بررسی ویژگی‌های بیومتری، فیزیکی و شیمیایی چوب بلوط ایرانی (Quercus brantii Lindl.) (مطالعه‌ی موردی؛ شهرستان لردگان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کازشناسی ارشد دانشگاه شهرکرد

2 عضو هیات علمی دانشگاه شهرکرد

3 عضو هیأت علمی گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه زابل

4 استادیار مرکز تحقیقات منابع طبیعی و کشاورزی چهارمحال و بختیاری

چکیده

سابقه و هدف: ویژگی‌های بیومتری، فیزیکی و شیمیایی چوب گونه‌های مختلف درختی عوامل مهمی جهت تعیین، شناخت و کاربرد آنها می باشد. گونه بلوط ایرانی (Quercus brantii Lindl.) از خانواده Fagacea، مهم‌ترین و فراوانترین گونه درختی جنگل‌های زاگرس در استان‌های غرب و جنوب غربی کشور می‌باشد که ویژگی‌های بیومتری، فیزیکی و شیمیایی چوب آن تاکنون مورد مطالعه قرار نگرفته است. در این تحقیق، برخی از خصوصیات ذکر شده چوب درخت بلوط ایرانی از شهرستان لردگان استان چهارمحال و بختیاری اندازه‌گیری شد. این خصوصیات شامل ویژگی‌های بیومتری الیاف مانند طول الیاف، قطرالیاف و ضخامت دیواره سلولی، ویژگی‌های فیزیکی مانند جرم ویژه و هم‌کشیدگی و واکشیدگی حجمی و ویژگی‌های شیمیایی مانند مقدار سلولز، لیگنین و مواد استخراجی بودند. با اندازه‌گیری و بررسی این ویژگی‌ها می‌توان اطلاعات ارزشمندی در زمینه عناصر سلولی و ارتباط آن با دوام طبیعی این گونه‌ به دست آورد.
مواد و روش‌ها: این پژوهش در جنگل‌های روستای آتشگاه در 55 کیلومتری جنوب غربی شهرستان لردگان انجام شد. شهرستان لردگان یکی از مهم‌ترین رویشگاه‌های جنگلی استان چهار محال و بختیاری است. در این مطالعه تعداد سه اصله درخت سالم با قطر تقریبی 35 سانتی متر برای تعیین ویژگی‌های بیومتری (طول الیاف، قطر الیاف، قطر حفره و ضخامت الیاف)، فیزیکی (جرم ویژه، هم‌کشیدگی و واکشیدگی حجمی) و شیمیایی (میزان سلولز، میزان لیگنین، میزان مواد استخراجی و میزان خاکستر) انتخاب و قطع شد. از هر درخت سه دیسک از قطر برابر سینه تهیه و سپس نمونه‌های چوبی در جهت شعاعی درخت از مغز به سمت پوست بریده و خواص مورد نظر اندازه‌گیری شد. جداسازی الیاف با استفاده از روش فرانکلین انجام شد. برای اندازه‌گیری چگالی از استاندارد ISO-3131 استفاده شد. اندازه‌گیری میزان سلولز موجود در چوب بر اساس درصد ماده خشک چوبی و مطابق با استاندارد T264-om-88 آیین‌نامه TAPPIلیگنین بر اساس استاندارد T-222-6m-88آیین‌نامه TAPPI مواد استخراجی بر اساس استاندارد ASTM شماره D1107-84 انجام گردید.
یافته‌ها: نتایج این مطالعه نشان داد که میانگین کلی طول الیاف، قطر کلی الیاف، قطر حفره و ضخامت دیواره الیاف در جهت شعاعی به ترتیب 67/967، 14/17، 67/3 و 41/6 میکرون می‌باشد. همچنین نتایج نشان داد که جرم ویژه خشک و پایه این چوب برابر با g/cm3 10/0±00/1 و g/cm3 11/0±91/0 و میزان هم‌کشیدگی و واکشیدگی حجمی به ترتیب 12/10 و 29/11 درصد است. بررسی خصوصیات شیمیایی نشان داد که مقدار سلولز، لیگنین، مواد استخراجی و خاکستر برون چوب و درون چوب درخت بلوط ایرانی به ترتیب 37، 25، 1.19، 3.13، 41، 23، 2.6 و 3.56 درصد می باشد.

