Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı 2

Forest Certıfıcatıon and ıts Importance ın Terms of Forest Polıcy
Global climate change and decrease in natural resources in the recent years made sustainable resource use come in to prominence. Forests among natural resources have a unique importance. Forests provide many benefits including social, economic and cultural benefits. However, decrease in forest areas continue due to excessive and uninformed use. At this point, forestry policies of the country comes in to prominence. One of the forestry policies of our country is the protection, development and expansion of our forest inventory. And protection, development and expansion of forest inventory has to do with forestry management. In sustainable forest management the aim is to make sustained benefit of the forests and policies are developed for the aforementioned purpose. One of the most important tools used to enforce sustainable forest management is certification.

It is evident that the demand for certified products is on increase recently especially in European countries and in the United States of America. Research suggests that the fact that the economic expectations from forest management certification is greater than social and ecological expectations will likely result in new problems. In other words, today's market-oriented certification approach will likely yield negative outcomes in the future. Institutions and organizations aiming to secure high profits from new markets they’ll have created via certification will likely be disappointed.

This study, first of all discusses the definition and scope, and aims and tools of the forestry policy. It then makes a general assessment on the forest certification, explaining certification types and certification bodies, examines the developments in Turkey and worldwide and the current standing of forest policies, finally explaining the importance of certification in terms of forestry industry and forestry policies. Moreover, this study discusses efforts and certification practices in Turkey aiming sustainable forest management. At this stage, Bolu Provincial Directorate of Forestry’s Aladağ Forest Management Office, where the first certification practice is carried out in our country, is examined as an example area.

In the scope of certification efforts of the Aladağ Forest Management Office affiliated with Bolu Provincial Directorate of Forestry, current organization structure, forest management system, socioeconomic and environmental structure and certification phases are discussed.

The main purpose of this study is to reveal how the operations are carried out in practice, types of problems encountered and possible means for overcoming those problems. This study moreover aims to examine the results of a study that was carried out on regional basis and to ensure that it sets an example for future scientific studies.

KARABIYIK Süreyya Banu

Danışman : Prof. Dr. Doğanay TOLUNAY

Anabilim Dalı : Orman Mühendisliği

Programı : -

Mezuniyet Yılı : 2014

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Doğanay TOLUNAY

Prof. Dr. M. Ömer KARAÖZ

Prof. Dr. Ender MAKİNACI

Doç. Dr. Gülriz BAYÇU

Doç. Dr. Orhan SEVGİ

Türkiye Ormanlarında Bitkisel Kütledeki Karbon Stoku: Farklı Hesaplama Yöntemlerinin Karşılaştırılması
Türkiye her yıl Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi Sekretaryasına ulusal sera gazları envanterini sunmaktadır. Envantere göre, Türkiye ormanlarında canlı bitkisel kütlede 2011 yılı itibarıyla 16,85 milyon ton net karbon birikimi olmuştur. Hükümetler Arası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından hazırlanan arazi kullanımı, arazi kullanım değişikliği ve ormancılık (LULUCF) rehberine göre hazırlanan bu envanterde bazı hatalar bulunmaktadır. Örneğin gövde odunu hacmini gövde odunu kütlesine dönüştürmede kullanılan hacim ağırlığı (t/m3) değerleri hatalıdır. Benzer şekilde, gövde odunu kütlesini topraküstü kütleye genişletmek için kullanılan BEF katsayıları da az sayıdaki bitkisel kütle verisine dayanarak hazırlanmıştır. Orman amenajman planlarında “a gelişim çağı”nda olan meşcereler genç meşcereler olarak tanımlanmakta iken 20 yaşından daha yaşlı olan ve “a gelişim çağı” sınıfında bulunan meşcereler hesaplamalara dahil edilmemiştir. Benzer şekilde korunan alanlarda depolanan karbon miktarı da hesaplamaya dahil edilmemiştir. Halbuki LULUCF’e göre, yönetilen sınıfında yer alan korunan orman alanlarında da biriktirilen karbon miktarının hesaplanması gerekmektedir. Türkiye ormanlarında biriktirilen karbon miktarının hesaplanmasındaki en büyük hata; kesimler, yangın vb. şekilde ormandan uzaklaştırılan karbon miktarının hesaplanmasında yapılmaktadır. Bu hata LULUCF’te kesilenlerle uzaklaştırılan karbon miktarının hesaplanması için verilen yöntemden kaynaklanmaktadır. Nitekim LULUCF yerine hazırlanmış olan AFOLU (Tarım, Ormancılık ve Diğer Arazi Kullanımı) rehberinde bu durum düzeltilmiştir.

