دوره 10، شماره 19 - ( بهار و تابستان 1401 )
جلد 10 شماره 19 صفحات 163-155 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Nasiri M, Asadi H, Sharifi H. (2022). The Effect of Cellulose and Lignin Content on Tensile Strength of Tree Species. Ecol Iran For. 10(19), 155-163. doi:10.52547/ifej.10.19.155
URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-434-fa.html
URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-434-fa.html
نصیری مهران، اسدی حامد، شریفی حسن. تأثیر میزان سلولز و لیگنین بر مقاومت کششی ریشه گونه های درختی (مطالعه موردی: جنگل دارابکلا- شمال ایران) بوم شناسی جنگل های ایران (علمی- پژوهشی) 1401; 10 (19) :163-155 10.52547/ifej.10.19.155
مهران نصیری*1، حامد اسدی1، حسن شریفی2
1- گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
2- گروه صنایع چوب و فراورده های سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
2- گروه صنایع چوب و فراورده های سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
چکیده: (2790 مشاهده)
مقدمه و هدف: ریشه گیاهان یکی از مهمترین مصالح زنده جهت تثبیت و تسلیح خاک دامنه ها و شیروانیهای جاده های جنگلی می باشد. این مطالعه به منظور بررسی مقاومت کششی ریشه گونه های درختی با توجه به تغییرات میزان لیگنین، سلولز و مواد استخراجی از ریشه انجام شد.
مواد و روش‌ها: این مطالعه در جنگل دارابکلا استان مازندران انجام شد. برای تعیین مقاومت کششی ریشه درختان، نمونه های ریشه از درختان راش، ممرز، توسکا، آزاد، انجیلی و بلوط بلندمازو به روش حفر چاله جمع آوری و آزمایش مقاومت کششی با استفاده از دستگاه اینسترون برای آنها انجام شد. همچنین میزان لیگنین، سلولز، خاکستر و مواد استخراجی برای ریشه گونه های مختلف درختی با استفاده از تجزیه شیمیایی اندازه گیری شد. به منظور مقایسه مقاومت کششی ریشه های گونه های درختی از تجزیه واریانس یکطرفه استفاده شد. همچنین از تحلیل چند متغیره تشخیص برای تعیین معنی‌داری و طبقه بندی گونه ها بر اساس مقادیر سلولز، لیگنین، خاکستر و مواد مستخرجی استفاده شد.
یافته‌ها: بیشترین مقاومت کششی برای گونه بلوط (MPa70/1) و انجیلی ( MPa 60/1) و کمترین مقاومت کششی برای گونه های توسکا ( MPa 41/2) و راش( MPa45/3) ثبت شد. نتایج نشان داد در گونه های راش، توسکا و انجیلی میزان لیگنین بالاتر از میزان سلولز اندازه گیری شده است. درحالیکه در گونه آزاد سلولز بیشترین سهم را دارد. در گونه راش و توسکا که مقادیر لیگنین آنها بیشتر است، میانگین مقاومت کششی اندازه گیری شده از سایر گونه ها کمتر و برای گونه بلوط و ممرز که مقادیر سلولز آنها بیشتر ثبت شد، مقاومت کششی بیش از سایر گونه ها می باشد. نتایج تحلیل تشخیص نشان میدهد سه گروه با درصد انطباق پذیری بالا توسکا-راش، ممرز-آزاد و انجیلی-بلوط تشکیل شده است که با توجه به نتایج آزمایشهای مقاومت کششی و تجزیه شیمایی ریشه وضعیت تقریباً مشابهی دارند.
نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج این مطالعه بررسی میزان لیگنین و سلولز ریشه گونه های مختلف و همچنین توجه به تحلیل تشخیص و گروه بندی گونه ها با در نظر گرفتن چند عامل می تواند به محققان در تصمیم گیری برای انتخاب گونه مناسب پروژه های زیست مهندسی کمک زیادی نماید.
