Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 545768)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта.
  Расширенный поиск

Лесное хозяйство. Деревообрабатывающая промышленность

← назад к списку
Результаты поиска

Нашлось результатов: 1452

Свободный доступ
Ограниченный доступ
1

Аграрный вестник Урала

Научный аграрный журнал. Издание зарегистрировано в Министерстве Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и средствам массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации: ПИ № 77-12831 от 31 мая 2002 г. Подписной индекс в каталоге «Пресса России» — 16356. ISSN 1997 - 4868 (Print). Журнал включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук. Журнал включен в Российский индекс научного цитирования.

2

ЛесПромИнформ

«ЛесПромИнформ» − издание, рассматривающее весь ЛПК России: от лесного законодательства и лесного хозяйства, лесозаготовки и деревообработки, биоэнергетики и ЦБП до мебельного производства и деревянного домостроения. В каждом номере журнала «ЛесПромИнформ»: обзор актуальных проблем лесной отрасли с комментариями экспертов, отчеты о мероприятиях, выставках ЛПК, представление ведущих игроков рынка, информационно-аналитические материалы о положении дел каждой подотрасли ЛПК, о региональном законодательстве, независимые технические обзоры деревообрабатывающего оборудования, которые готовятся аналитическим отделом редакции совместно с экспертами и специалистами профильных компаний.

3

Аграрная наука

Научно-теоретический журнал «Аграрная наука» широко освещает научные достижения учёных и специалистов по самым актуальным проблемам сельского хозяйства включая селекцию и семеноводство, повышение плодородия почв, зоотехнию, ветеринарную медицину, племенное дело, разработку прогрессивных технологий и технических средств для растениеводства, животноводства, птицеводства, мелиорации, разработку новой техники и технологии, обеспечении экологической и продовольственной безопасности АПК, внедрения прогрессивных форм организации производства и труда, инновационных технологий. Журнал включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, в список периодических изданий Международной базы данных AGRIS (ГНУ ЦНСХБ Россельхозакадемии), в систему Российского индекса научного цитирования (РИНЦ). Издание является членом Ассоциации научных редакторов и издателей (АНРИ), всем размещаемым в журнале публикациям присваивается DOI.

4

Исследование свойств древесно-полимерного композита на основе PLA = The Study of Pla -Based Wood-Polymer Composite Properties

Автор: Говядин
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Представлены результаты исследования древесно-полимерной нити для печати методом послойного наплавления. 3D-печать, используемая при изготовлении изделий со сложными геометрическими формами, может быть составной частью производства малых архитектурных форм, мебельного декора, детских игрушек. Аддитивные технологии позволяют перейти на безотходное производство, а также применять возобновляемое биологическое сырье. Использование древесно-полимерных композитов для инкрустации мебели позволяет снизить себестоимость готового изделия. в ходе эксперимента на одношнековом экструдере были изготовлены нити диаметром 1,7 мм из смеси наполнитель (древесная мука)/связующее (полилактид). Установлено, что наполнитель равномерно распределен по объему связующего в виде частиц сферической либо удлиненной формы с размерами от 0,2 до 1,2 мкм. Размер зон с повышенной концентрацией частиц наполнителя изменяется от 2,7 до 9,8 мкм. обнаружены пустоты произвольной формы (с размерами от 9,5 до 32,5 мкм) в срезах древесно-полимерной нити, полученных перпендикулярно ее длине. Исследование срезов нити в режиме «скрещенных николей» показало мозаичный характер двулучепреломления. Размер агрегатов с интенсивным двулучепреломлением из сферических частиц изменяется от 4,5 до 55,1 мкм. вероятно, частицы древесной муки являются зародышами для кристаллизации связующего (полилактида), что проявляется в возникновении этих зон. Изучение вязкости древесно-полимерного композита от температуры показало, что в сравнении с полилактидными (PLA) нитями существенных отличий не обнаружено. Установлены температуры стеклования (58,19 °с) и начала плавления (214,00 °с), что подтверждает схожесть нитей из древесно-полимерного композита с нитями PLA. Результаты испытаний на водопоглощение свидетельствуют, что в исследуемых образцах массовая доля воды значительно увеличивается с ростом содержания наполнителя в материале и высоты напечатанного слоя. Измерение краевого угла смачивания образцов показало, что водно-дисперсионные лаки частично смачивают поверхность древесно-полимерного композита, создавая условия адгезионного взаимодействия. По прочности при разрыве и модулю упругости при растяжении (при 100 % плотности заполнения) образцы из древесно-полимерной композиции уступают нитям из PLA, но имеют лучшие показатели по сравнению с образцами из ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) пластика. тепловизионное исследование позволило зафиксировать быстрое снижение температуры слоев модели от уровней, возникающих на выходе из сопла, до значений средней зоны модели и разделить термические зоны на три уровня, а также подтвердило схожесть с образцами из PLA-нити. Для цитирования: Говядин И.К., Чубинский А.Н. Исследование свойств древесно-полимерного композита на основе PLA // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 129–145. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-129-145
The paper presents the study of wood-polymer filament for fused filament fabrication (FDM) printing. 3D printing is used in the manufacture of products of a complex shape, which means it can be an integral part of the production of hardscape, furniture decor, and childrenʼs toys. Additive manufacturing allow to switch over to zero waste production, as well as to use renewable biological raw materials. The use of wood-polymer composites in manufacture and inlay of furniture provides an opportunity to reduce the costs of the finished product. Filaments (1.7 mm diameter) were made of a filler/binder (wood flour/polylactide) mixture on a single screw extruder. As a result of studying the filament morphology, it was found that the filler is evenly distributed over the volume of the binder in the form of particles of a spherical or elongated shape with sizes from 0.2 to 1.2 μm. The size of the zones with an enhanced concentration of the filler particles vary between 2.7 and 9.8 μm. Voids were found in the wood-polymer filament sections obtained perpendicular to the filamentʼs length; the void shape is arbitrary; the void size ranges from 9.5 to 32.5 μm. The study of the filament sections in the crossed Nicols mode showed a mosaic pattern of birefringence. The size of aggregates of spherical particles with intense birefringence varies in the range from 4.5 to 55.1 μm. Probably, the particles of wood flour are the nucleation centre of crystallization of the binder (polylactide), which is manifested in the formation of the birefringence zones. The study of the temperature dependence of viscosity of the wood-polymer composite showed no significant differences WPC filaments in comparison with PLA filaments. The glass transition temperature was set to 58.19 °C and the melting point temperature was 214.00 °C, which confirms the similarity with PLA filaments. The results of water absorption tests showed that the water mass fraction in the samples increases significantly with the growth of the filler content in the material and the thickness of the printed layer. The results of measuring the contact angle of the test samples showed that water-dispersion varnishes partially wet the surface of the wood-polymer composite, creating the conditions for adhesive interaction. Determination of tensile strength and the tensile modulus of elasticity showed that at 100 % filling density the samples made of wood-polymer composition are inferior to the samples made of PLA, however, they exceed in comparison with the samples made of acrylonitrile butadiene styrene (ABS) plastic. The results of a thermal imaging study made it possible to detect a rapid decrease in the temperature of the model layers from the levels arising at the exit of the nozzle to the values of the model middle zone and to divide the thermal zones onto three levels and acknowledged the similarity with the samples made of PLA filaments. For citation: Govyadin I.K., Chubinsky A.N. The Study of PLA-Based Wood-Polymer Composite Properties. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 129–145. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-129-145.

5

Исследование процесса разрушения мерзлых и оттаивающих почвогрунтов при воздействии трелевочной системы = The Study of the Destruction Process of Frozen and Thawing Soils Exposed to the Skidding System

Автор: Рудов
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

заготовка древесины в лесах криолитозоны становится все более актуальной для Российской Федерации, что связано с истощением доступных запасов спелых эксплуатационных лесов в южной и центральной сибири, Бурятии, хабаровском крае при одновременном развитии деревообрабатывающих предприятий в Дальневосточном федеральном округе. При эксплуатации современных лесных машин, в частности колесных форвардеров, особую актуальность приобретают вопросы их эффективности, в первую очередь проходимости и технологической производительности, в конкретных производственных и геотехнических условиях. Эти обстоятельства в сочетании с необходимостью минимизации техногенной нагрузки на окружающую среду выдвигают проблему оптимизации числа проходов трелевочной системы по одному волоку в разряд наиболее актуальных. особые условия эксплуатации трелевочных систем имеют место при производстве лесосечных работ на мерзлых и оттаивающих почвогрунтах. в первом случае в массиве почвогрунта в достаточно большом объеме присутствует лед, оказывающий существенное влияние на повышение его несущей способности под действием начальной вертикальной нагрузки трелевочной системы. во втором случае при оттаивании мерзлого почвогрунта происходит перенасыщение его водой, в связи с чем ослабевают природные связи между твердыми частицами, а его физико-механические свойства утрачивают исходные значения. Форвардер образует колею в непосредственной зоне контакта колеса с почвогрунтом. Чем больше размер этой зоны, тем большие усилия передаются на почвогрунт для реализации необходимой тяги. Разработанная нами математическая модель расчета параметров процесса разрушения массива оттаивающего почвогрунта на границе с зоной мерзлоты позволяет на стадии проектных решений производить оценку предполагаемых значений глубины образованной колеи с учетом технических возможностей форвардеров и их маневрирования в конкретных производственных условиях. Для цитирования: Рудов С.Е., Шапиро В.Я., Григорьев И.в., Куницкая О.А., Григорьева о.И. Исследование процесса разрушения мерзлых и оттаивающих почвогрунтов при воздействии трелевочной системы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 101–117. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-101-117
Wood logging in the forests of the cryolithozone is growing more urgent for the Russian Federation due to the depletion of available reserves of mature commercial forests in southern and Central Siberia, the Republic of Buryatia, and Khabarovsk Krai, while the development of woodworking enterprises in the Far Eastern Federal District. During the operation of modern forest machines, for instance wheeled forwarders, the issues of their efficiency, first of all, mobility and technological productivity in the specific production and geotechnical conditions are now becoming ever more relevant. These circumstances together with the necessity to minimize the anthropogenic load on the environment put forward the problem of optimizing the number of passes of the skidding system by one run into the most pressing ones. Special conditions for the operation of skidding systems take place in logging operations on frozen and thawing soils. In the first case, there is a sufficiently large volume of ice in the soil massif. The ice has a great impact on increasing the bearing capacity of the soil under the influence of the initial vertical load of the skidding system. In the second case, frozen soil is oversaturated with water when thawing; therefore, the natural bonds between the solid particles grow week, and the physical and mechanical properties of the soil lose their original values. The forwarder forms a rut in the immediate area of contact of the wheel with the soil. The larger the size of the area, the higher the force transferred to the soil for implementation of the necessary traction. We have developed the mathematical model of calculation of parameters of the destruction process of the thawing soil massif on the border with the permafrost zone. The model allows to make an assessment of hypothetical values of depth of the formed rut including engineering capabilities of forwarders and their maneuvering in the work environment at the design stage. For citation: Rudov S.E., Shapiro V.Ya., Grigorev I.V., Kunitskaya O.A., Grigoreva O.I. The Study of the Destruction Process of Frozen and Thawing Soils Exposed to the Skidding System. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 101–117. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-101-117

6

Методика определения размеров внешнего контура лесосек при их разработке аэростатно-канатными системами = Methodology for Sizing the External Borders of Cutting Areas when Their Development by Balloon Cable Systems

Автор: Абузов
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

в настоящее время в лесной отрасли остро встает вопрос внедрения в лесозаготовительный процесс технологий, отвечающих современным экологическим требованиям. К таким технологиям можно отнести воздушный транспорт, в частности аэростатные установки, внедрение которых требует дополнительных исследований в области влияния погодных и ландшафтных условий на процесс эксплуатации. в статье представлены результаты теоретических и практических исследований, направленных на улучшение функционирования аэростатно-канатных систем трелевки при обработке лесных участков различной конфигурации. Установлено, что влияние ветровой нагрузки является основным критическим фактором, который оказывает отрицательное воздействие как на аэростат, так и на тягово-возвратные канаты. Авторами разработаны методика и компьютерная программа для определения размеров внешнего контура эксплуатационного лесного участка, позволяющие устанавливать наземные лебедки или контурные блоки канатной системы на расстояние, обеспечивающее доступ грузозахватного механизма в ранее недоступные точки лесного участка. Результаты работы программы могут быть представлены в табличном и графическом виде, что позволяет манипулировать нагрузками в канатах и одновременно находить габаритные размеры внешних контуров участка. Разработанный алгоритм для определения оптимальных размеров внешнего контура лесоэксплуатационного участка дает возможность обеспечить распределение нагрузок между тремя тягово-возвратными канатами аэростатно-канатной системы, что повысит управляемость и устойчивость системы в целом, а соответственно, гарантирует доступность грузозахватного механизма в любой точке обрабатываемого лесоэксплуатационного участка за счет устранения нерабочих зон. Для цитирования: Абузов А.В., Рябухин П.Б. Методика определения размеров внешнего контура лесосек при их разработке аэростатно-канатными системами // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 81–100. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-81-100
Currently, the issue of introducing technologies that meet modern environmental requirements into the logging process is put into sharp relief in the forest industry. Such technologies can include air transport, in particular balloon installations, the introduction of which requires further research relating to the influence of weather and landscape conditions on the operation process. The article presents the results of practical and theoretical studies aimed at improving the functionality of balloon logging systems while processing forest areas of different configuration. It was found that the wind load influence is the crucial factor, which adversely affects the balloon as well as haulback line cables. We have developed a methodology and a computer program for determining the dimensions of the external borders of the operational forest area, which allow to install ground winches or border units of the cable system at a distance that provides access to previously inaccessible points of the forest area for the load-gripping mechanism. The output of the program can be represented in the tabular and the graphical forms, which makes it possible to manipulate the loads in the cables and, simultaneously, find the overall dimensions of the external borders of the site. The developed algorithm for determining the optimal dimensions of the external borders of the forest exploitation site allows to provide load distribution between the three haulback line cables of the balloon cable system. This will increase the handling and stability of the entire system, and, respectively, ensure the availability of the load gripping mechanism at any point of the processed forest exploitation site by eliminating non-operating zones. For citation: Abuzov A.V., Ryabukhin P.B. Methodology for Sizing the External Borders of Cutting Areas when Their Development by Balloon Cable Systems. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 81–100. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-81-100