Bu çalışma ile 2002 - 2012 yılları arasında Türkiye ormanlarındaki karbon stokları ve yıllık karbon birikimleri incelenmiştir. Hesaplamalar IPCC tarafından 2006 yılında yayınlanan AFOLU rehberi metodolojisi ve ülkemize özgü geliştirilen bitkisel kütle katsayıları ile yapılmıştır. Buna göre Türkiye ormanlarında canlı bitkisel kütledeki karbon stoku AFOLU metodolojisi ve ağaç türüne özgü katsayılarla 2002 yılında 511,34 milyon ton, 2012 yılında ise 598,42 milyon ton, ibreli ve yapraklı türler için genelleştirilmiş katsayılarla 2002 yılında 511,79 milyon ton, 2012 yılında ise 601,94 milyon ton olarak hesaplanmıştır. Türkiye ormanlarında canlı bitkisel kütledeki karbon birikiminin hesaplanmasında stok farkı ve kazanç – kayıp farkı olmak üzere iki ayrı metot kullanılmıştır. Stok değişimi yöntemi ile yıllık karbon birikimi, AFOLU metodolojisine göre ağaç türüne özgü katsayılarla 8,7 milyon ton/yıl, genelleştirilmiş katsayılarla 9,02 milyon ton/yıl bulunmuştur. Kazanç-kayıp yöntemi ile yıllık karbon birikimleri ise sadece AFOLU metodolojisi ve genelleştirilmiş katsayılarla belirlenmiştir. Buna göre 2012 yılında canlı bitkisel kütlede brüt 17,81 milyon ton/yıl karbon tutulmuşken, endüstriyel kesimlerle 8,20 milyon ton/yıl, kaçak kesimlerle 0,73 milyon ton/yıl, toplamalarla 0,41 milyon ton/yıl ve yangınlarla 0,23 milyon ton/yıl olmak üzere toplam 9,57 milyon ton karbonun ormandan uzaklaştırılmış ve net 8,24 milyon ton/yıl karbon birikmiştir. 2002 - 2012 dönemi ortalaması ise 8,04 milyon ton/yıl olup, stok farkı yöntemiyle bulunan değerden (9,02 milyon ton/yıl) yaklaşık 1 milyon ton daha azdır. Bu durum kaçak kesimler ve ormandan toplama ile uzaklaştırılan odun miktarının tam olarak hesaplanamamasından kaynaklanmış olabilir. Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) tarafından 2000 - 2010 yılları arasında Türkiye’deki verimli ormanlar için bulunan yıllık net karbon birikiminin 8 milyon ton/yıl olduğu belirtilmektedir. Ülkemiz tarafından LULUCF metodolojisine göre hazırlanan ulusal sera gazları envanterine göre ise 2002-2012 döneminde ortalama 13,62 milyon ton/yıl kadar karbon biriktirildiği hesaplanmıştır. Bu değer AFOLU metodolojisi ve güncellenmiş katsayılarla hesaplanan yıllık karbon birikimlerinden oldukça yüksektir. Bu nedenle ormanlarımızda canlı kütlede biriktirilen karbon miktarının yeniden hesaplanması gerekmektedir.

