ВведениеЗа последнее десятилетие в России произошло большое количество пожаров. В результате этих пожаров выгорели большие площади лесов. В Воронежской области на территории УОЛ ВГЛТУ выгорело несколько тысяч гектар леса. Анализ повреждения насаждений показал, что вид пожара во многом зависит от климатических условий, рельефа местности, а также от возраста насаждений [1]. В насаждениях со средним диаметром стволов деревьев 26 см преобладал сильный низовой и повальный верховой пожар. Это вид пожара, при котором насаждениям наносится наибольший урон - полностью выгорает подлесок и кроны деревьев [1, 2]. Нагар присутствует по всей высоте ствола (рис 1). Внешний вид и характер повреждений стволовой древесины резко понижает её товарную стоимость. Древостои с таким и повреждениями относят к первой группе гарей [2]. При данном виде пожара наибольшее воздействие высокой температуры приходится на заболонную древесину. Интенсивность воздействия высокой температуры несколько выше в комлевой и вершинной, чем в средней части ствола. В связи с чем, прочностные свойства древесины в стволе дерева после пожара будут различны в зависимости от вида пожара [3]. Рисунок 1 .Древостой сосны, поврежденныйсильным низовым и повальным верховым пожаромFigure 1. A pine stand damaged by a strong grassroots and rampant riding fireИсточник: Собственные фото авторовSource: Authors ' own photosПод воздействием высокой температуры и в присутствии влаги происходит ряд физико-химических процессов в древесине, оказывающих существенное влияние на её физико-механические свойства.  Изменчивость физико-механических свойств оказывает существенное влияние на качество и эксплуатационные свойства пиломатериалов, изготавливаемых из этой древесины [4, 5], а также на технологические процессы сушки, пропитки и механической обработки [6, 7].Физико-механические свойства древесины стоящей на корню после пожара  снижаются в лесах севера европейской части России, а древостои сохраняют свою жизнеспособность [8, 9]. В средней и южной европейской части России древостои из хвойных пород погибают при незначительном повреждении пожаром в течение 1,5-2,0 лет после пожара, а поврежденная  древесина уже не может быть использована как конструкционный или технологический материал [10]. Имеются сведения о сохранении качественных показателей древесины, поврежденных пожарами в зоне Южного Урала и Заволжья.В древесине стоящей на корню длительное время после пожара активно протекает процесс её засмоления. Смолистость древесины в течение первых лет после пожара повышается как по высоте ствола, так и по радиусу в среднем в 2,0-2,5 раза. Продолжительность и интенсивность процесса зависит от степени повреждения древесины [8]. Древесина, заготовленная в первое время после пожара, в большей степени сохраняет свои прочностные свойства [10]. Однако, в научной литературе отсутствуют сведения о качественных показателях поврежденной древесины и характере их изменения при длительном хранении или использовании в различных изделиях. Одним из основных показателей технических свойств древесины являются её твердость. Показатель твердости определяет  затраты энергии на механическую или ручную обработку древесины [1, 2, 11]. В связи с чем, целью исследований являлось установление статической торцовой твердости древесины сосны, поврежденной сильным низовым и повальным верховым пожаром, после длительной выдержки в течение 10 лет. Сведения о прочностных свойствах  древесины,  поврежденной пожаром и их изменчивости, имеют большую практическую значимость. На практике древесина, поврежденная пожаром, имеет невысокую товарную стоимость по причине внешнего вида обгоревшей древесины и отсутствия сведений о её эксплуатационных свойствах.Материалы и методыИсследования выполнены на древесине сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), произрастающей на территории учебно-опытного лесхоза ВГЛТУ Воронежской области, поврежденной сильным низовым и повальным верховым пожаром 2010 году. Образцы древесины были заготовлены в 10 квартале УОЛ ВГЛТУ через 2 месяца после пожара. Для исследований были отобраны деревья с диаметром на высоте груди 22-26 см и 50-56 см. Из каждого ствола дерева были выпилены срезы древесины толщиной 10,0 см из комлевой, средней и вершинной части ствола. Из каждого среза были вырезаны заготовки шириной 60 мм, проходящие через сердцевину в двух взаимно перпендикулярных направлениях  [3]. После выпиловки образцы были