7

Плотность древесины сосны в осушаемых сосняках кустарничково-сфагновых = The Density of Pine Wood in Drained Shrub-Sphagnum Pine Forests

Автор: Тюкавина
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Плотность древесины является важнейшим показателем ее качества. Для эффективного и рационального ее использования необходимо выявить факторы, влияющие на этот показатель. знание особенностей формирования древесины в различных лесорастительных условиях позволит целенаправленно проводить ее заготовку для промышленного использования. Плотность древесины сосны исследовали в осушаемых сосняках кустарничково-сфагновых Архангельского лесничества. закладывали пробные площади ленточной формы шириной 20 м вблизи осушителя и в межканальном пространстве на расстоянии 40 м от осушителя. Расстояние между осушителями – 100 м. Керны древесины отбирали на высоте 1,3 м с северной стороны ствола и разделяли на части длиной 5 мм. Условную плотность древесины определяли способом максимальной влажности образцов, имеющих сравнительно небольшой объем. Условная плотность древесины сосны в осушаемых сосняках кустарничково-сфагновых изменялась в диапазоне от 0,390 до 0,697 г/см3, вблизи осушителя она была меньше, чем в межканальном пространстве. в загущенных насаждениях удаленность от осушителя не влияет на этот показатель, в средневозрастных насаждениях он возрастает при увеличении густоты, но в древостоях старше 100 лет не изменяется. При увеличении возраста предельное значение условной плотности древесины сосны составляет 0,486 г/см3, при увеличении густоты древостоя – 0,532 г/см3. отмечается тенденция возрастания плотности древесины при уменьшении ширины годичного слоя. в средневозрастных сосняках выявлена значительная корреляционная зависимость плотности древесины сосны от процента поздней древесины. Установлено, что в средней части радиуса ствола плотность древесины понижается. Для цитирования: Тюкавина О.Н. Плотность древесины сосны в осушаемых сосняках кустарничково-сфагновых // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 73–80. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-73-80
The density of wood is a key indicator of its quality. It is necessary to identify the factors affecting the density of wood for its effective and rational use. Knowledge of the features of wood formation in various forest growing conditions will allow to provide its well-targeted production for industrial use. Determination of pine wood density was carried out in the drained shrub-sphagnum pine forests of the Arkhangelsk forestry. Linear sample plots (20 m wide) were laid out near the drainage channel and in the interchannel space at a distance of 40 m from the channel. The distance between drainage channels is 100 m. Wood cores were selected at a height of 1.3 m on the trunk shady side and divided into parts 5 mm long. The conventional wood density was determined by the method of maximum humidity of the samples with a relatively small volume. The conventional wood density of pine in the drained shrub-sphagnum pine forests varied in the range from 0.390 g/cm3 to 0.697 g/cm3; near the drainage channel it was less in comparison with the interchannel space. The distance from the drainage channel in high-density plantations does not affect the conventional wood density. The density of pine wood in middle-aged plantations increases with increasing stand density. In mature and over-mature stands changes in the stand density do not affect the conventional wood density. The limiting values of the conventional wood density of pine are 0.486 g/cm3 with age increase and 0.532 g/cm3 with stand density increase. There is a tendency to increase the wood density with a decrease in the annual ring width. A significant correlation between the density of pine wood and the percentage of late wood was detected in middle-aged pine forests. A decrease in the wood density of the middle part of the trunk radius was found. For citation: Tyukavina O.N. The Density of Pine Wood in Drained Shrub-Sphagnum Pine Forests. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 73–80. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-73-80

8

Оценка биологической продуктивности лесной среды в условиях урбанизации (на примере Воронежской нагорной дубравы) = Assessment of Urban Forest Biological Productivity (Case Study of the Voronezh Upland Oak Forest)

Автор: Одноралов
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

стремительная урбанизация территории сокращает площадь лесных массивов, в результате чего снижаются объемы фотосинтеза, обменных процессов, продуцирования кислорода, депонирования углерода и т. д. все это заставляет задуматься о главном – о существовании лесов на планете. воронежская нагорная дубрава (общая площадь более 7 тыс. га) служит центральным организующим элементом урбоэкосистемы г. воронежа. Древостой представлен как хвойными культурами, расположенными по левобережным надпойменным террасам, так и широколиственными лесными насаждениями, раскинувшимися на приречных склонах водораздела. воронежская нагорная дубрава – государственный природный заказник областного значения, имеет статус особо охраняемой природной территории. одной из основных ее функций является снижение уровня антропогенного воздействия на уникальные ландшафтные комплексы и поддержание экологического баланса в регионе. на примере воронежской нагорной дубравы приведена характеристика основных типов леса и рассчитана их биомасса, сопоставлена надземная органическая масса с массой почвенного гумуса, а также общая биомасса с биомассой глины. Установлено, что общие запасы биомассы коррелируют с массой физической глины в корнеобитаемом слое. так, культуры сосны, произрастающие на местообитаниях, содержащих до 900 т/га физической глины, продуцируют 121,57 т биомассы на 1 га. Установлено, что увеличение ее в 2 раза повышает продуктивность леса до 288,92 т/га. При этом в первом случае класс бонитета культур сосны колеблется от 2-го до 3-го, во втором – достигает 1-го класса. воронежская нагорная дубрава теряет свой лесорастительный потенциал, ухудшаются ее санитарно-гигиенические свойства, а также, с точки зрения концепции экосистемных услуг, происходит общее снижение экономической ценности особо охраняемой природной территории. Для цитирования: Одноралов Г.А., Тихонова Е.Н.., Голядкина И.В., Малинина Т.А. оценка биологической продуктивности лесной среды в условиях урбанизации (на примере воронежской нагорной дубравы) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 60–72. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-60-72
ast-paced rates of urbanization reduce the area of forestlands. As a result, the volumes of photosynthesis, metabolic processes, oxygen production, carbon deposition and other processes are decreasing. All of this gives pause for thought about the existence of forests on the planet. The Voronezh upland oak forest with a total area of more than 7 ths ha is the central organizing element of the entire urban ecosystem of Voronezh. The forest stand is represented by coniferous crops along the left bank of the terraces above the flood-plain, as well as broad-leaved forest plantations extended over the riverside slopes of the watershed. The oak forest is a state nature reserve of regional significance and has the status of a specially protected natural area. One of the main functions of the nature reserve is lowering the level of anthropogenic impact on unique landscape systems and maintaining the ecological balance in the region. Through the example of the oak forest the basic forest types are characterized and their total biomass is calculated, the above-ground organic biomass is compared with the mass of soil humus and total biomass with the clay biomass. It was found that the total biomass reserves correlate with the mass of physical clay in the root layer. So, pine crops growing in habitats containing up to 900 t/ha of physical clay produce 121.57 t/ha of biomass; its double increase boosts the productivity of the forest to 288.92 t/ha. Herewith, in the first case, the yield class of pine crops ranges from the second to the third; in the second case it reaches the first class. The oak forest is losing its forest-growing potential, its sanitary and hygienic properties are deteriorating. As well as, there is a general decline in the economic value of the specially protected natural area in the context of ecosystem services. For citation: Odnoralov G.А., Tikhonova е.N., Golyadkina I.V., Malinina т.А. Assessment of Urban Forest Biological Productivity (Case Study of the Voronezh Upland Oak Forest). Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 60–72. DOI: 10.37482/0536- 1036-2020-2-60-72

9

Лесные насаждения на осушенном дне Аральского моря = Forest Plantations on the Drained Bottom of the Aral Sea

Автор: Бакиров
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Приведены сведения о современном состоянии осушенного дна Аральского моря. отмечается, что до 1966 г. реки Амударья и сырдарья сбрасывали в море 55...60 км3 воды. воды сырдарьи перестали поступать в открытую акваторию моря с 1973 г., Амударьи – с 1986 г. Это привело к тому, что площадь осушенного дна сегодня составляет около 6 млн га, на которой необходимо провести лесомелиоративные работы для закрепления этих земель и не допущения возникновения дефляционных процессов. Целью работы являлось выделение типов донных отложений по степени их лесопригодности и с учетом гранулометрического и химического состава, а также подбор древесно-кустарниковых растений для лесомелиоративного освоения осушенного дна. Исследования проводились с 2006 по 2019 г. с учетом гранулометрического состава выделено 3 категории почвогрунтов: первая – песчаные и супесчаные почвы; вторая – подвижные пески; третья – соленые пустоши. Установлена роль лесных насаждений в уменьшении дефляционных процессов: скорость ветра в 1-летнем саксаулово-черкезовом насаждении снижается на 20,5 %, в 2-летнем – на 34,6 %, в 5-летнем – на 87,4 %. Под пологом 4–5-летних лесных насаждений появляется естественная травянистая растительность, что приводит к резкому снижению скорости ветра и, соответственно, к прекращению дефляции почв. определено, что лесные насаждения уменьшают выдувание соли, пыли и песка и способствуют экологическому оздоровлению территории. Под защитой лесных насаждений вынос из почвогрунта химических элементов (хлор, сера, кальций, магний, натрий) значительно ниже, чем с открытой поверхности. Результаты исследования широко используются организациями, занимающимися облесением осушенного дна Аральского моря, в частности лесхозами Республики Узбекистан, которыми уже создано около 400 тыс. га лесных насаждений. таким образом, проведение широкомасштабных лесомелиоративных работ на осушенном дне Аральского моря позволит укрепить его и тем самым свести к минимуму возникновение дефляционных процессов, т. е. улучшить экологическую ситуацию в Центрально-Азиатском регионе. Для цитирования: Бакиров Н.Ж., Хамзаев А.х., Новицкий З.Б. лесные насаждения на осушенном дне Аральского моря // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 51–59. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-51-59
Information is provided on the current state of the drained bottom of the Aral Sea. It is noted that the Amu Darya and Syr Darya rivers dumped 55–60 km3 of water into the sea until 1966. The waters of Syr Darya ceased to flow into the open sea in 1973, and Amu Darya in 1966. This is largely responsible for the area of the drained bottom, which is about 6 mln ha today. It is necessary to carry out forest reclamation works in order to consolidate the drained bottom and prevent the occurrence of deflationary processes. The research purpose was to identify the types of bottom sediments according to their degree of forest suitability taking into account their mechanical and chemical composition and select woody-shrub plants for the reclamation development of the lands. The studies were carried out from 2006 till 2019. Soil was distinguished into 3 categories taking into account its granulometric texture: the first category is sandy and sandy loam soils; the second is shifting sands, and the third is salt wastelands. The role of forest plantations in reduction of deflationary processes has been established: the wind speed decreases by 20.5 % in the annual saxaul-saltwort plantation, by 34.6 % in the two-year plantation, and by 87.4 % in the five-year plantation. Natural grassland vegetation appears under the canopy of 4–5-year forest plantations, which results in a sharp decrease in wind speed and, thus, termination of soil deflation. It was determined that forest plantations reduce the blowing of salt, dust and sand and thereby contribute to the ecological recovery of the territory. The removal of chemical elements (such as chlorine, sulfur, calcium, magnesium and sodium) from the soil under the protection of forest plantations is significantly below than from an open surface. The research results are widely used by organizations involved in afforestation of the drained bottom of the Aral Sea, such as regional floristries of the Republic of Uzbekistan, which have already created about 400 ths ha of forest plantations. As a result conducting large-scale forestry and forest reclamation on the drained bottom of the Aral Sea will allow to consolidate it and thereby minimize the occurrence of deflationary processes, in other words will make it possible to improve the environmental situation in the Central Asia region. For citation: Bakirov N.J., Khamzaev A.Kh., Novitskiy Z.B. Forest Plantations on the Drained Bottom of the Aral Sea. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 51–59. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-51-59

10

Показатели роста кедра сибирского разного географического происхождения на подвое сосны обыкновенной = Growth Indices of Siberian Pine of Different Geographical Origin Grafted on a Scots Pine Rootstock

