Komán Szabolcs
Nemesnyár-fajták korszer ipari és energetikai hasznosítását befolyásoló faanatómiai és fizikai jellemz k
Doktori (Ph.D.) értekezés
Témavezet : Dr. Molnár Sándor egyetemi tanár
Nyugat-magyarországi Egyetem Faipari Mérnöki Kar 2012
Nemesnyár-fajták korszer ipari és energetikai hasznosítását befolyásoló faanatómiai és fizikai jellemz k Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében *a Nyugat-Magyarországi Egyetem, Cziráki József Faanyagtudomány- és Technológiák Doktori Iskolája Faanyagtudomány programja Írta: Komán Szabolcs **Készült a Nyugat-Magyarországi Egyetem Cziráki József Faanyagtudomány- és Technológiák Doktori Iskola Faanyagtudomány programja keretében Témavezet : Dr. Molnár Sándor Elfogadásra javaslom (igen / nem) (aláírás) A jelölt a doktori szigorlaton …......... % -ot ért el, Sopron,
……………………................ a Szigorlati Bizottság elnöke
Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom (igen /nem) Els bíráló (Dr. …........................ ….................)
igen /nem
Második bíráló (Dr. …........................ ….................) igen /nem
………………………. (aláírás) ………………………. (aláírás)
(Esetleg harmadik bíráló (Dr. …........................ …......) igen /nem ………………………. (aláírás) A jelölt az értekezés nyilvános vitáján…..........% - ot ért el Sopron, ……………………….. a Bírálóbizottság elnöke
A doktori (PhD) oklevél min sítése….................................
……………………….. Az EDT elnöke
3
1. BEVEZETÉS, CÉLKIT ZÉS ....................................................................................... 7 2. A KUTATÓMUNKA TUDOMÁNYOS EL ZMÉNYEI ......................................... 10 2.1 TERMESZTÉSI, NEMESÍTÉSI, ERD VÉDELMI KUTATÁSOK ............................................. 10 2.2 FAANYAGTUDOMÁNYI ÉS HASZNOSÍTÁSI KUTATÁSOK, GYAKORLATI EREDMÉNYEK ... 16 2.2.1 Faanatómiai kutatások ....................................................................................... 16 2.2.2 Fafizikai és hasznosítási kutatások, gyakorlati eredmények .............................. 19 2.2.3 Feldolgozási sajátosságok, felhasználási területek ............................................ 25 3. VIZSGÁLATI ANYAGOK, MÓDSZEREK .............................................................. 28 3.1 A VIZSGÁLATOKHOZ FELHASZNÁLT ANYAGOK ........................................................... 28 3.2 FAANATÓMIAI, FAFIZIKAI VIZSGÁLATOK .................................................................... 29 3.2.1 Évgy r szélesség - tests r ség mérés ................................................................ 29 3.2.2 Rosthosszúság, juvenilisfa, sejtfalvastagság meghatározása ............................. 30 3.3 ENERGETIKAI VIZSGÁLATOK ....................................................................................... 32 3.3.1 Fatest-kéreg arány.............................................................................................. 33 3.3.2 F t érték............................................................................................................. 33 3.3.3 Szárazanyagtartalom és tests r ség meghatározása ......................................... 34 3.3.4 Hamutartalom, hamuösszetétel .......................................................................... 36 3.4 SZILÁRDSÁGI VIZSGÁLATOK ....................................................................................... 36 4. A KUTATÁS EREDMÉNYEI ..................................................................................... 41 4.1 AZ ANATÓMIAI JELLEMZ K ÉS A FAANYAGS R SÉG KAPCSOLATA. ........................... 41 4.1.1 Rosthosszúság ..................................................................................................... 41 4.1.2 Évgy r nkénti tests r ség ................................................................................. 43 4.1.3 Évgy r szélesség ............................................................................................... 44 4.1.3 Az évgy r szélesség, rosthosszúság és a tests r ség kapcsolata ...................... 45 4.1.4 A farostok (libriform rostok) falvastagsága, a kett s sejtfal és lumen aránya ... 47 4.2 AZ ÉLETKOR SZEREPE A NYÁR FAANYAG ENERGETIKAI JELLEMZ IT BEFOLYÁSOLÓ TULAJDONSÁGOK ALAKULÁSÁBAN. .................................................................................. 49 4.2.1 Fatest-kéreg arány.............................................................................................. 49 4.2.2 Tests r ség, szárazanyagtartalom ..................................................................... 50 4.2.3 F t érték............................................................................................................. 52 4.2.4 Hamutartalom..................................................................................................... 53 4.2.5 Hamuösszetétel ................................................................................................... 54 4.3 A NYÁR ÁGGÖCSÖK HATÁSA A FAANYAG EGYES SZILÁRDSÁGI JELLEMZ IRE ............. 55 5. AZ ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK TÉZISSZER ÖSSZEFOGLALÁSA 64 6. A KUTATÁSI EREDMÉNYEK GYAKORLATI HASZNOSULÁSA .................... 67 7. TOVÁBBI KUTATÁSI FELADATOK ...................................................................... 70 8. IRODALOMJEGYZÉK ............................................................................................... 71 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS ........................................................................................... 82 M E L L É K L E T E K ...................................................................................................... 84
4
KIVONAT A disszertáció a nemesnyár-fajták szélesebb körben való alkalmazhatóságának és racionálisabb felhasználhatóságának alapkutatási kérdésével foglakozik. A Magyarországon köztermesztésbe bevont nemesnyárak közül a jelenleg kiemelked szerepet játszó Populus x euramericana cv. Pannonia és Populus x euramericana cv. I-214 klónok kerültek els sorban vizsgálat alá. A nyárakat sok esetben háttérbe szorítják más fafajokkal - els sorban a feny kkel szemben. Az elvégzett vizsgálatok alapján kijelenthet , hogy a nemesnyárak esetében a szélesebb évgy r knek nem következménye a s r ség csökkenése, ezért az ilyen irányú hátrányos megkülönböztetésük alaptalan. A juvenilis faanyag azonos érték nek tekinthet az érett fával, azonban a különböz nemesnyár-fajtákat els sorban a jelent s s r ségbeli különbség miatt célszer külön kezelni. A szerkezeti célú alkalmazásuk esetében a göcsösség negatív hatása miatt el nyben kell részesíteni ket a feny kkel szemben, mivel a szilárdsági jellemz ikre ez kevésbé van hatással. Ez annak köszönhet , hogy a nyárak esetében a göcsök és a normál fatest szöveti szerkezete között szorosabb kapcsolat van, tehát a göcsök kevésbé viselkednek „idegen testként” a faanyagban. Ez új területeket nyithat meg a szerkezeti célú felhasználásuk szempontjából. A nyár ültetvények energetikai jellemz ire nincsen jelent s hatása a betakarítási kornak. Ennek következtében a vágásforduló ezeket a jellemz ket csekély mértékben befolyásolja. A fatérfogatra vetített f t érték vonatkozásában, azonban nagy jelent sége van a genetikai tényez knek (a fajtának).
5
Abstract This dissertation describes the possibilities of wider and more rational usage of the hybrid-poplars. The Populus x euramericana cv. Pannonia and Populus x euramericana cv. I-214 clones are in main focus which have significant role among the production of hybrid poplars currently preferred in Hungary. The poplars are often overshadows by other tree species, mainly softwoods. Studies have stated that in case of poplars the wider annual rings are not causing the reduction of density therefore the discrimination of poplars in this regard is ill-founded. The juvenile wood considered to have equal value with mature wood, but due to the significant difference in density the different hybrid-poplars should be managed separately. Due to the negative effects of knots the hybrid-poplars must be preferred against softwoods in case of structural usage, as the knots has less effects on the their density. This is due to the fact that in case of hybrid poplars there are stronger connection among the knots and normal wood tissue, so the knots are working less likely as an alien part in the wood. This could open up new areas for their use in structural terms. The harvest time has no significant effect on the energy characteristics of hybrid poplars plants. As a result, the cut round has little effect on these characteristics. However, in regard the calorific value per wood volume the genetic factors (the cultivar) has great importance.
6
1. Bevezetés, célkit zés A nyárak könny , homogén sokoldalúan felhasználható faanyaguk révén egyre növekv szerepet játszanak a hazai és nemzetközi fagazdaságban. Ezt igazolandó elég megemlíteni, hogy ma a hazai nettó fakitermelés 1/5-e nyárfa, az erd telepítésekben pedig 30-40% a nyárasok részaránya. E magas arány gyors növekedésüknek, rövid vágásfordulójuknak és jól értékesíthet faanyaguknak köszönhet en az elkövetkezend években fokozatosan növekedni fog. Ezt segíti el a gazdaságosan nem m velhet mez gazdasági területek erd sítése is. Mivel az ültetvényszer fatermesztés elvi és gyakorlati feltételeit leginkább a nyárak elégítik ki, ezért az ültetvényszer en termeszthet fafajok között ma világszerte a legnépszer bbek közé tartoznak. A nemesítési, termesztési és hasznosítási kérdéseiket a Nemzetközi Nyárfa Bizottság (International Poplar Commission) koordinálja. A fenti tények alapján természetes, hogy a nyárak termesztésével, feldolgozásával és faanyaguk tulajdonságaival számos kutató foglakozott. Ezért nem komplex anatómiai és fizikai vizsgálatok elvégzésére törekedtem, hanem olyan kérdésekre kerestem választ, amelyek hozzájárulhatnak a - már adott és egyre növekv - nyárfa állományok eredményesebb termesztéséhez és szélesebb kör felhasználásához. Nem képezte a kutató munkám alapvet tárgyát a fajtanemesítés famin ségi összefüggéseinek vizsgálata, de a korábbi saját és egyéb hazai illetve külföldi vizsgálatok alapján a fatest s r ségi értékei és a fontosabb felhasználási területek megjelölésével csoportosítottam az ismert fajtákat. Célkit zéseim ennek megfelel en a következ ek voltak: A nyárak racionális energetikai hasznosításában fontos eldöntend kérdés a kitermelés korának optimális meghatározása, ezáltal a kor befolyásoló szerepének tisztázása. Ennek megfelel en vizsgáltam a rövid vágásfordulójú (2-3 év, 1. ábra), a középkorú (8-10 év, 2. ábra) és az ipari szempontból vágásérett (15-20 év) ültetvényekb l kikerül faanyagok f t értékét és egyéb az energetikai felhasználás szempontjából fontos jellemz it (szárazanyagtartalom, hamutartalom).
7
1.ábra Aprítékkészítés (fotó:Püski)
2.ábra Nyár energiaültetvény (fotó:Monoki)
A szerkezeti célú felhasználást hátrányosan érint göcsösség szerepér l anatómiai és fafizikai vizsgálatokkal igyekeztem pontos képet adni. Ezek a vizsgálatok a nyárak fokozottabb építészeti és bútoripari célú felhasználását szolgálják. Mivel gyakran a nyárakat a feny kkel (3. ábra) együtt illetve egymás helyettesítésére használják, ezért a kísérletekben a nyárak faanyagát a síkvidéki homokos tájainkon elterjedten termesztett erdeifeny vel (Pinus sylvestris L.) hasonlítottam össze.
3.ábra Göcsös feny tartószerkezet
4.ábra Nyár rakodólap
Kiemelked szakmai kérdésnek tekintettem az évgy r szélesség és a fatest s r sége közötti kapcsolat egyértelm tisztázását, mivel a nyárak felhasználását egyes termékszabványokban rögzített - az évgy r szélességre vonatkozó - paraméterek jelent sen behatárolják. Ez különösen fontos a nyár rakodólap gyártásban (4. ábra).
8
A témához kapcsolódóan szükségesnek tartottam a bélkörüli „juvenilisfa” befolyásoló szerepének tisztázását is (5. ábra). Hasonlóan fontos kérdésnek tekintettem a sejtfalvastagság változásának tisztázását (6. ábra), mivel ez közvetlenül befolyásolja az évgy r szerkezet (szélesség) és a fatest fizikai tulajdonságai (s r ség, keménység) közötti kapcsolatokat.
5.ábra Nyár faanyag (’Pannonia’) keresztmetszete
6.ábra Nyár faanyag (’Pannonia’) scanning elektronmikroszkópos felvétele (fotó:Bariska)
A dolgozat tartalmi részében a vizsgálatok összesített eredményeit mutatom be, a részletes adatokat és részeredményeket a mellékletek tartalmazzák.
9
2. A kutatómunka tudományos el zményei A kutatási témához közvetlenül köt d faanatómiai és fafizikai vizsgálatok el zményeinek ismertetése el tt fontosnak tartottam áttekinteni a termesztési, nemesítési, erd védelmi kutatásokról szóló szakirodalmakat, mivel ezek szoros összefüggésben vannak a kitermelt faanyag tulajdonságaival.
2.1 Termesztési, nemesítési, erd védelmi kutatások A szomorú trianoni békeszerz dés eredményeként hazánk elvesztette erdeinek 4/5 részét. A Kaán Károly által meghirdetett alföldfásítási programhoz kapcsolódóan az 1920-30-as években megindultak a nyárak termesztésével kapcsolatos kutatások (KOLTAY 1953). A fásítási program eredményeként 1938-ban már 20 ezer ha-ra becsülhet a nyárasok területe (KERESZTESI 1962). A nyárfatermesztés mai magyarországi helyzetének (7. ábra) a kialakulása több, a második világháborút követ nyárfa-telepítési programnak az eredménye. Ennek köszönhet en 1968-ra 102 ezer ha, 1981-ben pedig már 167 ezer ha volt a nyárasok területe (TÓTH, 2006).
7.ábra Nyárak területi eloszlása Magyarországon (forrás: MgSZh)
10
A kezdeti id szakban még shonos nyárasok (P. alba, P x canescens, P. nigra) álltak rendelkezésre, majd az 1930-as évekt l kezd dött a telepítése a nemesített fajták közül a Populus x euramericana cv. Marilandica (’Korai’ nyár), a Populus x euramericana cv. Serotina (’Kés i’ nyár) és a Populus x euramericana cv. Robusta (’Óriás’ nyár) fajtáknak. Az 1960-as évek végéig ezeknek a telepítése volt a jellemz (a kés i nyár elterjedése kisebb volt a többinél). KERESZTESI B. (1978) vezetésével a múlt század közepén er teljes nemesít munka folyt az ERTI kísérleti állomásain. A fajtanemesítés keretében nagyszámú külföldi (olasz, francia, belga stb.) fajta hazai kipróbálása, honosítása mellett, sikeres hazai nemesítések is történtek (’Pannonia’, ’Koltay’, ’Kopeczky’). Az 1966-ban indított mez gazdasági cellulóznyáras program alkalmával nagy lépték telepítések valósultak meg a Populus x euramericana cv. I-214 (olasz nyár) fajtával. Ma mintegy 26 államilag min sített nemesnyár fajta és fajtamin sítési bírálat alatt álló nemesnyár klón áll a termeszt k rendelkezésére. Fontos még megjegyeznem, hogy a korábban telepített korai, kés i és óriás nyárak közel azonos fatechnológiai tulajdonságokkal rendelkeztek, ezért a hazai fafeldolgozásban kialakult egy egységes „nemesnyár” fogalom. Kés bb azonban a fakitermelésben tömegesen megjelent az ’I-214’ olasz nyár. Ennek fája 20-25%-al alacsonyabb s r ség és szilárdságú, mint a korábbi fajtáké, ami jelent s gondokat okozott a fa- és cellulóziparban egyaránt (MOLNÁR, BARISKA 2002). Ennek oka az volt, hogy a különböz nyárfajtákat a termel k és a feldolgozók nem különítették el. Magyarországon napjainkban kiemelked szerepet játszik a ’Pannonia’, ’I-214’, ’Koltay’, ’Kopecky’, de kiemelked termesztési értékük alapján a jöv ben nagyobb arányú termesztésre javasolható további nemesnyár fajták: ’Agathe-F’, ’Bl-Constanzo’, ’Triplo’, nyárak és várhatóan a ’Raspalje’ illetve az ’Unal’ balzsamosnyár hibridek is (TÓTH, 2006). Az, hogy mekkora lehet ség rejlik még a nyárakban jól mutatja, hogy világviszonylatban a különböz génmódosításokhoz kapcsolódó kutatások csaknem fele a f bb fanemzetségeket figyelembe véve a nyárakhoz köthet (8. ábra).
11
Egyéb nemzetség (20) 8% Ulmus Larix 2% 2%
Casuarina 2% Betula 3% Picea 5%
Populus 47%
Liquidambar 5% Eucalyptus 7%
Pinus 19%
8.ábra Génmódosítási kutatások a f bb nemzetségek viszonyában (forrás: Marchadier, Sigaud 2005) A Nemzetközi Nyárfa Bizottság (International Poplar Commission) statisztikai és információs anyaga alapján megállapítható, hogy Európa mellett Észak-Amerikában és Ázsiában is megn tt a nyáraknak, mint ültetvényes fáknak a szerepe (1. táblázat). 1.táblázat
A természetes (bal) és ültetvényes (jobb) nyárak területi aránya (Forrás: IPC 2008)
Ország
Terület (1000 ha)
Kanada Oroszország USA Kína Franciaország Spanyolország Románia Horvátország India
28300 21500 17700 3000 40 25 24 9 9
Dél-Korea
Ország
Terület (1000 ha)
Kína Franciaország Törökország Olaszország Németország
4300 236 125 119 100
Spanyolország Románia
99 55
6
Az utóbbi években az Európai Unió szintjén is különös figyelmet fordítanak a rövid vágásfordulójú energiaerd kre és ezen belül a nyárak termesztésére (AYLOTT ET AL. 2008, BUNN ET AL. 2004, KAUTER ET AL. 2003, MITCHELL ET AL. 1999, PELLIS ET AL. 2004). A fajtanemesítéshez kapcsolódóan kiemelt szerepet kapott a Populus nigra, amely fajnak a meg rzését az EUFORGEN hálózat és az EUROPOP projektek biztosítják (VAN DAM, BORDACS 2002).
12
A fajtanemesítés általában kett s célt szolgál. Egyrészt a nagyobb ellenállóság biztosítását, másrészt a jó min ség nagyobb fatérfogat nyerését. Európai viszonylatban ilyen szempontból kiemelked figyelmet fordítanak a nyárak termesztésére és hasznosítására például Franciaországban, Olaszországban és Belgiumban. Franciaországban a Nemzeti Mez gazdasági Kutatóintézet (INRA) valamint az Erdészeti és Cellulózipari Egyesület (AFOCEL) biztosítja a kutatási hátteret a nyárak termesztéséhez és ipari felhasználásához. Ma mintegy 25 klón van köztermesztésben, amelyek közül a leggyakrabban alkalmazottak a P. x canadensis taxonok, amelyek közül például a ’Ghoy’ és a ’Raspalje’ Francia eredet (PAILLASSA 2004). Kiemelked érték ültetvények vannak a Loire folyó völgyében és ehhez kapcsolódóan számos rétegeltlemez gyár is m ködik (CAGELLI, LEFEVRE 1995, IMBERT, LEFEVRE 2003). A fajtanemesítés során különös figyelmet fordítanak a Melampsora elleni rezisztenciára (LEGIONNET ET AL. 1999, PINON 1992, FREY, PINON 1997). Olaszország hasonlóan kiemelked szerepet játszik a nyár fajtanemesítésben, amelynek központja a Pó folyó völgyében található casale monferratoi Nyárfa Kutatóintézet. Az olaszországi nyárnemesítés leghíresebb fajtája az ’I-214’ olasz nyár, amely ma is a legszélesebb körben telepített nyár klón világszerte annak ellenére, hogy már 1929-ben szelektálták. Ma mintegy 49 köztermesztésben lév klónnal rendelkeznek és további nyolc áll elbírálás alatt. Az utóbbi id ben nagyobb figyelmet fordítanak a fehérnyár hibridekre különösen a biomassza termesztés szempontjából (BISOFFI, GULLBERG 1996, RICCIOTTI ET AL. 2004, MARESCHI ET AL. 2005). Belgiumban els sorban a P. generosa taxonra fókuszálva sikerült a nálunk is ismert ’Beaupre’ és az ’Unal’ klónokat kinemesíteni a 60-as évek vége felé (STEENACKERS, 1996). Az aktuális honosítási program a P. nigra, P. deltoides, P. trichocarpa és a P. maximowiczii fajtákat öleli fel. A Skandináv államokban a term helyi viszonyokkal összhangban els sorban a rezg nyár alapú nemesítésekre fókuszálnak. Finnországban a 90-es évek közepe felé lendült fel a nyárak iránti érdekl dés, amikor is a cellulóz- és papírgyárak fontos szerepet kezdtek tulajdonítani neki rost alapanyagként hosszú távon is. Svédországban els sorban a megújuló energiaforrások alapanyagaként tekintenek a nyárakra és ennek a jegyében végzik a nemesítési kísérleteket is. Az els dleges célpontjuk a biomassza produkció és a megfelel faanyagmin ség el állítása (CHRISTERSSON 1996, 2006, RYTTER 2002, RYTTER, STENER 2003). Déli szomszédjaink közül Horvátország és Szerbia is figyelmet érdemel ezen a területen. Szerbiában a vajdasági Alföldi Erdészeti és Környezetvédelmi Intézet (korábban
13
Nyárfa Kutató Intézet) a központja a nyárhonosításnak, illetve a faanyagok fizikai és anatómiai tulajdonságainak feltárásában is szerepet tölt be (GUZINA, VUJOVIC 1986, PILIPOVIC ET AL. 2005). Horvátországban jelenleg 16 államilag min sített Populus fajtával találkozhatunk, amelyek között megtalálható a hazánkban nemesített ’Pannonia’ is. Els sorban itt is a rövid vágásfordulójú, nagy tömeg biomassza el állításra alkalmas klónok nemesítése folyik. Spanyolországban els sorban a furnér- és a papírgyártás miatt kezdek el a nemesnyárakkal foglalkozni. Az újabb kutatások már a megújuló energiát el állító cégeknek szánt klónok szelektálásával, és az ehhez kapcsolódó vizsgálatokra pl. hamutartalom, f t érték terjed ki (ALBA ET AL. 2007, HERNANDEZ ET AL. 2007, SIXTO ET AL. 2006). A rendelkezésre álló nemesnyár klónok viszonyában a hazai nemesítés fajták bizonyítottan a legjobbak között szerepelnek. A megfelel fajták kiválasztásánál azonban nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy a hazai term helyi feltételek között még semmit nem bizonyító, term helyi "tapasztalatokkal" nem rendelkez külföldi fajták esetében a honosításnak kell lennie az els , megkerülhetetlen lépésnek. A honosítás során igazolni szükséges a hazai termeszthet ség term helyi feltételeit, a betegségekkel szembeni ellenálló képességet és a várható hozamokat (BOROVICS 2007). Ezzel összefüggésben a nagyszámú hazai és külföldi fajták, fajtajelöltek genetikai „feltérképezése” sikeresen folyik az ERTI Sárvári Kísérleti Állomásán, valamint a különböz Magyarországon el forduló fajtákra is létezik már határozókulcs (BARTHA 2004). Említést érdemelnek még az shonos nyárak közül kiemelked jelent ség fehér nyár hibridek. Ezek jelent sége egyre n a száraz homokos term helyeken. Az e területen folyó értékes termesztési, nemesítési kísérleteket els sorban a Duna-Tisza köze széls séges term helyein végzik (RÉDEI 1994/a,b,c, 1997). Faanyagtudományi és hasznosítási szempontból a figyelem a „szurkos geszt ség” mérséklésére irányul (MOLNÁR ET AL. 2002). Igen fontosak voltak azon kutatások is, amelyek a term helyi kérdésekkel, az öntözéssel, a szennyvíz és a hígtrágya hasznosítással függtek össze (HALUPA, TÓTH 1988, SZODFRIDT 2001, FÜHRER ET AL. 2003). A monokultúrákban telepített nyár ültetvényekben jelent s károkat okoznak a gomba és rovar kártev k. Az ilyen irányú kutatások (SZONTAGH, TÓTH 1977, SZONTAGH 1989) mellett a nemesítésben is fontos szerepet játszik a „rezisztenciára” való nemesítés, vagyis az ellenállóbb fajták létrehozása. Az újabb nemesnyár fajták ültetése és nemesítése tehát segíthet a monokultúrális nyárfatermesztés veszélyének feloldását célzó fajtaváltozatosság megteremtésében.