مواد و روش‌ها: این مطالعه در جنگل دارابکلا استان مازندران انجام شد. برای تعیین مقاومت کششی ریشه درختان، نمونه های ریشه از درختان راش، ممرز، توسکا، آزاد، انجیلی و بلوط بلندمازو به روش حفر چاله جمع آوری و آزمایش مقاومت کششی با استفاده از دستگاه اینسترون برای آنها انجام شد. همچنین میزان لیگنین، سلولز، خاکستر و مواد استخراجی برای ریشه گونه های مختلف درختی با استفاده از تجزیه شیمیایی اندازه گیری شد. به منظور مقایسه مقاومت کششی ریشه های گونه های درختی از تجزیه واریانس یکطرفه استفاده شد. همچنین از تحلیل چند متغیره تشخیص برای تعیین معنی‌داری و طبقه بندی گونه ها بر اساس مقادیر سلولز، لیگنین، خاکستر و مواد مستخرجی استفاده شد.
یافته‌ها: بیشترین مقاومت کششی برای گونه بلوط (MPa70/1) و انجیلی ( MPa 60/1) و کمترین مقاومت کششی برای گونه های توسکا ( MPa 41/2) و راش( MPa45/3) ثبت شد. نتایج نشان داد در گونه های راش، توسکا و انجیلی میزان لیگنین بالاتر از میزان سلولز اندازه گیری شده است. درحالیکه در گونه آزاد سلولز بیشترین سهم را دارد. در گونه راش و توسکا که مقادیر لیگنین آنها بیشتر است، میانگین مقاومت کششی اندازه گیری شده از سایر گونه ها کمتر و برای گونه بلوط و ممرز که مقادیر سلولز آنها بیشتر ثبت شد، مقاومت کششی بیش از سایر گونه ها می باشد. نتایج تحلیل تشخیص نشان میدهد سه گروه با درصد انطباق پذیری بالا توسکا-راش، ممرز-آزاد و انجیلی-بلوط تشکیل شده است که با توجه به نتایج آزمایشهای مقاومت کششی و تجزیه شیمایی ریشه وضعیت تقریباً مشابهی دارند.
نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج این مطالعه بررسی میزان لیگنین و سلولز ریشه گونه های مختلف و همچنین توجه به تحلیل تشخیص و گروه بندی گونه ها با در نظر گرفتن چند عامل می تواند به محققان در تصمیم گیری برای انتخاب گونه مناسب پروژه های زیست مهندسی کمک زیادی نماید.
فهرست منابع
1. Abdi, E., B. Majnounian, M. Genet and H. Rahimi. 2010. Quantifying the effects of root reinforcement of Persian Ironwood (Parrotia persica) on slope stability; a case study: Hillslope of Hyrcanian forests, northern Iran. Ecological Engineering, 36: 1409-1416. [DOI:10.1016/j.ecoleng.2010.06.020]
2. Baets, S.D., J. Poesen, B. Reubens, K.Wemans, J. De Baerdemaeker and B. Muys. 2008. Root tensile strength and root distribution of typical Mediterranean plant species and their contribution to soil shear strength. Plant and soil, 305(1-2): 207-226. [DOI:10.1007/s11104-008-9553-0]
3. Bischetti, G.B., E.A. Chiaradia, T. Simonato, B. Speziali, B. Vitali, P. Vullo and A. Zocco. 2005. Root strength and root area of forest species in Lombardy (Northern Italy). Plant Soil, 278: 11-22. [DOI:10.1007/s11104-005-0605-4]
4. Commandeur, P.R. and M.R. Pyles. 1991. Modulus of elasticity and tensile strength of Douglas-fir roots. Canadian journal of forest research, 21(1): 48-52. [DOI:10.1139/x91-007]
5. Delmer, D.P. and Y. Amor. 1995. Cellulose biosynthesis. The Plant Cell, 7(7): 987-992. [DOI:10.2307/3870052]
6. Genet, M., N. Kokutse, A. Stokes, T. Fourcaud, X. Cai, J. Ji and S. Mickovski. 2008. Root reinforcement in plantations of Cryptomeria japonica D. Don: effect of tree age and stand structure on slope stability. Forest Ecology and Management, 256: 1517-1526. [DOI:10.1016/j.foreco.2008.05.050]