Автор: Матвеева
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

леса с преобладанием кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour) занимают в России около 40 млн га. они выполняют почвозащитную и водоохранную роль, являются источником кислорода, используются для получения ценных орехов, древесины и др. объектом исследования выступили 36-летние привитые деревья кедра сибирского, произрастающие на гибридно-семенной плантации, расположенной в пригородной зоне Красноярска. Цель работы – сопоставление показателей роста 36-летних рамет кедра сибирского разного географического происхождения. Прививки были сделаны на подрост сосны обыкновенной в 1982 г. Черенки для прививок нарезаны с растений, выращенных из семян, заготовленных в 1960 г. в популяциях разного географического происхождения. Местоположение исходных популяций по широте отличается на 12°, долготе – на 64°, высоте над уровнем моря – на 900 м. Установлено, что средняя высота 36-летних привитых деревьев в зависимости от географического происхождения привоя варьирует от 12,4 до 15,0 м, диаметр ствола подвоя – от 29,7 до 40,9 см, диаметр кроны – от 6,4 до 7,6 м. лучшим ростом отличаются клоны томского происхождения. наименьшей высотой характеризуются клоны северных популяций (республик Коми и саха). средний диаметр привоя превышает диаметр подвоя на 6,4...39,7 %. хорошее срастание прививок (диаметр привоя равен диаметру подвоя) наблюдается у 10...27 % деревьев алтайского, свердловского, тюменского, ханты-мансийского и читинского происхождений. выявлено наличие связи между показателями привитых деревьев: тесная – между диаметром ствола подвоя и кроны (r = 0,855), диаметром ствола и объемом кроны (0,827); значительная – между диаметром ствола и протяженностью кроны (0,520). Установлено, что на интенсивность роста привитых деревьев и срастание прививаемых компонентов оказывают влияние географическое происхождение и клоновая принадлежность привоя. Полученные результаты могут быть использованы при создании клоновых плантаций второго поколения. Для цитирования: Матвеева Р.н., Буторова о.Ф., Братилова н.П., Щерба Ю.е., Комарницкий в.в. Показатели роста кедра сибирского разного географического происхождения на подвое сосны обыкновенной // Изв. вузов. лесн. журн. 2020. № 2. с. 9–19. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-9-19
Forests dominated by Siberian pine (Pinus sibirica Du Tour) occupy about 40 mln ha in Russia. They fulfill soil- and water-protective roles, produce oxygen, and are the source of valuable nuts, wood, and other materials. The 36-year-old grafted trees of Siberian pine growing on a hybrid seed plantation in the suburban area of Krasnoyarsk region were the study object. A comparison of growth indices of 36-year-old ramets of Siberian pine of different geographical origin was the research purpose. Graftings were made on the Scots pine young growth in 1982. Grafting stocks were cut from plants grown from seeds harvested in 1960 in populations of different geographical origin. The location of the initial populations differs in latitude by 12°, longitude by 64° and altitude by 900 m above sea level. It has been found that the average height of 36-year-old grafted trees depending on geographical origin varies between 12.4 and 15.0 m; the trunk diameter – 29.7 and 40.9 cm; and the crown diameter – 6.4 and 7.6 m. Clones of Tomsk origin are characterized by the best growth. Clones of the northern populations (Komi and Sakha Republics) are characterized by the lowest height. The average diameter of scion exceeds the diameter of rootstock by 6.4–39.7 % depending on the graft geographical origin. Good graft intergrowth (the scion diameter is equal to the rootstock diameter) is observed in 10–27 % of trees. A relationship was found between the grafted trees: close, between trunk and crown diameter (r = 0.855); trunk diameter and crown volume (0.827); significant, between trunk diameter and crown length (0.520). It has been established that both the geographical origin and the clone belonging of scion influence on the growth intensity of the grafted trees and intergrouth of the grafted components. The obtained results can be used in creation of clonal plantations of the second generation. For citation: Matveeva R.N., Butorova о.F., Bratilova N.P., Shcherba I.E., Komarnitsky V.V. Growth Indices of Siberian Pine of Different Geographical Origin Grafted on a Scots Pine Rootstock. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 9–19. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-9-19

11

Исследование модифицированной древесины методом электронной микроскопии = Study of Modified Wood by Electron Microscopy

Автор: Шамаев
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Модифицирование древесины – распространенный метод улучшения свойств малоценной древесины мягких лиственных пород. Для повышения прочностных свойств использован метод прессования поперек волокон древесины, предварительно пластифицированной карбамидом, для улучшения антифрикционных свойств – пропитка минеральным маслом Biol. В целях увеличения теплопроводности в древесину вводят металлический никель в виде сплошной металлической пленки, выстилающей внутреннюю поверхность полостей древесины. Исследования, проведенные на растровом и прямом электронных микроскопах с образцами из каталога позволили установить следующее: карбамид находится в стенках клеток и проявляется в полостях очень резко в виде одиночных кристаллов; прессование древесины, пластифицированной карбамидом, приводит к сплющиванию анатомических элементов без их разрушения; смазка Biol при ее малом содержании растекается пленкой по стенкам клеток и не визуализируется; металлический никель присутствует в древесине в виде пленки и отдельных элементов на стенках клеток. Для него выполнены микроанализы весовой и атомный продольного среза. Для цитирования: Шамаев В.А. Исследование модифицированной древесины методом электронной микроскопии // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 190–199. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-190-199 Финансирование: Материалы исследований, представленные в данной статье, получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки России № 11.3960.2017/4.6
Wood modification is a popular method for improvement of wood properties of low-value deciduous species. The method of pressing across the wood fibers preliminarily plasticized with urea was used in order to increase the strength properties. Impregnation with Biol mineral oil was used for the improvement of anti-friction properties. Metallic nickel is introduced into wood in the form of a continuous metal film lining the inner surface of wood cavities for thermal conductivity increasing. Studies carried out with the listed catalog samples using scanning and upright electron microscopes allowed to find, that: carbamide is located in the walls of cells and manifests itself in the cavities very sharply in the form of single crystals; pressing of wood plasticized with urea leads to flattening of anatomical elements without their destruction; Biol oiling with its low content spreads as a film on the cell walls and is not visualized; metallic nickel is present in wood in the form of film and individual elements on the cell walls. Weight and atomic microanalyses of the longitudinal section were performed for it. For citation: Shamaev V.A. Study of Modified Wood by Electron Microscopy. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 190–199. DOI: 10.37482/0536-1036-2020- 1-190-199 Funding: The research materials presented in the article were obtained within the framework of the state assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation No. 11.3960.2017/4.6.

12

Моделирование процесса сушки пиломатериалов = Modeling the Process of Sawn Timber Drying

Автор: Гороховский
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Рассмотрена проблема сушки пиломатериалов. Актуальность исследований обусловлена необходимостью совершенствования системы автоматизированного управления технологическим процессом сушки пиломатериалов на базе современных информационных технологий, снижения энергоемкости этих технологий, что закреплено в программных документах развития лесной отрасли на правительственном уровне. Функциональным назначением системы автоматизированного управления является обеспечение заданного уровня влажности древесины при ее необходимом качестве (исключение повреждений). Получить такую функциональную зависимость от температуры нагрева в камере и равновесной влажности воздуха традиционными статистическими методами чрезвычайно сложно из-за условий неопределенности параметров, поэтому следует использовать аппарат теории нечетких множеств. Цель исследований заключалась в получении функциональных зависимостей влажности пиломатериалов и времени сушки от температуры нагрева и равновесной влажности воздуха в сушильной камере на основе нечеткого вывода. Методологическую основу теоретических исследований составили: теория сушки, положения математического и нечеткого моделирования, а в части проверки адекватности предложенной нечеткой модели – методы математической статистики и теории эксперимента. Результатами исследований являются полученные зависимости влажности пиломатериалов и времени сушки от температуры нагрева и равновесной влажности воздуха в сушильной камере, синтез которых выполнен средствами Fuzzy Logic Toolbox приложения MATLAB. Предложенные функции влажности и времени сушки пиломатериалов учитывают основные параметры процесса (температуру нагрева и равновесную влажность воздуха) и экспериментально проверены на адекватность. Практическая применимость результатов заключается в возможности создания интеллектуальной системы автоматического управления процессом сушки пиломатериалов. Для цитирования: Гороховский А.Г., Побединский В.В., Шишкина Е.Е., Побединский Е.В. Моделирование процесса сушки пиломатериалов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 154–166. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-154-166.
The article considers the problem of sawn timber drying. The relevance of research is driven by the need to improve the automated process control system for drying sawn timber on the basis of modern information technologies, as well as to reduce the energy intensity of these technologies, which is enshrined in the program documents of forest industry development at the government level. The functional purpose of the automated control system is to provide a set level of the wood moisture content with the required quality of wood (zero ruptures). It is of immense complexity to obtain such functional dependency on the heating temperature in the chamber and the equilibrium air humidity by traditional statistical methods due to the uncertainty conditions of parameters, therefore, the apparatus of the fuzzy set theory should be used. Thus, the research purpose included generation of functional dependences of the sawn timber moisture content and drying time on the heating temperature and the equilibrium air humidity in the drying chamber based on fuzzy inference. The methodological basis of the theoretical studies was as follows: the theory of drying; the provisions of mathematical and fuzzy modeling; and, in terms of checking the adequacy of the proposed fuzzy model, the methods of mathematical statistics and experimental theory. The research results are the obtained dependences of the moisture content of sawn timber and drying time on the heating temperature and the equilibrium air humidity in the drying chamber, the synthesis of which is performed by means of Fuzzy Logic Toolbox of MATLAB application. The proposed functions of the moisture content and sawn timber drying time take into account the basic process configurations (the heating temperature and the equilibrium air humidity) and are experimentally verified for adequacy. The practical applicability of the results lies in the possibility of creating an intelligent system of automatic control of the sawn timber drying process. For citation: Gorokhovsky A.G., Pobedinsky V.V., Shishkina E.E., Pobedinskiy E.V. Modeling the Process of Sawn Timber Drying. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 154–166. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-154-166.

13

Thermal Conductivity of Wood-based Cellular Structures = Теплопроводность древесных материалов ячеистой конструкции

Автор: Lukash
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

A physical model is developed for heating a set of laminated cellular structure formed from peeled veneer, dependences for determining its thermal conductivity under conditions of non-stationary heat transfer are proposed. It was found that for a package of 11 layers of birch veneer 2 mm thick, the thermal diffusivity is 1.93∙10–6 m2/s. Based on the fundamental theory of thermal conductivity of the wood substance, dependencies are obtained for calculating the duration of bonding of heat-insulating materials of a cellular structure. It has been established that the duration of gluing of a 22 mm thick plywood mesh slab of peeled birch veneer under pressure exposure is 14.5 minutes at a temperature of press plates 110 °C. The thermotechnical characteristics of the new wood-based cellular structure material were determined: the thermal conductivity coefficient of a cellular plywood board with a density of 530 kg/m3 was 0.081 W/(m·K), the strength under static bending of the board parallel to the fibers of the outer layers was 14 MPa, and perpendicular to the fibers was 10 MPa. The use of underutilized soft broadleaved species with low operational properties as a heat-insulating material, where high strength indicators are not required, is justified, since its thermal conductivity is two times lower than that of a similar material – solid plywood board. For citation: Lukash A.A., Lukutsova N.P. Thermal Conductivity of Wood-Based Cellular Structures. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 146–153. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-146-153
DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-146-153.