14
A rövid vágásfordulójú energetikai faültetvények még az ültevények között is extrémnek számítanak a faegyedek különösen magas koncentrációja miatt, így erd védelmi szempontból fokozottan veszélyeztetettek. A gyakori vágás tömeges sebzést hoz létre, ami ideális fert zési kaput jelent a kórokozók, rovarok számára. Mindezen tényez k magukban hordozzák a károsítók nagyon gyors terjedésének lehet ségét, robbanásszer kalamitások kialakulásának veszélyét. A kórokozók és kártev rovarok támadásai tömeges pusztulást, illetve jelent s produktivitás csökkenést okozhatnak, ezáltal veszélyeztetve a termelés gazdaságosságát. Növényvédelmi szempontból kiemelt szerepe van az ültetvények gyommentesítésének. E mellett számos gomba- és rovarkártev jelenhet meg tömegesen, amelyek potenciálisan veszélyeztethetik az ültetvényeket, így esetenként gyors beavatkozás szükséges. Az energetikai faültetvények növényvédelmét kiemelten fontos kérdésként kell kezelni az ültetvények gazdaságosságának meg rzése érdekében (KOLTAY 2010). A 2011. évi erd károk felvételében (KOLTAY 2011) is megtalálhatóak azok a biotikus károsítók, amelyek a nyárasokban jelent s károkat okoznak. A faipari feldolgozás szempontjából els sorban azok a fontosak, amelyek a fatestet is károsítják. Annak ellenére, hogy a fatestben nem okoz elváltozást, jelent s szerepet játszik a nyárasokban a Nyárkéregtet (Phloeomyzus passerinii). Ez gyakran az 5-10 éves nyárfák sima kérg részén károsít, aminek hatására a kéregrész elhal. A Nyár karcsúdíszbogár (Agrilus suvorovi populneus) els sorban a nem megfelel helyre telepített nyárasok veszélyes kártev je. Az álcák rágásának következményeként egy er sebb szél a fákat derékba töri. A hazai nyárakon károsítása ritkábban fordul el . A faipari felhasználás szempontjából különösen káros a Nagy nyárfacincér (Saperda carcharias), mivel a törzs m szakilag legértékesebb alsó 1-2 méteres szakaszát furkálja össze (9. ábra), és ennek következtében álgesztesedést is okozhat. A fa belsejében rejtetten él, els sorban id sebb állományokban, de néha már 3-5 éves telepítésekben is károsít.
9.ábra Nagy nyárfacincér károsítása (fotó:Csupor)
15
2.2 Faanyagtudományi és hasznosítási kutatások, gyakorlati eredmények Áttanulmányozva a nyárakkal kapcsolatos irodalmakat megjegyezhet , hogy sajnálatos módon – a nemesítés alapvet gazdasági céljai ellenére – a kutatásokban rendszerint háttérbe szorultak vagy kimaradtak a faanatómiai és fafizikai vizsgálatok. A kutatási célkit zésekkel összhangban ezért áttanulmányoztam az anatómiai szerkezet, a fizikai sajátosságok és az azokkal kapcsolatban lév ipari és energetikai hasznosítással foglalkozó irodalmakat.
2.2.1 Faanatómiai kutatások A nyárak anatómiai felépítését (10-11. ábra) az alapvet irodalmak (GENCSI 1973, WAGENFÜHR, SCHEIBER 1974, CHOVONEC 1986, WAGENFÜHR 1989, BABOS ET AL. 1979, MOLNÁR ET AL. 2007) általánosságban jól bemutatják: szórtlikacsú fatest, elmosódott évgy r határ, egy sejtsoros bélsugár, vékonyfalú, b üreg 1-1,3 mm hosszú libriformrostok, gyakori ikeredények, el forduló tíliszesedés. A fenti irodalmak általános megállapítása, hogy az egyes nyárfajták megbízhatóan nehezen különíthet ek el a mikroszkópos szerkezet alapján. Meg kell azonban jegyeznem, hogy a világhír hazai faanatómus GREGUS P. (1959) „Az európai lombos fák és cserjék faanatómiája” cím német nyelv könyvében tíz nyárfaj és nyárfajta részletes leírását adja meg, ezért az el z általános megállapítás csak idéz jelesen fogadható el. Tapasztalataim szerint az egyes fajták évgy r struktúrájában is már jelent s eltérések figyelhet ek meg. Pl.: a Populus x euramericana cv. Robusta (’Óriás’ nyár) esetében a két pászta határozottan elkülönül (a korai pászta edényei nagyobb átmér j ek), ami általánosságban nem jellemz a nyárakra (11. ábra).
10.ábra ’I-214’ nyár SEM felvétele a libriformrostoknál elváló géles „G” réteggel (fotó:Peszlen)
11.ábra Nyár faanyag (’Óriás’ nyár) elektronmikroszkópos felvétele (fotó:Bariska)
16
Úgy gondolom, hogy fontos további kutatási feladat lehet a mai korszer mikroszkópos technika segítségével a köztermesztésbe bevont fajták egzakt anatómiai leírása. A faanyag tulajdonságai alapján az id sebb fáknál a geszten belül megkülönböztetnek egy bélkörüli fatestet, az un. juvenilisfát. Az elnevezés nem a fa korára, hanem a bél körül kialakuló fiatal évgy r kre utal. Kortól függetlenül a fa csúcsának közelében, a törzs fels részén mindig képz dik juvenilisfa. A fa különböz magasságaiban vizsgált sejttípusok méretei és mennyiségei dönt többségében növekv tendenciát mutatnak az els években (HUDA ET AL. 2012) Az érett fa és a juvenilisfa tulajdonságai azonban jelent s különbségeket mutatnak, ezért sem beszélhetünk egy fatörzsön belül egységes faszerkezetr l. A különböz tulajdonságok változásával több publikáció is foglalkozik (ZOBEL, BUJITENEN 1989, MEGRAW 1985, KOCH 1985, BENDTSEN 1978, 1986). Annak ellenére, hogy a juvenilis farészhez kapcsolódó kutatások már a 19. század végén megjelentek (BARY 1884), nagyobb hangsúlyt csak az elmúlt évtizedekben kaptak. GARTNER (1996) a juvenilis és az érett fa rész határát az úgynevezett fotoszintetizáló és nem fotoszintetizáló kéreg közötti átmenethez kapcsolja. Egyes kutatók (YANG ET AL. 1994, LANCITAN, HUGHES 1973) a kambium kezdeti állapota és a juvenilisfa évgy r inek száma között mutattak ki összefüggést. Ezzel ellentétben mások a juvenilis rész bélt l való távolságát helyezik el térbe (CHALK 1959, DODD, FOX 1991, KUCERA 1994). Az érett fa és juvenlis rész tulajdonságai közötti különbségekb l adódóan a két farész határát különböz kémiai és fizikai vizsgálatokkal meg lehet határozni (LATORRACAI ET AL. 2011). A libriform rostok és a tracheidák hosszúságának mérése is alkalmas erre a célra, de a s r ségi és keménységi értékek között (2. táblázat) is lehetnek különbségek (MOLNÁR 2004/a). 2.táblázat
A keménység (Brinell-Mörath) változása az akác jellemz részein(u = 12%) A fatest részeinek megnevezése
Keménység (N/mm2)
Relatív szórás
min.
max.
átl.
%
Juvenilisfa
42,6
55,2
48,9
13
Érett geszt
78,9
84,7
81,8
4
Szijács
62,3
83,6
72,9
15
A fiatalabb korban kivágott törzsek nagyobb juvenilisfa hányaddal rendelkeznek, mint az id sebbek. Ez a farész alkalmatlan számos ipari felhasználásra és kedvez tlen gazdasági szempontokból is az elér fizikai, mechanikai és kémiai tulajdonságai miatt.
17
Az anatómiai sajátosságok, rendellenességek tekintetében kiemelked PESZLEN munkássága (PESZLEN 1993, PESZLEN, MOLNÁR 1996), aki els ként hívta fel arra a figyelmet, hogy a nyárasoknál igen gyakori a géles rostú reakciófa (10. ábra) el fordulása. Munkássága kiterjedt az ültetvényes fáknál a juvenilisfa szerepének feltárására is. A juvenilisfa technológiai sajátosságának megfelel tisztázására azonban fontosnak tartottam néhány kiegészít fizikai vizsgálat elvégzését. A nyárak rendellenes gesztesedésével több irodalom is foglalkozik (ECKSTEIN ET AL. 1979, GÖBÖLÖS 1998, MOLNÁR, BARISKA 2002). F rész- és furnérüzemi tapasztalatok azt igazolják, hogy a színes geszt (12. ábra) két szempontból okoz problémát. Egyrészt a rétegeltlemez gyártásnál a nyár borítófurnér amennyiben színes geszt mentes, akkor értéke 40-50%-kal nagyobb. Ennek megfelel en a furnéripari nyár alapanyagnál nagyon fontos szempont a geszt (álgeszt) mentesség. Másrészt a fehér nyár hibrideknél el forduló sötét „szurkos geszt” szintén akadályozza a faanyag értékesebb ipari hasznosítását (pl. bútorelemek, tömör fa panelek, gyufagyártás).
12.ábra ’Pannonia’ nyár rendellenes gesztesedése (fotó:Bariska) Az említett irodalmak szerint a gesztesedés részben genetikai, részben term helyi és vágáskori összefüggésekre vezethet vissza. Olasz, francia tapasztalatok azt mutatják, hogy a furnéripari alapanyagot célszer már 13-15 éves korban kitermelni a gesztesedés megel zése céljából. A fehér nyár hibridek a színtelen geszt rezg nyár és a színes geszt fehér nyár természetes hibridjei. Véleményem szerint fontos lenne a színes geszt nélküli el fordulások tudatosabb továbbszaporítása (mikroszaporítás). Sajnos e probléma megoldása így, a nagyobb költségek miatt pénzügyi akadályokba is ütközik. Egyes kutatások szerint a nyárak rendellenes gesztesedése, károsodása jelent sen összefügg a különböz mechanikai sérülésekkel (MOLNÁR, SCHMITT 1994, FEHÉR 1997, FEHÉR, GERENCSÉR 2003). Ilyenek például a vad hántáskárok. Érdekes gyakorlati tapasztalat, hogy a szarvas különösen szereti a nemesített fehérnyár fajtát a ’Villafrancát’.
18
2.2.2 Fafizikai és hasznosítási kutatások, gyakorlati eredmények A nyárak m szaki tulajdonságaival kapcsolatos els hazai kutatásokat PALLAY (1938) professzor vezetésével a Soproni Egyetem Fatechnológia Tanszékén végezték. Az shonos nyár fafajok mellett a vizsgálatok tárgyát képezték az akkor új fajtáknak számító ’Óriás’, ’Korai’ és ’Kés i’ nyárak is. A téma jelent ségét a nemesített nyárfajták fokozatos elterjesztése is indokolta. A kés bbiek során az 1960-80-as években a Faipari Kutató Intézet munkatársai folyamatosan foglalkoztak a nyár fajok és fajták vizsgálatával (BABOS ET AL. 1979). Az új fajták és fajtajelöltek tömeges megjelenésével az 1980-90-es években a m szaki tulajdonságok vizsgálata jórészt áttev dött Sopronba a Faanyagtudományi Tanszékére (MOLNÁR IN HALUPA, TÓTH 1988, PESZLEN, MOLNÁR 1996, MOLNÁR, KOMÁN IN TÓTH 2006). E területen értékes munkát végeztek még a Növénynemesít Intézet és az ELTE kutatói is (BACH 1993, BABOS, ZOMBORI 2002, 2003). Ezen vizsgálati eredményekkel összefüggésben meg kell jegyeznem, hogy a gyakorlatban többnyire különböz fahibával rendelkez faanyagok kerülnek felhasználásra, amelyek az egyes fizikai és mechanikai tulajdonságokat jelent sen torzíthatják. A fahibák közül az egyik leggyakoribb és legfontosabb a göcsösség, amely a faanyag normál szöveti felépítéséhez viszonyítva eltér szerkezetet eredményez és ezáltal a terhelések hatására is másképp viselkedik. Tovább bonyolítja a problémát az is, hogy több fafajcsoport genetikailag más és más anatómiai felépítéssel rendelkezik. Ennek következtében várhatóan eltér módon reagálnak a különböz igénybevételekre. A nyárak különböz szerkezeti célú felhasználását a fahibák közül els sorban a göcsösség befolyásolja. A göcsösség szilárdságra gyakorolt hatásainak vizsgálatára a feny k és a k ris esetében találtam módszereket és eredményeket (PANSHIN, DE ZEEUW 1964, ZHOU, SMITH 1991, DIVÓS, TANAKA 1997, FALK ET AL. 2003, LAM ET AL. 2005). Nem találtam azonban olyan irodalmi közléseket, amelyek a nyárak göcsössége és szilárdsági tulajdonságai közötti összefüggéseket vizsgálta volna. E területen azért is tartottam fontosnak vizsgálódni, mivel a nyárakat méltánytalanul háttérbe szorítják a szerkezeti célú felhasználás terén. A szórtlikacsú lombos fákról - így a nyárakról is – elterjedt az az általános vélemény, hogy a szélesebb évgy r alacsonyabb s r séget és ezáltal kisebb szilárdságot eredményez. Ennek az általánosításnak a tisztázására végeztem vizsgálatokat a nyárak esetében, amelynek alapján az állítás helyessége igazolható illetve cáfolható. Ez azért is különösen fontos, mivel például a nyárak egyik f felhasználási területére - a rakodólapgyártásra - vonatkozó MSZ EN 13698-1:2004 számú európai szabvány is kikötést tesz a különböz fafajok felhasználhatóságra. Az el írás szerint a t level fák és a
19
nyárak esetében 10 évgy r n mérve az évgy r k átlagos szélessége nem haladhatja meg a 7 mm-t, amely ezáltal a nyárak felhasználását er sen korlátozza. A fentieken kívül a nyárak m szaki tulajdonságainak vizsgálatával nagyszámú egyéb tanulmány is foglalkozik (BOSSHARD 1974, KOVÁCS 1978, KOLOC 1984, UGOLEV 1986, NIEMZ 1993, WAGENFÜHR 1996, GÖBÖLÖS 1998, MOLNÁR 2004/b). E munkák egyértelm en igazolják, hogy az alacsony s r ség értékekhez alacsony szilárdsági és keménységi értékek kapcsolódnak. Fontos azonban figyelembe venni az egyes nyárfajták faanyagjellemz i között el forduló 20-30 %-os különbségeket is. A min ségi, igényes fahasznosításban ezért feltétlenül indokolt az egyes fajták határozott elkülönítése. A nyár faanyag tulajdonságainak modifikálásával számos külföldi és hazai kutatás foglalkozik (SAILER ET AL. 2000, LADNER, HALMSCHLAGER 2002, SCHEIDING 2004, CSONKÁNÉ 2005, HORVÁTH 2008, BAK ET AL. 2009, ÚJVÁRI 2009). Ezek célja a nyár faanyag igényesebb felhasználását gátoló jellegtelen szín, rajzolat, az alacsony tartósság, keménység és szilárdság javítása. Ezeknek a tulajdonságoknak a különböz célú felhasználások számára célzottan történ módosításával végeznek kísérleteket a NymE Faipari Mérnöki Karán is. TOLVAJ (TOLVAJ IN MOLNÁR 2005) vezetésével g zölési kísérletek folytak a faanyag színváltoztatása céljából. A g zölés során bekövetkez színváltozást els sorban a faanyagban lév járulékos anyagok kémiai változásai okozzák. A nyár faanyag alig tartalmaz járulékos anyagokat, ezért a g zöléssel történ színváltoztatásához megfelel körülményeket kell biztosítani. Ennek ismeretében a nyár g zölést járulékos anyagokban gazdagabb faanyagokkal (akác és bükk) együtt is elvégezték. A kísérletek során megállapították, hogy a g z kiold az akác illetve bükk faanyagból olyan színképz vegyületeket, melyek a g z segítségével átjutnak a nyár faanyagba, és elszínezik azt. A nyár faanyag akáccal együtt történ g zölése a nyár jellegtelen szürkésfehér színét kellemes, barnás árnyalatúvá változtatja, tehát a faanyag esztétikai értékét jelent sen növeli. Az ipari g zöl kamrákban bükkel való g zölés során megállapították, hogy a nyár faanyag rajzolata jól láthatóvá vált. A kellemes barnás árnyalat, a szép rajzolattal pedig dekoratív látványt mutat. A vizsgálatok rámutattak, hogy a kevés extrakt anyagot tartalmazó nyár faanyag sikeresen g zölhet akác vagy bükk faanyaggal együtt, relatíve hosszú g zölési id vel. A g zölés a faanyag keménységére, szilárdságára és tartósságára nem volt számottev hatással. Az esztétikus g zölt nyár felhasználása elképzelhet beltéri falburkolatoknál, alacsony mechanikai igénybevétel , könny bútoroknál (pl. óvodai bútor). Másik kezelési eljárás a száraz termikus kezelés, amely során a h bomlás egyik velejárója a faanyagok színének változása, mely lehet vé teszi az egzóta fafajok helyettesítését is. BOURGEOIS ET AL. (1991) a színváltozás méréséb l próbáltak a bomlás
20
fokáról információt szerezni. A kedvez színmódosító hatás segíthet az alacsonyabb érték nyár faanyagok értéknövelésében. Laborvizsgálatok eredménye alapján a h kezelt faanyagok a farontó gombákkal szemben ellenállóbbnak mutatkoznak és a folyamatosan végzett kültéri vizsgálatok kezdeti eredményei azt sejtetik, hogy a faanyag természetes tartóssága is növelhet az eljárással (SCHEIDING 2004). Ezt er sítik meg HORVÁTH (2008) laborvizsgálati eredményei is, amelyek alapján elmondható, hogy a h kezelésnek kedvez hatása van a gombaállóság javulására, így ez lehet vé teszi az így modifikált nyár faanyagok kültérben való szélesebb kör alkalmazhatóságát. A kezelés negatív hatását is meg kell azonban említeni, mivel a rostirányú nyomószilárdság kivételével a faanyagok szilárdsága a h bomlás el rehaladtával jelent sen csökken. NIEMZ (2004) a sejtfalakban bekövetkezett repedések keletkezésére is felhívja a figyelmet, mely az alapanyagok viselkedését er sen befolyásolja. Korábbi vizsgálatok (SAILER ET AL. 2000) kimutatták, hogy a gázatmoszférában történt h kezeléshez képest jobb faanyag tulajdonságokat lehet elérni, ha a h kezelést növényi olajban végzik (OHT). Minden eljárás alapja, hogy oxigént l valamilyen módon elzárva történjen a faanyag h kezelése. Az ilyen irányú kísérletek NÉMETH R. (2012) vezetésével igazolták, hogy a természetes olajokban való termikus kezelés (13. ábra) perspektivikus módszer lehet a nyárak dimenzió-stabilitásának, keménységének és nyomószilárdságának növelésére. Negatívumként jelentkezik azonban az üt -hajlító szilárdság csökkenése, vagyis a faanyag ridegedése. Az olajban való termikus kezelés további felhasználási területeket nyithat a nyárak el tt (pl. ajtó, ablakgyártás).
13.ábra Növényi olajban kezelt ’Pannonia’ nyár különböz h mérsékleteken illetve id tartamon (fotó:Bak) A témában folyó további kutatások (BAK, Németh 2012, BAK ET AL. 2012, HORVÁTH ET AL. 2012, ÁBRAHÁM, NÉMETH 2012) alapján megállapítható, hogy a nyár faanyag színe, keménysége és szilárdsága különböz modifikálási módszerekkel, mint pl. g zöléssel, hidrotermikus kezeléssel, olajban való f zéssel, tömörítéssel a felhasznált céloknak megfelel en módosítható.
21
Az alapkutatások eredményeib l kiindulva érdekes termékfejleszt i eredmények születtek a NymE Alkalmazott M vészeti Intézetében. Erre példa a g zölt nyárfából készített lakossági asztal- és székcsalád (KOÓS 2008), az óvodai bútorcsalád (LUKÁCS 2007, 14. ábra), az elemes korpuszbútor család (VAJTÓ 2008) vagy a közületi székcsalád tervezése formapréselt nyár furnér felhasználásával (VAJTÓ 2008). Ezek a példák is jól érzékeltetik, hogy nyárak faanyagát szélesebb körben is alkalmazhatóvá lehet tenni.
