ارزیابی مساحت چوب‌ برون درخت کاج سیاه (pinus nigr) به روش توموگرافی امپدانس الکتریکی

ازآنجایی‌که حیات درخت به ناحیه چوب برون وابسته است، لذا شناسایی و اندازه‌گیری ضخامت آن در درختان سرپا، توجه متخصصین جنگل را به خود جلب کرده است؛ اما شناسایی آن در گونه های مختلف درختی با چالش‌های جدی و متنوع روبرو است. ازاین‌رو در تحقیق حاضر، استفاده از توموگرافی امپدانس الکتریکی برای محاسبه نسبت چوب برون به چوب درون و تغییرات مقادیر امپدانس الکتریکی آن‌ها دریکی از گونه های مهم سوزنی‌برگ (pinus nigra) موردمطالعه قرار گرفت. توموگرافی امپدانس الکتریکیبا استفاده از 32 الکترود در دو ارتفاع 147 و 200 سانتی متری از سطح زمین و بر روی 8 نمونه درخت در ناحیه شوپرون مجارستان انجام شد. برای تهیه توموگرام از یک جریان الکتریکی 5 ولتی بین الکترودها استفاده شد. یک رسیستومتر میزان امپدانس الکتریکی بین نواحی مختلف درخت را اندازه‌گیری کرد. نتایج نشان داد که ناحیه چوب برون نسبت به ناحیه چوب درون در انتقال جریان الکتریسیته، نقش بیشتری داشته و مقاومت الکتریکی در آن نسبت به درون‌چوب کم‌تر بوده است. در تمام توموگرام ها سه ناحیه رنگی با تفاوت های معنی دار در میزان امپدانس الکتریکی به‌وضوح قابل‌مشاهده بود. نواحی اطراف مغز بارنگ قرمز، بیشترین امپدانس و نواحی مجاور پوست بارنگ آبی تیره، کمترین مقاومت را در برابر جریان الکتریکی از خود نشان دادند. تفاوت 9 درصدی در میزان رطوبت، تغییر محسوس ph (3.88˃4.52) و اختلاف در ترکیبات شیمیایی، باعث ایجاد تمایز در دو ناحیه چوب برون و چوب درون شد، اما مقدار یون های پتاسیم اندازه‌گیری شده در هر دو ناحیه یکسان و تقریباً اثری بر الگوهای رنگی در توموگرام های حاصله نداشت. با توجه به‌سادگی استفاده از توموگرافی امپدانس الکتریکی، زمان کوتاه آزمایش و تخریب جزئی ساختار ماده موردمطالعه و همچنین عدم احتیاج به قطع درخت، استفاده از این تکنیک در ارزیابی کیفی جنگل پیشنهاد می‌شود.

Determination of sapwood area in Pinus nigra by electrical impedance tomography

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 sapwoodheartwood ratio and electrical impedance variations in the given area in one of the most important softwood species (Pinus nigra). A GeoPic32 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 5voltage 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.