14

Обоснование технологии механизированной лесоочистки лож водохранилищ и компоновки оборудования для ее выполнения = Substantiation of the Technology of Mechanized Clear-Cutting of Reservoir Beds and Equipment Arrangement for Its Implementation

Автор: Орловский
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Проблема очистки лож водохранилищ при строительстве каскадов гидроэлектростанций актуальна. В существующей практике сводка леса осуществляется в виде сплошных рубок главного пользования, выполняемых за 15–20 лет до затопления территории. При этом не учитывается, что еще до затопления происходит вторичное зарастание ложа водохранилища тонкомерными лиственными породами с диаметрами стволов до 15 см, средний объем хлыста которых в 3–5 раз меньше, чем у предшествующих лесоочистке древостоев. В связи с этим на данном виде работ применение существующей лесозаготовительной техники малоэффективно. Необходимы машины и технологии, обеспечивающие выполнение поставленной задачи. Цель исследования – разработка технологии очистки ложа водохранилища (на примере Богучанской гидроэлектростанции на р. Ангара) от вторичного зарастания после проведения сплошных рубок, а также конструкции и компоновки оборудования к валочно-пакетирующей машине ЛП-19В для срезания деревьев, технологии его применения. Программа исследований предусматривает: анализ усилий резания древесины с учетом сил инерции; расчеты производительности агрегата срезания древостоев и их транспортировки к месту погрузки; выбор размеров пасек, их числа и расстояний трелевки или вывозки; изучение режимов использования техники на срезании пней, лесосводке и вывозке. Предложена конструкция рабочего органа к ЛП-19В, включающая дисковую фрезу и откладчик пачек, что позволяет повысить ее производительность в лесосеках в 3– 4 раза при объеме хлыста около 0,14 м3. Разработана технология погрузки и доставки леса на баржи, переработки неделовой древесины. Предлагаемая технология повторной очистки ложа водохранилища гидроэлектростанций позволяет полностью механизировать технологический процесс лесоочистки, снизить затраты труда и повысить ее качество, уменьшить негативные процессы, связанные с затоплением древесных насаждений при заполнении водохранилищ гидроэлектростанций. Для цитирования: Орловский С.Н. Обоснование технологии механизированной лесоочистки лож водохранилищ и компоновки оборудования для ее выполнения // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 128–145. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-128-145
The issue of cleaning reservoir beds during the construction of cascades of hydroelectric power plants is relevant. In current practice, forest clearance is carried out in the form of clear-cutting 15–20 years before the flooding of the area. Herewith, the fact that even before flooding, the reservoir bed is secondly overgrown with fine-sized deciduous species with trunk diameter of up to 15 cm, average volume per tree of which is 3–5 times less than that of previous stands, is ignored. In view of this, it turned out that the use of existing harvesting and logging equipment is ineffective in this type of works. It is necessary to develop machines and technologies that ensure the fulfillment of the assigned task. The research purpose is to develop a technology for cleaning the reservoir bed (on the example of the Boguchany Hydro Power Plant (HPP) on the Angara river) from secondary overgrowing after clear-cutting; as well as the design and arrangement of equipment for the fellerbuncher LP-19V for trees cutting, and the technology of its application. The research agenda includes an analysis of wood cutting forces with regard to inertial forces; calculations of the productivity of the unit for cutting stands and their transportation to the place of loading; sizing of forest swathes, their number and skidding or haulage distances; study of use modes of equipment for cutting stumps, forest clearance and hauling. A design of the working body for the feller-buncher LP-19V is proposed, including a disk cutter and a packer, which allows to increase its productivity in cutting areas by 3–4 times with a whip volume of about 0.14 m3. A technology for loading and delivering timber to barges, and processing unmerchantable wood has been developed. The proposed technology for recleaning the reservoir bed of a hydro power plant allows to fully mechanize the technological process of forest clearance, reduce labour costs and improve the cleaning quality, reduce the negative effects associated with flooding of tree stands while filling HHP reservoirs. For citation: Orlovsky S.N. Substantiation of the Technology of Mechanized Clear-Cutting of Reservoir Beds and Equipment Arrangement for Its Implementation. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 128–145. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1- 128-145.

15

Повышение эффективности работы машин и оборудования при заготовке древесины в лесах с радиоактивным загрязнением = Operating Efficiency Improvement of Machinery and Equipment while Logging in Forests with Radioactive Contamination

Автор: Заикин
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

В связи с техногенными авариями на объектах атомной энергетики, в том числе на Чернобыльской АЭС, часть лесов Российской Федерации подверглась радиоактивному загрязнению, что создало условия, при которых в долгосрочной перспективе невозможно обычное многоцелевое использование леса и лесных ресурсов. Эти леса представляют серьезную экологическую опасность, так как возможен перенос радионуклидов в незараженные зоны вследствие возникновения техногенных и природных пожаров. Заготовка и использование древесины из этих регионов – актуальная задача, которая обеспечивает решение экологических проблем за счет снижения возможности повторного заражения радионуклидами прилегающих территорий. Одним из выходов в данной ситуации является предлагаемая нами технология комплексной переработки загрязненной радионуклидами древесины на основе мобильных комплексов машин и оборудования, работающих непосредственно на лесосеке, с приводом от двигателей внутреннего сгорания или самоходных машин для получения «чистых» пиломатериалов. При этом возникающая необходимость минимизировать продолжительность занятости машин и оборудования может быть достигнута за счет согласованной работы лесосечных машин с мобильным оборудованием по объему перерабатываемой древесины на каждой операции. Согласование объемов выработки машин и оборудования возможно при создании и поддержании (потребление, пополнение и выработка) на определенном для конкретных условий уровне оперативных запасов. С учетом разработанных ранее моделей, предусматривающих увеличение численности и/или сменности работы машин и оборудования на отстающих операциях, определяются режимы функционирования комплекта машин в целом. Данный подход к решению проблемы позволит: обеспечить объем выработки комплекта машин и оборудования, равный объему выработки ведущего оборудования комплекта; сократить количество дней, необходимое для заготовки заданного объема древесины; снизить количество загрязняющих веществ (например, по оксиду углерода), которое двигатели самоходных машин выбрасывают в атмосферу. Для цитирования: Заикин А.Н., Торопов А.С., Меркелов В.М., Сиваков В.В. Повышение эффективности работы машин и оборудования при заготовке древесины в лесах с радиоактивным загрязнением // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 113–127. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-113-127
Due to technogenic accidents at nuclear power plants, including the Chernobyl Nuclear Power Plant, part of the forests of the Russian Federation was exposed to radioactive contamination. As a result, it established the conditions under which multipurpose use of forests and forest resources is impossible over the long run. These forests pose a serious environmental hazard due to the possibility of transfer of radioactive contamination to clean areas, because of the occurrence of antropogenic and natural fires. Logging and use of wood from such regions is an urgent issue, which provides environmental problem solving by reducing the possibility of recontamination with radionuclides of surroundings. One of the solutions within the given senario is our proposed technology for the integrated processing of wood contaminated with radionuclides based on internally powered mobile packages of machinery and equipment operating directly on the cutting area or self-propelled vehicles in order to produce clear timber. Herewith, the arisen need to minimize the operating time of machines and equipment is capable of being achieved through the coordinated functioning of cutting machines with mobile equipment in terms of the volume of processed wood at each stage. Coordination of the production volumes of machines and equipment is possible through the creation and maintenance (consumption, replenishment and production) at a specific level of day-on-hand stocks for particular conditions. The operating modes of a set of machines as a whole are determined taking into account previously developed models, providing for an increase in the number and/or shift of machines and equipment functioning in logging operations. This problem solving approach will allow: to ensure the volume of production of a set of machines and equipment equal to the production volume of the leading equipment of the set; reduce the number of days required to harvest a given amount of wood; reduce the amount of pollutants (for example, carbon monoxide) that selfpropelled engines emit into the atmosphere. For citation: Zaikin A.N., Toropov A.S., Merkelov B.M., Sivakov V.V. Operating Efficiency Improvement of Machinery and Equipment while Logging in Forests with Radioactive Contamination. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 113–127. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-113-127.

16

Рост и продуктивность лесных культур сосны С.В. Алексеева на Европейском Севере России = Growth and Productivity of Pine Forest Crops Named after S.V. Alekseev in the European North of Russia

Автор: Солдатова
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

В современных условиях посев и посадка в лесах Европейского Севера являются важнейшими лесокультурными мероприятиями, гарантирующими возобновление хвойных пород. Отсутствие актуальной информации об историческом опыте создания лесных культур и современном состоянии подобных объектов – показатель определенного информационного вакуума. Цель исследования – оценка роста и продуктивности опытных лесных культур сосны северного лесовода С.В. Алексеева, созданных методом посева в 1928–1930 гг., и сравнение их с естественными древостоями. Исследования проводили на стационарном объекте «Опытные лесные культуры сосны С.В. Алексеева», расположенном в центральной части Архангельской области. На участке произрастают самые старые на Европейском Севере России опытные лесные культуры. С.В. Алексеев использовал различные варианты лесных культур для того, чтобы подобрать рациональные способы их создания. В 2018 г. были обследованы лесные культуры на 4 постоянных пробных площадях. Сбор, обработку и анализ полевого материала проводили по методикам, принятым в лесной таксации. Определяли: средние диаметр и высоту, относительную и абсолютную полноту, класс бонитета, запас, состав древостоя, средний прирост и текущий среднепериодический прирост по запасу. Динамика таксационных показателей лесных культур за 1999–2018 гг. свидетельствует о том, что все элементы леса находятся в фазе активного роста. За 19- летний период сократилась доля участия сосны в составе древостоя на 3...10 %, но увеличились доли ели (на 3...7 %) и березы (на 2...3 %). При этом в лесных культурах снизилось на 3...36 % число деревьев всех пород, что составило 1420...1952 шт./га. Сумма площадей сечений возросла на 3,6...11,6 м2/га; запас древостоев повысился на 88...133 м3/га; текущий среднепериодический прирост лесных культур по запасу колеблется от 4,63 до 7,00 м3/га. Анализ таксационных показателей исследуемых древостоев показывает, что лесные культуры не уступают в росте нормальным сосновым древостоям Архангельской области. Общая их густота превышает густоту нормальных сосновых древостоев на 29,4...125,7 %. К 90-летнему возрасту общие запасы лесных культур составляют 416...444 м3/га (в том числе сосны – 284...342 м3/га), их средний прирост по запасу – 4,6...5,0 м3/га (в том числе сосны – 3,2...3,8 м3/га). Установлено, что по комплексу таксационных показателей (густоте, запасу, приросту, доле участия сосны в составе) лесные культуры, произрастающие на пробной площади 3 (вариант 8), являются лучшим вариантом из обследуемых по продуктивности. Опыты С.В. Алексеева свидетельствуют, что методом посева семян можно обеспечить гарантированное лесовосстановление сосны в условиях Европейского Севера России. Для цитирования: Солдатова Д.Н., Ильинцев А.С. Рост и продуктивность лесных культур сосны С.В. Алексеева на Европейском Севере России // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 99–112. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-99-112. В современных условиях посев и посадка в лесах Европейского Севера являются важнейшими лесокультурными мероприятиями, гарантирующими возобновление хвойных пород. Отсутствие актуальной информации об историческом опыте создания лесных культур и современном состоянии подобных объектов – показатель определенного информационного вакуума. Цель исследования – оценка роста и продуктивности опытных лесных культур сосны северного лесовода С.В. Алексеева, созданных методом посева в 1928–1930 гг., и сравнение их с естественными древостоями. Исследования проводили на стационарном объекте «Опытные лесные культуры сосны С.В. Алексеева», расположенном в центральной части Архангельской области. На участке произрастают самые старые на Европейском Севере России опытные лесные культуры. С.В. Алексеев использовал различные варианты лесных культур для того, чтобы подобрать рациональные способы их создания. В 2018 г. были обследованы лесные культуры на 4 постоянных пробных площадях. Сбор, обработку и анализ полевого материала проводили по методикам, принятым в лесной таксации. Определяли: средние диаметр и высоту, относительную и абсолютную полноту, класс бонитета, запас, состав древостоя, средний прирост и текущий среднепериодический прирост по запасу. Динамика таксационных показателей лесных культур за 1999–2018 гг. свидетельствует о том, что все элементы леса находятся в фазе активного роста. За 19- летний период сократилась доля участия сосны в составе древостоя на 3...10 %, но увеличились доли ели (на 3...7 %) и березы (на 2...3 %). При этом в лесных культурах снизилось на 3...36 % число деревьев всех пород, что составило 1420...1952 шт./га. Сумма площадей сечений возросла на 3,6...11,6 м2/га; запас древостоев повысился на 88...133 м3/га; текущий среднепериодический прирост лесных культур по запасу колеблется от 4,63 до 7,00 м3/га. Анализ таксационных показателей исследуемых древостоев показывает, что лесные культуры не уступают в росте нормальным сосновым древостоям Архангельской области. Общая их густота превышает густоту нормальных сосновых древостоев на 29,4...125,7 %. К 90-летнему возрасту общие запасы лесных культур составляют 416...444 м3/га (в том числе сосны – 284...342 м3/га), их средний прирост по запасу – 4,6...5,0 м3/га (в том числе сосны – 3,2...3,8 м3/га). Установлено, что по комплексу таксационных показателей (густоте, запасу, приросту, доле участия сосны в составе) лесные культуры, произрастающие на пробной площади 3 (вариант 8), являются лучшим вариантом из обследуемых по продуктивности. Опыты С.В. Алексеева свидетельствуют, что методом посева семян можно обеспечить гарантированное лесовосстановление сосны в условиях Европейского Севера России. Для цитирования: Солдатова Д.Н., Ильинцев А.С. Рост и продуктивность лесных культур сосны С.В. Алексеева на Европейском Севере России // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 99–112. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-99-112
Sowing and planting of forests in the European North are the most important silvicultural treatment that guarantee the regeneration of coniferous species in present-day conditions. Lack of relevant information on the historical experience of forest crop development and current state of such objects is an indicator of a certain information vacuum. The research purpose was to assess growth and productivity of experimental forest crops of pine of the northern arborist S.V. Alekseev developed by the sowing method in 1927–1930 and to compare them with natural stands. The research was carried out at the stationary site “Experimental Forest Crops of Pine named after S.V. Alekseev”, which is located in the central part of Arkhangelsk region. The oldest experimental forest crops in the European North of Russia grow on the site. S.V. Alekseev used different forest crops in order to choose rational ways of their development. We examined forest crops at 4 permanent sample plots in 2018. Collection, processing and analysis of field data was carried out according to the methods generally accepted in forest inventory. The following parameters were determined: average diameter and height, relative and absolute density, quality class, standing volume, stand composition, mean increment, and current mean periodic increment. The dynamics of inventory parameters of forest crops for the period from 1999 to 2018 shows that all forest elements are in a phase of active growth. Over the 19-year period, the share of pine in the stand decreased by 3–10 %, while the share of spruce and birch increased by 3–7 % and by 2–3 %, respectively. Herewith the number of trees of all species decreased by 3–36 % and amounted to 1420–1952 pcs/ha in forest crops. The total cross-sectional area increased by 3.6–11.6 m2/ha. The standing volume increased by 88–133 m3/ha. The current mean periodic increment of forest crops ranged from 4.6 to 7.0 m3/ha. Analysis of the inventory parameters of the studied stands shows that forest crops are not inferior in growth to normal pine stands of Arkhangelsk region. The total density of forest crops exceeds the density of normal pine stands by 29.4–125.7 %. The total standing volume of forest crops have reached high levels by the age of 90. The total standing volume of forest crops is 416–444 m3/ha, including pine (284–342 m3/ha). The mean increment of forest crops is 4.6–5.0 m3/ha, including pine (3.2–3.8 m3/ha). Forest crops growing on the 3rd sample plot (option 8) are the best option among those examined by productivity according to the complex of inventory parameters (density, standing volume, increment, pine share in the composition). The experiments of S.V. Alekseev show that the sowing method can provide guaranteed reforestation of pine in the European North. For citation: Soldatova D.N., Ilintsev A.S. Growth and Productivity of Pine Forest Crops Named after S.V. Alekseev in the European North of Russia. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 99–112. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-99-112 Funding: The study was carried out with the financial support from the Ministry of Education and Science of Arkhangelsk Region within the framework of the competition of scientific projects “Young Scientists of Pomorye” (project No. 11-2019-02a). Acknowledgments: We gratefully acknowledge A.P. Bogdanov, R.A. Ershov, Yu.S. Bykov, and A.V. Paramonov for participation in the collection of field material, as well as scientific supervisors prof. N.A. Babich and prof. S.V. Tret’yakov for methodological assistance.