Biomass Carbon Stock of Turkish Forests: Comparison of Different Calculation Methods
Every year, Turkey submits the report on national inventory of greenhouse gases to the Secretariat of the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). According to estimations in this inventory, 16,85 million tons net carbon has recently been accumulated in living biomass in the Turkey forests till 2011. However, some errors exist in the inventory in regards on the Guideline of Land Use, Land Use Change Forestry (LULUCF) which has prepared by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). For example, the values of the volume weights (t/m3), which is used to convert stem wood volume to stem wood weight, are incorrect. Similarly, BEF coefficients used to extend of stem wood weight to the above ground weight, have been calculated based on few number of biomass data. Since the stands at “a development stage” in forest management plans is defined as young stands, stands more than 20 years old within the diameter class of “a development stage” were not included in the calculations. Besides, the estimation of carbon storage in the protected areas was not included in these calculations. However, based on LULUCF, the area of protected forests which is included in forest management classes should be calculated on the amount of carbon accumulation. The major error to estimate the amount of accumulated carbon in the Turkey forests is made to calculate the amount of the removed carbon via harvesting, fires, etc. This error is resulting from LULUCF method to calculate the amount of carbon with removed trees. On the other hand, this has been corrected in AFOLU (Agriculture, Forestry and Other Land Use) guideline.

In this study, annual carbon accumulation and carbon stocks in Turkey forests were investigated between the years of 2002 and 2012. These calculations were made according to the AFOLU guideline published by the IPCC in 2006 by using the country-specific biomass coefficients., The carbon stock in Turkey forests was 511.34 million tons in 2002, 598.42 million tons in 2012 based on the coefficients according to the tree species defined in the guideline of AFOLU. On the other hand, 511.34 million tons in 2002 and 598.42 million tons in 2012 according to species specific coefficients, however, 511.79 million tons in 2002 and 601.94 million tons in 2012 based on generalized coefficients for conifer and deciduous tree species. Two different methods as stock difference and gain - loss difference were used to calculate of carbon accumulations in living plant biomass of Turkey forests. Annual carbon accumulation was 8.7 million ton/year based on the stock difference method by the tree species in the AFOLU guideline, while, was 9.02 million ton/year with generalized coefficients. The annual carbon accumulation by gain – loss difference method was estimated with only generalized coefficients and AFOLU guidelines. Although the gross sequestered carbon in living tree biomass was 17.81 million tons/year in 2012, 8.20 million tons/year with industrial cuttings, 0.73 million tons/year with illegal cuttings, 0.41 million tons/year with fuelwood removals, 0.23 million tons/year with forest fires and total 9.57 million tons carbon were removed from forest and total net 8.24 million tons carbon were accumulated in Turkey forests. The mean value for the years 2002-2012 was 8.04 million tons/year, and this value was about 1 million tons lower than the value estimated by gain-loss difference method. This can be resulted from uncompleted estimations on illegal cuttings collected materials from forests. It was also stated by the Food and Agriculture Organization (FAO) that the annual net carbon accumulation of the productive forests of Turkey was 8 million tons between the years of 2000 and 2010. Accumulated carbon was 13.62 million tons/year for the period between 2002 and 2012 according to national greenhouse gases inventories of Turkey which were prepared based on LULUCF methodology. This value is very higher than annual carbon accumulations estimated with AFOLU methodology and updated coefficients. For this reason, accumulated carbon in living biomass should be recalculated in Turkey forests.

