امپدانس الكتريكي، زمان كوتاه آزمايش و تخريب جزئي ساختار ماده موردمطالعه و همچنين عدم احتياج به قطع درخت، استفاده از اين تكنيك در ارزيابي كيفي جنگل پيشنهاد مي‌شود.

Since the life of a tree strongly depends on sapwood area activity, the detection and thickness measurement of sapwood area in living trees are important for forest scientists. However, determination of sapwood zones has various challenges in different species. In this research, the electrical impedance tomography was applied to calculate sapwood-heartwood ratio and electrical impedance variations in the given area in one of the most important softwood species (Pinus nigra). A GeoPic-32 multielectrode resistivity meter with some modifications, was used to measure electric impedance distribution in two heights of 147 and 200 cm of 8 pine tree cross sections in Sopron of Hungary. For providing tomograms, a 5 voltage electrical current was conducted among installed electrodes. The impedance value maps on the studied cross sections were also measured by a resistometer device. The tomography map showed that the role of sapwood area for electricity conductivity, compared with heartwood, was more pronounced. For all achieved tomograms, three zones with different colored pattern were detected. The red colored parts surrounding pith area had the highest values while the minimum resistivity values with the dark blue color, were recorded for area near the bark. 9 percentage difference in moisture content between sapwood and heartwood, pH variation (4.52˃3.88) and consequently different quantities in chemical components affected electrical properties distribution in cross section of trees. But potassium content had no pronounced effect on tomogram patterns obtained. Finally, this technique is suggested to evaluate trees in forest because of facility, shortening of time, and minor destruction as well as no necessity to cut the tree.