17

Оценка компонентов нижних ярусов растительного покрова в антропогенно нарушенных березняках Красноярской лесостепи = Shushpanov. Understory Vegetation Cover Components Assessment in Anthropogenically Disturbed Birch Stands of Krasnoyarsk Forest-Steppe

Автор: Гончарова
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Изучены характеристики современного состояния нижних ярусов растительного покрова в антропогенно нарушенных березняках Красноярской лесостепи, длительное время подвергающихся рекреационному и техногенному воздействиям, а также степени и характера его изменения за 12-летний период, прошедший с момента последних исследований. Объекты расположены на мониторинговых пробных площадях, заложенных в разнотравных березняках V-VI классов возраста, II-IV классов бонитета, полнотой 0,6–0,9, произрастающих в зоне Красноярской лесостепи в направлении основного переноса промышленных выбросов г. Красноярск. Фитоценозы длительное время подвергались значительным техногенным и рекреационным нагрузкам. На каждом объекте было заложено по 30 учетных площадок размером 1 м 2 , где проведена оценка видового состава, горизонтальной и вертикальной структуры, проективного покрытия и встречаемости видов подлеска и живого напочвенного покрова. Для сравнительного анализа флористических списков применен коэффициент Серенсена–Чекановского. Степень видового разнообразия оценена с помощью индекса Шеннона, степень рекреационной трансформации – индекса синантропизации. Для учета запаса фитомассы живого напочвенного покрова на каждой пробной площади взяты укосы с 10 учетных площадок размером 20 × 25 см. Влияние рекреационных нагрузок изучали с применением оценочных шкал дигрессии, степень техногенной нагрузки – по содержанию токсичных ингредиентов в растениях живого напочвенного покрова. Установлено, что на момент исследований концентрации токсичных элементов в растениях не достигали избыточных значений, при которых происходит нарушение гомеостаза. Сделан вывод, что изменения в растительном покрове, отмеченные в 2017 г. по отношению к состоянию на 2005 г., в большей мере обусловлены рекреационной, нежели техногенной, нагрузкой, изменившейся в связи с внедрением на АО «РУСАЛ Красноярский алюминиевый завод» новой технологии, позволившей снизить объемы токсичных промышленных выбросов. По итогам исследования определен видовой состав подлеска и живого напочвенного покрова, выявлены особенности его изменения за 12-летний период. На всех объектах отмечены снижение видового разнообразия и увеличение доли синантропных видов. Для каждого объекта определены общие запасы фитомассы живого напочвенного покрова и запасы фитомассы отдельных видов. Установлены закономерности изменения вклада различных видов в общий запас фитомассы в зависимости от изменения рекреационной нагрузки. На основе анализа изменения видового разнообразия, количественного соотношения эколого-ценотических групп, структуры и абсолютного значения запаса фитомассы установлены стадии рекреационной дигрессии напочвенного покрова. Для цитирования: Гончарова И.А., Скрипальщикова Л.Н., Барченков А.П., Шушпанов А.С. Оценка компонентов нижних ярусов растительного покрова в антропогенно нарушенных березняках Красноярской лесостепи // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 75–87. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-75-87 Финансирование: Работа выполнена в рамках базовых проектов фундаментальных исследований Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН «Биоразнообразие коренных хвойных и производных лесных экосистем» (№ 0356-2016-0301), «Динамика лесов Сибири в меняющемся климате. Мониторинг жизненного состояния, продуктивности и ареалов основных лесообразующих видов древесных растений» (№ 0356-2018-0739)
The vegetation cover characteristics of anthropogenically disturbed birch stands of Krasnoyarsk forest-steppe are studied. The research purpose is to study the current state of under story vegetation cover of the birch stands, which have been exposed to recreational and anthropogenic impacts for a long time, as well as to assess the degree and nature of its change over the 12-year period since the last research. The studies were carried out on the sample plots laid out in mixed herbs birch stands. Cenosises are characterized by V–VI age classes, II–IV quality classes, and 0.6–0.9 density of stocking. The birch stands are located in the main transfer of Krasnoyarsk industrial emissions. Phytocenoses were under significant anthropogenic and recreational impact for a long time. At each facility, 30 sites (1 m2 each) were laid, where species composition, horizontal and vertical structure, projective cover and occurrence of undergrowth and forest live cover species were assessed. The comparative analysis of floristic lists was performed using the Sørensen-Czekanowski coefficient (Ksc). The degree of species diversity was estimated by using the Shannon index; the degree of recreational transformation – synanthropization index. Cuttings were taken from 10 sites (20 × 25 cm each) for recording the phytomass stock of forest live cover on each sample area. Plants were cut off at the litter level, sorted by species, dried and weighed. Rating scales of digression were used to study the recreation influence. The degree of anthropogenic impact was determined by the content of toxic ingredients in plants of living ground cover. It is found that the toxic elements concentration in plants does not reach excessive values at which homeostasis disturbance happens. It was concluded that the changes in vegetation cover observed in 2017 in relation to the state of 2005 are more due to recreational than anthropogenic impact; which changed due to the introduction of a new technology at the JSC “RUSAL Krasnoyarsk Aluminum Plant”, which made it possible to reduce toxic industrial emissions. According to the study results, the species composition of the undergrowth and forest live cover was determined, the features of its change over a 12-year period were revealed. It is noted that species diversity has decreased and the proportion of synanthropic species has increased across all plots. Total forest live cover phytomass and individual species phytomass are determined at each plot. The regularities of change in different species contribution to the total stock of phytomass, depending on recreational impact changes, were identified. The ground cover recreational digression stages are determined by analyzing the changes in species diversity, the quantitative ratio of ecological-cenotic groups, the structure and the absolute value of phytomass. For citation: Goncharova I.A., Skripal’shchikova L.N., Barchenkov A.P., Shushpanov A.S. Understory Vegetation Cover Components Assessment in Anthropogenically Disturbed Birch Stands of Krasnoyarsk Forest-Steppe. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 75–87. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-75-87 Funding: The study was carried out within the framework of the basic research projects of the Sukachev Institute of Forest SB RAS “Biodiversity of Indigenous Coniferous and Derivative Forest Ecosystems” (No. 0356-2016-0301) and “Dynamics of Siberian Forests in a Changing Climate. Monitoring of the Living State, Productivity and Ranges of the Main Forest-Forming Species of Woody Plants” (No. 0356-2018-0739).

18

Динамика роста и оценка состояния культур сосны обыкновенной на вейниково-луговиковых вырубках методами дистанционного зондирования = Growth Dynamics and Status Assessment of Scots Pine Crops on Reedgrass Meadow Cuts by Remote Sensing Techniques

Автор: Гаврилова
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Своевременное и качественное искусственное лесовосстановление служит одним из основных условий устойчивого управления лесами. Цель многолетнего исследования – установить влияние методов лесовосстановления и вида посадочного материала на рост лесных культур сосны обыкновенной в таежной зоне Республики Карелия. Для подтверждения объективности полученных результатов впервые были применены мультивременные материалы дистанционного зондирования, полученные со спутников серии Landsat и Sentinel. Наличие красного и ближнего инфракрасного каналов в полученных данных позволяет выполнить расчет нормализованного разностного индекса растительности NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), который является разностью интенсивностей отраженного света в инфракрасном и красном каналах, деленной на сумму их интенсивностей, и позволяет оценить количество фотосинтетически активной биомассы. Применение этого индекса для изучения динамики лесовозобновления и лесовосстановления представляет научный интерес. Исследование живого напочвенного покрова показало, что доля участия злаков и иван-чая узколистного существенно уменьшилась, доля лесных видов увеличилась. Установлено, что к 2019 г. после создания культур сосны обыкновенной по обработанной почве на вейниково-луговиковой вырубке сформировалось хвойное насаждение I и Iа классов бонитета с запасом не менее 29,2 м3/га. Для цитирования: Гаврилова О.И., Морозова И.В., Ольхин Ю.В., Юрьева А.Л., Иоффе А.О. Динамика роста и оценка состояния культур сосны обыкновенной на вейниково-луговиковых вырубках методами дистанционного зондирования // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 63–74. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-63-74
Well-timed and high-quality artificial reforestation is one of the main factors of sustainable forest management. Efficient forest stand formation is influenced by the right choice of the reforestation method and efficient planting material species. Longstanding research of pine crops’ growth in the taiga zone of the Republic of Karelia was held according to the conventional methods. In order to confirm the objectivity of the obtained research results multitime materials of remote sensing taken from the satellites of Landsat and Sentinel series were used for the first time. The presence of red and near infrared channels in the received data allows to calculate NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), which gives the opportunity to estimate the photosynthetic active biomass. The index is the difference between the reflected intensities in infrared and red channels divided by the sum of its intensities. The use of NDVI for the study of reforestation dynamics is of reserach interest. Forest live cover analysis has shown that the quota of cereals and fireweed has essentially decreased, while the quota of forest species has increased. It was found that the coniferous stand of the I and Ia quality classes with the stock not fewer than 29.2 m3/ha has developed after Scots pine crops’ formation on the cultivated land of reedgrass meadow cuts by 2019. For citation: Gavrilova O.I., Morozova I.V., Olkhin Yu.V., Yureva A.L., Ioffe A.O. Growth Growth Dynamics and Status Assessment of Scots Pine Crops on Reedgrass Meadow Cuts by Remote Sensing Techniques. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 63–74. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-63-74

19

Подбор устойчивых видов Rosa L. для целей лесомелиорации, озеленения и использования в биотехнологии (на примере Волгоградской области) = Selection of Resistant Species of Rosa L. for the Purposes of Forest Reclamation, Landscaping and Use in Biotechnology (On the Example of Volgograd Region)