GÜNEY Hasan Sadık

Danışman : Yard. Doç. Dr. Adil ÇALIŞKAN

Anabilim Dalı : Orman Mühendisliği

Programı : -

Mezuniyet Yılı : 2014

Tez Savunma Jürisi : Yard. Doç. Dr. Adil ÇALIŞKAN

Prof. Dr. H. Ferhat BOZKUŞ

Prof. Dr. Ender MAKİNECİ

Prof. Dr. Adnan UZUN

Yard. Doç. Dr. Emrah ÖZDEMİR

Çerkeş-İsmetpaşa Orman İşletme Şefliğindeki Karaçam (Pinus Nigra) Doğal Gençleştirme Çalışmaları Üzerine Bir Araştırma
Araştırmada, toprak işlemede kullanılan farklı ekipmanların gençleştirme çalışmalarının başarısı üzerine etkileri incelenmiş, elde edilen sonuçlara göre bazı önerilerde bulunulmuştur. Deneme alanına, 4 m² büyüklüğündeki, on iki adet deneme parseli rastgele şekilde yerleştirilmiştir. Deneme parsellerine eşit sayıda, toplam 2304 adet tohum (m²’ye 48 adet tohum) 2012 yılı Nisan ayında atılmıştır. 2012 yılı Mayıs ayından başlayarak Kasım ayına kadar deneme parsellerinde yaşamını sürdüren gençlik her ay kaydedilmiştir. Ayrıca, 2013 yılı Kasım ayında, parsellerde yaşamını sürdüren gençlik tekrar sayılmış aynı zamanda deneme alanında toprak işleme şekillerine göre rastgele seçilen otuzar adet fidanın boyu ve kök boğazı çapı ölçülmüştür. Yapılan ölçüm ve tespitler sonucu, Çerkeş gibi yarı kurak iklime sahip mıntıkalarda, makineli toprak işleme yapılan sahalarda başarının yüksek olduğu görülmüştür. Makineli toprak işleme yöntemleri içerisinde ise pullukla toprak işleme ilk yıllar için ekonomik açıdan daha avantajlı olsa da riperle toprak işlemede, pullukla toprak işlemeye nazaran daha fazla başarı ve daha sağlıklı, daha iyi gelişen bireyler elde edildiği belirlenmiş, bu tip sahalarda riperle toprak işlemenin kullanılması gerektiği tespit edilmiştir. 

A Research on the Black Pıne (pinus nigra) Natural Generatıon Activities ın Cerkes İsmetpasa Forest Drectorıes
In this study, the effect of different equipments, which are used in soil tillage, on regeneration success were examined and some suggestions were given according to the results. Twelve experimental plots were placed randomly in the study area. The size of each experimental plots are 4 m². Experimental plots were seeded equally with a total number of 2304 (48 seeds per m2) seeds in April 2012. After that, the number of seedling survival were recorded every month from May to November in 2012. Also, seedling survival were recorded again in november 2013 and growth of thirty seedlings which are selected randomly from all of the study area were examined. As a result of this study, it was found that soil treatment with machine is more successful in semi arid regions like Cerkes. Plowing method as a mechanical soil cultivation is economically more advantageous in first years. But the success and quality of young generations were better in soil treatment with ripper method compared to plowing. According to the research results, ripper soil treatment should use in such areas.

ÇAĞLAYAN İnci

Danışman : Prof. Dr. Ahmet YEŞİL

Anabilim Dalı : Orman Mühendisliği

Programı : -

Mezuniyet Yılı : 2014

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Ahmet YEŞİL

Prof. Dr. Ferhat BOZKUŞ

Prof. Dr. Kamil ŞENGÖNÜL

Yard. Doç. Dr. Hayati ZENGİN

Yard. Doç. Dr. Ulaş Yunus ÖZKAN

Koruya Tahvil Edilen Meşe Baltalıklarında Odun Üretiminin Optimizasyonu; Sergen İşletme