7. Genet, M., A. Stokes, F. Salin, S.B. Mickovski, T. Fourcaud, J.F. Dumail and R.Van Beek. 2005. The influence of cellulose content on tensile strength in tree roots. Plant and soil, 278(1-2): 1-9. [DOI:10.1007/s11104-005-8768-6]
8. Hathaway, R.L. and D. Penny.1975. Root strength in some Populous and Salix clones. New Zeal J. Bot, 13: 333-343. [DOI:10.1080/0028825X.1975.10430330]
9. Kerstens, S., W.F. Decraemer and J.P. Verbelen. 2001. Cell walls at the plant surface behave mechanically like fiber reinforced composite materials. Plant Physiol, 127: 381-385. [DOI:10.1104/pp.010423]
10. Leavitt, S.W. and S.R. Danzer. 1993. Method for batch processing small wood samples to holocellulose for stable-carbon isotope analysis. Anal. Chem, 65: 87-89. [DOI:10.1021/ac00049a017]
11. Makarova, O.V., P. cofie and A.J. Koolen. 1998. Axial stress-strain relationships of fine roots of Beech and Larch in loading to failure and in cyclic loading. Soil & Tillage Research, 45: 175-187. [DOI:10.1016/S0933-3630(97)00017-2]
12. Naghdi, R., S. Maleki, E. Abdi, R. Mousavi and M. Nikooy. 2013. Assessing the effect of Alnus roots on hillslope stability in order to use in soil bioengineering. Journal of forest science, 59 (11): 417-423. [DOI:10.17221/47/2013-JFS]
13. Niklas, K.J. 1992. Plant biomechanics: an engineering approach to plant form and function. University of Chicago press.
14. Nilaweera, N.S. and P. Nutalaya. 1999. Role of tree roots in lope stabilization. Bulletin on Engineering Geology and the Environment, 57: 337-342. [DOI:10.1007/s100640050056]
15. Operstein, V. and S. Frydman. 2000. The influence of vegetation on soil strength. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Ground Improvement, 4(2): 81-89. [DOI:10.1680/grim.2000.4.2.81]
16. Pollen, N. 2007. Temporal and spatial variability in root reinforcement of streambanks: accounting for soil shear strength and moisture. Catena, 69(3): 197-205. [DOI:10.1016/j.catena.2006.05.004]
17. Sjostrom, E. 1993. Wood Chemistry Fundamentals and Applications. Second Edition Academic Press Inc, San Diego, 293 pp.
18. Stokes, A. 2002. Biomechanics of tree root anchorage. In: Waisel, Y., Eshel, A., Kafkafi, U. (Eds.), Plant Roots: The Hidden Half. Marcel Dekker, Inc., New York, 175-186 pp. [DOI:10.1201/9780203909423.ch10]
19. Turmanina, V. 1965. On the strength of tree roots. Bull. Moscow Soc. Naturalists, Biol. Sec., 70: 36-45.
20. Zhang, Ch., L. Chen and J. Jiang. 2014. Why fine tree roots are stronger than thicker roots: The role of cellulose and lignin in relation to slope stability. Geomorphology, 206: 196-202. [DOI:10.1016/j.geomorph.2013.09.024]
21. Zhang, Ch., X. Zhoua, J. Jiang, Y. Wei. and J. Ma. 2018. Root moisture content influence on root tensile tests of herbaceous plants. Catena, 172: 140-147. [DOI:10.1016/j.catena.2018.08.012]
22. Zhu, J., Y. Wang, Y. Wang, Zh. Mao and E.J. Langendoen. 2020. How does root biodegradation after plant felling change root reinforcement to soil? Plant and Soil, 446: 79-94. [DOI:10.1007/s11104-019-04345-x]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