14.ábra
Óvodabútor nyár faanyagból (fotó:Lukács)
A nyárak termesztésével és hasznosításával összefüggésben résztvev je lehettem egy nemzeti szint kutatási programnak (MOLNÁR ET AL. 2008), amely keretében lehet ségem nyílt megismerni a hasznosítás legkülönböz bb területeit. E projekt keretében többek között vizsgálták az MDF és HDF farostlemezek gyártását ültetvényes fafajok, köztük különböz korú nyárak felhasználásával (ALPÁR ET. AL. 2006, 2007). A nyárak forgácslap ipari hasznosítása területén korábban is folytak már nemzetközileg is figyelemre méltó kutatások (TAKÁTS 1978, WINKLER 1987). GERENCSÉR és PÁSZTORI (2008) új f részipari modell technológiákat dolgoztak ki az ültetvényes faanyagok (nyár, akác) optimális feldolgozására. A nyárak furnér- és rétegeltlemez ipari hasznosítása területén a NymE Fa- és Papíripari Technológiák Intézetében folytatnak különböz - a nyárak szélesebb kör felhasználását el segít - kutatásokat (TAKÁTS 1978, NÉMETH ET AL. 2003, WINKLER ET. AL. 2004, ALPÁR, RÁCZ 2006). Érdemes felfigyelni arra a tényre is, hogy ma már a bükk és a nyír el tt a nyárak a rétegelt lemezipar legfontosabb fafajai Európában. Napjainkban egyre inkább központi kérdéssé válik a természeti er források fenntartható felhasználása. A fejl dés üteme és iránya nem tartható tovább, egy fenntartható pályára kell átállni, amihez elengedhetetlenek a megújuló energiaforrások (EICHHORN 1999, SZENDREI 2005). Ennek megfelel en az elmúlt id szakban fokozottan el térbe kerültek a megújuló energiaforrásokat hasznosító technológiák fejlesztése, ill. az azokkal kapcsolatos kutatások. Különösen szükséges ez Magyarországon, mivel nálunk az energetikai növénytermesztésnek számos akadálya van, mint pl. a nehéz termel i-
22
társadalmi elfogadtatás, a feldolgozó módszerek nehéz beilleszthet sége a meglév agrártechnológiákba, az átalakítás gyenge energetikai input/output hatékonysága vagy a biomassza hasznosításának nagy beruházási igénye (KACZ, NEMÉNYI 1998). A biológiai eredet megújuló energiaforrások egyik csoportját az energiaerd k és az energetikai faültetvények képezik (MONOKI 2006). Az energiaerd k speciális céllal létesített, vastagabb t zifát biztosító erd k, míg az energetikai faültetvények vékony faanyagot adó, rövid vágásfordulójú faültetvények. Felmérések szerint (FÜHRER, JÁRÓ IN MOLNÁR 2004) mintegy 700 000 ha olyan terület áll rendelkezésre, ahol a növénytermesztés gazdaságossága megkérd jelezhet . Ezek jelenthetik a bázist az új erd k telepítéséhez. Meg kell azonban jegyezni, hogy a nagy hozamú gazdaságos energetikai ültetvények létesítése nem lehetséges gyenge term helyeken. Reálisan 50 000 ha energetikai ültetvény létesítése és fenntartása tervezhet 8-10 éven belül. Az eddigi kísérletek és gyakorlati tapasztalatok azt igazolják, hogy átlagosan 20 m3/ha/év hozammal lehet számolni (nyáraknál 30-40 m3 is elérhet ). Az ERTI nagyszámú új nyár, f z- és akácfajtát állított el , de megjelentek már az olasz fajták is. Az összes energetikai lehet ség az energetikai ültetvényekb l és energiaerd kb l 1 millió m3/év. Energetikai faültetvényeknél különösen a gyorsan növ fafajok (nyár, f z, akác) jöhetnek szóba (BAI ET AL. 2002, FÜHRER ET AL. 2003, MURACH ET AL. 2007). Ennek több oka is van, pl. a nagy szárazanyag produkció és a jó sarjadzó képesség. A nyárak szerepe ezért az utóbbi id ben megnövekedett az energia célú fahasznosításban is. Ennek oka széles term helyi skálán való alkalmazhatóságuk, gyors növekedésük és jó sarjadzóképességük, ami miatt nem szükséges a letermelt ültetvények rendszeres újratelepítése. A nyár- ültetvények további el nye, hogy több évtizedes gazdálkodói tapasztalat halmozódott fel velük kapcsolatban, amelyek könnyen adaptálhatók rövid vágásfordulóval kezelt energetikai faültetvények létesítésére és kezelésére (BOROVICS 2007). A vonatkozó hazai jogszabály (71/2007. Korm. rend.) sarjaztatásos és hengeres energetikai faültetvény kategóriákat határoz meg. A sarjaztatásos energetikai faültetvény esetén a vágásforduló nem haladhatja meg az 5 évet, a hengeresé pedig a tizenöt évet. Mindemellett korábbi, a hasznosításhoz közelebb álló lehatárolást hoz létre a következ csoportosítás, ahol a vágásforduló hossza szerint beszélhetünk: - mini (1-5 év), - midi (5-10 év), - rövid (10-15 év), - közepes (15-20 év), - hosszú (20-25 év) vágásfordulójú faültetvényekr l.
23
A sarjaztatásos üzemmódnál a vágásforduló, azaz a betakarításra kerül állomány kora 1-3 év, maximum 5 év, és az ültetvény üzemeltetési ideje maximum 15 év lehet, míg az újratelepítéses üzemmódnál a maximális vágásforduló 5-15 év (BARKÓCZY, IVELICS 2008).
15.ábra 2 és 10 éves nemesnyár (’Pannonia’) ültetvények (fotó: Ivelics) Az energetikai hasznosítás szempontjából is fontos a különböz fafajok fatest-kéreg aránya. A kéreg vastagsága függ a fafajtól, a kortól és az ökológiai tényez kt l. Fontosabb fafajaink kéregszázalékát elemezve (3. táblázat) megállapítható, hogy a hazai fakitermelésben dönt szerepet játszó nyárak viszonylag nagy kéreghányaddal rendelkeznek. 3.táblázat
A kéreg térfogati aránya %-ban fafajonként a törzsátmér függvényében (SCHOPP 1974) Fafaj Bükk Gyertyán Cser Kocsányos tölgy Kocsánytalan tölgy Erdeifeny Korai és kései nyár Óriás nyár Hazai nyárak Akác
Törzsátmér cm-ben 6-15 7 11 29 24 25 11 18 15 15 28
16-25 6 9 21 19 20 9 18 15 12 26
265 8 16 15 16 10 17 15 14 24
24
Az átmér mellett a kor is befolyásolja a kéregvastagságot, mert ugyanolyan átmér mellett a fiatal fának vékonyabb, az id sebb fának vastagabb a kérge. Mivel jó term helyen a törzsek el bb érnek el bizonyos átmér t, azonos átmér esetén kisebb kéregvastagságot adnak, mint a rosszabb term helyeken. A különböz faanyagok energetikai hasznosításával foglalkozó számos irodalom els sorban az ültevények hozamával foglakozik, amelyet igen sok tényez befolyásol. Els sorban a term hely-típus, de ezen kívül a fafaj, fafajta, és a különböz termesztéstechnológiához szorosan hozzátartozó tényez k. Az áttanulmányozott irodalmak között nem találtam azonban tudományos eredményeket az ültetvények korának, mint befolyásoló tényez nek a tisztázására. Ezért tartottam fontosnak - a technológiai rendszereknek megfelel en - meghatározni a különböz korú ültetvények fontosabb energetikai jellemz it.
2.2.3 Feldolgozási sajátosságok, felhasználási területek Az energetikai célú termesztésen kívül a - fenti irodalmak és gyakorlati tapasztalatok tükrében - a nyárak fájának felhasználását az alábbi szakmai területekre lehet csoportosítani: - rétegeltlemez- és gyufaipari felhasználás - f részipari termékek - bútor- és épületszerkezeti elemek - cellulóz-, farostlemez- és forgácslapgyártás A rétegeltlemez- és gyufaipari felhasználás a hámozott furnérgyártáson alapul. A számításba vehet fajták els sorban: ’I-214’, ’Pannonia’, ’Triplo’, ’Kopecky’, ’Agathe-F’, ’Unal’, ’Luisa Avanzo’, ’Beupré’, ’BL’, ’Raspalje’. A feldolgozni kívánt alapanyagok megfelel min ségének biztosítása érdekében, a termesztéssel szemben az alábbi követelményeket kell támasztani: - kisebb mérv göcsösség (ezért legalább 6 m magasságig a törzseket nyesni kell) - álgeszt, geszt mérsékelt mennyiségben (ezért célszer a fakitermelés korát kb. 15 évre csökkenteni). A kitermelt nyárrönköket a nagy nedvességtartalmuk miatt 3-4 hónapig védelem nélkül tárolhatják és a hámozás el tt nem szükséges a hidrotermikus kezelés (f zés). A hámozott furnér szárításakor gondot okozhat a geszt és a szijácsrészek eltér kezd nedvességtartalma. A nyár furnérokból els sorban rétegelt lemezeket gyártanak, amelyek
25
szilárdsága a furnérok tömörítésével fokozható. A nyár és a bükk furnérok kombinációjával együttes préselésével nagy szilárdságú lemezek gyárthatók. A hámozott nyár furnérokat felhasználják a léc- és furnérbetétes bútorlapok, s t a gyümölcs ládák gyártására is, de a hámozási technológia szolgál a gyufagyártás alapjául is. A nyárfa ma a gyufagyártás legfontosabb alapanyaga. A f részipari feldolgozás során els sorban rakodólap, láda, alátétfa, és különböz f részárukat készítenek a nyárakból. Ezekhez a termékekhez kivétel nélkül minden nyárfajta felhasználható, az alapanyag pedig feldolgozható szalag-, keret- és körf részes technológiával egyaránt. A korszer rakodólapgyártásnál azonban javasolhatók a nagy pontosságot és jó min ség felületet biztosítható körf részes technológiák, a ládagyártáshoz pedig a jobb kihozatalt eredményez szalagf részes megoldások. A jellemz nyár f részipari termékek közül a rakodólapelemek gyártása jelenti a legnagyobb volument. A kész rakodólapoknál gondot okozhat a faanyag magas nedvességtartalma (mesterséges szárítási ill., sterilizálási igény). A szárítás kezdeti szakaszában a faanyag könnyen „kérgesedik” (a felszíni réteg er sen kiszárad). Ebben szerepet játszik a geszt és a szíjács eltér nedvessége, a nyárak un. „vizes geszt sége” is. A nyárak jól f részelhet k, gyalulhatók, de a felszín könnyen bolyhosodik, szálkásodik. Így a feny khöz viszonyítva (30-40%-al) kisebb el tolással dolgozhatók fel. Egyes kutatások szerint a különböz megmunkálási folyamatoknál a s r bb nyár faanyag esetében kedvez bb min ség tapasztalható (HERNÁNDEZ ET AL. 2011) A bútor és épületszerkezeti elemek el állítására a szilárdsági követelmények miatt csak a nagyobb s r ség fajták (’Agathe-F’, ’Aprólevel ’, ’Beaupré’, ’Koltay’, ’Pannonia’, ’I-273’, ’Kopecky’, ’Unal’) felhasználása javasolható. A bútoripar els sorban kárpitos keretek, bútorlapok és egyéb (nem látható) elemek készítéséhez, míg az épít ipar ragasztott tartók és tet szerkezeti elemek (pl. szarufa) gyártására használja fel a jó min ség nyár alapanyagot. A nyárak ragasztása, felületkezelése általában gond nélkül elvégezhet , de az er sen álgesztes anyagnál (pl. fehérnyár) el fordulnak ragasztási rétegelválások A szárított nyárfát fatömegcikkek (pl. faedények, tekn k, cip k) készítésére is el nyösen használják. Különleges értéket képviselnek a csomoros fekete nyárak. Az ilyen dekoratív faanyagot kedvelik a bels építészetben és az egyedi bútorok gyártásánál. A cellulóz-, farostlemez- és forgácslapgyártáshoz felhasználható az összes nyárfajta, de különösen el nyösek az alacsonyabb s r ség (vékonyabb sejtfalú) fajták (’I-214’, ’Tripló’, ’Villafranca’, ’Blanc du Poitou’, ’Adonis’, ’BL’, ’I-45/51’, ’Sudár’).
26
A hazai farostlemez- (Mohács) és a forgácslapgyártás (Szombathely) pótolhatatlan érték alapanyagai a különböz nyárfajták, mivel a könny nyárfaanyag kisebb energiaszükséglettel aprítható és alacsonyabb s r séget biztosít a készlemezeknek. Másik jelent s mennyiség nyár alapanyagot feldolgozó iparág a cellulózgyártás. Itt els sorban félcellulózként (hullámpapír alapanyag), valamint keverék fafajként használják a min ségi papírok gyártására. (Sajnálatosan a dunaújvárosi félcellulóz gyártás mára már megsz nt) A szakirodalom tanulmányozása és a gyakorlati problémák vizsgálata arra utal, hogy a célkit zéseimmel összhangban fontos kutatási feladatnak kell tekinteni:
− A nyárak juvenilisfa tulajdonságainak vizsgálatához (rosthosszúság, sejtfalvastagság, s r ség) a juvenilisfa mértékének (mennyi évgy r ) meghatározása mellett különösen fontos annak tisztázása, hogy a fizikai tulajdonságok vonatkozásában van-e eltérés az érett és a juvenilis nyár fatest között. − Az évgy r szélesség és a faanyag s r sége közötti kapcsolat vizsgálatát, amely a nagyszámú nyár kutatási eredmények ellenére nincs még feltárva. − Az energetikai nyár ültetvények, enrgiaerd k létesítése szempontjából sürg s kutatási feladatnak tekinthet a kor szerepének faanyagtudományi tisztázása. − Az ággöcsök szilárdságot befolyásoló szerepének vizsgálatát a nyárak szerkezeti célú (építészet, bútorgyártás) felhasználása szempontjából. A fenti 4 gyakorlati jelent ség alapkutatási feladat képezte értekezésem témakörét.
27
3. Vizsgálati anyagok, módszerek 3.1 A vizsgálatokhoz felhasznált anyagok Magyarországon különös jelent sége van a különböz nyárfajtáknak (4. táblázat), mind az erd gazdálkodásban, mind a fafeldolgozásban. Összességében a hazai- és a nemesnyárak az erd terület 10,6%-át, az összes fakitermelés 16%-át teszik ki. Külön értékelve a nemesnyár klónokat, azok közel 7%-os területi részaránya, mintegy 13% a bruttó fakitermelés megoszlásában, valamint közel 8%-os részarányú az erd sítésekben (MGSZH 2011). Ezek az adatok arra utalnak, hogy ezen fafajták jelenlétével, ill. erd gazdálkodási szerepével folyamatosan számolni kell. 4.táblázat
Nyár fajtaszortiment (BOROVICS 2008)
Államilag elismert és állami elismerésre bejelentett nemesnyár fajták Magyarországon Fajtacsoport (szekció) Földrajzi elterjedés Fajok
Aigerios fekete nyárak ÉszakEurázsia Amerika P. nigra
P.deltoides P.deltoides x P.deltoides
Tacamahaca balzsamos nyárak ÉszakKelet-Ázsia Amerika P. trichocarpa P.balsamifera
P. maximowiczii P. laurifolia
P. maximowiczii x P. trichocarpa: 'Meggylevel '
P. x euramericana 'Robusta' 'I-214' 'I-273' 'I-154' 'I-45/51' 'Pannonia' 'Kopecky' Fajtaváltozatok, 'Koltay' 'Parvifol' 'Sudar' hibridek, fajták, 'Agathe F' 'Bl', 'Blanc du klónok Poitou' 'H-328' 'Luisa Avanzo' 'Rábamenti' P.deltoides x P. x euramericana 'Adonis' 'S 298-8' 'Triplo' P. trichocarpa x P. deltoides 'Beaupré' 'Raspelje' 'UNAL'
P. nigra cv. 'Italica' x P. x berolinesis (P. laurofolia x P. nigra 'Italica') 'Kornik 21'
Leuce fehér nyárak ÉszakEurázsia Amerika P. alba
P. grandidentata
P. alba x. P. alba: 'Villafaranca ' 'Homoki'
P. alba x P. grandidentata 'Favorit' 'Sudarlós'
Államilag elismert ERTI fajta Államilag elismert nem ERTI fajta Bejelentett ERTI fajtajelölt
A nemesnyárak által képviselt erd terület mintegy 70%-án 4 fajtából létesült ültetvények találhatók (’Korai nyár’, ’Óriás nyár’, ’I-214’, ’Pannonia’). Ugyanakkor a forgalmazott simadugványok 67%-át a két legismertebb fajta (’Pannonia’: 40%, ’I-214’: 27%) szaporítóanyaga teszi ki (BÁRÁNY ET AL. 2008). 28
Ebben nyílván nagyban közrejátszanak ezen nyárfajták termesztésével szerzett kedvez gyakorlati termeszt i tapasztalatok (jó gyökeresedési és megmaradási képesség, kedvez alaki tulajdonságok, kiváló kezdeti növekedési erély, jó t r képesség a leggyakoribb nyárfabetegségekkel szemben). A szaporítóanyag-termesztési adatokból egyértelm en kit nik, hogy az ’Óriás nyár’ termesztése a nemesnyárasok telepítésében teljesen visszaszorult; a ’Korai nyár’ pedig teljesen elt nt a termesztésb l (viszonylag lassúbb növekedése és egyes betegségek iránt mutatkozó fogékonysága miatt). Látva a különböz fajták erd területeken belüli mennyiségi eloszlását illetve a rendelkezésre álló szaporítóanyagból következtetve a kés bb telepítend fajtákra, a vizsgálatokba azok a nyár klónok kerültek bevonásra, amelyek a jöv ben a feldolgozóipar számára a legnagyobb mennyiség faanyagot fogják szolgáltatni. Ezek alapján els sorban az ’I-214’, és a ’Pannonia’ valamint a 'Koltay' és a 'Kopecky' fajták kerültek el térbe. A kutatási céloknak megfelel en kerültek kidolgozásra az alkalmazott komplex faanatómiai és fafizikai módszercsoportok. Ezek függvényében a vizsgálatokat 3 csoportban végeztem: - Faanatómiai és fafizikai vizsgálatok (az évgy r szélesség és a juvenilisfa szerepének tisztázása) - Energetikai vizsgálatok (a kor hatása a faenergetikai jellemz kre) - Szilárdsági vizsgálatok (a göcsösség szilárdságra gyakorolt hatása)
3.2 Faanatómiai, fafizikai vizsgálatok
3.2.1 Évgy r szélesség - tests r ség mérés A faipari feldolgozás szempontjából fontos az évgy r szélesség és a fizikai mechanikai tulajdonságok kapcsolata. Mivel a természetes faanyagok s r sége viszonylag szoros függvénykapcsolatban áll a szilárdsági, rugalmassági jellemz kkel, így általában elegend a s r ség és az évgy r szerkezet kapcsolatainak elemzése. A vizsgálatokhoz speciális módszert alakítottam ki évgy r nként vett faminták higanyos térfogatmérésével, a fatesten belüli s r ségváltozás meghatározásához.
29
Az évgy r szélesség és a s r ség kapcsolatának megállapításához szükséges mintatörzsek azonos term helyr l származó, 21 éves ’I-214’, ’Pannonia’, 'Koltay' és 'Kopecky' fajták voltak. A mellmagasságban kivágott korongokon a bélt l a kéreg felé haladva húzott illetve nyomott irányokban történtek az évgy r szélességi mérések. A két irányban mért adatok átlagai szolgáltatták az évgy r szélességeket (16. ábra).
16.ábra Évgy r szélesség meghatározása Az évgy r szélesség lemérése után évgy r nként felszeleteltem a faanyagot. A s r ség meghatározásához a tömeg és térfogat ismeretére volt szükség. A tömeg meghatározása Sartorius típusú analitikai mérlegen történt 4 tizedes pontossággal. A térfogat méréséhez Breuil-féle készüléket használtam, amely eszközzel higanyba váló merítéssel határozható meg a faanyag térfogata. A mérések el tt a faanyagot Binder típusú klímaszekrényben normál klímán (t=20°C, =65%) klimatizáltam. A normál s r séget az ismert összefüggéssel határoztam meg:
ρn =
mn , ahol Vn
mn és Vn a normál klímának (t=20°C, =65%) megfelel légszáraz állapotú (kb. 12% nettó nedvességtartalmú) faanyag tömege illetve térfogata.
3.2.2 Rosthosszúság, juvenilisfa, sejtfalvastagság meghatározása A rosthosszúság méréséhez a faanyagot Jeffrey-féle (10% HNO3 és 10% CrO3 vizes oldata) macerátummal való kezeléssel sejtjeire bontottam. Az így el készített mintában 30-30 ép farost hosszúságának mérésére került sor sztereómikroszkóp és Image-pro Plus 4.0 számítógépes képelemz program segítségével. Az évgy r nkénti rosthosszúsági értékeknek a bélt l kifelé haladó irányban való növekedéséb l lehet következtetni a juvenilisfa határára A juvenilis rész határának megállapításához a legújabban elfogadott tudományos eredmények alapján a regressziós modellt választottam. Ez a módszer a rosthosszúság
30
eloszlását veszi alapul a távolság függvényében (ZHU ET AL. 2005, SHIOKURA 1982). A rosthosszúságot a kor függvényében ábrázolva, az eloszlásokra logaritmikus függvényt illesztettem. A juvenilis kor határának SHIOKURA (1982) által megállapított 1% alá es görbe csökkenést vettem alapul, amelynek helyességét CSÓKA (2007) is igazolta.
Mivel a nyár vizsgálatoknál nagy jelent sége miatt az ’I-214’ nyárat, mint kontroll fajtát mindig vizsgálják, ezért ezen a klónon végeztem el a sejtfalvastagsági méréseket, melyek vizsgálatához e területen el ször alkalmaztam az elektronmikroszkópos technológiát. A libriform rostok sejtfalvastagságának elemzéséhez egy átlagos sugár mentén 1cm széles csíkot vágtam ki a nyár korongból (17. ábra). Ezt a mintadarabot vágtam fel az évgy r k mentén - az évgy r szélességt l függ en - olyan méretekre, hogy azok a scanning elektronmikroszkópos (SEM) felvételhez megfeleljenek. A korai bélkörüli - er teljesebb növekedési szakaszban a minták 1-2, míg a palásthoz közelebb es k már 3-5 évgy r t foglaltak magukba.
17.ábra SEM-os elemzéshez el készített ’I-214’ nyár minták
A felületek kialakításához mikrotóm metszetvágó készüléket használtam. A faanyagot metszés el tt f zéssel megpuhítottam, annak érdekében, hogy az könnyebben vágható legyen, mivel a mikroszkóppal akkor kapunk megfelel min ség (elemzésre alkalmas) képet, ha a vizsgált felületek oly módon lettek el készítve, hogy azokon a különböz szöveti elemek nem gy r dnek össze, nem szakadnak szét. A jobb min ség kép elérése érdekében a minták felületét Polaron SC7620 típusú gép segítségével ’aranyoztam’ be. A SEM segítségével a bélkörüli juvenilis farészr l, valamint a palásthoz közeli érett farészr l készítettem felvételeket 750-szeres nagyításban. Az évgy r n belül mindkét esetben a korai és a kései pásztákról készített képeket elemeztem. Egy-egy felvételen - a min ségt l függ en - több libriform rost sejtfalvastagságát mértem. Az analízis Image-Pro Plus 4.0 képelemz szoftverrel történt (18. ábra).
31
18.ábra Libriform rostok sejfalvastagságának mérése Image-Pro Plus 4.0 szoftverrel A sejtfalvastagsággal egyid ben lemérésre került a libriform rostok lumen átmér je is. A különböz fafajok anatómiai jellemzésekor meg szokták adni a kett s sejtfal (2F) és a lumen arányát (L) amelyb l következtetni lehet a porozitásra.