Şefliği Örneği
Ülkemiz ormanlarında geleneksel plan yapım süreci devam etmesine rağmen orman amenajman planları artık karar verme teknikleri ile düzenlenmektedir. Ekosistem tabanlı fonksiyonel planlama (ETFOP) yaklaşımı ile amaçların ve koruma hedeflerinin değiştiği ve çeşitlendiği çok ölçütlü planlamanın hakim olduğu günümüzde üretimin optimizasyonu ancak karar verme teknikleri ile düzenlenebilmektedir.
Dünya’da odun üretimi amacıyla yapılan bilimsel araştırmalar ve uygulamalar 17. yüzyılın başından beri devam etmektedir. Türkiye’de orman planlama süreci günümüze kadar odun üretim eksenli olarak gelişmiştir. Ancak son zamanlarda fonksiyonel planlama yaklaşımına geçilmesi ile odun üretimi orman fonksiyonlarından biri haline gelmiştir. Ülkemizde ve Dünya’da fonksiyonel bir yaklaşım olmasına rağmen bu odun üretiminin en önemli orman kaynaklarından biri olduğu düşüncesini değiştirmemiştir. Odun üretiminin en zor problemlerinden biri üretimin optimizasyonu olmuştur. Bu çalışmada İstanbul Orman Bölge Müdürlüğü, Vize Orman İşletme Müdürlüğüne bağlı Sergen İşletme Şefliği çalışma alanı olarak seçilmiştir. Sürgünden meydana gelmiş ve 2006 yılına kadar baltalık olarak işletilmiş Meşe ormanlarında tohumdan yetişmiş koru ormanına dönüştürülmesi sürecinde odun üretimi, meşcerelerin komşuluk ilişkileri, belirlenecek amaçlar ve geçerli kısıtlar göz önünde bulundurularak işletme sınıfı bazında en iyilenmeye çalışılmıştır. Böylece çalışma alanı için çeşitli stratejilere yönelik olarak kesim düzenleri oluşturularak bölmeciklerin gençleştirileceği en uygun periyot kestirilmeye çalışılmıştır. Planlama tekniği olarak Karışık Tamsayılı Programlama (Mixed Integer Programming) kullanılmıştır. Modellemede karar değişkeni olarak, meşcerelerden bakım kesimleri ile çıkarılacak “ara hasılat miktarları” kullanılmış ve özgün bir matematiksel model geliştirilmiştir. Çeşitli konumsal verilerin elde edilmesinde ArcMap, matematiksel modelin çözümünde ise GAMS adlı bilgisayar programlarından faydalanılmıştır.
Beş adet örnek planlama stratejisi oluşturularak, bu stratejiler için model çıktıları değerlendirilmiştir. Stratejilerin genelinde plan ufku süresince odun üretiminin periyodik olarak arttığı gözlenmektedir. Maksimum odun üretimi tüm kısıtlar gevşetildiğinde gerçekleşmiştir. Bu çalışma ile koruya tahvil edilen Meşe baltalıklarını planlamada modelleme yapılarak bir yaklaşım sunulmuştur.

Wood Productıon Optımızatıon Of Oak Coppıces Convertıng To Hıgh Forests: The Case Of Sergen Forest Dıstrıct
The traditional plan-making process still continues in the forests of our country but the forest management plans are now regulated by decision-making techniques. Nowadays, the objectives and conservation goals have changed and diversified through ecosystem-based functional planning (ETFOP) approach and multiple criteria planning have been dominated. That’s way optimization of production is provided with decision-making techniques.
Scientific researches and applications for wood production have continued since the 17th century in the world. Planning process has been focused on timber production in Turkey. However, in these days, wood production has become one of the functions of the forest through the adoption of a functional approach to planning. The idea that wood production is one of the most important forest resources, it hasn't changed although functional approach in our country and world and one of the most challenging problems of wood production has been the optimization of production. In this study, İstanbul Regional Directorate of Forestry, Vize Department of Forestry, Sergen Planning Unit was chosen as sample. Wood Production is tried to be maximized at the working groups context considering adjacency relations of stands determined purposes and restrictions during conversion of coppice forests to high forest of oak forest occurred coppice originated forest and managed as coppice until 2006. Thus harvest scheduling was tried to be established according to various strategies in the study area. Mixed Integer Programming was used as the planning technique. Amount of volume of maintenance cuttings were taken as the decision variable in the mathematical modelling and an original model is developed for multi-objective planning procedure. ArcMap software in obtaining of some spatial data and GAMS software for the solution of mathematical model were used. Five sample planning strategies were constituted and model outputs were evaluated according to these strategies. Generally, in all strategies is observed wood production increases in along the planning horizon. Maximum wood production occurs when all constraints are loosened. By this study a sample to an approach to the modelling in the conversion of coppice oak management planning is presented.