выдержаны в комнатных условиях до достижения устойчивой влажности. Статическую торцовую твердость древесины определяли через два, три месяца после пожара и после выдержки в комнатных условиях в течение 10 лет, согласно ГОСТ 16483.17-81 «Метод определения статической твердости» по радиусу ствола на участках 0,1R, 0,25R, 0,5R, 0,75R, 0,9R. По высоте ствола  у деревьев диаметром до 26 см на отметках 1 м, 3 м, 5 м, 7,5 м и 10 м, у деревьев диаметром до 50-56 см на отметках 1 м, 5 м, 9 м, 12 м и 16 м. Влажность древесины на момент испытания определяли согласно ГОСТ 16483.7-71 «Древесина. Методы определения влажности». Взвешивание образцов производили на весах марки «OHAUS» АR 5120 с погрешностью не более 0,01 г  (Россия). Полученные значения статической торцовой твердости древесины сосны были пересчитаны на нормализованную влажность 12 % по ГОСТ 16483.7-71. Результаты и обсуждениеРезультаты определения средней статической торцовой твердости древесины сосны по радиусу ствола повреждения сильным низовым и повальным верховым пожаром после выдержки в комнатных условиях в течение 10 лет представлены на рис. 2.Анализ результатов исследования статической торцовой твердости в деревьях диаметром до 26 см показывает, что наибольшую величину статическая торцовая твердость достигает в комлевой части ствола на отметке 0,5R и составляет 58,0 Н/мм2, в средней 49,1 Н/мм2 и вершинной 40,1 Н/мм2. Ближе к сердцевинной и периферийной части радиуса ствола величина статической торцовой твердости понижается и наименьшее её значение отмечено в заболонной древесине на отметке радиуса 0,9R и составила в комлевой части ствола 46,0 Н/мм2, средней - 42,2 Н/мм2 и вершинной - 38,1 Н/мм2. Наибольший перепад статической торцовой твердости по радиусу ствола отмечен в комлевой части ствола и составил 20, 7 %, а наименьший в вершинной – около 5,0 %  (рис. 2, а).В деревьях диаметром 50-56 см наибольшую величину статическая торцовая твердость достигает в комлевой части ствола и составляет 58,0 Н/мм2 на отметке 0,4R и, в средней - 49,1 Н/мм2 на отметке 0,45R и вершинной - 40,1 Н/мм2 на отметке 0,5 R. Ближе к внутренней части ствола происходит незначительное понижение статической торцовой твердости  в стволе в среднем на 4,4-6,3 %.  Понижение торцовой твердости к периферийной части радиуса ствола происходит более существенно и на отметке радиуса 0,9R и составила в комлевой части ствола 47,0 Н/мм2, средней - 43,2 Н/мм2 и вершинной - 38,3 Н/мм2. Наибольший перепад статической твердости по радиусу отмечен в комлевой части ствола и составил 30, 9 %, а наименьший в средней – 25,9 %  (рис. 2, б). Стоит отметить, что колебания численных значений статической торцовой твердости древесины в периферийной части ствола на отметке 0,9R у деревьев диаметром 22-26 см и 50-56 см незначительны и не превышают 2,5 %.По высоте ствола величина статической торцовой твердости древесины уменьшается (рис. 2). Понижение статической торцовой твердости у деревьев диаметром 22-26 см во внутренней части ствола составляет 28-31 %, в периферийной части около 21 %, у деревьев диаметром  50-56 см понижение статической твердости во внутренней и периферийной части ствола составляет в среднем 17-22 %. Меньший перепад статической твердости древесины по высоте ствола деревьев диаметром 50-56 см обусловлен более сильным засмолением древесины.                                                   а                                                                                                ба – деревья диаметром до 26 см; б – деревья диаметром до 56 см; 1 , 2, 3 – статическая торцовая твердость в комлевой, средней и вершинной частях стволаРисунок 2. Статическая торцовая твердость древесины сосны по радиусу ствола после выдержки в комнатных условиях в течение 10 лет (при нормализованной влажности)Figure 2. Static end hardness of pine wood along the trunk radius after exposure in room conditions for 10 yearsИсточник: Собственные вычисления авторовSource: Authors ' own calculations    а – деревья диаметром до 26 см; б – деревья диаметром до 56 см; 1, 2, 3 – статическая твердость по радиусу на отметке 0,25R, 05R и 0.9RРисунок 3. Статическая твердость древесины сосны, поврежденной пожаром по высоте ствола и послевыдержки в комнатных условиях в течение 10 лет (при нормализованной влажности)Figure 3. Static hardness of pine wood damaged by fire along the trunk height and after exposure in room conditionsfor 10 yearsИсточник: Собственные