3.3 Energetikai vizsgálatok A különböz fafajok energianyerés célú felhasználását azok f t értéke, hamutartalma, égés jellemz i, a kibocsátott égéstermékek, valamint a hamutartalom kémiai összetev i jelent sen meghatározzák. Az egyes fajok energetikai jellemz ire viszont az adott fafaj genetikai tulajdonságai, szöveti szerkezete, fizikai és kémiai jellemz i, ill. az állomány kora lehetnek hatással. A fa, mint tüzel anyag szempontjából a fa tulajdonságai közül négy összetev az, amely az energetikai hasznosítás tekintetében meghatározó, a s r ség, a f t érték, a nedvességtartalom valamint a hamu mennyisége és összetétele (TÓTH ET AL. 2007). A vizsgálatok a különböz korú energiatermelésre alkalmas fafajokból álló állományok energetikai jellemz inek meghatározására, továbbá az egyes paraméterek összefüggéseinek kimutatására irányultak. A kutatási célok közül különösen fontosnak tartottam a kor szerepének tisztázását, mivel a vékonyabb, juvenilis faanyagok még kevésbé gesztesednek és anatómiai szerkezetük sem stabilizálódott. Ugyancsak
32
szükségesnek ítéltem meg a jelent s arányú (12-20%) kéreg energetikai szerepének korrekt tisztázását is. 3.3.1 Fatest-kéreg arány Az energetikai célú ültevények esetében a f t értéket befolyásolhatja a geszt, szijács, kéreg aránya a törzsátmér mentén. Ha ezeknek a szövetrészeknek a f t értéke között különbségek vannak, akkor igen fontos ezek százalékos részaránya a törzsön belül. A f t érték és hamutartalom vizsgálatához felhasznált mintatörzseken - húzott és nyomott irányokban - kerültek elemzésre a jellemz makroszkópos tulajdonságok. Ezeken belül az átlagos átmér , a geszt-szijács valamint a kéregarány került meghatározásra százalékosan az átmér höz viszonyítva.
3.3.2 F t érték A f t érték meghatározása Berthelot-Mahler féle kaloriméterben (20. ábra) történt, amelyben a mintákat tabletta formában kell égetni, ezért a vizsgálandó farészb l tablettázó préssel (19. ábra) megfelel tablettát (1g) kell készíteni.
19.ábra Tablettázó prés
20.ábra Berthelot-Mahler féle kaloriméter
A mintából tablettázás el tt táramérlegen kell lemérni a szükséges mennyiséget, majd az ebb l elkészített tabletta tömegét kell analitikai pontossággal ellen rizni. Az összeszerelt kaloriméterbombát ezután oxigénnel kell feltölteni. A mért tömeg mintát oxigénnel töltött kaloriméterbombában elégetve a kaloriméteredényben lév víz h mérsékletemelkedését határozzák meg. A kaloriméter h kapacitásának ismeretében a h mérséklet emelkedéséb l a minta f t értéke számítható. Fajtánként és korosztályonként véletlenszer mintavételi eljárással 6-6 db átlagos méret törzs került kiválasztásra a különböz korú állományokban (5. táblázat) a vizsgálatokhoz. A mintatörzsek származási helye a Kisalföldi Erd gazdaság Dél-hansági 33
Erdészete, ahol az egyes fajták korosztályonként átlagos term hely területekr l kerültek kiválasztásra. Minden egyes törzs mellmagassági átmér jénél történtek a korong kivágások, amelyekb l forgácsolással lettek el állítva a mérésekhez szükséges minták. A forgácsok elkészítése kör- illetve szalagf részen történt. 5.táblázat
A 4 különböz korosztály kialakítása Korosztályok (év) Fajta I.
II.
III.
IV.
Populus x euramericana cv. ‘I-214’
-
7
10
19
Populus x euramericana cv. ‘Pannonia’
4
6
10
19
Az ’I-214’ fajtából az I. korosztályhoz kapcsolódó telepítést a térségben nem találtam. A vizsgálatok az eltér korosztályú nyárfajták f meghatározásra kerültek külön-külön:
farészeire terjedtek ki. Így
- geszt - szijács - kéreg - együtt a három f farész jellemz i. Azoknál a fiatal egyedeknél, amelyeknél a geszt még nem különült el a szijácstól illetve még olyan kicsi volt, hogy a vizsgálatokhoz szükséges mennyiséget nem lehetett bel le el állítani, ott a két f farész nem került elkülönítésre.
3.3.3 Szárazanyagtartalom és tests r ség meghatározása A vizsgált törzsek f t értékeinek vizsgálatával párhuzamosan az MSZ 6786-3:1988 szabvány szerint meghatározásra kerültek az alábbi s r ségtípusok is: - normál s r ség (u=12%)
ρn =
mn Vn
[g / cm ], ahol 3
mn és Vn a normál klímának (t=20°C, =65%) megfelel légszáraz állapotú (kb. 12% nettó nedvességtartalmú) faanyag tömege illetve térfogata. - abszolút száraz (u=0%) 34
ρ0 =
m0 V0
[g / cm ] , ahol 3
m0 és V0 az abszolút száraz állapotra kiszárított (u=0%) faanyag tömege illetve térfogata. A fentieken kívül meghatározásra kerültek még a báziss r ségi értékek is. Ezt a s r ség típust „biológiai” s r ségeknek, vagy „térfogat tömöttségi számnak” is nevezik. A bázis s r ség azt fejezi ki, hogy az él vagy frissen kitermelt fáknak mennyi a száraz faanyag tartalma. Ennek az értéknek az ismeretében meghatározható a faállományok szárazanyag produkciója:
ρb =
m0 g / cm 3 , ahol Vmax
[
]
az abszolút száraz (u=0%) fatömeg m0 Vmax az él nedves, vagy minimum rosttelítettségi határt (u~30%) elér nedvesség , maximális térfogatú faanyag
21.ábra A báziss r ség meghatározásához alkalmazott térfogatmérés elvi vázlata
22.ábra A törzsmetszetek (korongok) térfogatának meghatározása
(1-mérleg, 2-t a próbatest függesztésére, 3- konzolos tartó, 4-edény vízzel, 5-próbatest)
A folyadékba való merítéses eljárás lehet séget ad a szabálytalan alakú próbatestek térfogatmérésére (21. ábra). Ezt kihasználva a különböz korosztályú törzsekb l 2-3 cm vastag korongok kerültek kivágásra. Ezeknek a tömeg és térfogatmérése analitikai mérleggel került meghatározásra. A térfogat mérése a korongok vízbe való merítésével történt. A korongok egy mérlegre helyezett vízzel telt edénybe lettek belemerítve úgy, hogy a korongokat egy konzolra er sített t tartotta a víz alatt (22. ábra). Ennél a felhajtóer elvén m köd mérési módszernél a mérlegr l leolvasott érték adta a minta térfogatát. A próbatestek nedvességtartalma él nedves (rosttelítettségi határ feletti) volt, tehát a nedvesítés nem okozott térfogati változást.
35
3.3.4 Hamutartalom, hamuösszetétel A biomassza energetikai hasznosítása során keletkez éghetetlen salak, a nagyobb teljesítmény tüzel berendezéseknél speciális üzemeltetési gondokat vet fel. Ez egyrészt tüzel berendezés károsodásával, másrészt a nagy mennyiségben keletkez hamu elhelyezésével kapcsolatos. Ezen problémák els sorban a tüzel anyag megtermelése során a talajból a biomasszába beépül kémiai elemek jelenlétével és azok hatásával magyarázható. A környezetkímél eltüzelés szempontjából els sorban a N, Cl és S tartalom érdekes, míg tüzeléstechnikai szempontból – f leg a salaklágyulás és olvadás – az alkáli (Na, K) és alkáli földfémek (Mg, Ca) jelenléte lényeges. A hamutartalom és a hamuösszetétel meghatározásához abszolút száraz nedvességtartalmi fokozatra szárított forgácsolt mintákat kellett készíteni. A vizsgálatok a f t érték meghatározásához elkészített mintákból kerültek ki. A két nemesnyár fajta esetében a II., III, és IV. korosztályoknál az alábbi ásványi anyagok kerültek meghatározásra a három f farészt (gesz, szijács, kéreg) magába foglaló minták esetében: - Klór (Cl) - Kén (S) - Kálium (K) - Foszfor (P) - Kalcium (Ca) - Magnézium (Mg) - Vas (Fe) - Szilícium (Si) - Nátrium (Na) A vizsgálatokat az UIS Ungarn Laborvizsgálati és Szolgáltató Kft. végezte.
3.4 Szilárdsági vizsgálatok A szerkezeti faanyag szempontjából a göcsösség a legkedvez tlenebb fahiba. Az ágnak a törzsben maradó, a fatest által körbezárt részét nevezzük ággöcsnek. A göcsök fája mindig s r bb, keményebb, mint az t körülvev farészé, az eltér évgy r szerkezet és a rostirány miatt pedig eltér en zsugorodik. A göcsök ezek alapján ’idegen testként’ viselkednek a fapalástban. A göcsösség hatása a min sítések alapjául szolgáló 36
hajlítószilárdság esetében meghatározó szerep , azonban mértéke a különböz esetében más és más (6. táblázat). 6.táblázat
fafajok
A göcsösség hatása a statikus hajlítószilárdságra (Ugolev, 1986)
A göcsök együttes mérete az alkatrész szélességének %-ában 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Szilárdság a hibamentes fáéhoz viszonyítva (%) erdeifeny
tölgy
bükk
nyír
86 77 67 58 49
88 85 85 77 -
92 72 65 56 47
84 76 70 -
A vizsgálatok több, a hajlítószilárdságot befolyásoló tényez fontosságát elemezték, mint pl. a rugalmassági modulust, a göcsök hatását. A mérések meghatározták a göcsök, a faanyagban elfoglalt pozíciója alapján kifejtett hatását a hajlítószilárdságra, továbbá a rugalmassági modulusra. A vizsgálatokhoz két nemesnyár klón került kiválasztásra, a Populus x euramaricana cv. ’I-214’ és a Populus x euramericana cv. ’Pannonia’. Az ’I 214’ fajta s r sége általában nem éri el a 0,380 g/cm3-es határt, de jelent sége a hazai viszonyok között olyan mérték , hogy nyár vizsgálatoknál, mint kontroll fajtát használni kell. A feny k közül a vizsgálati anyagnak az erdeifeny t (Pinus sylvestris L.) választottam, mivel hazánkban a feny k közül az él fakészlet több mint felét ez adja.. A két nyárfajta, valamint az erdeifeny közel hasonló adottságú term helyr l került kiválasztásra, hogy a küls hatások jelent sége csökkenjen. A hajlító vizsgálatokhoz a próbatestek mérete 1200x140x21 mm volt, ami megfelel a rakodólapok fed lap elemének. A próbatestek nedvesség tartalma igen magas volt, magasabb mint a rosttelítettségi határ. Mivel nem volt lehet ség a minták kiszárítására, így a nedvességtartalom 45%-ra lett beállítva. A minta elemszám 40-40 darab volt sorozatonként. A statikus rugalmassági modulus (MOEstat) méréséhez kétféle módszer alkalmazására került sor, három pontos hajlítás és négy pontos hajlítás (MSZ EN 408:2011). A 3 pontos hajlításnál (23. ábra) mért rugalmassági modulus (MOEstat3p) értékére hatással van az alátámasztások között ébred nyíróer .
37
23.ábra
Három pontos hajlítás mérési elrendezése
A 4 pontos hajlítás (24. ábra) során meghatározásra került rugalmassági modulus (MOEstat4p) értékét már nem befolyásolják a nyíró er k, mivel a két terhelési pont között nem ébrednek a tartóban nyíró er k.
24.ábra Négy pontos hajlítás mérési elrendezése A 3 és a 4 pontos hajlítás meghatározása az (1) és a (2) összefüggések alapján történt:
MOE stat .3 p =
∆FL13 48 I∆w
(1)
MOE stat .4 p =
∆FaL12 16 I∆w
(2)
ahol, F: alkalmazott er , L1: alátámasztási köz (1), valamint mérési hossz (2), a: terhelési pont és a legközelebbi alátámasztási pont távolsága, I: inercia nyomaték, w: behajlás. A MOEstat3p és a MOEstat4p meghatározásával, a 20. és a 21. ábrák mérési elrendezését használva, lehet ség van a nyíró modulus kiszámítására (3): Kh 2
G=
(3)
1 1 L − MOE stat .3 p MOE stat .4 p 2 1
ahol, K=1,2 négyszög keresztmetszet tartóknál, h: a próbatest magassága.
38
A hajlítószilárdság (MOR) meghatározása a négy pontos vizsgálat (24. ábra) segítségével zajlott le, amelynek kiszámítása a (4) összefüggéssel történt:
MOR4 p =
3Fmax a bh 2
(4)
ahol, Fmax max. tör er , , a: az alátámasztási köz ¼-ed része, b: a próbatest szélessége, h: a próbatest magassága A göcsösség hatásának vizsgálata a Japanese Agricultural Standard for Stuctural Softwood Lumber (JAS 1997) el írásai alapján történt, a göcs átmér arány (KDR) felhasználásával. A göcs átmér arány kiszámításához több módszer alkalmazható, figyelembe véve a göcsök elhelyezkedését, pozícióját. A kutatás során így meghatározásra került a húzott övben a minta széles oldalán lév göcs átmér arány, KDRszéles=d2/b, és a húzott öv oldalán, peremén lév göcs átmér arány, KDRperem=d1/h (25. ábra).
25.ábra A göcs átmér arány meghatározásának paraméterei A göcsök értékelése során többször el fordult, hogy azok csoportosan helyezkednek el. A csoportok hatásának vizsgálatára a koncentrált göcs átmér arány (CKDR) szolgál. Egy korábbi vizsgálat (DIVOS, TANAKA 1997) kimutatta a módosított koncentrált göcs átmér arány (CKDRm) fontosságát, amely figyelembe veszi a feszültség eloszlást a faanyagban a terhelés alatt (5).
CKDRm =
KDR széles + KDR perem 1 − 15 cm rész
2z h
2
(5)
39
A vizsgálatok eredményeinek a kiértékeléséhez a különböz statisztikai módszerek a legalkalmasabbak. A mérési sorozatok adatainak általános jellemzésére a leíró statisztika paramétereinek meghatározására került sor. Az egyes jellemz k közötti eltérések valódiságának a kimutatása, azaz hogy az eltérés lényeges, vagy elhanyagolható, varianciaanalízis (ANOVA) használatával történt. A függvénykapcsolatok, ill. a befolyásoló tényez k hatásának a feltárására, pedig a regresszió analízis alkalmazása a legkézenfekv bb. A göcsös anyagok esetében a gyakorlati tapasztalatok arra utalnak, hogy a tönkremenetel a göcsök környezetében, a göcs és a „normál” faanyag határán következik be, mivel a faanyag szöveti szerkezete eltér a göcsét l. Egyes esetekben a két rész nem is kapcsolódik össze. Annak a vizsgálatára, hogy a göcs és az t körülvev szövetek hogyan kapcsolódnak egymáshoz ’Pannonia’ nyár és erdeifeny (Pinus sylvestris L.) faanyagokból különböz típusú és méret göcsöket készítettem el Scanning Elektronmikroszkópos (SEM, 28. ábra) vizsgálatokhoz (27. ábra).
26.ábra Scanning Elektronmikroszkóp
27.ábra Feny (bal) és nyár (jobb) göcsök
A felületek kialakításához mikrotóm metszetvágó készüléket használtam. A faanyagot metszés el tt f zéssel megpuhítottam, annak érdekében, hogy az könnyebben vágható legyen. A göcs és a körülötte lév szövet s r ségbeli és keménységbeli különbsége miatt a metszéskor nagyon nehéz volt a két részt síkba vágni. A keményebb göcsös rész – f ként az erdeifeny esetében – gyakran kitöredezett. A másik probléma, hogy a SEM felvételekhez a legmegfelel bbek az alacsony nedvességtartalmú mintadarabok, mivel a megfelel min ség felület kialakításához a mintadarabokat meg kellett f zni, ezért ezek nedvességtartalma is jelent sen megn tt. A metszés utáni szárítás megoldás lehetne, azonban a repedések megjelenése illetve a felület bolyhosodása miatt – els sorban a nyárnál – ez nem célszer technológia. A ’Pannonia’ nyár és az erdeifeny esetében a göcsöt körülvev faanyag három f anatómiai irányának megfelel en alakítottam ki a mintadarabokat, amelyeken a göcsök határfelületér l készítettem felvételeket.
40
4. A kutatás eredményei 4.1 Az anatómiai jellemz k és a faanyags r ség kapcsolata.
4.1.1 Rosthosszúság A rostok hosszúsága fontos tényez a faanyag rostipari célból történ felhasználásánál. Így a papír-, a cellulóz- és a farostlemezgyártás szempontjából - amelyek az egyik legfontosabb felhasználási területei a nyár klónoknak - meghatározó jelent ség ek. Ebb l a szempontból kedvez ek a minél hosszabb rostok. A nyárfajtáknál 1 mm-nél hosszabb rost már jónak tekinthet , mivel a lombos fák átlagosan 1 mm körüli rosthosszúsággal rendelkeznek. A feny fajokra jellemz 3-3,5 mm tracheida (rost) hosszúság egyértelm en el nyösebb a min ségi papírgyártásban. Az ’I-214’, ’Pannonia’, ’Koltay’, és ’Kopecky’ fajtára elvégzett rosthosszúsági mérések (28-31. ábra) eredményeib l látható, hogy a kor el rehaladtával a rostok hossza folyamatosan növekszik. A vizsgált rostok fajtától függetlenül nagyjából 0,5 mm-es értékt l indultak és 1,2 mm-ig növekedtek. A kezdeti intenzívebb növekedési szakaszt megába foglaló néhány évgy r után, az 1 mm-es rosthosszúságot 12 év környékén érték el. A négy fajta hasonló értékei azt igazolták, hogy nemesítési célként nem reális a hosszúrostú fajták létrehozásának megjelölése.
'I-214' rosthosszúsága 1,4
y = 0,2992Ln(x) + 0,3002 R2 = 0,9423
Rosthosszúság (mm)
1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
Kor (év)
28.ábra ’I-214’ nyár rosthosszúsága
41
'Pannonia' rosthosszúsága 1,4
y = 0,2834Ln(x) + 0,3424 R2 = 0,9549
Rosthosszúság (mm)
1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
20
22
Kor (év)
29.ábra ’Pannonia’ nyár rosthosszúsága
'Koltay' rosthosszúsága 1,4
y = 0,3004Ln(x) + 0,256 R2 = 0,9215
Rosthosszúság (mm)
1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Kor (év)
30.ábra ’Koltay’ nyár rosthosszúsága
42
'Kopecky' rosthosszúsága 1,4
y = 0,249Ln(x) + 0,3438 R2 = 0,9226
Rosthosszúság (mm)
1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
Kor (év)
31.ábra ’Kopecky’ nyár rosthosszúsága
Az eloszlásokra illesztett logaritmikus görbék hasonló tendenciát mutatnak mind a 4 klón esetében. A magas korrelációs értékek alapján a görbék jól jellemzik a növekedési tendenciát. A logaritmikus görbék meredekségének elemzése alapján a vizsgált nemesnyárak mindegyike még a juvenilis szakaszban van. Annak ellenére, hogy a rosthosszúság növekedése a kezdeti er teljes szakasz után fokozatosan lelassul, az illesztett görbe nem mutat 1%-nál kisebb csökkenést. Ez azért is érdekes, mert a fiatalkori fa és az érett fatest határát az irodalmak (XIAOMEI ET AL. 2003, NÉMETH 2006, TAGHIYARI ET AL. 2008) a nyárak esetében 10-12 évgy r re teszik. Vizsgálataim szerint, azonban ez a kor még ennek a kétszeresénél is fennáll. Említést érdemel, hogy a juvenilisfa egy folyamatosan változó szerkezet fatest. A kambium érésével összhangban permanensen n a sejtfalak vastagsága és a rostok hosszúsága. A saját vizsgálataim is igazolták (28-31. ábra), hogy az els években markánsabbak a változások, az illesztett görbék futása 8-10 éves korig meredekebb. Ugyanezen kezdeti id szakra esik az intenzív vastagsági növekedés is, igen széles évgy r kkel. E szempontok alapján érthet , hogy az említett kutatások 10-12 évben jelölték meg a juvenilis kor határát.
4.1.2 Évgy r nkénti tests r ség A s r ség értékei kisebb változatosságot mutatnak a kor el rehaladtával; hol némileg n nek, hol csökkennek az el z évgy r s r ségi értékeihez képest (32. ábra).
43
Évgy r nkénti s r ségváltozás 0,55 'I-214' 'Pannónia'
S r ség (g/cm 3)
0,5
'Koltay' 'Kopecky'
0,45
0,4
0,35
0,3 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
Kor (év)
32.ábra Évgy r nkénti s r ségváltozás A vizsgált 4 nyárfajta esetében azt tapasztaltam, hogy az els néhány évgy r ben a tests r ség még valamivel nagyobb, mint az átlagos értékek (32. ábra). Ez a kor el rehaladtával fokozatosan csökken, az egymást követ évgy r k értékeinek ingadozása ellenére is. Az olasz nyár évgy r nkénti adatai mindvégig a többi klóné alatt maradnak. Átlagosan a legkisebb s r séggel az ’I-214’ rendelkezik 0,35 g/cm3 körüli értékkel, míg a másik három klón nagyjából azonos 0,42 g/cm3-es értéket mutat. Az eredmények megfelelnek az irodalmakban fellelhet knek (MOLNÁR, BARISKA, 2002), ami azt jelenti, hogy a s r ség szempontjából a juvenilis és az érett fa között nincs lényeges különbség. A mérési eredmények regressziós analízise nem vezetett eredményre, ezért az évgy r nként mért átlagos s r ség értékek és a kor között nem lehet szoros összefüggést megállapítani.
4.1.3 Évgy r szélesség Az évgy r szélesség növekedése szempontjából elmondható, hogy a vizsgált fajták a 4-5. évt l kezd d en mutatnak intenzív vastagsági növekedést, ami 10-12 éves kor környékén fejez dik be. A legnagyobb növedék 7 éves kor környékére tehet . A kés bbi években az átlagos évgy r szélesség fokozatosan, egyenletes mértékben csökken (33. ábra). A kapott eredmények összhangban vannak az erdészeti kutatásokkal (TÓTH 2006), amelyek a ’Pannonia’ esetében 12-15, az ’I-214’-nél 10-15, míg a ’Kopecky’ klónnál 6-8 éves korra teszik a növekedési ütem mérsékl dését.
44
Évgy r szélesség változása 18 'I-214'
Évgy r szélesség (mm)
16
'Pannónia'
14
'Koltay'
12
'Kopecky'
10 8 6 4 2 0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
Kor (év)
33.ábra Évgy r szélesség változása 4.1.3 Az évgy r szélesség, rosthosszúság és a tests r ség kapcsolata Az azonos term helyr l származó 4 vizsgált klón esetében a rosthosszúság, a s r ség és az évgy r szélesség összefüggései a 34-37. ábrán láthatóak. A grafikus ábrázolás jól érzékelteti a jellemz k változását. Az összefüggés vizsgálatok (regresszió analízis) nem mutattak kapcsolatot.