7- ORMAN ENDÜSTRİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

TUNCER Fatma Diğdem

Danışman : Doç. Dr. A. Dilek DOĞU

Anabilim Dalı : Orman Endüstri Mühendisliği

Programı : -

Mezuniyet Yılı : 2014

Tez Savunma Jürisi : Doç. Dr. A. Dilek DOĞU

Prof. Dr. S. Nami KARTAL

Doç. Dr. Cihat TAŞÇIOĞLU

Doç. Dr. Nural YILGÖR

Doç. Dr. Coşkun KÖSE

Isıl İşlemin Sarıçam (Pinus sylvestris L.) Odununun Anatomik Özellikleri Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi
Ağaç malzemenin kullanım yeri özelliklerini iyileştirmek amacıyla geçmişten günümüze kadar pek çok modifikasyon yöntemi geliştirilmiştir. Odun modifikasyonu yöntemlerinden biri olan ısıl işlem uygulamalarından Thermowood metodu ise, günümüzde en fazla kullanılan ısıl işlem metodudur. Isıl işlemin asli amacı odunun boyutsal stabilizasyonunu arttırmak ve ayrıca çürüklük mantarlarına karşı dayanıklılığını iyileştirmektir.

Günümüzde, odun modifikasyon yöntemlerinin başarı derecesini belirlemenin bir yolu da, bu işlemlerin anatomik yapıda neden oldukları değişikliklerin tespit edilmesidir. Ayrıca, uygulanan yöntemlerin ağaç malzemenin diğer yapısal özellikleri üzerindeki etkilerinin doğru bir şekilde yorumlanabilmesi, büyük ölçüde bu yöntemlerin anatomik yapıda neden oldukları değişikliklerin tam olarak belirlenmesine bağlı bulunmaktadır.

Yapılan literatür incelemesinde bugüne kadar yapılan çalışmaların esas olarak ısıl işlemin odunun dayanıklılık, fiziksel ve mekanik özelliklerinde yaptığı değişiklikler üzerine yoğunlaştığı, anatomik yapıdaki etkileri üzerinde ise az sayıda çalışmanın yapıldığı gözlenmiştir. Bu noktadan hareketle gerçekleştirilen çalışmada ısıl işlemin anatomik yapıdaki etkilerinin incelenmesi, elde edilecek sonuçlarla Orman Ürünleri Endüstrisi alanında farklı disiplinlere bilimsel kaynak sağlanması amaçlanmıştır.

Bu çalışmada; Thermowood yöntemine göre ısıl işlem görmüş sarıçam (Pinus sylvestris L.) odununun anatomik yapısında ve bazı fiziksel özelliklerinde meydana gelen değişiklikler incelenmiştir. Çalışmada, Türkiye Orman Ürünleri Endüstrisinde yoğun olarak kullanılan ithal ve yerli sarıçam kerestelerine, iki farklı sıcaklıkta (Thermo-S için 190 °C ve Thermo-D için 212 °C) Thermowood yöntemi kullanılarak ısıl işlem uygulanmıştır. Isıl işlem uygulanmamış örnekler kontrol örneği olarak çalışmada kullanılmıştır. Isıl işlem uygulanmış ve uygulanmamış örneklerde anatomik yapı makroskopik, mikroskopik ve ultramikroskopik yöntemlerle incelenmiştir. Fiziksel özelliklerden tam kuru ve hava kurusu yoğunluk, hacim ağırlık değeri, daralma ve genişleme yüzdeleri (boyutsal değişim) belirlenmiştir. Isıl işlem uygulanan örneklerin ilgili parametreler bakımından kontrol örneklerine göre değişim oranları hesaplanmış ve istatistik yöntemler kullanılarak karşılaştırılmıştır.