вычисления авторовSource: Authors ' own calculations  После пожара в 2010 году средняя статическая твердость древесины, поврежденной сильным низовым и повальным верховым пожаром, составляла в среднем через два месяца после пожара 23,6± 0,58 Н/мм2, а через 3 месяца 23,8± 0,53 Н/мм2 независимо от возраста и диаметра деревьев. После выдержки древесины в комнатных условиях в течение 10 лет средняя статическая торцовая твердость древесины сосны у деревьев диаметром 20-26 см повысилась в среднем в 1,9 раза и составила 45,03± 1,23 Н/мм2, у деревьев диаметром 50-56 см повысилась в среднем в 2,2 раза и составила 53,0± 0,96 Н/мм2 (рис. 3). После выдержки древесины, поврежденной пожаром в течение 10 лет значение её статической торцовой твердости превысили показатель для неповрежденной древесины равный 31,6± 0,62 Н/мм2, у деревьев с диаметром ствола 20-26 см на 42,5 % и у деревьев с диаметром ствола 50-56 см на 67,7 %.   1 – неповрежденная древесина; 2, 3 – поврежденная древесина через 2 и 3 месяца после пожара; 4, 5 – поврежденная древесина через 10 лет после пожара для деревьев диаметром 20-26 см и диаметром 50-56 см, соответственно Разные строчные буквы рядом со средними значениями указывают на статистически значимые различия по t-тесту средних при уровне p = 0,05.Рис 3. Динамика изменения средней статической торцовой твердости образцов(N = 65) древесины сосны обыкновенной древесины сосны обыкновенной после повреждения сильным низовым и повальным верховым пожаромFigure 3. Dynamics of changes in the samples (N=65) of average static end hardness of Scotspine wood after damage by a strong grassroots and rampant riding fireИсточник: Собственные вычисления авторовSource: Authors ' own calculations Анализ результатов исследования показал, что засмоление древесины оказало существенное влияние на величину статической торцовой твердости древесины. Причиной различного засмоления древесины является возраст деревьев и, как следствие этого, толщина коры.У деревьев диаметром 50-56 см толщина коры достигает около 3,0-3,5 см. Толстый слой коры существенно понижает воздействие высокой температуры на камбий и он частично сохраняет свои функции. В результате поражения пожаром в древесине протекает процесс интенсивного смолообразовании, как реакция на воздействие высокой температуры. Процесс засмоления может протекать в поврежденном дереве до момента его рубки или гибели камбия. Деревья диаметром 22-26 см имеют кору толщиной около 4-8 мм. Небольшая толщина  коры не предохраняет камбий от воздействия высокой температуры и приводит к гибели дерева после пожара.Степень засмоления древесины выше в комлевой части ствола (рис. 4). Эти части ствола имеют наибольшую степень повреждения огнем, вследствие более длительного и интенсивного горения подлеска. В результате длительного хранения произошло испарение летучей фракции смолы. Оставшаяся часть смолы затвердела и образовала с древесиной композит, существенно повысив прочность древесины.ВыводыДревесина, поврежденная сильным низовым и повальным верховым пожаром имеет высокую степень засмоления. Степень засмоления повышается с возрастом дерева и толщиной его коры.  В процессе длительного хранения летучая фракция смолы (скипидар) испарилась, а фракция (канифоль) образовала с древесиной прочный композит.  После выдержки древесины в комнатных условиях в течение 10 лет средняя статическая торцовая твердость древесины сосны у деревьев диаметром 20-26 см повысилась в среднем в 1,9 раза и составила 45,03 Н/мм2, а у деревьев диаметром 50-56 см - в среднем в 2,2 раза и составила 53,0 Н/мм2. Показатель статической торцовой твердости у деревьев с диаметром ствола 20-26 см после выдержки в течение 10 лет выше на 42,5 %, а у деревьев с диаметром ствола 50-56 см на 67,7 %, по сравнению с неповрежденной древесиной (31,6 Н/мм2).Древесина сосны, поврежденная сильным низовым и повальным верховым пожаром после заготовки, имеет невысокую товарную стоимость, но сохраняет высокие прочностные свойства. Высокая степень засмоления древесины позволяет использовать её в изделиях и конструкциях эксплуатируемых на открытом пространстве.   а, б – комлевая часть ствола дерева диаметром 56 см и 26 см, соответственно, в – неповрежденная древесина сосныРисунок. 4.Древесина сосны, поврежденная сильным низовым и повальным верховым пожаромFigure 4. Pine wood damaged by a strong grassroots and rampant riding fireИсточник: Собственные фото авторовSource: Authors ' own photos