نتیجه‌گیری: به طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که روند تغییرات ویژگی‌های بیومتری و فیزیکی از محدوده مغز به سمت پوست در جهت شعاعی صعودی می‌باشد. از سوی دیگر، با توجه نتایج به دست آمده، الیاف چوب بلوط ایرانی با طول متوسط 97/0 میلی‌متر در گروه الیاف متوسط قرار می‌گیرد. آنالیز شیمیایی نشان داد که مقادیر سلولز، مواد استخراجی و خاکستر درون چوب در مقایسه با برون چوب بیشتر می باشد. بین مقدار سلولز چوب درون و چوب برون در سطح 5 درصد اختلاف معنی دار مشاهده نشد. با توجه به جرم ویژه اندازه گیری شده (g/cm30/1) چوب بلوط ایرانی جزء چوب‌های سنگین محسوب می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of biometrical, chemical and physical properties of Persian oak (Quercus brantii Lindl.) (Case study: Lordegan Township)

نویسندگان [English]

  • sedighe saeedi 1
  • farhad kool 3
  • Yaaghoub Iranmanesh 4
چکیده [English]

Background and scope
Biometrical, physical and chemical properties of various wood species are important factors for determination, identification and their applications. Persian oak (Quercus brantii Lindl.) from Fagacea family is the most abundant and important tree species in west and southwest provinces of Iran that its biometrical, physical and chemical features is not studied so far. In this study, the mentioned properties of Persian oak from Lordegan township of Charmahal va Bakhtiari province were measured. The properties are included the biometrical (fiber length, fiber diameter, lumen and cell wall thickness), physical (density and volumetric shrinkage and swelling) and chemical properties (cellulose, hemicellulose, lignin and ash content). By measuring and investigating of these characterizes could be obtained valuable information in terms of cell elements and their relationships with natural durability.

Material and Methods
This study was carried out in the forest of Atashgahe village in 55 kilometers from southwest of Lordegan Township. Lordegan Township is one the most important forest stands in Charmahal va Backtiari.
In this study, three normal trees with the diameter about 35cm were chosen to determine the biometrical (fiber length, fiber diameter, lumen and cell wall thickness), physical (density and volumetric shrinkage and swelling) and chemical features (cellulose, hemicelluloses, lignin and ash content). Form each tree; three disks were prepared at breast height of tree and testing samples were prepared along radial direction (pith, middle and bark) and then the mentioned properties were measured. Defiberation was done according to Franklin method. Determination of density was carried out based on ISO-3131standard. Cellulose, lignin and ash content were measured in accordance with TAPPI T-264-om-88 and T-222-6m-88 respectively. The content of ash was evaluated based on ASTM D1107-84.