34.ábra Az ’I-214’ klón vizsgálati eredményei
45
35.ábra A ’Pannonia’ klón vizsgálati eredményei
36.ábra A ’Koltay’ klón vizsgálati eredményei
46
37.ábra A ’Kopecky’ klón vizsgálati eredményei Az évgy r szélesség és a s r ség között általában határozott függvénykapcsolatok a szórtlikacsú fák esetében nincsenek. Így a vizsgált nemesnyár fajtáknál a s r ség és az évgy r szélesség kapcsolatában megállapítható, hogy az er teljesebb vastagsági növekedéshez nem tartozik egyértelm en kisebb s r ség. Annak ellenére, hogy az évgy r szélesség a kezdeti id szakban fokozatosan növekszik a s r ség nem követi ezt a tendenciát. A vastagsági növekedés csökkenése pedig szintén nem eredményezi a s r ség egyértelm változását. Ezeknek a fényében kijelenthet , hogy a szélesebb évgy r a nyárak esetében nem jár együtt a s r ség és ezáltal a szilárdság csökkenésével. Szintén kijelenthet , hogy a rosthosszúság fokozatos növekedése sem mutat összefüggést a tests r séggel.
4.1.4 A farostok (libriform rostok) falvastagsága, a kett s sejtfal és lumen aránya A scanning elektronmikroszkóppal készített kisebb nagyítású felvételeken (38. ábra) jól megfigyelhet volt az ’I-214’ nyár évgy r szerkezete. Az évgy r határok jól kivehet ek, els sorban a nagyobb üreg , az évgy r határon felsorakozó tracheák tették ezt érzékelhet vé. Az évgy r n belül szembet n volt, hogy a korai pásztában több és nagyobb üreg edény található, a pászták határát azonban pontosan megállapítani nem lehet. Az edények közötti területet a szilárdítást biztosító kis átmér j farostok (libriform rostok) töltik ki. A SEM-os felvételen kivehet k még a keskeny (1 sejtsor széles) bélsugarak is. A farostok sejtfalvastagsága, illetve a kétszeres sejtfalvastagság és a sejtüreg
47
(lumen) hányadosa kitüntetett jelent ség ek a faanyag s r sége szempontjából. Ennek megfelel en a sejtfalvastagsági méréseket egy évgy r n belül a korai és a kései pásztában is elvégeztem. Mivel a pásztahatárokat megállapítani nem lehet, ezért az évgy r höz közeli területekr l vettem mintát, amelyek biztosan az adott pásztából valók.
38.ábra ’I-214’ nyár érett fájának keresztmetszeti SEM felvétele A bél körüli farészben és az id sebb évgy r kben is kisebb különbség mutatkozott a sejtfalvastagságok tekintetében a pászták között. A kései pászta rostjai közel azonosak vagy átlagosan 0,1-0,3 µm-rel nagyobb falvastagsággal rendelkeztek. A kapott eredmények közel az irodalmaknak (WAGENFÜHR 1996, BABOS ET AL. 1979, ZHONGZHENG 1983) megfelel nagyságrend ek voltak. Az ezekben említett 2,5-2,7 µm-es értékeknek méréseimnél inkább az id sebb kori farész rostjai feleltek meg, ezek átlaga 2,5 µm körül alakult. A közvetlen bél körüli részben valamivel vékonyabb falú (1,9-2,2 µm) libriform rostokat mértem.
39.ábra ’I-214’ nyár bélkörüli (bal) és érettebb fájának (jobb) évgy r határa a keresztmetszeten, SEM felvétellel
48
Méréseim szerint a 18-19 évgy r ben (érettebb fa) az átlagos kett s sejtfal (2F) és a lumen (L) aránya 0,28 ezzel szemben a bélközeli 1-2. évgy r ben 0,33. Tehát a porozitást jellemz 2F/L arány szempontjából a bélközeli rész tömöttebbnek bizonyult a kisebb lumenátmér k miatt. (39. ábra). Az érettebb fa nagyobb porozitásához (kisebb s r ségéhez) némileg hozzájárul az edények 10-15%-kal nagyobb átmér je is.
4.2 Az életkor szerepe a nyár faanyag energetikai jellemz it befolyásoló tulajdonságok alakulásában. 4.2.1 Fatest-kéreg arány A különböz korban mért átlagos átmér k értékei jól tükrözik a fajtákra jellemz növekedési intenzitást. Az ’I-214’ esetében - amelyik az egyik leggyorsabb és leger teljesebb növekedés fajta Magyarországon - a kezdeti er teljes növekedés 10-15 éves korban er teljesen lelassul vagy megáll. A ’Pannonia’ fajtánál a növekedési ütem 12 15 éves korban mérsékl dik, majd 18 év környékén le is állhat (TÓTH 2006). A vizsgált mintáknál a fiatalabb korosztályban az olasz klóné, a II. és III. korosztálynál azonban már a ’Pannonia’ növedéke a nagyobb. A geszt arány mindkét nyárfajta esetében a kor növekedésével egyre nagyobb részarányú és a legfiatalabb korosztály kivételével megközelíti vagy meghaladja az 50%-ot (7. táblázat). A ’Pannonia’ nagyobb geszt aránnyal rendelkezik mindhárom korosztályban, azonban ezt befolyásolhatja a nagyobb törzsátmér .
7.táblázat
A vizsgált makroszkópos jellemz k
’Pannonia’
’I-214’
Vizsgált jellemz k
II. (6 év)
III. (10 év)
IV. (19 év)
II. (7 év)
III. (10 év)
IV. (19 év)
Átlagos átmér (mm)
117,32
210,56
233,99
159,95
166,29
199,85
Geszt-szíjács vastagsági arány (%)
38,55
58,53
60,02
34,39
48,74
51,38
Kéreg vastagsági arány (%)
10,20
5,49
8,11
4,33
5,39
7,94
49
A kéregvastagság az ’I-214’ esetében a kor el rehaladtával fokozatosan növekszik, ezzel szemben a ’Pannoniánál’ az értékek hullámzóak, de csökken tendenciát mutatnak. A kéreg arányok a III-as és a IV-es korosztályoknál közel azonosak, a legfiatalabb csoport esetében azonban a ’Pannonia’ értéke duplája a másik klónénak (40. ábra). A ’Pannonia’ nyár azon tulajdonságát, hogy már fiatal korban durva, parásodott kéreggel rendelkezik, a mérések is igazolták.
100% 90% 80% 70% 60%
kéreg
50%
szíjács
40%
geszt
30% 20% 10% 0% II.
III.
IV.
’Pannonia’
II.
III.
IV.
’I-214’
40.ábra Átlagos geszt-szíjács és kéregarány
4.2.2 Tests r ség, szárazanyagtartalom Az energetikai jellemz k vizsgálatával párhuzamosan meghatározásra kerültek a vizsgált nyár klónok s r ségi értékei is, amelyeknek az energetikai hasznosítás szempontjából két okból is jelent ségük van: - egyrészt a faanyag bázis (biológiai) s r ségének ( b) ismerete közvetlenül lehet vé teszi az adott térfogatú faanyag száraz tömegének meghatározását:
ρb =
m0 3 m = Vmax ⋅ ρ b , [t], ahol Vmax , [t/m ] ebb l következik: 0
az abszolút száraz (u=0%) fatömeg [t] m0 Vmax az él nedves, vagy minimum rosttelítettségi határt (u~30%) elér nedvesség , maximális térfogatú faanyag [m3] 3 b báziss r ség [t/m ]
50
Ebb l következik, hogy a b ismeretében meghatározhatjuk a faállományok, ültetvények szárazanyag produkcióját, vagy a szállított energiafa „atrotonnás” átvételénél visszaszámítható a nedves térfogat. A gyakorlati szakemberek a báziss r séget „atrotonna/m3” tényez ként használják. - másrészt a faanyag abszolút száraz s r ségének ismerete lehet vé teszi a f t érték fatérfogatra történ átszámítását. E jellemz meghatározása el segíti a tüzel berendezés és az anyagmozgatási rendszer megfelel kialakítását. A fafajonkénti és korosztályonkénti s r ségértékeket a 8. táblázatban összegeztem.
8.táblázat
S r ségi jellemz k [kg/m3]
S r ségtípus Fajta
’Pannonia’
’I-214’
Korosztály
Abszolút száraz
Normál (u=12%) szórás átlag [%]
Bázis
I. (4 év)
422
457
3,8
376
II. (6 év)
423
448
8,4
369
III. (10 év)
415
439
4,1
361
IV. (19 év)
443
469
7,2
386
II. (7 év)
342
362
6,9
298
III. (10 év)
322
340
2,9
280
IV. (19 év)
369
390
10,0
321
A vizsgált nyárfajták s r ségei a különböz irodalmakban megtalálható értékeknek megfelel nagyságrendet mutattak. A két fajta közötti 20-30%-os különbség is azt támasztja alá, hogy a nyárfajtákat a felhasználás során nem szabad azonos min ség alapanyagnak tekinteni. A fajtákon belüli különböz korosztályok s r ség értékei azt mutatják, hogy a vékony sejtfalú nyáraknál az ültetvény kora nincs számottev hatással a faanyag s r ségére. Mind a ’Pannonia’, mind az ’I-214’ nyár esetében elmondható, hogy a kor el rehaladtával nem lehet egyértelm tendenciát megállapítani a s r ség változásában. Ezen szabványos vizsgálat is alátámasztja az évgy r nkénti s r ségmérés eredményeit.
51
4.2.3 F t érték Az energetikai jellemz knek, abszolút száraz értékben a faanyag tömegéhez viszonyított vizsgálata kimutatta, hogy a két nyárfajta között az egész mintára vonatkoztatva lényeges eltérések nincsenek (9. táblázat). Az égési jellemz k vizsgálata (u=0%)
9.táblázat
F t érték (MJ/kg)
’I-214’
’Pannonia’
Fajta
Korosztály I. (4 év) II. (6 év) III. (10 év) IV. (19 év) II. (7 év) III. (10 év) IV. (19 év)
Geszt
18,96 18,15 17,68 19,04 18,34 18,82
Szijács 17,92 19,24 18,55 18,95 19,26 18,71 18,99
Kéreg
Összes (G,Sz,K)
17,86 17,92 17,68 18,09 18,03 18,44 18,23
18,21 18,91 18,02 18,57 19,09 18,6 18,91
A geszt esetében mindkét klónnál megfigyelhet , hogy a kor növekedésének függvényében nem állapítható meg egyértelm tendencia a f t érték változására. A két fajta és az azokon belüli korosztályok közötti csekély különbség azt mutatja, hogy a gesztesedés nincs érdemi hatással a f t értékre. A szijács esetében is hasonló állapítható meg, mint a gesztnél. Sem a korosztályok sem a két klón közötti különbségek nem jelent sek. A szijács értékei ugyan magasabbak, mint a geszté, azonban nem annyival, hogy ezt valódi különbségként értékelhetnénk. A nyárak kérgének f t értékér l általánosságban elmondható, hogy valamivel (1-5%) elmaradnak a fatestét l. A korosztályok illetve a fajták között nincs lényeges különbség. Mivel a f farészek f t értékei közötti különbségek elhanyagolhatóak, ezért a gesztet, szijácsot és kérget is magába foglaló minták esetében sem lehet érdemi eltérést kimutatni a kor illetve a klónok viszonyában. A f t érték vizsgálat eredménye némileg eltér a szakirodalmi adatoktól (BAI ET AL. 2002, MOLNÁR 2004/a). Átlagosan, a korosztálytól függetlenül a 2-5%-al magasabb értéket mutat és ugyanez mondható el az egyes farészek esetében is. A fenti pozitív eltérések els sorban az anyags r ség, valamint a term helyi viszonyok eltéréseib l adódhatnak. A fent említettekb l arra lehet következtetni, hogy a klón, a fajta is meghatározza a f t értéket, ha nem is nagymértékben, de befolyásoló hatással lehet rá. A logisztikai, anyagmozgatási és el készítési feladatok, valamint a tüzel berendezések kialakításai egyaránt igénylik, hogy ismereteink legyenek a fatérfogatra es f t érték jellemz kr l. Ennek értékeit az abszolút száraz s r ség alapján határozhatjuk meg. 52
Megállapítható, hogy a térfogatra számított f t értéket a faanyag s r sége jelent sen befolyásolja. Amíg a tömeghez viszonyított f t érték esetében a két fajta között nem volt lényeges különbség, addig ugyanezt térfogatra átszámítva már 15-20%-os eltérést láthatunk. A korosztály szerepe - akárcsak a s r ségnél és a tömeghez viszonyított f t értéknél - itt is kevésbé jelent s (41. ábra). Különböz korosztályok f t értéke száraz fatérfogatra vetítve
F t érték (MJ/m 3)
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 I
II.
III.
IV.
’Pannonia’
II.
III.
IV.
’I-214’ Korosztályok
41.ábra F t érték jellemz k a száraz fatérfogat figyelembevételével [MJ/m3] 4.2.4 Hamutartalom
A hamutartalom mérésekor az I. korosztály hamutartalma nem került vizsgálat alá, mivel az ’I-214’ klónból ez a korosztály nem állt rendelkezésre. A II. korosztályból a jelentéktelen gesztesedés miatt nem lehetett elegend hamut biztosítani, ezért a geszt hamutartalma csak a két id sebb korosztálynál került meghatározásra (421. ábra). A fatest részei közül a szijácsnak kedvez bb a hamutartalma, mint a geszté. A gesztesedés 3-4-szeres értékre növeli azt meg. A kéreg hamutartalma 10-15-ször haladja meg a fatestét, tehát a nagy kéreghányad jelent sen befolyásolja a tüzel berendezés kialakítását (hamutárolás, eltávolítás). Ezen kívül minden 1% hamutartalom emelkedés 0,2 MJ f t érték-csökkenést okoz szárazanyag-kilogrammonként (GYULAI 2009). A fatestet és a kérget is tartalmazó minták esetében a két klón értékei korosztályoktól függ en kisebb nagyobb eltérést mutatnak. A ’Pannonia’ nyárnál a III. korosztály (10 év) hamutartalma közel duplája a II. korosztályénak (6 év), és csak 20 %-al marad el a legid sebbt l (19 év). Az ’I-214’-nél már kisebb különbségek jelentkeznek. A II. korosztály értéke közel 20 %-al magasabb az id sebb korúakénál. A két klón viszonyában jelent s különbség csak a II.
53
korosztály esetében figyelhet meg, ahol az olasz nyár hamutartalma kétszerese a másik klónénak.
Korosztályonkénti hamutartalom
Hamutartalom (%)
6
geszt
5
szijács
kéreg
összes
4 3 2 1 0 II.
III
IV
II.
’Pannonia’
III.
IV.
’I-214’ Korosztályok
42.ábra Korosztályok hamutartalma a f farészek függvényében
A fatestet és a kérget is magába foglaló minták hamutartalmának mennyiségét összevetve az irodalmi adatokkal (BAI ET AL. 2002, MAHENDRA ET AL. 1993) kit nik, hogy azok elmaradnak az irodalomban megadottaktól, mintegy 10-50%-al korosztálytól függ en. A 42. ábra alapján jól látható, hogy az adatok ilyen mérték eltérését a farészek közötti különbségek adják. A hamutartalom mennyiségének eltérését az irodalmi adatoktól, ebben az esetben is a genetikai tulajdonságok, valamint a term helyi adottságok, jellemz k generálhatják.
4.2.5 Hamuösszetétel A fás biomasszák viszonylag alacsony N, Cl, és S tartalommal rendelkeznek, és - a kéreg kivételével - alacsony a hamutartalmuk is. Hamujuk azonban legtöbbször viszonylag magas nehézfémtartalommal (pl. Zn, Cu, Cr, Co, Pb, Cd, Ni) jellemezhet , ami az emisszió és a hamu-hasznosítás szempontjából hátrányos tulajdonság (PAULOVICS, BOKÁNYI 2010). A hamu összetétele természetesen függhet a fa term helyét l, kortól, fafajtól, fa részeit l,(ág, tuskó, hajtás, geszt, álgeszt, kéreg).
54
10.táblázat
Korosztályok hamuösszetétele abszolút száraz tömegre vonatkoztatva (TS:u=0%)
Vizsgált alkotóelemek Szárazanyagtartalom
'I-214'
Mértékegyég
'Pannonia'
II.
III.
IV.
II.
III.
IV.
%
65,4
89,5
93,1
90,5
92,3
92,3
% TS
0,8
1,5
1,8
1,6
1,4
1,4
Cl összesen
mg/kg TS
32,4
40,4
42,4
9,84
48,9
31,3
Kén mint SO3
mg/kg TS
24 000
35 000
22 000
38 000
29 000
27 000
Kén összesen
mg/kg TS
96 000
140 000
88 000
152 000
116 000
108 000
Kálium K2O
mg/kg TS
15 000
110 000
120 000
99 000
110 000
140 000
Foszfor mint P2O5
mg/kg TS
33 000
34 000
21 000
57 000
30 000
80 000
Kalcium mint CaO
mg/kg TS
500 000
550 000
280 000
450 000
460 000
510 000
Magnézium mint MgO
mg/kg TS
100 000
93 000
52 000
75 000
86 000
87 000
Vas mint Fe2O3
mg/kg TS
60 000
16 000
6 500
11 000
13 000
2 000
Szilicium mint SiO2
mg/kg TS
13 000
52 000
56 000
43 000
47 000
11 000
Nátrium mint Na2O
mg/kg TS
5 300
17 000
23 000
13 000
14 000
27 000
Hamutartalom
A vizsgálatba bevont nyárak hamualkotóinak mértéke (10. táblázat) megfelel a fás biomasszák nagyságrendjének (ASTM C 618̺94:1994). A korosztályok értékeinek egymáshoz való viszonyából nehéz konkrét következtetéseket levonni, mivel azokat nagyban befolyásolja az adott term hely, illetve a vizsgált minta összetétele a f farészek (geszt, szijács, kéreg) tekintetében. Megállapítható azonban, hogy a durvább kérg ’Pannonia’ nyár esetében a korosztálynak nincs hatása a keletkez hamu arányára. Az ’I-214’ esetében a vékony, kevésbé parásodott kéreg és a gesztesedés hiánya fiatalon alacsony hamutartalmat eredményez. Mindenkép említést érdemel, hogy a gyakorlatban elterjedt azon nézet, mely szerint a fa tüzelésekor visszamaradó hamu kéntartalma nem jelent s, nem helytálló. Amíg az irodalmak a biomasszával kapcsolatban 1-2 %-os kéntartalmat említenek (MONOKI 2006, HAKKILA 1989) addig a vizsgálatok során a hamu tömegén belül 9-15% kén arányt mutatnak. A hamu közel felét a CaO adja, de jelent s a Mg, K és a Fe oxidok aránya is. Pozitív azonban a Cl tartalom szinte elhanyagolhatóan kicsi mértéke.
4.3 A nyár ággöcsök hatása a faanyag egyes szilárdsági jellemz ire Az erdei választékoknál a legnagyobb gondot a göcsösség okozza. A göcs az ág törzsben fekv része, amelynek jelenléte a fatestben a fa felépítésének természetes következménye, tehát nem jelent rendellenes szöveti elváltozást. A göcsösség mégis
55
kedvez tlen fahibának számít, mivel jelent s évgy r torzulásokat eredményez, és a fatest szerkezete rendkívül inhomogénné válik. A két nyár klón, valamint az erdeifeny göcsös faanyagának vizsgálata egyértelm eredményt szolgáltatott a göcsösség hatásáról. A mérési adatok statisztikai értékelésének eredményét a 11. táblázat mutatja.
11.táblázat
Fafaj/fajta
A szilárdsági mérések statisztikai értékelése
Vizsgált szilárdsági jellemz k
’Pannonia’
Erdeifeny
MOEstat3p (GPa)
’I-214’
Min.
Max.
Átlag.1
Std. dev.
3,9
12,8
7,5*
2,1
ANOVA szign.szint 0,05 0,000
*
2,4
0,137
6,8
0,000
MOEstat4p (GPa)
4,7
13,4
7,8
MOR4p (MPa)
18,7
47,5
31,2
G (MPa)
50,1
7746,5
834,0
*
1389,4
0,260
*
1,4
0,137
3,7
0,000
10,8
0,000
MOEstat3p (GPa)
4,0
13,1
8,4
MOEstat4p (GPa)
4,0
21,9
10,1
68,1
*
MOR4p (MPa) G (MPa) MOEstat3p (GPa)
1
Leíró statisztikák
16,0 47,4 3,7
954,5 13,8
38,4
780,4
*
15,7
0,260
8,0
*
1,8
0,137
*
2,0
0,000
MOEstat4p (GPa)
5,6
15,4
8,6
MOR4p (MPa)
16,5
69,8
37,8*
9,1
0,000
G (MPa)
36,5
4929,1
584,6*
846,3
0,260
A Duncan teszt eredményei. A homogén csoportok csillaggal jelölve.
Általánosságban elmondható, hogy a MOEstat3p értékei mindhárom minta esetében alacsonyabb értéket szolgáltattak, mint a MOEstat4p esetében, mivel a 3 pontos terhelés esetén a hajlításon kívül nyír er k is ébrednek. Mindkét vizsgálati módszernél a ’Pannonia’ klón adta a legmagasabb értékeket, míg a legkisebbeket az erdeifeny . A Duncan teszt alapján azonban az erdeifeny és az ’I-214’ klón rugalmassága hasonlónak tekinthet . Mivel az MOE és a MOR között szoros összefüggés van, ezért a hajlítószilárdság vizsgálata is hasonló eredményt hozott, azaz a göcsös faanyagoknál az erdeifeny szilárdsága (31,2 MPa) elmarad a nyarakétól (37-38 MPa).
56
A különböz faanyagok nyíró modulusa (G) között nincs számottev eltérés, bár az adathalmazok szórása igen különböz . A mérési eredmények szórása a ’Pannonia’ fajtánál volt a legkedvez bb.
43.ábra 4 pontos hajlítószilárdsági tönkremenetel erdeifeny (bal) és ’Pannonia’ nyár (jobb) esetén A hajlítószilárdságot számos tényez befolyásolja. A mérések két tényez hatására terjedtek ki, a rugalmassági modulusra valamint a fahibák közül a göcsök hatására. A különböz módszerekkel meghatározott rugalmassági modulusok, valamint az egyéb befolyásoló tényez k hatásának a nagyságát, a korrelációs együtthatókkal lehet a legjobban leírni (12. táblázat). A rugalmassági modulus és a hajlítószilárdság összefüggését vizsgálva egyértelm en megállapítható, hogy közöttük szoros függvénykapcsolat van. Mind a 3 illetve 4 pontos hajlítás esetén a nyáraknál mutatható ki szorosabb összefüggést az erdeifeny vel szemben. A két nemesnyár közül az ’I-214’ korrelációs értékei minimálisan, de magasabbak.