Автор: Соломенцева
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Подбор устойчивых и декоративных видов шиповников актуален для широкого использования в лесомелиорации и озеленении населенных пунктов засушливого региона. Объекты исследований – виды шиповников с различными ареалами естественного распространения: Rosa rugosa (шиповник морщинистый), в том числе форма alba Ware Rehder; R. cinnamomea (шиповник коричный); R. beggeriana (шиповник беггера); R. acicularis (шиповник иглистый); R. spinosissima (шиповник колючейший); R. canina (шиповник обыкновенный), произрастающие в пунктах интродукции на разных типах почв. В 2018 г. в Волгоградской области самым жарким месяцем был июнь, самым холодным – февраль. Наибольшее отклонение от нормы среднемесячной температуры наблюдалось в марте. В Самарской области наиболее жарким месяцем являлся июль, самым холодным – январь. В период исследований виды шиповников сохранили жизненную форму габитуса, их высота варьировала от 1,0…2,0 м (среднерослые виды) до 0,7…0,9 м (низкорослые виды). Материалы по устойчивости видов шиповников к максимальным и минимальным температурам могут служить фактологической основой системно-ареалогического прогнозирования для географических пунктов интродукции. Степень требовательности шиповников к плодородию почв и свету выявила наиболее малотребовательные виды: R. beggeriana, R. cinnamomea, R. rugosa и R. spinosissima. Методика наблюдений Главного ботанического сада, а также полевые и лабораторные наблюдения позволили установить длительность фенологических фаз изучаемых видов. Шиповники, являясь декоративными в течение всего периода вегетации, пригодны для лесомелиорации и озеленения в зависимости от роста и цвета цветков. Для определения типов болезней и грибов-паразитов использовали микологический анализ и справочные данные. На изучаемых видах шиповников наиболее часто встречается мучнистая роса из рода Sphaerotheca. Аминокислотный состав плодов шиповников, установленный в системе капиллярного электрофореза «Капель» при длине волны 250 нм, выявил наиболее ценные по биохимическому составу виды. В период наблюдений за зимостойкостью шиповников наилучший результат показали виды R. rugosa, R. cinnamomea и R. canina, относящиеся соответственно к североамериканской, европейской и дальневосточной коллекциям. Метод априорного ранжирования показателей плодоношения, основанный на разделении факторов в порядке убывания вносимого ими вклада, выделил наиболее перспективные для использования в биотехнологии виды. Определены общая сумма рангов и сумма квадратов отклонений, по распределению числа степеней свободы получены коэффициент конкордации и степень согласованности мнений исследователей. Установлено, что применение биотехнологических методов в современном семеноводстве наиболее актуально, полученные результаты будут способствовать улучшению и ускорению процесса семеноводства в засушливых условиях Волгоградской области. Даны рекомендации по выращиванию видов шиповников в зависимости от природноклиматических условий районов области. Для цитирования: Соломенцева А.С., Лебедь Н.И., Колмукиди С.В., Межевова А.С. Подбор устойчивых видов Rosa L. для целей лесомелиорации, озеленения и использования в биотехнологии (на примере Волгоградской области) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 49–62. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-49-62
Selection of sustainable and ornamental rosehip species is relevant for their widespread use in forest reclamation and landscaping of settlements in the arid region. The objects of research were rosehips with different areas of natural expansion: R. rugosa, including form alba War Rehder, R. cinnamomea, R. beggeriana, R. acicularis, R. spinosissima, R. canina growing at points of introduction on different soils. In 2018, June was the hottest month, while February was the coldest month in Volgograd region. The maximum deviation from the average monthly temperature was observed in March. July and January were the hottest and the coldest months, respectively, in Samara region. During the research period, the species of wild roses retained the life form of habitus, and their height varied from 1.0–2.0 m (medium-grown species) to 0.7–0.9 m (short species). Data on the resistance of rosehip species to the maximum and minimum temperatures can be the factual basis of systemarealogical forecasting for geographical points of introduction. The degree of demand of rosehips to soil fertility and light was revealed by poor-demanding species: R. beggeriana, R. cinnamomea, R. rugosa and R. spinosissima. The observing method of the Main Botanical garden, field and laboratory observations allowed to establish the duration of the phenological phases of the studied species. Rosehips, being ornamental throughout the growing season, are useful in forest reclamation and landscaping, depending on the growth and color of their flowers. Types of diseases and parasitic fungi were determined by mycological analysis and reference data. The most common disease of the studied species of rosehips is powdery mildew from the genus Sphaerotheca. Amino acid profile of rosehip fruits was determined by the capillary electrophoresis system “Kapel” at a wavelength of 250 nm and allowed to identify the most valuable by biochemical composition species. In the period of monitoring the winter hardiness of rosehips, the best result was shown by the species R. rugosa, R. cinnamomea and R. canina, belonging to the North American, European and Far Eastern collections. The method of a priori ranking of fruiting indicators based on the division of factors in the descending order of their contribution revealed the most promising species for use in biotechnology. The total sum of ranks and the sum of squares of deviations were determined; the concordance coefficient and the degree of consistency of the researchers’ opinions are obtained in accordance with the degrees-of-freedom breakdown. It was found that the use of biotechnological methods in modern seed production is the most pressing; the obtained results will contribute to the improvement and acceleration of the seed production process in the arid conditions of Volgograd region. Recommendations are given for the cultivation of rosehips depending on the natural and climatic conditions of the different districts of the region. For citation: Solomentseva A.S., Lebed’ N.I., Kolmukidi S.V., Mezhevova A.S. Selection of Resistant Species of Rosa L. for the Purposes of Forest Reclamation, Landscaping and Use in Biotechnology (On the Example of Volgograd Region). Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 49–62. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-49-62

20

Прогнозирование поведения пожаров растительности = Vegetation Fire Behavior Prediction

Автор: Волокитина
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Необходимость в прогнозировании поведения пожаров растительности, включая лесные, особенно остро ощущается во время сильных засух, которые периодически повторяются на той или иной территории, а точный их прогноз пока затруднен. Содержать в каждом регионе достаточные силы и средства для подавления всех возникающих пожаров нереально. Только наращивание технической мощи проблему не решит, о чем свидетельствует опыт развитых стран, где большое внимание, наряду с оценкой пожарной опасности, уже давно стали уделять разработке системы прогноза поведения пожаров. В России такой системы пока нет, а использование зарубежного опыта не представляется возможным, так как осложнено рядом факторов и, прежде всего, разными исторически сложившимися подходами к пирологической классификации растительности и ее инвентаризации. В настоящее время существуют все предпосылки для создания российской системы прогноза поведения пожаров растительности (включая лесные): имеются фундаментальные пирологические разработки по результатам исследований природы пожаров; создана и развивается система мониторинга пожаров; совершенствуется оценка пожарной опасности, как природная, так и по условиям погоды. В статье приведена принципиальная схема прогноза поведения пожаров растительности и рассмотрены ее главные компоненты. Для прогноза скорости распространения горения выбрана практичная модель, для которой имеется необходимая информационная база в геоинформационной системе. Разработаны, ретроспективно проверены и зарегистрированы компьютерные программы для создания карт растительных горючих материалов и прогноза поведения низовых лесных пожаров, которые составляют до 97 % от всех возникающих. Приведены примеры этих карт для Чунского участкового лесничества (Красноярский край) в разные периоды пожароопасного сезона, созданные на основе использования лесоустроительной информации и определителя типов основных проводников горения – первой группы растительных горючих материалов, что непосредственно отражено на картах. Информация по другим группам растительных горючих материалов, поддерживающих, задерживающих горение или не участвующих в процессе распространения горения, прилагается к карте в виде пирологического описания. Приведен перечень данных, содержащихся в этом описании, а также причины, сдерживающие внедрение в практику лесопожарной охраны имеющихся в России пирологических разработок по прогнозу поведения пожаров растительности. Для цитирования: Волокитина А.В., Софронова Т.М., Корец М.А. Прогнозирование поведения пожаров растительности // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 1. С. 9–25. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-9-25
The necessity for predicting the behavior of vegetation fires, including forest fires, is keenly felt in a time of severe droughts, which periodically recur in this or that area, and their precise prediction is still hampered. It is unfeasible to maintain sufficient forces and means in each region for suppressing all emerging fires. Merely the increase of technical power won’t solve the problem, as evidenced by the experience of developed countries, where much attention, along with fire danger rating, has long been given to the development of a fire behavior prediction system. Such system in Russia isn’t available yet, and the use of international practices seems to be impossible, since it is complicated by several factors and, above all, different historically developed approaches to the pyrological classification of vegetation and its inventory. Currently, there are all opportunities for creating the Russian system for vegetation fire behavior prediction (including forest fires): fundamental pyrological developments based on the research results of the nature of fires; a fire monitoring system has been created and is being developed; and fire danger (both natural and due to the weather conditions) rating is being improved. The article presents a principle diagram of the vegetation fire behavior prediction and considers its main components. A practical model was chosen for prediction the burning spread rate. The necessary data base for the model is available in the GIS system. Software for creation vegetation fuel (VF) maps and prediction the behavior of surface forest fires, which are up to 97 % of all occurring fires has been developed, retrospectively verified and registered. Examples of the VF maps for the Chunskoye Forest District (Krasnoyarsk Krai) for different periods of the fire season are given. They are created based on the use of forest management information and a type identifier of primary fire carriers (i.e. the first VF group), which is directly shown in the maps. Information on the other groups of VF supporting, delaying burning or not participating in the process of burning spread, is attached to the map in the form of a pyrological description. A list of the data included in the pyrological description is given, as well as the reasons, which hold back on practical application of pyrological developments available in Russia for predicting the behavior of vegetation fires into the forest fire protection service. For citation: Volokitina A.V., Sofronova T.M., Korets M.A. Vegetation Fire Behavior Prediction. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 1, pp. 9–25. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-1-9-25

21

Wood Waste Potential as Forestry Competitive Advantage (By the Example of the Arctic Inland Territories of the Russian European North) = Потенциал древесных отходов как конкурентное преимущество лесного хозяйства (на примере материковой части арктических территорий Европейского севера России)

Автор: Falck
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

The research subject is to give consideration of up-to-date best practices of wood waste commercial use, aimed at enhancing forestry competitiveness in the Arctic zone. The research aim is to provide an insight into the potential of wood waste obtained from various logging modes on the territory of the Russian European North and possibilities of its use for commercially successful production. Results of the analysis of business activities of the Russian European North logging enterprises has identified that between 16 and 22 % of wood waste of the total harvested volume are left on cutting area. Between 1.6 to 2.2 mln m3 of wood waste and firewood suitable for further use are left annually on cutting areas in Arkhangelsk Region only. According to estimations, the potential of wood waste obtained from thinning in protected forests in the Arctic zone mainland of the Russian European North is about 1 mln m3 annually for coniferous species only. The calculation of resources based on the total available forest fund, as well as harvesting forest fund was done. One of the main reasons of wood waste recycling inhibition on the Arctic territory is insufficient and unevenly developed transport network. Floating factories at the estuaries of the Arctic rivers could possibly mitigate this disadvantage. Tschudi Shipping Company from Norway has made a conceptual design of a forest FPSO (Floating Production Storage and Offloading) that can process waste wood into high value sugar (wood molasses) and high-energy wood pellets. Estimation of commercial appeal of wood waste recycling has been analyzed through the example of the Arkhangelsk Region. The benchmarking study of competitive advantages of up-to-date Norwegian and Russian experiences of wood waste exploitation has been conducted. The Norwegian Research Council has funded the project through their NORRUS program. For citation: Falck H., Mikhaylov K.L., Demidova N.A. Wood Waste Potential as Forestry Competitive Advantage (By the Example of the Arctic Inland Territories of the Russian European North). Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 280–289. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.280 Funding: Publication was created on the research results within the framework of the Research Council of Norway grant for the implementation of the R&D project ―Floating Production, Storage & Offloading Biocoal Unit‖. Project number: 257666. Publication was created on the research results within the framework of the government task for the Northern Research Institute of Forestry to conduct applied research on ―Development of economic-organizational approaches to enhancing forestry competitiveness in the context of the European Russian North taiga zone timberland long lease‖ No. АААА-А19-119012590196-8.
Предметом исследования является рассмотрение современного передового опыта коммерческого использования древесных отходов в Арктической зоне для повышения конкурентоспособности лесного хозяйства. Цель исследования – уточнение потенциала древесных отходов от различных видов рубок на территории Европейского Севера России и возможности использования его для производства востребованных на рынке продуктов. В результате проведенного анализа хозяйственной деятельности лесозаготовительных предприятий на этой территории выявлено, что при заготовке древесины на лесосеке практически не использованными остаются 16…22 % древесных отходов от общего объема заготовленной и вывезенной для реализации древесины. Только в Архангельской области ежегодно на лесосеке остаются от 1,6 до 2,2 млн м3 лесосечных отходов и дров, пригодных для дальнейшей переработки. По расчетам потенциал древесных отходов от рубок ухода в защитных лесах материковой части Арктической зоны Европейского Севера России только по хвойным породам составляет около 1 млн м3 ежегодно. Расчет ресурсов проведен на основе данных о имеющемся лесном фонде; вырубаемом фонде в средневозрастных, приспевающих, спелых и перестойных лесных насаждениях при уходе за лесами; расчетной лесосеке по ликвидному лесному фонду при всех видах рубок. Дифференциация расчетов позволяет заинтересовать потенциального лесопользователя в сотрудничестве с лесничествами, ответственными за выполнение лесохозяйственных работ. Полученные данные дают возможность планировать перспективную деятельность по лесопользованию в рамках долгосрочной аренды лесных участков и интеграции с бизнесом по утилизации образующихся древесных отходов. Одной из значимых причин, сдерживающих утилизацию отходов на изученной территории, является недостаточная и неравномерно развитая транспортная сеть. Однако возможности выхода к морскому побережью в регионе делают актуальным применение технологий химической переработки отходов на морских транспортных средствах. Такой опыт рассмотрен на примере норвежской компании «Tschudi Shipping Company AS», внедряющей инновационные технологии переработки древесных отходов для производства продукции и получения прибыли. Расчеты коммерческой привлекательности этой технологии переработки древесных отходов проанализированы на примере Архангельской области. Приведен сравнительный анализ конкурентных преимуществ современного норвежского и российского опыта обращения с древесными отходами. Для цитирования: Фальк Х., Михайлов К.Л., Демидова Н.А. Потенциал древесных отходов как конкурентное преимущество лесного хозяйства (на примере материковой части арктических территорий Европейского Севера России) // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 280–289. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.280 Финансирование: Публикация подготовлена по результатам исследования в рамках гранта Научно-исследовательского совета Норвегии для реализации R&D проекта «Плавучий завод по производству, хранению и доставке биоугля», а также по результатам исследований, выполненных в рамках государственного задания ФБУ СевНИИЛХ на проведение прикладных научных исследований по теме «Разработка экономико-организационных подходов повышения конкурентоспособности лесного хозяйства в условиях долгосрочной аренды лесных участков таежной зоны Европейского Севера России», регистрационный № АААА-А19-119012590196-8.