Results
The results indicated that fiber length, fiber diameter, lumen and cell wall thickness in radial direction were 967.67, 17.14, 3.67 and 6.41 micron, respectively. Results also showed that dry and basic density were 1.01±.10and 0.91 g/cm3, respectively. Volumetric shrinkage and swelling were 10.12 and 11.29 percent, respectively. The chemical results showed that content of cellulose, hemi cellulose, lignin and ash in sap- and heartwood were 37, 25, 1,19, 3,13, 41, 23, 2,6, 3,56 %, respectively.
Conclusion
In general, the results of the present study showed that the biometrical and physical properties increased along radial direction from the pith to the bark. On the other hand, Persian oak with fiber length 0.97 mm is considered as moderate fibers. Chemical analysis indicated that cellulose, extractive and ash content in the heartwood were higher than the sapwood. There was no statistical significant different at 5 percent level between the cellulose content values in heartwood and sapwood. According to the measured dry density (1.03 g/cm3), Persian oak is categorized as heavy wood species.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Persian oak wood
  • biometrical properties
  • Physical properties
  • chemical properties
1. Azizi, A. 1990. Comparison of Mechanical Properties of Oak Wood in Lowe and Nowshahr
Forests. M.Sc. Thesis, Tehran University. (In Persian)
2. Bakhshi, R., Kiaei, M., and Mousavi, S.M.S. 2012. Wood Properties Variation along Radial
Position in Quercus castaneaefolia. Middle-East Journal of Scientific Research., 11: 4. 511-
516.
3. Dehmardeh ghaleno, M. 2011. Investigation on Physical, Mechanical, Chemical and
Biometrical Properties of E. Camaldulensis Wood from Sistan Region. J. of Wood and
Forest Science and Technology. 18: 3.157-170. (In Persian)
4. Efhami sisi, D., and Saraeyan, A.R. 2009. Evaluation of Anatomical and Physical Properties
of Juvenile/Mature Wood of Populus alba and Populus × euramericana. Iranian Journal of
wood and Paper Science Research. 24: 1.134-147. (In Persian)
5. Franklin, G.L. 1954. A rapid method for softening wood for microtome sectioning, Tropical
woods. 88: 35-36.
6. Ghadery, I., Hassanzad navroodi, I., and Torkaman, J. 2013. Effect of Altitude on Annual
Diameter Growth of Quercus libani Oliv in Kurdistan Province. Journal of plant researches
(Iranian Journal of Biology). 26: 4.434-443. (In Persian)
7. Hejazi, R. 1978. The principle of wood description. Marvi, Tehran University, Tehran. (In
Persian)
8. Hemmasi, A.H., Soodmand, R., Varshoie, A., and Bazyar, B. 2006. Study of Height Effect
on Ovendry Specific Gravity and Biometrical Ratios in Iranian Beech tree Wood from
Siahkal Forest. Journal of Agricultural Sciences. 12: 4.913-922. (In Persian)
9. Hoseinzadeh, A., and Sheikholeslami, M. 1984. Investigation of Density Variation of 10
Hardwood Species in Aslam region. Publication 28, Research institute of Forests and
Rangeland publication. (In Persian)
10. IAWA Committee, 1989. IAWA list of microscopic features for hardwood identification by
an IAWA Committee. E.A. Wheeler, P. Baas and P.E. Gasson (eds.) IAWA Bull. n.s. 10:
3.219-332.
11. Ikonen, V.P., Peltola, H., Wilhelmsson, L., Kilpeläinen, A., Väisänen, H., Nuutinen, T., and
Kellomäki, S. 2008. Modelling the distribution of wood properties along the stems of Scots
pine (Pinus sylvestris L.) and Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) as affected by
silvicultural management. Forest Ecology and management. 1356-1371.
12. Krutul, D. 1988. Content and degree of arrangement of cellulose in oak wood according to
the location in the tree stem. Annals of Warsaw Agricultural University. Forestry and Wood
Technology. 38: 39-46.
13. Lashkarbolouki, E., and Parsapajouh, D. 2005. A Study of Anatomical Characteristics, Fiber
Biometry and Some Other Physical Properties of One of the Most Important Clones of
Poplar (Populus deltoides 77.51) in Gilan. Iranian J. Natural Res., 58: 1.195-207. (In
Persian)
14. Lundgren, C. 2004. Microfibril angle and density patterns of fertilized and irrigated Norway
spruce. Silva Fennica., 38: 1.107-117.
15. Roque, R.M., and Fo, M.T. 2007. Wood density and fiber dimensions of Gmelina arborea in
fast growth trees in Costa Rica: relation to the growth rate. Forest Systems, 16: 3, 267-276.
16. Oliva, AG., Baonza Merino, V., Fernández-Golfín Seco, JI., Conde García, M., and
Hermoso Prieto, E. 2006. Effect of growth conditions on wood density of Spanish Pinus
nigra. Wood Science and Technology. 40: 190-204.
17. Parsapajouh, D. 1994. Wood technology. Tehran University. Press, 404p. (In Persian)
18. Pourbabaei, H., Cheraghi, R., and Ebrahimi, S.S. 2015. The Study of Woody Species
Structure and Diversity in the Persian Oak (Quercus brantii Lindl.) Site, Dashtak, Yasouj,
Western Iran. Journal of Zagros Forests Researches., 2: 1.1-17. (In Persian)
19. Ramazani, Sh., Talaeipour, M., Aliabadi, M., Tabeei, A., and Bazyar, B. 2013. Investigation
of the anatomical, biometry and chemical characteristics of juvenile and mature poplar
(Populus alba) wood. Iranian Journal of wood and Paper Science Research., 28: 1.182-193.
(in Persian)
20. Sabeti, H. 1994. Forests, Trees and shrubs. Yazd University. Press, 810p. (In Persian)
21. Suleman, Th., and Alnajar, Lh. 1989. Oak Wood fiber dimensional variation as a basic
indication for pulping purpose. Secand pacific Regional Wood Anatomy conference.
22. Talebi, M., Sagheb Talebi, Kh., and Jahanbazi, H. 2006. Site demands and some quantitative
and qualitative characteristics of Persian Oak (Quercus brantii Lindl.) in chaharmahal and
Bakhtiari Province (western Iran). Iranian Journal of Forest and Poplar Research. 14: 1.67-
79. (in Persian)
23. Varshoie tabrizie, A., Parsa pajouh, D., and Shekholeslami, A. 2006. The effects of site
conditions on wood biometric coefficients in Iranian beech (Fagus Forestry and Wood
Technology). Journal of Agricultural Sciences., 12: 3.677-684. (In Persian)
24. Zhang, L., Deng, X., Lei, X., Xiang, W., Peng, C., Lei, P., and Yan, W. 2012. Determining
stem biomass of Pinus massoniana L. through variations in basic density. Forestry An
International Journal of Forest Research. 85: 601-609.
25. Zobel, B., and Van Buijtenen, J.P. 1989. Wood variation: Its causes and control. Springer-
Verlag, Berlin, Germany, 363p.