12.táblázat
A hajlítószilárdságot befolyásoló tényez k korrelációs együtthatói
Vizsgált szilárdsági jellemz k
Pinus sylvestris
’Pannonia’
’I-214’
MOEstat3p
0,645
0,708
0,714
MOEstat4p
0,672
0,732
0,753
KDRszéles
−0,532
−0,188
−0,596
KDRperem
−0,716
−0,117
−0,432
CKDRm
−0,142
−0,201
−0,402
A göcsösség hatásának vizsgálataira kapott eredmények értékelése szintén lineáris regresszió alkalmazásával történt (12. táblázat). A korrelációs együtthatók nagyon jól 57
mutatják, hogy a módosított koncentrált göcs átmér arány (CKDRm) nem adott értékelhet eredményt. A legmagasabb érték is csak -0,402, ami az ’I-214’esetében volt kimutatható. Ezzel szemben a két másik átmér arány, KDRszéles és a KDRperem már szorosabb összefüggést mutatott a hajlítószilárdsággal. A húzott öv szélesebb oldalára kifutó göcsök (KDRszéles) szilárdság csökkent hatása igen jelent s (44. ábra). Kivételt képez ez alól a ’Pannonia’ fajta, ahol a korrelációs együttható gyenge kapcsolatra utal. A másik nyár fajta illetve az erdeifeny esetében hasonló nagyságrend a göcsök szilárdság csökkent hatása a hajlítószilárdságra. A KDRperem esetében szintén nem lehet összefüggést kimutatnia a ’Pannonia’ nyárnál, ami összességében azt fejezi ki, hogy a göcsösségnek ennél a klónnál nincs jelent s hatása a hajlítószilárdságra. Ennél a göcs elhelyezkedésnél, azonban az erdeifeny esetében már igen magas a korrelációs együttható értéke (-0,716). 70,0 Pinus sylvestris 'Pannonia' 'I-214' Pinus sylvestris 'Pannonia' 'I-214'
60,0
MOR4p (MPa )
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0 0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
KDRszéles
44.ábra A hajlítószilárdság és a húzott öv széles oldalán elhelyezked göcs átmér arányának összefüggése A göcsösség hatását a rugalmassági modulus, valamint a nyíró modulus változékonyságának szempontjából is elemeztem. A korrelációs együtthatók alapján egyik göcs átmér arány (KDR, ill. CKDRm) sincs különösebb hatással a ’Pannonia’ nyárra. Ugyanez mondható el a rugalmassági modulusra, a hajlítószilárdságra és a nyíró modulusra (45. ábra). A korrelációs együttható értéke a hajlítószilárdságnál (MOR4p), valamint a statikus rugalmassági modulusoknál (MOEstat) kb. 0,1-0,2 között mozog, ami elhanyagolható függvénykapcsolatra utal. Hasonló megállapítás tehet a nyíró modulusra esetében is.
58
1,000
'Pannonia '
KDRszéles
0,800 KDRperem 0,600
CKDRm
0,400
0,200
0,000
-0,200
MOE_3p
MOE_4p
MOR_4p
G
-0,400
-0,600
-0,800
-1,000
45.ábra A göcsösség hatása a ’Pannonia’ nyár különböz faanyagjellemz ire Ezzel szemben a göcsösségnek az ’I-214’ fajtára gyakorolt hatását vizsgálva, megállapítható, hogy a korrelációs együtthatók szorosabb függvénykapcsolatot mutatnak (46. ábra), amely arra utal, hogy ez a nyárfajta érzékenyebb a göcsök jelenlétére. A korrelációs együtthatók értéke változó. A rugalmassági modulusnál megközelíti a 0,4 értéket, els sorban a két göcs átmér aránynál (KDR). A hajlítószilárdságra gyakorolt hatása, különösen az oldal göcsöknél (KDRperem) már megközelíti a 0,6-t, ami jelent sebb mérték szilárdság csökkést idézhet el . A nyíró modulusra kifejtett hatás itt is elhanyagolható. 1,000
'I-214 '
KDRszéles
0,800 KDRperem CKDRm
0,600
0,400
0,200
0,000
-0,200
MOE_3p
MOE_4p
MOR_4p
G
-0,400
-0,600
-0,800
-1,000
46.ábra A göcsösség hatása a ’I-214’ nyár különböz faanyag jellemz ire
59
A három vizsgált fafaj, ill. fajta közül, a mérési eredmények alapján a göcsösségnek az erdeifeny re gyakorolt hatása igen nagy (47. ábra). A minták húzott övének a széles lapján lév göcsök (KDRszéles) és a rugalmassági modulusok közötti összefüggések korrelációs együtthatói megközelítik, ill. meghaladják a 0,4-et (MOEstat3p). A hajlítószilárdságnál pedig ez az érték már 0,5 fölött van. A nyíró modulusra gyakorolt hatás azonban itt is alacsony. 1,000
Pinus sylvestris KDRszéles 0,800 KDRperem 0,600
CKDRm
0,400
0,200
0,000 MOE_stat.3p
MOE_stat.4p
MOR_4p
G
-0,200
-0,400
-0,600
-0,800
-1,000
47.ábra A göcsösség hatása az erdeifeny különböz faanyag jellemz ire A húzott övben lév oldal göcs átmér arány (KDRperem) és a különböz faanyag jellemz k közötti korrelációs együtthatók értéke jóval magasabb (0,65-0,85), mint a KDRszéles mutató értékei. Ez arra utal, hogy az erdeifeny anyagjellemz i er sen függenek az oldal göcsökt l (KDRperem). Ez olvasható ki az erdeifeny és a nyárfajták korrelációs együtthatóinak összevetéséb l is, ahol egyértelm en látszik, hogy az erdeifeny nél kapott értékek magasabbak, s különösen igaz ez az oldal göcsök hatására. A nyár és a feny faanyag viszonyában elmondható hogy a különböz fafaj csoportok faanyagára a göcsök eltér hatással vannak. A göcsös erdeifeny faanyaga szignifikánsan alacsonyabb hajlítószilárdsággal rendelkezik, mint a vizsgált nemesnyár fajták. A nyárak között a ’Pannonia’ értékei jelent sen nagyobbak voltak, ami arra enged következtetni, hogy a különböz nyárfajták közül a nagyobb s r ség fajták kevésbé érzékenyek a göcsösség okozta hajlítószilárdság csökkenésre, mint az alacsonyabb s r ség ek. Az erdeifeny nél kimutatott korrelációs együtthatók a vizsgált faanyagjellemz k és a göcsösség mértékét megadó paraméterek között kiemelked en magasabbak, mint a nyár
60
klónoknál. Mindez arra utal, hogy az erdeifeny hajlítószilárdsága, valamint rugalmassági modulusa nagyobb mértékben függ a faanyag göcsösségét l, mint a nyárfajták esetében. Az erdeifeny faanyag oldallapján (húzott övben) lév göcsök, azaz a KDRperem faktor, nagyobb hatással van a hajlítószilárdságra és statikus rugalmasság modulusra. Ennek következtében a terhelés során a törések kiinduló pontjai gyakran a faanyag húzott övében lév oldal göcsök voltak. A vizsgálatok szerint a rugalmassági modulusok hatása a hajlítószilárdságra igen nagy, különösen igaz ez a két nemesnyár fajtára. Az erdeifeny nél gyengébb összefüggés mutatható ki. Az eredmények alapján mindhárom fafajnál/fajtánál elmondható, hogy a göcsösség nem befolyásolja jelent s mértékben a nyíró modulust. Az elvégzett vizsgálatok alapján kijelenthet , hogy a nyárak szerkezeti célú felhasználását, a göcsösség negatív hatásának tekintetében nem indokolt háttérbe szorítani a feny kkel szemben. A nyár fatest szilárdságát a göcsösség lényegesen kevésbé befolyásolja, mint a feny két. A mechanikai vizsgálatokból látszik, hogy a különböz faanyagok anatómiai felépítése nagyban meghatározza a göcsök jelent ségét szilárdsági szempontból. A göcsök és a körülöttük lév szövetek Scanning Elektronmikroszkópos elemzése azt a célt szolgálta, hogy a mechanika vizsgálatoknál tapasztalható - a göcsök határvonalán bekövetkez - törések okaira, a szöveti szerkezet elemzésén keresztül magyarázatot szolgáltasson. A göcsök típusait figyelembe véve elmondható, hogy a nyárak esetében jóval kevesebbszer találkozhatunk részben ben tt vagy kihulló göcsökkel. Feny k esetében a göcs és fapalást között gyakori a nagyobb mennyiség gyanta illetve a göcsök felületén található kérgesedett rész. Ennek megfelel en a nyárak esetében szorosabb kapcsolatot lehet feltételezni a göcs és a fapalást között. A mintadarabokról készült elektronmikroszkópos felvételeken látható, hogy a fatest és a göcs eltér évgy r szerkezet és rostirányú. Az igazából fontos szakasz azonban a két különböz farész közötti zóna; annak a vizsgálata, hogy az itt található szöveti elemek hogyan módosulnak, miként kapcsolódnak egymáshoz, milyen az átmenet típusa közöttük. A különböz szöveti elemek elhelyezkedéséb l és a bélsugarak lefutásából már kisebb nagyításon is kivehet a két különböz rész határsávja. A nyár és az erdeifeny esetén az átmenet más-más formában volt látható. A vizsgált nyár mintákon megfigyelhet volt, hogy a göcs határát a határvonallal párhuzamosan rendez dött edénysor is jelezte (48.ábra).
61
48.ábra ’Pannonia’ nyár göcs határzónája
A nyár esetében egy szélesebb átmeneti zóna figyelhet meg. A 49. ábra bal oldali képén látható, hogy a göcs és a fatest találkozásánál a két farészre majdnem mer leges irányba futnak a különböz szöveti elemek, azonban ebben a zónában is láthatóak a másik két iránnyal azonos módon elhelyezked farostok, edények. A 49. ábra jobb oldali felvételén a fokozatos átmenet még szembet n bb. A kép bal alsó részében található göcs szövetnek közel a keresztmetszetét láthatjuk, középen az átmeneti zónát, jobb oldalán felül pedig a normál fatestet. Különösen a bélsugarakon és az alapállományt alkotó farostokon látható, hogy a keresztmetszeti állapotból hogyan hajolnak el fokozatosan, míg végül már egy radiális irányú metszetét láthatjuk a faanyagnak.
49.ábra ’Pannonia’ nyár göcs , és normál fatestének határai A feny esetében az átmenet sokkal drasztikusabban megy végbe. Az átmeneti zónát általában nem is lehet látni, szinte a szomszédos sejtek már más-más szöveti részhez
62
tartoznak. A rétegek egymástól könnyebben elválnak, amit a SEM-ben alkalmazott vákuum hatására megjelen repedések is jeleznek. A 45. ábra alsó részen helyezkedik el a göcs, amely szövetének egy része a határhoz közeli repedés másik oldalán is még megtalálható. A fatest hosszmetszete és a göcs keresztmetszete között nem lehet átmeneti részt felfedezni.
50.ábra Erdeifeny göcs, és normál fatestének határa
A göcsök normál fatesthez való kapcsolódásának vizsgálata is magyarázatul szolgál arra, hogy miért is érzékenyebbek a göcsösségre a feny faanyagok a nyárakkal szemben. A feny k esetében a gyakori göcs körüli törés oka a göcs és a normál faszövet közötti hirtelen átmenet, a szöveti elemek megfelel kapcsolódásának hiánya. Ezt tetézi még a két szöveti rész fizikai tulajdonságainak (s r ség, keménység) nagyfokú különböz sége. A nyárak esetében látható fokozatos átmenet a göcs és a normál fatest között azt eredményezi, hogy egy viszonylag szélesebb sávon kapcsolódik egymáshoz a két különböz szöveti rész. Így a göcsök negatív, szilárdságot csökkent hatása a feny khöz viszonyítva jelent sen mérsékl dik.
63
5. Az új tudományos eredmények tézisszer összefoglalása A nyárak Földünk legfontosabb ültetvényes fafajai közé tartoznak, így hazánkban is kiemelked a szerepük. A fafaj/fajta csoport nemesítésével, termesztésével, feldolgozásával összefüggésben igen jelent s kutatómunka folyik hazánkban az Erdészeti Tudományos Intézetben, a NymE Erd mérnöki Karán és a faipari Mérnöki Kar Faanyagtudományi Intézetében valamint számos külföldi - f ként francia, olasz - kutatóhelyeken. E munkát a Nemzetközi Nyárfa Bizottság is eredményesen segíti. A szakirodalom tanulmányozása és a gyakorlati problémák feltárása alapján három olyan területen (faanatómia, faenergetika, mechanika) végeztem alapkutatást, amely hasznosan segítheti a nyárak termesztésével és hasznosításával kapcsolatos fejlesztéseket. Az elvégzett faanatómiai, energetikai és szilárdságtani vizsgálatok során a szabványos módszerekt l eltér , célirányos, új vizsgálati módszereket dolgoztam ki. A faanatómiai méréseknél el ször alkalmaztam a pásztázó elektronmikroszkópos technikát, adaptálva a felvételek elemzéséhez az Image-Pro Plus 4.0 szoftvert. A bélt l kifelé haladva évgy r nként elemeztem a vastagsági növekedés, rosthosszúság, tests r ség kapcsolatát. A gyakorlati felhasználás szempontjából feltártam a közöttük lév összefüggéseket. A faenergetikai vizsgálatokhoz egy olyan komplex módszert alakítottam ki, amely a f t érték mellett elemzi a szárazanyag és hamutartalmat valamint a kémiai összetételt is. E vizsgálatokat az energetikai ültetvények gyakorlati igényei szerint több korosztályra is elvégeztem. Korábbi Japán tapasztalatok alapján fejlesztettem tovább a göcsösség szilárdságot befolyásoló szerepének tisztázását biztosító módszert. Ez esetben hasznosan segítette a mélyebb szöveti összefüggések feltárását az ebb l a célból els ként alkalmazott SEM technológia.
64
Az értekezés tézisei:
1. Igazoltam, hogy a nyárak esetében a „juvenilisfa” szakasz kitolódhat egészen a vágásérettségi (20-22 éves) korig, azonban ezen anyagok nem rendelkeznek az egyéb fafajokra jellemz sajátos fizikai tulajdonságokkal (mint pl. alacsonyabb s r ség). A fiatal juvenilis faanyag a nyárak esetében tehát azonos érték az érett fatesttel. Évgy r nkénti anatómiai és s r ségi méréseim igazolták, hogy bár a juvenilisfában a bél körül némileg rövidebbek és vékonyabb falúak a farostok, mint az érettebb fában, azonban a itt a fatest kisebb porozitású (a kett s sejtfal és a lumen aránya nagyobb). Ez az anatómiai tulajdonsága a kezdeti stádiumban valamivel nagyobb (5-10%) s r séget eredményezett.
2. Megállapítottam, hogy a nyárak juvenilis fájában 0,5 és 1,2 mm között változik a farostok hossza. A vizsgált nyárfajták rosthosszúsága között nincs érdemi különbség. Az átlagos értékek 1 mm körüliek, hasonlóan a lombos fák többségéhez, ezért nemesítési célként nem lehet megjelölni a hosszú rostú fajták szelektálását. A nyárak rövid rostjaik ellenére, alacsony s r ségük és könny rostosíthatóságuk miatt szintén felhasználhatóak a következ területeken: keverék fafajokként a min ségi (író-nyomó) papírok gyártásában növelve a papír opacitását, illetve önállóan csomagolópapír típusok gyártására. A nyárak a feny khöz viszonyítva kevésbé alkalmasak min ségi papírok gyártására, de megfelelnek a félcellulóz, kartonpapír és farostlemez gyártási igényeinek.
3. Vizsgálataim bizonyították, hogy a nyárak évgy r szélessége és faanyags r sége között nincs összefüggés. A s r ség els sorban fajtajellemz . Mikroszkópos felvételeim és s r ségi vizsgálataim is alátámasztják, hogy a keskenyebb és szélesebb évgy r k egyaránt azonos fizikai adottságokkal vékony sejtfal állományúak. Nem indokolt tehát a nyárak rendelkez felhasználásakor az évgy r szélességi határok megjelölése (pl. rakodólapgyártás). A s r ség els sorban fajtajellemz . A hazai fakitermelésben nagy szerepet betölt ’I-214’ fajta normál s r sége 350 kg/m3, a ’Pannoniáé’ 400 kg/m3 körüli volt. A feldolgozás, termékgyártás során tehát nem az évgy r k szélességét kell el írni, hanem az egyes fajtákat elkülönítve kell kezelni. Célszer nek tartom szerkezeti célokra a nagyobb s r ség fajtákat (’Pannonia’, ’Koltay’, ’Kopecky’) felhasználni.
65
4. Az energetikai hasznosítást befolyásoló tulajdonságok (f t érték, hamutartalom, hamuösszetétel) szempontjából a nyár ültetvények esetében nincs számottev szerepe a kitermelési, betakarítási kornak. Tehát a vékony „minirotációs” anyagok hasonló érték ek, mint az id sebb, gesztesedett fatest. Az egyes nyárfajták között azonban igen jelent s különbségek vannak a fatérfogatra vetített f t értékek tekintetében (pl. a ’Pannonia’ f t értéke 20%-al haladta meg az ’I-214’ fajtáét). Az ültetvények szárazanyag produkciójának meghatározására kedvez en lehet felhasználni a báziss r ség értékeit. Az energetikai hasznosítás során a kéreg nem kerül eltávolításra, így fontos ismerni a jellemz it: f t értéke a tömegre vetítve alig marad el a fatestét l, de a hamutartalma rendkívül magas (4-5%). A nyár hamujának közel felét a CaO adja, kedvez a jelentéktelen Cl tartalom, de figyelmet érdemel a kén-oxidok 9-14%-os jelenléte is.
5. Termékméret mintákon végzett szilárdsági vizsgálatokkal igazoltam, hogy a nyárak szilárdságát a göcsösség kevésbé befolyásolja, mint a feny két. Ezen kutatási eredmény új területeket nyithat meg a nyárak hasznosításában. A vizsgálati eredmények kimutatták, hogy a nyár fatestben az ággöcsök kevésbé viselkednek idegen testként, mint a feny knél, így a szilárdsági és rugalmassági jellemz kre nincs oly markáns hatásuk, mint ahogy az az erdeifeny esetében megfigyelhet volt. A hibamentes erdeifeny statikus hajlítószilárdsága 80 MPa körüli. Ezen értékkel szemben a göcsös próbatestek szilárdsága mintegy 60%-ot csökkenve csak 31,2 MPa értéket mutatott. Ehhez viszonyítva a ’Pannonia’ nyárnál 43%-os (67,4-r l 38,4 MPa-ra), az ’I-214’-nél pedig 35%-os (58-ról 37,8 MPa-ra) csökkenés volt tapasztalható.
6. Faanatómiai vizsgálataim igazolták,, hogy a nyárak esetében a göcsök normál fatesthez való kapcsolódása egy fokozatos átmeneten keresztül valósul meg, ellentétben a feny kkel ahol ez az átmeneti zóna hiányzik. A mikroszkópos megfigyeléseim is igazolták azt a tényt, hogy a normál nyár fatest és a „göcs test” kevésbé elkülönül , mint az erdeifeny esetében. A nyárak ezen tulajdonsága kedvez lehet a szerkezeti célú felhasználásban.
66
6. A kutatási eredmények gyakorlati hasznosulása A magyar fagazdaság egyik stratégiai, fejlesztési kérdése a gyorsan növ és az új ültetvények által egyre nagyobb tömegben rendelkezésre álló nyár faanyag sokoldalú korszer hasznosítása. Az értekezés keretében bemutatott új tudományos eredmények részben közvetlenül, részben közvetve segítik e tevékenységeket. Közvetlenül hasznosuló eredmények: - A különböz korú energetikai célú nyár ültetvények faanyagvizsgálatai azt igazolták, hogy a vékony rost sejtfalú nyárak esetében a kornak nincs lényegi szerepe sem a f t érték, sem a hamutartalom vonatkozásában. Ennek értelmében a fiatalkorú („minirotációs”) ültetvényekb l termelt biomassza azonos érték az id sebb állományokból származó faanyaggal. - A nyárak esetében energetikai szempontból nagy jelent sége van a genetikai tényez knek (a fajtának). A fatérfogatra vetített f t érték vonatkozásában az egyes fajták között 20-30%-os különbségek is vannak. Célszer tehát a nyár energetikai alapanyagot (apríték, darabos hulladék, hengeres fa) minden esetben abszolút száraz tömegben („atrotonnában”) átvenni. - Kutatásaim igazolták, hogy az ággöcsök kevésbé befolyásolják a faanyag szilárdságát a nyáraknál, mint a feny knél. Tehát a feny kkel azonos göcstartalmú nyár gerendát, szarufát, rakodólap elemet, a szilárdságot befolyásoló göcsösség szempontjából nem indokolt háttérbe szorítani. A síkvidéki (homoki) feny k 40-60 éves korban kitermelésre kerülnek, így nagy mennyiség els dleges ággöccsel rendelkeznek. Az ilyen eredet szerkezeti célú fa helyett célszer bb lehet nyár alapanyagot felhasználni. E témához kapcsolódva az is elgondolkodtató, hogy mennyire indokolt az EUR rakodólapoknál a 3 összeköt elem feny b l történ készítésének el írása. Méréseim szerint a megengedett fahibával (göcsösséggel) rendelkez nyár és feny deszkák közül a nyárak szilárdsága a kedvez bb. - Nagy gyakorlati jelent sége van azon kutatási eredményeimnek, amely azt igazolta, hogy egy fajtán belül az évgy r szélesség nagysága nem befolyásolja a nyár faanyagok s r ségét és szilárdságát. Ezért teljesen indokolatlan a nyár termékeknél (pl. rakodólap) az engedélyezett maximális évgy r szélesség megjelölése.