22

Публикационная результативность научно-исследовательских работ в интересах лесного комплекса России = Publication Research Performance for the Forest Complex of Russia

Автор: Шалаев
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

В лесной комплекс России традиционно и по существу включают лесное хозяйство и лесопромышленные отрасли, в первую очередь по заготовке и переработке древесины. Научные организации России, которые занимаются научно-исследовательской работой в интересах лесного комплекса, преимущественно входят в отраслевой, вузовский и академический сектор. Публикационную результативность этих работ можно анализировать на основе данных базы Научной электронной библиотеки. В качестве критериев оценки при этом можно использовать число публикаций работников научной организации, их цитируемость, импакт-фактор журналов, в которых опубликованы статьи, и ряд других показателей, играющих значимую роль при анализе деятельности не только отдельных ученых и научных организаций и учреждений в целом, но и качества научноисследовательских работ, проводимых в интересах лесного комплекса. База данных электронной библиотеки позволяет составить относительно систематическое представление о публикационной активности российских исследователей, вузов, научных организаций и учреждений в отечественных и зарубежных научных периодических изданиях. Основные выводы исследования: объемы выполняемых научно-исследовательских работ в интересах лесного комплекса в нашей стране находятся на весьма низком уровне; публикационная результативность достигла определенной стабилизации роста, хотя тенденция не столь очевидна и требует дальнейшего изучения; присоединение ряда ведущих вузов отраслевой направленности к непрофильным не всегда положительно влияет на систему подготовки кадров для лесного комплекса и отраслевой науки, что объясняется современным состоянием и перспективами комплекса; необходимо отметить определенные проблемы с качеством публикаций; тенденции ведущих мировых стран в сторону «зеленой» экономики подчеркивают необходимость усиления научнообразовательной составляющей в интересах лесного комплекса. Аналогичные соображения о лесных научных исследованиях и лесном образовании представлены в материалах 14-й сессии Международного форума ООН по лесам. Для цитирования: Шалаев В.С., Рыкунин С.Н., Мелехов В.И. Публикационная результативность научно-исследовательских работ в интересах лесного комплекса России // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 270–279. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.270 Благодарность: Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России, проект № 37.8809.2017/8.9.
публикационная результативность, лесной комплекс, научноисследовательская работа

23

Изменчивость показателей качества семян Pinus sylvestris L. на территории Забайкальского края = Variability of Seed Quality Indicators of Pinus sylvestris L. within the Territory of Zabaykalsky Krai

Автор: Пак
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Одной из самых распространенных древесных пород на территории Забайкальского края является сосна обыкновенная (Pínus sylvеstris L.). Забайкальский край имеет большую протяженность как с севера на юг (около 1000 км), так и с запада на восток (около 800 км). Это обусловливает разнообразие почвенно-климатических условий произрастания данной древесной породы. На основании Перечня лесорастительных зон Российской Федерации и Перечня лесных районов Российской Федерации на территории Забайкальского края выделяются две лесорастительные зоны (Лесостепная и Южно-Сибирская горная зоны) и четыре лесных района (Забайкальский лесостепной район, Байкальский горный лесной район, Забайкальский горно-мерзлотный и Забайкальский горный лесной районы). Чтобы наиболее полно и адекватно оценить воздействие внешних факторов на популяционном уровне организации лесных сообществ необходимо знать средние многолетние значения и пределы изменчивости показателей качества семян по лесорастительным зонам и лесным районам края. Для рассматриваемого региона с учетом лесорастительного районирования конкретные данные до сих пор не опубликованы. Целью данной работы явилось определение средних многолетних значений и пределов изменчивости массы 1000 шт. семян, энергии прорастания и всхожести по 2 лесорастительным зонам и 4 лесным районам Забайкальского края, а также по краю в целом. Эти данные могут служить эталоном для установления нормы высева семян и выращивания в лесных питомниках высококачественного посадочного материала с учетом лесорастительной зоны и лесного района. Одним из доступных способов получения реальной информации о репродукции сосновых лесов данного региона является ретроспективный анализ материалов Центра защиты леса Забайкальского края за период с 1970 по 2016 г. В результате анализа установлено, что средние данные массы 1000 шт. семян, энергии прорастания и всхожести семян по 2 лесорастительным зонам и 4 лесным районам края меняются с севера на юг и с запада на восток. В направлении с севера на юг возрастают: масса 1000 шт. семян – на 25,3 %, энергия прорастания семян – на 16,5 %, всхожесть семян – на 14,9 %. В направлении с запада на восток снижаются: масса 1000 шт. семян – на 3,2 %, энергия прорастания семян – на 1,3 %, всхожесть семян – на 0,9 %. Среднее значение массы 1000 шт. семян для Южно-Сибирской горной зоны составило 6,0 г, для Лесостепной зоны – 7,5 г; средние значения энергии прорастания и всхожести семян – 82,8 и 85,9 %, 88,7 и 91,7 % соответственно. В целом для Забайкальского края: средняя масса 1000 шт. семян – 6,5 г; энергия прорастания семян – 85,7 %; всхожесть семян – 88,8 %. Для цитирования: Пак Л.Н. Изменчивость показателей качества семян Pinus sylvestris L. на территории Забайкальского края // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 262–269. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.262.
One of the most wildly spread wood species within the territory of Zabaykalsky Krai is Scots pine (Pinus sylvestris L.). Zabaykalsky Krai has a great length both from North to South (about 1000 km) and from West to East (about 800 km). This is responsible for a variety of soil and climatic conditions of growth of this wood species. There are two forest site zones (forest-steppe and Southern Siberia mountain zones) and four forest regions (Zabaykalsky forest-steppe, Baikal mountain-forest, Zabaykalsky mountain-permafrost and Zabaykalsky mountain-forest regions) within the territory of Zabaykalsky Krai according to the List of Forest Site Zones of the Russian Federation and the List of Forest Regions of the Russian Federation. It is necessary to know the long-term average values and limits of variability of seed quality indicators for the forest site zones and forest regions of the region in order to completely and adequately assess the effect of external factors on the population level of forest communities. So far, specific data have not been published for the considered region providing in relation to forest site zoning. The research purpose was to determine the long-term average values and limits of variability of weight of 1000 pcs of seeds, germinative energy and germinability for 2 forest site zones and 4 forest regions of the Krai, as well as for the Krai as a whole. These data can serve as a standard for rate setting of sowing seeds and growing high-quality planting material in forest nurseries for the forest site zone and forest region. One of the available methods for obtaining realistic data on pine forests reproduction in the region is a look back analysis of the materials of the Center for Forest Protection of Zabaykalsky Krai for the period from 1970 to 2016. As a result of the analysis, it was found that the average weight data of 1000 pcs of seeds, germinative energy and germinability for 2 forest site zones and 4 forest regions of the Krai change from North to South and from West to East. They increase in the direction from North to South: weight of 1000 pcs of seeds – by 25.3 %, germinative energy – by 16.5 %, and germinability – by 14.9 %. They decrease in the direction from West to East: weight of 1000 pcs of seeds – by 3.2 %, germinative energy – by 1.3 %, and germinability – by 0.9 %. The average weight of 1000 pcs of seeds for the Southern Siberia mountain zone was 6.0 g, for the forest-steppe zone – 7.5 g; the average values of germinative energy and germinability – 82.8 and 85.9 %, 88.7 and 91.7 %, respectively. All in all for Zabaykalsky Krai, the average weight of 1000 pcs of seeds corresponds to 6.5 g, germinative energy – 85.7 %, and germinability – 88.8 %. For citation: Pak L.N. Variability of Seed Quality Indicators of Pinus sylvestris L. within the Territory of Zabaykalsky Krai. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 262–269. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.262

24

Моделирование температурного поля в массиве кучи измельченной древесины = Simulation of the Temperature Field in the Crushed Wood Heap Massif

Автор: Деснев
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Хранение измельченных древесных материалов на лесоперерабатывающих предприятиях осуществляется открытым способом в сформированных кучах различных размеров и форм. Недостатком при хранении измельченной древесной массы таким способом является неконтролируемый процесс самонагревания щепы до критических температур под воздействием термофильных микроорганизмов. При отсутствии должного контроля за этим процессом теряется полезная масса древесины, в значительной степени ухудшается ее качество и появляется риск возгорания. Для предотвращения негативных последствий необходимо отводить избыточную тепловую энергию из массива измельченного древесного материала в окружающую среду. Отвод тепла позволит установить контроль над тепловыми процессами и организовать управление температурными полями внутри кучи. Для осуществления технологических мероприятий могут быть использованы тепловые трубы. Такой способ эффективен, не требует привлечения коммерческого энергопотребления и экологически безопасен. Для обоснования решения проведены теоретические исследования процессов, протекающих в массиве кучи измельченной древесины. Цель работы – установление математических закономерностей, описывающих влияние наиболее существенных факторов на процессы самонагревания измельченной древесины, хранящейся в сформированных конусных кучах на открытых складах. При проведении исследований использовали методы математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики с применением вычислительных программных комплексов. В результате получена система уравнений, моделирующих процессы самонагревания измельченной древесины и позволяющих прогнозировать формирование температурного поля внутри кучи к заданному временному интервалу, что позволит разработать методы безопасного хранения технологической щепы. Для цитирования: Деснев А.Н., Прокофьев Г.Ф., Тюриков В.Ю. Моделирование температурного поля в массиве кучи измельченной древесины // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 213–223. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.213
Storage of the crushed wood materials at the wood processing enterprises is carried out in the open air in formed heaps of various sizes and shapes. The disadvantage of such storage is uncontrolled self-heating of chips to critical temperatures driven by thermophiles. The payload mass of wood gets lost, its quality significantly degrades, and a risk of flame development appears without proper control. In order to prevent negative consequences, it is necessary to reject the excess heat energy from the massif of crushed wood material into the environment. Heat rejection will allow to establish control over thermal processes and operate with temperature fields inside a heap. Production engineering measures can be carried out with the use of heat pipes. This method is effective and environmentally friendly; and does not require the involvement of commercial energy consumption. Basic studies of the processes occurring in the heap massif of crushed wood were carried out for solution substantiation. The research purpose is to identify mathematical regularities describing the influence of the key factors on the processes of self-heating of crushed wood stored as the cone-formed heaps in the open air conditions. Methods of mathematical simulation, probability theory and mathematical statistics with the use of computational software systems were used as a part of the study. As a result, a system of equations those simulate the processes of self-heating of crushed wood and allow to predict the temperature field inside a heap to a given time interval is obtained, which will allow developing methods of industrial chips safe storage. For citation: Desnev A.N., Prokof’ev G.F., Tyurikov V.Yu. Simulation of the Temperature Field in the Crushed Wood Heap Massif. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 213–223. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.213

25

Влияние ложного ядра березы на объемный выход ламелей из заболонной зоны для клееного щита = The Influence of Birch False Heartwood on the Volume Yield of Lamellae from the Sapwood Zone for Board Panel Production

Автор: Рыкунин
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

В ближайшие годы доля лиственных пород (березы и осины) в расчетной лесосеке европейской части и Урала Российской Федерации достигнет 80 %, т. е. увеличение использования древесины мягких лиственных пород должно стать одним из стратегических направлений переработки. Березовые пиломатериалы имеют ограниченный спрос в строительстве и мебельном производстве, в связи с этим доля круглых березовых сортиментов, предназначенных для производства пиломатериалов, составляет около 14 % при среднем диаметре сортиментов не более 18 см. В круглых березовых лесоматериалах, предназначенных для производства пиломатериалов, имеется зона ложного ядра и заболонная зона. Прослеживается устойчивая тенденция спроса на клееный щит, полученный из заболонной зоны, что может существенно улучшить технико-экономические показатели производства. Размер заболонной зоны уменьшается при переработке необрезных пиломатериалов в обрезные и зависит от величины использования сбеговой зоны. Увеличения объемного выхода ламелей из заболонной зоны можно достичь за счет использования пиломатериалов с обзолом, так как при этом возрастает ширина доски, а следовательно, и заболонной зоны. Компьютерное имитационное моделирование раскроя березовых центральных досок на ламели свободной ширины и ламели шириной 40 мм из заболонной зоны показало, что из бревен диаметром 14 см объемный выход ламелей свободной ширины в центральных досках заболонной зоны не увеличивается по сравнению с объемным выходом ламелей шириной 40 мм. Но с ростом диаметра бревна объемный выход ламелей свободной ширины из заболонной зоны в центральных досках увеличивается. Например, из бревен диаметром 16 см объемный выход возрастает на 0,53 %, из 18 см – на 1,25 %, из 20 см – на 1,71 % от объема бревна. Для цитирования: Рыкунин С.Н., Каптелкин А.А. Влияние ложного ядра березы на объемный выход ламелей из заболонной зоны для клееного щита // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 202–212. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.202 Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, проект № 37.8809.2017/БЧ «Исследование строения, свойств и характеристик древесины как природного функционального материала для разработки энергосберегающих и экологичных технологий продукции с заданными механическими, электрическими, химическими и тепловыми характеристиками».
In years ahead, the share of deciduous species (birch and aspen) in the annual allowable cut of the European part of the Russian Federation and the Ural will reach 80 %, thus, an increase in the use of hardwood is meant to be one of the strategic processing areas. Birch lumber has limited demand in construction and furniture production; in this regard, the proportion of round birch assortments intended for the lumber production is about 14 % with an average diameter of assortments no greater than 18 cm. There are zones of false heartwood and sapwood in round birch timber, intended for the lumber production. There is a steady trend in demand for the board panels obtained from the sapwood zone, which might bring a vast improvement to the technical and economic performance of production. The size of the sapwood zone reduces in processing of unedged into edged lumber and depends on the utilization of the taper zone. The increase in the volume yield of lamellae from the sapwood zone can be obtained by using lumber with wane since the width of the board increases and hence the sapwood zone. Computer simulation of birch central boards cutting on free width lamellae and 40 mm width lamellae made of the sapwood zone has shown that the volume yield from logs with a diameter of 14 cm of free width lamellae in the central boards of the sapwood zone does not increase in comparison with the volume yield of 40 mm width lamellaе. However with an increase in the log diameter, the volume yield of free width lamellae made of sapwood zone in the central boards increases. For example, the volume yield from logs with a diameter of 16 cm increases by 0.53 %, from 18 cm – by 1.25 %, from 20 cm – by 1.71 % of the log volume. For citation: Rykunin S.N., Kaptelkin А.А. The Influence of Birch False Heartwood on the Volume Yield of Lamellae from the Sapwood Zone for Board Panel Production. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 202–212. DOI: 10.17238/issn0536- 1036.2019.6.202 Funding: The research has been financially supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation, project No. 37.8809.2017/БЧ “Study of the Structure, Properties and Characteristics of Wood as a Natural Functional Material for the Development of the Energy-Efficient and Environmentally Friendly Products with Specified Mechanical, Electrical, Chemical and Thermal Characteristics”.