Sonuç olarak; ısıl işlem uygulamasının anatomik yapıda değişikliklere yol açtığı, ortalama yıllık halka genişlikleri ve yaz odunu tabakası genişliklerinin yerli sarıçam örneklerinde ithal sarıçam örneklerinden % 50 daha geniş olduğu ve ısıl işlemin anatomik yapıda meydana getirdiği değişiklikler üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. Isıl işlem uygulamasının ardından tüm örneklerde makroskopik olarak yüzeysel çatlakların oluştuğu, Thermo-D uygulaması ardından 5 cm’den kalın öz odun örneklerinde iç çatlakların oluştuğu görülmüştür. Mikroskopik olarak ise farklı çeper kalınlığına sahip hücrelerin karşılaştığı alanlarda düzensiz ilerleyen çatlak oluşumları, boyuna traheid hücre çeperlerinde ve paranşim hücrelerinde bozunmalar ile aspirasyona uğramış geçitler tespit edilmiştir. Isıl işlem sıcaklığının artmasıyla bağlantılı olarak, yoğunluklardaki düşüşün arttığı, daralma ve genişleme değerlerinde ortalama % 20’ lik bir iyileşme meydana geldiği belirlenmiştir. Hava kurusu ve tam kuru yoğunluk değerlerinde ortalama % 50 lik bir düşüş, odunun rutubet karşısında çalışmasında Thermo-S uygulaması sonucu % 7- 16, Thermo-D uygulaması sonucu % 20-30 oranında azalma tespit edilmiştir.
  

 

Investigation of Heat Treatment Effects on Anatomical Properties of Scots Pine (Pinus sylvestris L.)

From past to present, several modification methods have been developed to improve the properties of wood. While heat treatment is one of the processes to modify the properties of wood, the Thermowood product is the most commonly used one. Main purposes of heat treatment are to increase dimensional stability and improve resistance to decay.

At the present time, the success of wood modification methods is associated with the changes in wood anatomy along with the changes in its chemical and physical structure. Moreover, the correct interpretation of the effects of any applied method on other structural propertiesof wood, depends greatly on changes in the anatomical structure.

Previous studies have mainly concentrated on the changes in durability, physical and mechanical properties after heat treatments, while a few studies have focused on the anatomical structure of wood. From this point, this study is expected to be beneficial scientifically for different disciplines in the field of the forest product industry.

In this study, changes in the anatomic structure and some physical properties of Scots pine wood (Pinus sylvestris L.) treated by the Thermowood method were investigated. In the study, heat treatment applied at two different temperatures (190 °C for Thermo-S and 212 °C for Thermo-D processes acording to the commercial Thermowood method) to local and imported Scots pine wood intensively used in the Turkish Forest Product Industry. Unheated specimens served as controls. The anatomic examinations, were performed by macroscopic, microscopic and ultramicroscopic methods. Air dry and oven dry densities, density in volume, shrinkage and swelling percentages (hygroscopic sorption properties) were also determined. All properties of heat-treated specimens were compared with control samples and the ratio of exchange is estimated in terms of the relevant parameters and compared by using statistical methods.

Consequently; the heat treatments caused some changes in the anatomic structure of the test specimens. Average annual ring width and latewood width were found to be wider 50 % in local scots pine samples than imported ones. After treatments, surface checking occurred in all samples at macroscopic level. In the Thermo-D process, internal cracks occurred in heartwood samples thicker than 5 cm. As a result of microscopic evaluations, irregular crack formation was seen in the area where the cell’s have different wall thickness. On the other hand, degraded longitudinal tracheids and parenchyma cells in rays and aspirated pits were determined. Regarding the increase in treatment temperature, decreases in density, improvements about 20 % in shrinking and swelling values have been determined. Air dry and oven dry density values decreased about 50 %, while hygroscopic sorption after the Thermo-S process decreased about 7-16 % and 20- 30 % after Thermo-D process.