67
Közvetve hasznosuló eredmények: - Korábbi saját és egyéb kutatások (BABOS, ZSOMBORI 2002,2003) eredményeinek elemzése alapján - különös tekintettel arra, hogy a köztermesztésben mindössze 4-5 fajta játszik szerepet – nem tartom célszer nek a nyár fajták 3 s r ségi csoportba való sorolását (MOLNÁR, BARISKA, 2002). Véleményem szerint elegend két csoportot kialakítani. Egyik a 380 kg/m3 légszáraz s r ség alatti fajták (pl. ’I-214’, ’Tripló’) másik pedig a 380 kg/m3-es s r séget meghaladóak (pl. ’Pannonia’, ’Koltay’, ’Kopecky’). Így az I. csoport normál 380 kg/m3, ide sorolhatóak: ’Adonis’, ’BL-Costanzo’, ’Blanc du Poitou’, ’I-45/51’, ’I-214’, ’Sudár’, ’Triplo’, ’Villafranca’. A II. csoport normál>380 kg/m3, ide sorolhatóak: ’Agathe-F’, ’Aprólevel ’, ’Beaupré’, ’I-273’, ’Koltay’, ’Kopecky’, ’Unal’, ’Raspalje’, ’Pannonia’. Közismert, hogy a faanyag s r sége szoros összefüggésben áll a szilárdsági jellemz kkel (a nyárak esetében ezt már PALLAY (1938) is igazolta), ezért javaslom, hogy els sorban a II. csoport fajtái kerüljenek felhasználásra szerkezeti célokra. - A gyakorlat számára is fontos eredménynek tekintem, azon tudományos megállapításomat, mely szerint a nyáraknál a bélkörüli juvenilisfa az érett fához viszonyítva nem rendelkezik rosszabb tulajdonságokkal. ZOBEL (1989) és más kutatók feltárták azt a tényt, hogy bélt l kifelé haladva évgy r nként növekszik a rostok hosszúsága és a szilárdító sejtek vastagsága. Ezek alapján nemzetközileg is elfogadott, hogy a juvenilisfa mértékét a rosthosszúság évgy r nkénti mérésével kell meghatározni. A vizsgálati módszer alapján az általam kiválasztott nyár fajtáknál 20 év után sem következett még be a rosthosszúság állandósulása. Tehát ez a fatest rész anatómiailag még juvenilis fának tekinthet . Figyelembe véve azonban azt, hogy a vékony rost sejtfalú nyáraknál a sejtfalvastagság kevésbé változik (mint pl. a Pinus, Larix, Quercus, Robinia fajoknál), ezért a juvenilisfa tulajdonságai jelent sen nem térnek el az érett fáétól. A furnérhámozásnál (Olaszország, Franciaország) el nyben részesítik a 13-15 éves faanyagot, mert az még kevésbé gesztesedett és a rostok kevésbé merevek, így a hámozott furnér kisebb mértékben reped, illetve nem tartalmaz esztétikailag el nytelen színes gesztet (álgesztet). - A Faanyagtudományi Intézetben a fajták tulajdonságaira vonatkozó vizsgálatok amelyekben az utóbbi években személyesen is részt vehettem - szabványos módszerek alkalmazásával történtek, amelyek lehet séget adtak az egyes fajták összehasonlítására. A 13. táblázatban láthatóak az összesített vizsgálatok eredményei (MOLNÁR, KOMÁN IN TÓTH 2006).
68
Összefoglalóan megállapítható, hogy tudományos eredményeim több igen fontos gyakorlati problémához nyújtanak megfelel megoldást, illetve szakmai alapot a termesztési és hasznosítási technológiák fejlesztéséhez. Eredményeimet a publikációk mellett (szaksajtó, könyvrészlet) törekedtem el adások formájában is közreadni.
13.táblázat
A nyárfajták fizikai és mechanikai jellemz i normál klímán (t=20°C, =65%) Statikus szilárdsági jellemz k
Megnevezés
S r ség (kg/m3 )
(MPa) nyíró nyomó hajlító húzó
Statikus Keménység rugalmassági (MPa, Brinell) modulus bütü oldal (MPa)
’Adonis’
350
-
-
-
-
-
-
-
’Agathe-F’
405
6,9
29,6
58
44,5
5200
20,7
11,7
’Parvifol’
400
-
32,9
66,3
-
7830
25,8
8,3
’Beaupré’
390
-
-
-
-
-
-
-
’BL-Costanzo’
375
7,5
36,9
75,1
59,6
6160
25,4
11,3
’Blanc du Poitou’
368
-
-
-
-
-
-
-
’I-45/51’
380
7,4
29,7
61,6
51
5850
17,5
10,7
’I-214’
330
6,4
22,5
52
44,3
5330
21,9
8,3
’I-273’
410
8,1
32,8
72,2
-
5690
28
13,9
’Koltay’
390
-
-
56
-
-
-
-
’Kopecky’
390
7,4
33
70,7
56,1
5620
20,6
12,5
’Pannonia’
410
8,3
32,6
67,4
56,2
6510
20,6
10,8
’Raspalje’
395
-
-
59,2
-
-
-
-
’Sudár’
315
-
-
49
-
-
-
-
’Triplo’
360
-
26,6
57
64,1
-
22,8
7,7
’Unal’
420
-
-
-
-
-
-
-
’Villafranca'
350
6,9
32
64
46,2
5600
19,3
9,9
(forrás: MOLNÁR, KOMÁN IN TÓTH 2006)
69
7. További kutatási feladatok A nyárak fájával összefügg faanatómiai és anyagtudományi kutatások csak néhány évtizedes múltra tekintenek vissza. Ennek köszönhet en több olyan feltáratlan területtel rendelkeznek, amelyek vizsgálata a hazai és külföldi kutatóhelyek részére még további fontos feladat. A faanatómia területén GREGUS (1959) vizsgálatai óta komplex, az egyes fajtákat pontosan leíró vizsgálatok nem történtek. Az egyes fajták anatómiai jellemz i között valójában csak finom különbségek vannak, mint pl. a gesztesedésben, a reakciófa gyakoriságában, a fagyrepedések kialakulásában, a sebzési reakciókban stb. Külön figyelmet érdemel a gesztesedés problémaköre, mivel a gesztmentes faanyag különleges értéket képvisel a rétegeltlemez gyártásban. Tehát tisztázandó az egyes fajtáknál a gesztesedés, álgesztesedés kezdete, mértéke és a geszt-szíjács közötti fizikai, kémiai különbségek. E témakör a nemesnyár fajták mellett a fehérnyár hibrideknél (szürkenyaraknál) is fokozott jelent ség , mivel ezek un. „szurkos gesztje” különösen kedvez tlen az igényesebb ipari hasznosításban. Ezen irányú kutatásokat az Erdészeti Tudományos Intézet munkatársaival együttm ködve lehetne eredményesen elvégezni. A fafizikai kutatásoknál fontos feladat a fa-víz kapcsolat feltárása. Mivel a nyárak „vizes geszt ” fák, ezért a vastagabb f részáru szárítása igen lassú és körülményes. A nyárak kedvez tlennek ítélt színének megváltoztatására jelent s eredmények születtek (TOLVAJ 2005, HORVÁTH 2008, NÉMETH ET AL. 2009), de egyel re nincs még a gyakorlatban is bevezethet eredménye a faanyag keménységének és szilárdságának növelésére irányuló famodifikációs kutatásoknak. Az alapkutatási feladatok sorában kell említeni, hogy a fontosabb nyár fajták és fajok kémiai összetételének pontos meghatározása segíthetné az ipari feldolgozás egyes technológiáit (pl. MDF, HDF lemezek, cementkötés lapok, cellulóz- és papírgyártás). Az alkalmazott kutatások területén fontos feladatok várnak tisztázásra a forgácsolási sebesség és a felületi érdesség kapcsolatának vonatkozásában (bolyhosodás), a szárítási, modifikálási, ragasztási és felületkezelési technológiák fejlesztésében. Mély meggy z désem, hogy a hazai viszonyaink között sikeresen termeszthet nyárak e kutatások és gyakorlati törekvések eredményeként egyre nagyobb szerepet kaphatnak a min ségi termékgyártásban.
70
8. Irodalomjegyzék 1.
Ábrahám, J. – Németh, R. (2012): Physical and Mechanical Properties of Thermo-mechanically Densified Poplar. In: Neményi M, Heil B, Kovács J A, Facskó F (szerk.) International Scientific Conference on Sustainable Development & Ecological Footprint, The Impact of Urbanization, Industrial and Agricultural Technologies on the Natural Environment, Abstracts. Sopron, Hungary
2.
Alba, N. – Godoy, N. – Sixto, H. (2007): Growth and potential production ofdifferent Populus alba clones for biomass. Fifteenth European Biomass Conference and Exhibition. Actas del Congreso, Berlin 2007
3.
Alpár, T – Fáczán, T. – Kátoli, G. – Bellányi, G. (2006): Fiatal ültetvényes faanyagok használhatósága ipari farost gyártására. Faipar, 2006/IV.
4.
Alpár, T. – Rácz, I. (2006): Cementkötés forgácslapok gyártása nyár forgácsból. Faipar LIV. 4. 20-26.
5.
Alpár, T – Fáczán, T. – Kátoli, G. – Rácz, I. (2007): MDF és HDF lemezek gyártása fiatal ültetvényes faanyagokból. Faipar, 2007/I.
6.
Aylott, M. J. – Casella, E. – Tubby, I. – Street, N. R. – Smith, P. –Taylor, G. (2008): Yield and spatial supply of bioenergy poplar and willow short-rotation coppice in the UK. New Phytologist 178: 358-370.
7.
Babos, K. – Filló, Z. – Somkuti, E. (1979): Haszonfák, Mez gazdasági Kiadó, Budapest
8.
Babos, K. – Zsombori, F. (2002): Néhány nyárfajta faanyag-tulajdonságának összefoglaló jelleg ismertetése, 1.rész. Faipar L. évf. 4. sz.
9.
Babos, K. – Zsombori, F. (2003): Néhány nyárfajta faanyag-tulajdonságának összefoglaló jelleg ismertetése, 2.rész. Faipar L. évf. 3. sz.
10.
Bach, I. (1993): Az erdészeti szaporítóanyag-gazdálkodás és fajtaértékelés módszertani továbbfejlesztése (az erdészeti biológiai alapok genetikai és gazdasági kérdései). Kandidátusi értekezés, Sopron
11.
Bai, A. – Lakner, Z. – Marosvölgyi, B. – Nábrádi, A. (2002): A biomassza felhasználása. Szaktudás Kiadó Ház, Budapest
12.
Bak, M. – Németh, R. – Tolvaj, L. – Molnár, S. (2009): The Effect of Thermal Treatment using Vegetable Oils on Selected Properties of Poplar and Robinia wood. Proceeding of The Fourth European Conference on Wood Modification 2009. Stockholm, Sweden, SP Technical Research Institute of Sweden. 201-204. p. ISBN 978-91-86319-36-6.
13.
Bak, M. – Németh, R. (2012): Modification of Wood by Oil Heat TreatmentIn: Neményi M, Heil B, Kovács J A, Facskó F (szerk.) International Scientific 71
Conference on Sustainable Development & Ecological Footprint, The Impact of Urbanization, Industrial and Agricultural Technologies on the Natural Environment, Abstracts. Sopron, Hungary 14.
Bak, M. – Németh, R. – Csordós, D. (2012): Modification of wood by heat treatment in paraffin. 7. Thermowood Workshop, Drezda
15.
Bak, M. – Németh, R. (2012): Changes in swelling properties and moisture uptake rate of oil-heat-treated poplar (Populus x euramericana cv. Pannonia) wood. BioRes. 7(4), 5128-5137.
16.
Barkóczy, Zs. – Ivelics, R. (2008): Energetikai célú ültetvények. Erdészeti kisfüzetek, NymE Erd vagyon-gazdálkodási Intézet
17.
Bárány, G. – Benke, A. – Tóth, B. – Treczker, K. (2008): A min ségi nemes nyár termesztés újabb eredményei. OEE 139. Vándorgy lés
18.
Bartha, D. (2004): A Magyarországon el forduló nyár (Populus L.) taxonok határozókulcsa és rövid jellemzése. Flora Pannonica 2(2): 85–101.
19.
de Bary, A. (1884): Comparative anatomy of the vegetative organs of the phanerogams and ferns. Oxford Univ Press (Clarendon), London, New York
20.
Bendtsen, B. A. (1978): Properties of wood from improved and intensively managed trees. Forest Products Journal. 28:(10): 61-72.
21.
Bendtsen, B. A. (1986): Quality impacts of the changing timber resource on solid wood products. Managing and marketing the changing timber resource. Proceedings 47349. Madison, WI: Forest Products Research Society. March 18-20. Fort Worth, TX.
22.
Bisoffi, S. – Gullberg, U. (1996): Poplar breeding and selection strategies. InBiology of Populus and its Implications for Management and Conservation. Part I,Chapter 6 Edited by R.F. Stettler, H.D. Bradshaw, Jr., P.E. Heilman, and T.M.Hinckley. NRC Research Press, National Research Council of Canada, Ottawa, ON, Canada. pp. 139-158.
23.
Borovics, A. (2007): Energetikai célú nyárnemesítés, Erdészeti Lapok 142. évf. 4.sz., 110-113.
24.
Borovics, A. (2008): Mez gazdasági szántóterületen termeszthet , rövid vágásfordulójú energia célú faültetvények gyakorlati megvalósítása. Kutatási eredmények hasznosításával a korszer mez gazdaságért konferencia, Kecskemét, 2008. március 20.
25.
Bosshard H. H. (1974): Holzkunde, Band 1-3, Birkhausen Verlag, Basel
26.
Bourgeois, C. – Corvaisier, C. – Bour, J. B. – Kohli, E. – Pothier, P. (1991): Use of synthetic peptides to locate neutralizing antigenic domains on the fusion protein of respiratory syncytial virus. J.Gen. Virol., 72 ( Pt 5), 1051-1058.
72
27.
Bunn, S. M – Rae, A. M. – Herbert, C. S. – Taylor, G. (2004) Leaf-level productivity traits in Populus grown in short rotation coppice for biomass energy. Forestry 77: 307-323.
28.
Cagelli, L. – Lefevre, F. (1995): The conservation of Populus nigra L. and geneflow with cultivated poplars in Europe. Forest Genetics 2: 135-144.
29.
Chalk, L. (1959): The development of pulp and particle board industries and their effect on forest management (b) The “juvenile” period. Discussions Lyndhurst Sandwell Rep, 29-30.
30.
Christersson, L. (1996): Future research on hybrid aspen and hybrid poplar cultivation in Sweden. Biomass and Bioenergy 11: 109-113.
31.
Chovonec, D. (1986): Morfologia benushnyh elementov listnatyh drevin, VPA, VŠLD Zvolen, 7/85, 722 s.
32.
Csonkáné R. R. (2005): A flavonok és a faanyag termikus átalakulása. PhD értekezés, NYME, Sopron
33.
Csóka, L. (2007): Ismételt fourier transzformáció alkalmazása a fa s r ség eloszlási görbéin. Doktori disszertáció, Sopron
34.
Csupor, K.: (2004): A faanyag károsodása és károsítói. In. Németh, L. (szerk): Faanyagok és faanyagvédelem az épít iparban. Agroinform Kiadó, Budapest pp. 131-161.
35.
Divos, F. – Tanaka, T. (1997): Lumber strength Estimation by Multiple regression. Holzforschung, 51: 467-471.
36.
Dodd, R. S. – Fox, P. Kinetics of tracheid differentiation in Douglas-fir. Ann Bot 65:649-657. 1991.
37.
Eckstein, D. – Liese, W. – Shigo, A. L. (1979): Relationship of wood structure to compartmentalization of discolored wood hybrid poplar, Canadian journal of Forest Research 9: 2, 205-210
38.
Eichhorn, H. (1999): Landtechnik. Landwirtscaftliches Lehrbuch. Eugen Ulmer Verlag, Stuttgart
39.
Falk, RH. – DeVisser, D. – Plume, GR – Fridley, KJ. (2003): Effect of drilled holes on the bending strength of large dimension Douglas-fir lumber. Forest Products Journal, 53 (5): 55-60.
40.
Fehér, S. (1997): Az erdei fák mechanikai sérüléseinek hatása a fatest szöveti és fizikai-mechanikai tulajdonságaira, OTKA zárójelentés, Sopron
41.
Fehér, S. – Gerencsér, K. (2003): Auswirkung von Wundreaktionen auf die anatomischen Merkmale von Geehölze, Forst und Holz 58(6): 150-152.
73
42.
Frey, P. – Pinon, J. (1997): Variability in pathogenicity of Melampsora alliipopulina expressed on poplar cultivars. European Journal of Forest Pathology 27:397–407.
43.
Führer, E. – Rédei, K. – Tóth B.(2003): Ültetvényszer fatermesztés I., Mez gazda Kiadó - ERTI, Budapest
44.
Führer, E – Járó, Z. (2004): Nemzeti erd vagyon b vítése a mez gazdaságilag gazdaságosan nem hasznosított földterületek beerd sítésével. In. Molnár, S. (szerk): Erd -fa hasznosítás Magyarországon, Nyme, FMK, Sopron
45.
Gartner, B. L. (1996): Does photosynthetic bark have a role in the production of cores vs. Outer wood? Wood Fiber Sci 28:51-61.
46.
Gencsi, L.(1973): Fahatározó, Erdészeti és faipari Egyetem. Sopron
47.
Gregus P. (1959): Holzanatomie der europaischen laubhölzer und straucher, Akadémiai Kiadó, Budapest
48.
Gerencsér, K. – Pásztori, Z. (2008): Modell technológiák ültevényes faanyagok feldolgozására. NymE, FMK, Sopron
49.
Göbölös, P. (1998): A fehérnyár hibridek faanyagmin ségének kapcsolata a term hellyel a Duna-Tisza közi homokháton, Diplomaterv, Sopron
50.
Guzina, V. – Vujovic, M. (1986): Poplars and willows in Yugoslavia. Poplar Research Institute, Novi Sad. 295 p.
51.
Gyulai, I. (2009): A biomassza dilemma. Lánchíd Kiadó Kft. Miskolc
52.
Hakkila, P. (1989): Utilisation of Residual Forest Biomass, Springer series in Wood Science, Springer, Heidelberg New York, 568 pp.
53.
Halupa, L. – Tóth, B. (1988): A nyár termesztése és hasznosítása, Mez gazdasági kiadó, Budapest
54.
Hernandez, M. J. – Canella, I. – Carrasco, J. – Sixto. H. (2007): Preliminary results of short rotation forestry for bio-energy in Spain. Fifteenth European Biomass Conference and Exhibition. Actas del Congreso. Berlin
55.
Hernández, R. E. – Constantineau S, – Fortin Y. (2011): Wood Machining Properties of Poplar Hybrid Clones from Different Sites Following Various Drying Treatments. Wood and Fiber Science, 43(4), 394-411
56.
Horváth, N. (2008): A termikus kezelés hatása a faanyag tulajdonságaira, különös tekintettel a gombaállóságra. Doktori értekezés. Sopron
57.
Horváth, N – Bak, M. – Németh, R. (2012): Modification of poplar wood by different heat treatments. 7. Thermowood Workshop, Drezda
74
58.
Huda, A. – Koubaa, A. – Cloutier, A. Hernández, E. R. – Périnet, P. (2012): Anatomical properties of selected hybrid poplar clones grown in southern Quebec. BioResources, Vol. 7, No. 3, 3779-3799.
59.
Imbert, E. – Lefevre, F. (2003): Dispersal and gene flow of Populus nigra (Salicaceae) along a dynamic river system. Journal of Ecology 91: 447-456.
60.
IPC (2008): http://www.fao.org/forestry/ipc/en/
61.
JAS (1997): Japanese Agricultural Standard for Stuctural Softwood Lumber. Japanese Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, Tokyo
62.
Kacz, K. – Neményi, M. (1998): Megújuló energiaforrások. Mez gazdasági Szaktudás Kiadó, Budapest
63.
Kauter, D. – Lewandowski, I. – Claupein, W. (2003): Quantity and quality of harvestable biomass from Populus short rotation coppice for solid fuel use - a review of the physiological basis and management influences. Biomass and Bioenergy 24:411-427.
64.
Keresztesi, B. (1962): A magyar nyárfatermesztés, Mez gazdasági Kiadó, Budapest
65.
Keresztesi, B. (1978): A nyárak és füzek termesztése, Mez gazdasági Kiadó, Budapest
66.
Koch, P. (1985): Utilization of hardwoods growing on southern pine sites. Agr Hand No 605 I The raw material, II Processing, III Products and Prospective. US For Serv, Washington DC, 3710 pp.
67.
Koloc, R. (1984): Fafajták törzslapjai, Nehézipari könyv és Folyóirat Kiadó, Budapest
68.
Koltay, A. (2010).: Az energetikai faültetvények növényvédelmi vonatkozásai. Mez gazdasági Technika, LI, január (különszám) 66-67.
69.
Koltay, A. (2011): Erdeink egészségi állapota 2011-ben, ERTI, Erd védelmi osztály
70.
Koltay, Gy. (1953): A nyárfa, Mez gazdasági Kiadó, Budapest
71.
Koós, D. (2008): Bútorcsalád tervezése tömörfából. Diplomadolgozat, Sopron
72.
Kovács, I. (1978): Faanyagismeret, Mez gazdasági kiadó, Budapest
73.
Kucera, B. (1994): A hypothesis relating current annual height increment to juvenile wood formation in Norway spruce. Wood Fiber Sci 26:152-167.
75
74.
Ladner, C. – Halmschlager, E. (2002): Dauerhaftigkeit von modifiziertem Holz gegenüber holzzerstörenden Pilzen. (Durability of treated wood against wooddestroying fungi). In: Modifiziertes Holz, Eigenschaften und Märkte. Lignovisionen, 3, 191-219.
75.
Lam, F. – Barrett, JD. – Nakajima, S. (2005): Influence of knot area ratio on the bending strength of Canadian Douglas fir timber used in Japanese post and beam housing. Journal of Wood Science, 51 (1): 18-25.
76.
Lantican, C. B. – Hughes, J. F. (1973): Variation of tracheid widths and wall thicknesses of P. caribaea from British Honduras. Trop Prov Prog Res Inter Coop Nairobi, Kenya, 528-531.
77.
Latorraca, João V.F – Dünisch, O. – Koch, G. (2011): Chemical composition and natural durability of juvenile and mature heartwood of Robinia pseudoacacia L. An. Acad. Bras. Ciênc. vol.83 no.3 Rio de Janeiro Sept. 2011 Epub July 15.
78.
Legionnet, A. – Muranty, H. – Lefevre, F. (1999): Genetic variation of the riparian pioneer tree species Populus nigra. II. Variation in susceptibility to the foliar rust Melampsora larici-populina. Heredity 82: 318-327.
79.
Mahendra, K. M. – Kenneth, W. R. – Andrew J. B. (1993): Wood ash composition as a function of furnace temperature, Biomass and Bioenergy Vol. 4, No. 2, pp. 103-116.
80.
Marchadier, H. – Sigaud, P. (2005): Poplars in biotechnology research, Unasylva 21231, Vol. 556, 20035
81.
Mareschi, L. – Paris, P. – Sabatti, M. – Nardin, F. – Giovanardi, R. – Manazzone, S. – Scarascia Mugnozza, G. (2005): Le nuove varietà di pioppo da biomassa garantiscono produttività interessanti. Informatore Agrario, 18:49-53.
82.
Megraw, R. A. (1985): Wood quality factors in loblolly pine. Tappi Press Atlanta, Georgia, 89 pp.
83.
MGSZH (2011): Erd vagyon, Erd - és fagazdálkodás Magyarországon. Mezõgazdasági Szakigazgatási Hivatal Erdészeti Igazgatóság, Budapest, Erdészeti igazgatóság.
84.
Mitchell, C. P. – Stevens, E. A. – Watters, M. P. (1999): Short-rotation forestry – operations, productivity and costs based on experience gained in the U.K. Forest Ecology and Management 121:123-136.
85.
Molnár, S. – Schmitt, U. (1994): Stammverfärbungen nach Schälschäden durch Rotwield, Holzforschung und Holzverwertung, 46: 1, 17-18.
86.
Molnár, S. – Bariska, M (2002): Magyarország ipari fái, Mez gazdasági Szaktudás Kiadó, Budapest
76
87.
Molnár S. – Németh R. – Paukó A. – Göbölös P. (2002): A fehérnyár hibridek faanyagmin ségének javítási lehet ségei, Faipar, 2002/2, 24-26
88.
Molnár, S. (2004/a): Faanyagismeret, Szaktudás Kiadó Ház Zrt., Budapest
89.
Molnár, S. (2004/b): Erd -fa hasznosítás Magyarországon, Nyme, FMK, Sopron
90.
Molnár S. – Peszlen I. – Paukó A. (2007): Faanatómia, Szaktudás Kiadó Ház, Budapest
91.
Molnár, S – Führer, E. – Tóth B. (2008): Az ültetvényes fagazdálkodás fejlesztése, Hillenbrand Nyomda, Sopron
92.
Monoki, Á. (2006): http://www.nyf.hu/others/html/kornyezettud/megujulo/Biomassza/ Biomassza.html
93.
MSZ EN 13698-1:2004: Rakodólapgyártás m szaki el írása. 1. rész: A 800 mm × 1200 mm-es sík, fa rakodólapok kialakításának m szaki el írása.
94.
MSZ EN 408:2011: Faszerkezetek. Szerkezeti fa és rétegelt-ragasztott fa. Egyes fizikai és mechanikai tulajdonságok meghatározása.
95.
MSZ 6786-3:1988: Faanyagvizsgálatok. S r ség meghatározása.
96.
Murach, D. – Knur, L. – Murn, Y. – Walotek, P. – Bilke, G. – Muchin, A. Grundmann, P. – Eberts, J. – Schneider, U. (2007): Wood – raw material of the future. Sustainable Neighbourhood from Lisbon to Leipzig through Research (L2L), 8 – 10 May 2007, Leipzig
97.
Németh, J. – Szabadhegyi, Gy. – Kovácsvölgyi, G. (2003): LVL (Laminated Veneer Lumber) típusú, furnér alapú, szerkezeti célú anyagok el állítása hazai kitermelésb l származó nyár klónok alapanyagbázisán. Faipar LI. 3. sz. 6-9.
98.
Németh, R. (2006): Hazai lombosfák juvenilis (bél körüli) faanyagának anatómiai és fizikai sajátosságai, különös tekintettel a hazai erd gazdálkodási viszonyokra, OTKA, Kutatási jelentés, NymE, Sopron
99.
Németh, R. – Bak, M. – Tolvaj, L. – Molnár, S. (2009): The effect of thermal treatment using vegetable oils on physical and mechanical properties of Poplar and Robinia wood. ProLigno Vol. 5 Nr 2 2009, 33-37p.
100.
Niemz, P. (1993): Physik des Holzes und Holzwerkstoffe, DRW Verlag
101.
Niemz, P. – Bächle, F. (2004): 2. Vortrag „2. Thermoholz Workshop”, Tagungsband - CD, IHD -Dresden-2004 május 6-7. cím: Thermische Vergütung von Holz / Rasterelektronische Aufnahmen
102.
Paillassa, E. (2004): Where to find poplar cultivars for 2004-05 plantations. Forêt-Entreprise . 159: 47-51.
77
103.
Pallay, N. (1938) : Tájékoztató vizsgálatok a kanadai- és robusztanyár m szaki tulajdonságairól, Erdészeti Lapok, 10-11. f.
104.
Panshin, AJ. – deZeeuw, P. (1964): Textbook of Wood Technology - Vol. I. McGraw-Hill Inc. New York
105.
Paulovics, J. – Bokányi L. (2010): Nehézfémmel szennyezett területekr l származó fásszárú biomassza égetésekor keletkez maradékanyagokkezelési lehet ségei, II. Barnamez s Workshop, Miskolc 2010. március 31.
106.
Pellis, A. – Laureysens, I. – Ceulemans, R. (2004): Growth and production of a short rotation coppice culture of poplar. I. Clonal differences in leaf characteristics in relation to biomass production. Biomass and Bioenergy 27: 9-19.
107.
Peszlen, I. (1993): Influence of site, clove, age and growth rate on wood properties of Populus euramericana clones. Dissertation, Virginia, Polytechnic Institute and State University
108.
Peszlen, I. – Molnár, S. (1996): Magyar nyárklónok fatechnológiai tulajdonságai, Bútor és Faipar, II. évf. 11-12: 26-28.
109.
Pilipovic, A. – Nikolvic, N. – Orlovic, S. – Petrovic, N. (2005): Cadmium phytoextraction potential of poplar clones (Populus spp.). Z. Naturforsch 60: 247-251.
110.
Pinon, J. (1992): Variability in the genus Populus in sensitivity to Melampsora rusts. Silvae Genetica 41: 25-34.
111.
Rédei, K. (1994/a): A fehér nyár termesztésének fejlesztési lehet ségei a Duna– Tisza közi homokháton, Erdészeti Lapok, CXXIX. 3:72–74.
112.
Rédei, K. (1994/b): Ígéretes fehér nyár (Populus alba L.) származások fatermése a Duna–Tisza közi homokháton, Erdészeti Kutatások, Vol. 84:81–90.
113.
Rédei, K. (1994/c): Ígéretes fehér nyár származások fatermése a Duna–Tisza közi homokháton, Erdészeti Lapok, CXXX. 9:272–275.
114.
Rédei, K. (1997): Fehér nyár klónok fiatalkori értékelése a Duna–Tisza közi homokháton, Erdészeti Lapok, CXXXII. 7–8:228–229.
115.
Ricciotti, L. – Sabatti, M. – Kuzminsky, E. – Nardin, F. – Scarascia Mugnozza, G. (2004): Poplar germplasm resources in short rotation forestry: implications for biomass production. In Proceedings of the Second World Conference and Technological Exhibition on Biomass for Energy, Industry and Climate Protection. Rome May, 10-14.
116.
Rytter, L. (2002): Nutrient content in stems of hybrid aspen as affected by tree age and tree size, and nutrient removal with harvest. Biomass and Bioenergy 23: 13-25.
117.
Rytter, L. – Stener, L.-G. (2003): Clonal variation in nutrient content in woody
78
biomass of hybrid aspen (Populus tremula L. × P. tremuloides Michx.). Silva Fennica 37: 313-324. 118.
Sailer, M. – Rapp, A.O. – Leithoff, H. – Peek, R.-D. (2000): Vergütung von Holz durch Anwendung einer Öl-Hitzebehandlung. Holz als Roh- und Werkstoff 58:15-22.
119.
Scheiding W.: (2004) 1. Vortrag „2. Thermoholz Workshop”, Tagungsband - CD, IHD -Dresden-2004 május 6-7. cím: Thermoholzproduktion in Europa
120.
Shiokura, T. (1982): Extent and differentiation of the juvenile wood zone in coniferous tree trunks (in Japanese). Mokuzai Gakkaishi 28:85-90.
121.
Schopp, L. (1974): Fatömegszámítási táblázatok, Mez gazdasági Kiadó, Budapest
122.
Sixto, H. – Barrio, M. – Alba, N. – Hernández, M. J. – Montoto, J.l. – Roig, S. – Camps, F. – Salvia, J. – Ramos, A. – Garcia-Caballero, J. L. – Rueda, J. – Mazon, P., Ciria, P. – Carrasco, J. – Canellas, I. (2006): Poplar trials in Spain for biomass as a renewable energy source. Fourth International Poplar Symposium (IUFRO) Actas del Congreso. Nanjing, China, June.
123.
Steenackers, V. (1996): Towards a global management of poplar genetic resources. FAO Twentieth Session of the International Poplar Commission, 1-4, October Budapest, Hungary. 12 pp.
124.
Szendrei, J. (2005): A biomassza energetikai hasznosítása. Agrártudományi Közlemények, 2005/16. Különszám
125.
Szodfridt, I. (2001): Nyártermesztés, Mez gazdasági Szaktudás Kiadó, Budapest
126.
Szontagh, P. – Tóth, J.(1977): Erd védelmi útmutató, Mez gazdasági Kiadó, Budapest
127.
Szontagh, P. (1989): Növényvédelmi technológiák a nyárak és a füzek xilofág rovarainak elhárítására, Erdészeti Kutatások 143-149.
128.
Taghiyari, H. R. – Parsapajou, D. – Karimi, A. N. – Pourtahmasi, K. (2008): Evaluation of fiber characteristics in the juvenile and mature wood of Populus deltoides (69/55) and Populus × euroamericana (cv. I-214), grown in Gillan province, Iran. Iranian Journal of Natural Resources 2008 Vol. 61 No. 3 pp. 713722
129.
Takáts, P. (1978): Lenpozdorja és nyár faforgács együttes felhasználásának lehetõsége a lapgyártásban, Faipar XXVIII. évf. 5.sz. 145 -146.
130.
Tolvaj, L. (2005): Lombos faanyagok min ségjavítása hidrotermikus kezeléssel. In: fa hasznosítás Magyarországon (Szerk.: Molnár Sándor) Erd Nyugat-Magyarországi Egyetem Sopron, pp. 261-270.
131.
Tóth, B. (2006): Nemesnyár-fajták ismertet je, Agroinform Kiadó, Budapest
79
132.
Tóth, B. – Molnár, S. – Fehér, S. (2007): Az energetikai faültetvény létesítésének és hasznosításának összefüggései, II. Ökoenergetikai és X. Biomassza Konferencia, Sopron
133.
Ugolev, B. N. (1986): dreveszinovedenie sz osznovami lesznogo tovarovedenija, Lesznaja promüslennoszty, Moszkva
134.
Újvári, A. (2009): Nyár faanyag fizikai-mechanikai tulajdonságainak változása a faanyag termikus tömörítésével. Diplomadolgozat, Sopron
135.
Xiaomei, J. – Yafang, Y. – Urakami, H. (2003): Variation within tree of wood anatomical properties and basic density of I-214 Poplar in Beijing area and their relationship modelling equations. Scientia silvae sinicae, 39 (6), 115-121
136.
Yang, K.-C. (1994): Impact of spacing on width and basal area of juvenile and mature wood in Picea mariana and Picea glauca. Wood Fiber Sci. 26(4):479–488.
137.
Vajtó, R. (2008): Nappali korpuszbútorcsalád nyárfa f részáru felhasználásával. Diplomadolgozat, Sopron
138.
Van Dam, B. C. – Bordacs, S. (Editors). (2002): Genetic diversity in river populations of European Black Poplar. Implications for riparian eco-system management. Csiszar Nyomda Ltd., Budapest, Hungary, pp. 231
139.
Wagenführ, R.-Scheiber, C. (1974): Wood Atlas, VEB Fachbuchverlag, Leipzig
140.
Wagenführ, R. (1989): Anatomie des Holzes. Leipzig
141.
Wagenführ, R. (1996): Holzatlas, Fachbuch Verlag, Leipzig
142.
Winkler, A. (1987): Összefüggések négy hazai fafaj és a bel lük készült termo falemezek és cellulóz tulajdonságai között. Doktori értekezés. Sopron
143.
Winkler, A. – Takács, P. – Alpár, T. – Bejó, L. (2001-2004): NKFP Erd és Fa Kutatási Program, 5. Sarangolt ipari fa választékok hazai hasznosításának fejlesztése, 5.1 Tervezett tulajdonságú (irányított szerkezeti felépítés ) termékek gyártása hazai fafajokból (OSB. LVL, Gipszkötés lapok, faforgács és m anyag kompozitok)
144.
Zhongzheng, L – Guangyu, Y. – Datong, Z.– Xuebing, L.(1982): Studies On The Fiber Dimension And Chemical Components Of Italian Poplars, Journal of Nanjing Forestry University , 03
145.
Zhou, H. – Smith, I. (1991): Factors influencing bending properties of White Spruce lumber. Wood and Fiber Science, 23 (4): 483–500.
146.
Zhu, J. – Tadooka, N. – Takata, K. – Koizumi, A. (2005): Growth and wood quality of sugi (Cryptomeria japonica) planted in akita Prefecture (II). Juvenil/mature wood determination of aged trees. Journal of Wood Science 51:95
80
147.
Zobel B. J. – Buijtenen J. P. (1989): Wood Variation. Its Causes and Control. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg
81
Köszönetnyilvánítás A disszertáció létrejöttében nyújtott segítéségéért szeretnék köszönetet mondani mindenek el tt konzulensemnek, Dr. Molnár Sándornak, aki bátorított a doktori iskolába való jelentkezésemhez és munkám folyamán végig segítségemre volt. Köszönöm a Faanyagtudományi Intézet munkatársainak, hogy olyan légkörben teltek és telnek napjaim, amely minden téren épít jelleggel hat rám. Köszönöm, hogy szakmai jelleg problémáimmal bármikor fordulhatuk hozzájuk. Természetesen a fent említetteket nem mondhattam volna el, ha szüleim támogatását nem élvezhetném születésem óta. Külön köszönet feleségemnek, Emesének a nyugodt családi háttér biztosításáért és gyermekeimnek, Hubának, Hunornak és Lehelnek, hogy néha hagytak dolgozni.
82
Ábrajegyzék 1.ÁBRA
APRÍTÉKKÉSZÍTÉS (FOTÓ:PÜSKI) ...................................................................................... 8
2.ÁBRA
NYÁR ENERGIAÜLTETVÉNY (FOTÓ:MONOKI) ................................................................... 8
3.ÁBRA
GÖCSÖS FENY TARTÓSZERKEZET ................................................................................... 8
4.ÁBRA
NYÁR RAKODÓLAP ............................................................................................................ 8
5.ÁBRA
NYÁR FAANYAG (’PANNONIA’) KERESZTMETSZETE ........................................................ 9
6.ÁBRA
NYÁR FAANYAG SCANNING ELEKTRONMIKROSZKÓPOS FELVÉTELE (FOTÓ:BARISKA) ... 9
7.ÁBRA
NYÁRAK TERÜLETI ELOSZLÁSA MAGYARORSZÁGON (FORRÁS: MGSZH) ..................... 10
8.ÁBRA
GÉNMÓDOSÍTÁSI KUTATÁSOK A F BB NEMZETSÉGEK VISZONYÁBAN (FORRÁS: MARCHADIER, SIGAUD 2005) ......................................................................................... 12
9.ÁBRA
NAGY NYÁRFACINCÉR KÁROSÍTÁSA (FOTÓ:CSUPOR) .................................................... 15
10.ÁBRA ’I-214’ NYÁR SEM FELVÉTELE A LIBRIFORMROSTOKNÁL ELVÁLÓ GÉLES „G” RÉTEGGEL (FOTÓ:PESZLEN) .............................................................................................................. 16 11.ÁBRA NYÁR FAANYAG (’ÓRIÁS’ NYÁR) ELEKTRONMIKROSZKÓPOS FELVÉTELE (FOTÓ:BARISKA) ............................................................................................................. 16 12.ÁBRA ’PANNONIA’ NYÁR RENDELLENES GESZTESEDÉSE ......................................................... 18 13.ÁBRA NÖVÉNYI OLAJBAN KEZELT ’PANNONIA’ NYÁR KÜLÖNBÖZ H MÉRSÉKLETEKEN ILLETVE ID TARTAMON (FOTÓ:BAK) ............................................................................. 21
14.ÁBRA ÓVODABÚTOR NYÁR FAANYAGBÓL (FOTÓ:LUKÁCS) ..................................................... 22 15.ÁBRA 2 ÉS 10 ÉVES NEMESNYÁR (’PANNONIA’) ÜLTETVÉNYEK (FOTÓ: IVELICS) .................... 24 16.ÁBRA ÉVGY R SZÉLESSÉG MEGHATÁROZÁSA ........................................................................ 30 17.ÁBRA SEM-OS ELEMZÉSHEZ EL KÉSZÍTETT ’I-214’ NYÁR MINTÁK ........................................ 31 18.ÁBRA LIBRIFORM ROSTOK SEJFALVASTAGSÁGÁNAK MÉRÉSE IMAGE-PRO PLUS 4.0 SZOFTVERREL.................................................................................................................. 32
19.ÁBRA TABLETTÁZÓ PRÉS .......................................................................................................... 33 20.ÁBRA BERTHELOT-MAHLER FÉLE KALORIMÉTER .................................................................... 33 21.ÁBRA A BÁZISS R SÉG MEGHATÁROZÁSÁHOZ ALKALMAZOTT TÉRFOGATMÉRÉS ELVI VÁZLATA ......................................................................................................................... 35
22.ÁBRA A TÖRZSMETSZETEK (KORONGOK) TÉRFOGATÁNAK MEGHATÁROZÁSA ........................ 35 23.ÁBRA HÁROM PONTOS HAJLÍTÁS MÉRÉSI ELRENDEZÉSE .......................................................... 38 24.ÁBRA NÉGY PONTOS HAJLÍTÁS MÉRÉSI ELRENDEZÉSE ............................................................. 38 25.ÁBRA A GÖCS ÁTMÉR ARÁNY MEGHATÁROZÁSÁNAK PARAMÉTEREI .................................... 39 26.ÁBRA SCANNING ELEKTRONMIKROSZKÓP ............................................................................... 40 27.ÁBRA FENY (BAL) ÉS NYÁR (JOBB) GÖCSÖK ........................................................................... 40 28.ÁBRA ’I-214’ NYÁR ROSTHOSSZÚSÁGA .................................................................................... 41 29.ÁBRA ’PANNONIA’ NYÁR ROSTHOSSZÚSÁGA ........................................................................... 42
83
30.ÁBRA ’KOLTAY’ NYÁR ROSTHOSSZÚSÁGA ............................................................................... 42 31.ÁBRA ’KOPECKY’ NYÁR ROSTHOSSZÚSÁGA ............................................................................. 43 32.ÁBRA ÉVGY R NKÉNTI S R SÉGVÁLTOZÁS ........................................................................... 44 33.ÁBRA ÉVGY R SZÉLESSÉG VÁLTOZÁSA .................................................................................. 45 34.ÁBRA AZ ’I-214’ KLÓN VIZSGÁLATI EREDMÉNYEI ................................................................... 45 35.ÁBRA A ’PANNONIA’ KLÓN VIZSGÁLATI EREDMÉNYEI ............................................................ 46 36.ÁBRA A ’KOLTAY’ KLÓN VIZSGÁLATI EREDMÉNYEI ................................................................ 46 37.ÁBRA A ’KOPECKY’ KLÓN VIZSGÁLATI EREDMÉNYEI .............................................................. 47 38.ÁBRA ’I-214’ NYÁR ÉRETT FÁJÁNAK KERESZTMETSZETI SEM FELVÉTELE.............................. 48 39.ÁBRA ’I-214’ NYÁR BÉLKÖRÜLI (BAL) ÉS ÉRETTEBB FÁJÁNAK (JOBB) ÉVGY R HATÁRA A KERESZTMETSZETEN, SEM FELVÉTELLEL ...................................................................... 48
40.ÁBRA ÁTLAGOS GESZT-SZÍJÁCS ÉS KÉREGARÁNY .................................................................... 50 41.ÁBRA F T ÉRTÉK JELLEMZ K A SZÁRAZ FATÉRFOGAT FIGYELEMBEVÉTELÉVEL [MJ/M3]..... 53 42.ÁBRA KOROSZTÁLYOK HAMUTARTALMA A F FARÉSZEK FÜGGVÉNYÉBEN ............................ 54 43.ÁBRA 4 PONTOS HAJLÍTÓSZILÁRDSÁGI TÖNKREMENETEL ERDEIFENY (BAL) ÉS ’PANNONIA’ NYÁR (JOBB) ESETÉN ....................................................................................................... 57
44.ÁBRA A HAJLÍTÓSZILÁRDSÁG ÉS A HÚZOTT ÖV SZÉLES OLDALÁN ELHELYEZKED GÖCS ÁTMÉR ARÁNYÁNAK ÖSSZEFÜGGÉSE ........................................................................... 58
45.ÁBRA A GÖCSÖSSÉG HATÁSA A ’PANNONIA’ NYÁR KÜLÖNBÖZ FAANYAGJELLEMZ IRE ...... 59 46.ÁBRA A GÖCSÖSSÉG HATÁSA A ’I-214’ NYÁR KÜLÖNBÖZ FAANYAG JELLEMZ IRE .............. 59 47.ÁBRA A GÖCSÖSSÉG HATÁSA AZ ERDEIFENY KÜLÖNBÖZ FAANYAG JELLEMZ IRE ............. 60 48.ÁBRA ’PANNONIA’ NYÁR GÖCS HATÁRZÓNÁJA ........................................................................ 62 49.ÁBRA ’PANNONIA’ NYÁR GÖCS , ÉS NORMÁL FATESTÉNEK HATÁRAI ...................................... 62 50.ÁBRA ERDEIFENY GÖCS, ÉS NORMÁL FATESTÉNEK HATÁRA ................................................. 63
84
Táblázatjegyzék 1.TÁBLÁZAT
A TERMÉSZETES ÉS ÜLTETVÉNYES) NYÁRAK TERÜLETI ARÁNYA ......................... 12
2.TÁBLÁZAT
A KEMÉNYSÉG (BRINELL) VÁLTOZÁSA AZ AKÁC JELLEMZ RÉSZEIN(u = 12%) ... 17
3.TÁBLÁZAT
A KÉREG TÉRFOGATI ARÁNYA FAFAJONKÉNT A TÖRZSÁTMÉR FÜGGVÉNYÉBEN 24
4.TÁBLÁZAT
NYÁR FAJTASZORTIMENT....................................................................................... 28
5.TÁBLÁZAT
A 4 KÜLÖNBÖZ KOROSZTÁLY KIALAKÍTÁSA ....................................................... 34
6.TÁBLÁZAT
A GÖCSÖSSÉG HATÁSA A STATIKUS HAJLÍTÓSZILÁRDSÁGRA ................................ 37
7.TÁBLÁZAT
A VIZSGÁLT MAKROSZKÓPOS JELLEMZ K ............................................................. 49
8.TÁBLÁZAT
S R SÉGI JELLEMZ K [kg/m3] ............................................................................... 51
9.TÁBLÁZAT
AZ ÉGÉSI JELLEMZ K VIZSGÁLATA (u=0%)........................................................... 52
10.TÁBLÁZAT KOROSZTÁLYOK HAMUÖSSZETÉTELE ABSZOLÚT SZÁRAZ TÖMEGRE VONATKOZTATVA (TS:u=0%) ................................................................................ 55
11.TÁBLÁZAT A SZILÁRDSÁGI MÉRÉSEK STATISZTIKAI ÉRTÉKELÉSE ........................................... 56 12.TÁBLÁZAT A HAJLÍTÓSZILÁRDSÁGOT BEF. TÉNYEZ K KORRELÁCIÓS EGYÜTTHATÓI ............ 57 13.TÁBLÁZAT A NYÁRFAJTÁK FIZIKAI ÉS MECHANIKAI JELLEMZ I NORMÁL KLÍMÁN ................ 69
85