26

Математическое моделирование электропотребления процесса рамной распиловки древесины = Mathematical Modeling of Electric Energy Consumption of Frame Sawing

Автор: Агеев
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Составление и анализ электрических балансов промышленных объектов является одним из основных элементов комплекса работ, связанных с решением задач по экономии топлива и энергии. Электрический баланс – важная характеристика состояния электрического хозяйства предприятия, отражающая полное количественное соответствие между суммарной подведенной электроэнергией с одной стороны и суммарной полезной электроэнергией и ее потерями – с другой. Экспериментальные исследования, проведенные на ряде предприятий деревообрабатывающего комплекса, показали, что на этих производствах имеются значительные резервы экономии энергии. Их использование во многом зависит от правильной организации и технико-экономической обоснованности нормирования расходов электроэнергии. Нормированию подлежат все расходы электрической энергии на основные и вспомогательные производственно-эксплуатационные нужды, включая потери в электрических сетях. При нормировании расхода электроэнергии различают индивидуальные операционные и суммарные нормы удельного расхода. В настоящей статье предлагается подход к установлению операционной нормы удельного расхода электроэнергии при распиловке древесины на лесопильных рамах, учитывающий случайный характер размеров пиловочного сырья, а также потери электроэнергии в электрической сети. Для выполнения исследований использованы линейная модель графика потребляемой активной мощности двигателя механизма резания, а также методы теории вероятностей. В результате определены плотности распределения абсолютного и удельного расходов электроэнергии с учетом ее потерь в электрической сети, а также их числовые характеристики, установлены зависимости параметров линейной модели электропотребления от размеров пиловочного сырья и параметров работы лесопильных рам. Предложенные результаты могут быть использованы при составлении и анализе энергетических балансов в ходе решения задач нормирования электропотребления на деревообрабатывающих предприятиях. При анализе модели электропотребления было установлено, что ее показатели, являясь случайными величинами, имеют распределение, отличное от распределения Гаусса. Однако в целях упрощения дальнейшего анализа режима электропотребления плотность вероятностей была аппроксимирована нормальным законом распределения. Средняя ошибка аппроксимации не более 0,02 %. Также были получены формулы для расчета показателей электропотребления в зависимости от размеров пиловочного сырья. Для цитирования: Агеев С.П. Математическое моделирование электропотребления процесса рамной распиловки древесины // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 194–201. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.194.
Drafting and analysis of electrical balances of industrial facilities is among the crucial components of a set of works driven by problem solution related to fuel and energy savings. Electrical balance is an important characteristic of the state of electric economy of an enterprise and reflects the total quantitative correlation between total delivered electrical energy, on the one hand, and total useful electrical energy and its losses, on the other. Experimental research carried out at a number of woodworking enterprises showed that these companies have considerable reserves of energy savings. Their use depends to a great extent on a proper management and engineering and economic feasibility of electric energy consumption rating. Total consumption of electric energy for basic and auxiliary production and operating needs, including electric line power losses, is a subject of regulation. Individual operation and total rates of specific consumption are distinguished in rating electric energy consumption. This article provides an approach to the setting of an operating rate of specific electric energy consumption for wood sawing with log frames, taking into account the random nature of sizes of sawing raw materials, as well as electric line power losses. In order to carry out the research, a linear model of the consumed active power curve of the cutting mechanism engine was used, as well as the probability theory methods. As a result, the distribution densities of the absolute and specific electric energy consumption are determined taking into account electric line power losses, as well as their numerical characteristics; the dependences of the linear model parameters of electric energy consumption on the sizes of sawing raw materials and the operation parameters of log frames are found. The proposed results can be used in drafting and analysis of energy balances in the course of solving the problems of rating electric energy consumption at woodworking enterprises. In the analysis of electric energy consumption model, it was found that its parameters, as the random variables, have a distribution that is different from normal distribution. However, in an attempt to simplify the further analysis of electric energy consumption mode, density of probabilities was approximated by the normal law of distribution. Average error of approximation was not more than 0.02 %. Also, calculation formulas for electric energy consumption parameters depending on the size of sawing raw materials were obtained. For citation: Ageev S.P. Mathematical Modeling of Electric Energy Consumption of Frame Sawing. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 194–201. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.194

27

Влияние водорастворимых веществ на распределение влажности в лиственничных пиломатериалах перед сушкой = The Influence of Water-Soluble Substances on Moisture Distribution in Larch Lumber before Drying

Автор: Зарипов
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Один из значимых факторов, который определяет продолжительность сушки пиломатериалов, – начальная влажность древесины. Общепринято, что количественное содержание воды в стволе любых пород зависит от зоны древесины. Максимальное количество воды содержится в заболонной древесине, в разы меньше – в ядровой. При изучении кинетики сушки лиственничных пиломатериалов установлено отклонение от общепринятых положений по распределению влажности в древесине данной породы, которая на 90 % состоит из ядровой древесины, в пиломатериалах эта цифра достигает 100 %. Полученные данные указывают на наличие определенного фактора, от которого зависит содержание воды в древесине лиственницы сибирской. Таким фактором являются водорастворимые вещества, основу которых составляет арабиногалактан – полисахарид, обладающий полиэлектролитными свойствами и способный удерживать большое количество молекул воды. В работе обосновывается предположение о том, что распределение влажности по сечению доски из лиственницы перед сушкой формируется арабиногалактаном, входящим в состав древесины. Взаимодействуя с водой, он переводит ее из активной фазы в пассивную. Поэтому наличие арабиногалактана в определенных точках бревна влияет на водный баланс древесины и приводит к образованию резких границ размещения воды в древесине. Следовательно, при производстве изделий из древесины лиственницы целесообразно учитывать факт преимущественного сосредоточения этой группы водорастворимых веществ. Цель исследования – обосновать влияние водорастворимых веществ на распределение свободной воды в лиственничных пиломатериалах перед сушкой. Для цитирования: Зарипов Ш.Г., Чижов А.П., Корниенко В.А., Семёнова Н.И. Влияние водорастворимых веществ на распределение влажности в лиственничных пиломатериалах перед сушкой // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 185–193. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.185.
The initial moisture content of wood is one of the major factors that determines the duration of lumber drying. It is generally accepted that the water content in the tree trunk, regardless of breed, depends on the zone of wood. The maximum amount of water can be found in sapwood, times less – in core wood. Deviation from the generally accepted provisions for the distribution of moisture in larch wood was found when studying the kinetics of lumber drying. Larch wood is 90 % core wood, and in lumber it is up to 100 %. The obtained data indicate the presence of a certain factor that determines the water content in Siberian larch wood. Such a factor is water-soluble substances, the basis of which is arabinogalactan; a polysaccharide with polyelectrolyte properties and capable of retaining a large number of water molecules. The article substantiates the assumption that moisture distribution in the cross section of a larch board before drying is formed by arabinogalactan, which is a part of wood. Arabinogalactan dissolving transfers water from the active phase to the passive one. Therefore, the presence of arabinogalactan at certain points of a log influences the water balance and leads to the formation of sharp boundaries of water distribution in wood. Consequently, it is reasonable to take into consideration the fact of predominant concentration of this group of water-soluble substances in the production of larch wood products. The research purpose is to justify the influence of water-soluble substances on the distribution of free water in larch lumber before drying. For citation: Zaripov Sh.G., Chizhov A.P., Kornienko V.A., Semenova N.I. The Influence of Water-Soluble Substances on Moisture Distribution in Larch Lumber before Drying. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 185–193. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.185

28

Повышение износостойкости сучкорезных ножей многооперационных лесозаготовительных машин = Wear Resistance Improvement of Delimbing Knives of Multifunctional Logging Machines

Автор: Пилюшина
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Удаление сучьев со стволов заготавливаемой древесины является первым этапом процесса превращения ее в готовую продукцию, на котором необходимо стремиться к достижению максимальной эффективности использования сырья и повышению качества получаемого сортимента. При этом качественная очистка и минимизация повреждений стволов деревьев во многом обусловлены надежной работой сучкорезнопротаскивающих устройств лесозаготовительных машин, осуществляющих процессы удаления сучьев и технологического перемещения древесины. При эксплуатации сучкорезно-протаскивающего механизма происходит интенсивное затупление сучкорезных ножей, в результате чего силы, затрачиваемые на срезание сучьев, возрастают, процесс стабильного резания нарушается. Происходит неполное срезание, а при увеличении давления на ножи – зарезание их в ствол и выламывание сучьев, что снижает качество заготавливаемой древесины и приводит к дальнейшему изнашиванию срезающих устройств. Износ ножей происходит вследствие действия сложной совокупности механических, химических, температурных и иных факторов и приводит к изменению геометрических параметров режущих кромок ножей. Для повышения качества обрезки сучьев и снижения при этом энергозатрат необходимо выполнить оценку влияния геометрических и физико-химических параметров срезающих ножей на их износостойкость, что позволит теоретически обосновать рациональную геометрию режущего клина и требования к физико-химическим характеристикам рекомендуемых материалов. Анализ силового взаимодействия режущего клина с перерезаемым суком показал, что уже в начале контакта на лезвие срезающего ножа действует ударная изгибающая нагрузка, которая в случае достижения пиковых значений нередко приводит к износу путем выкрашивания достаточно крупных микрообъемов режущей кромки. При этом износ сучкорезных ножей происходит преимущественно за счет развития микротрещин, которые образуются в результате антиплоской деформации при приложении напряжений, и зависит от параметров хрупкого разрушения материалов. Кроме того, изнашивание усугубляется контактом с загрязненной и влажной, а в зимний период и мерзлой древесиной, что обусловливает интенсификацию коррозионно-механических процессов в прикромочных зонах лезвий ножей. Решение задачи повышения износостойкости сучкорезных ножей возможно обеспечить путем оптимизации геометрических параметров ножевого клина и формированием в поверхностном слое благоприятных физико-механических характеристик, позволяющих минимизировать интенсивность изнашивания. Для этого экспериментально определены целесообразные геометрические параметры ножевого клина. Предложено для изготовления сучкорезных ножей использовать сложнолегированную хромоникелевую сталь и рациональные режимы ее термической обработки. В качестве поверхностной обработки рекомендовано их электродеформационное упрочнение, позволяющее оптимизировать шероховатость и формировать необходимые напряжения сжатия в прикромочных зонах для обеспечения высокой износостойкости сучкорезных ножей. Для цитирования: Пилюшина Г.А., Памфилов Е.А., Шевелева Е.В. Повышение износостойкости сучкорезных ножей многооперационных лесозаготовительных машин // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 174–184. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.174
Delimbing of harvested wood is the first step towards obtaining finished products, where it is necessary to strain after achievement of maximum efficiency in the use of raw materials and quality improvement of the obtained assortment. Herewith, high-quality cleaning and minimization of damage of tree trunks is associated to a great extent with reliable operation of the delimbing and pull-through devices of logging machines that carry out both removal of branches and technological movement of wood. An intensive blunting of delimbing knives occurs in operation of the delimbing and pull-through device. As a result, the forces spent on delimbing increase and the process of stable cutting is disrupted. Partial cutting, and with an increase in pressure on the knives their cutting into a trunk and breaking out of limb occur, which reduce the quality of the harvested wood and lead to further intensification of wearing out of the cutting devices. The wearing out of knives is due to the action of a complex set of mechanical, chemical, temperature and other factors that accompany the technological process. This leads to a change in the dimensions of knife cutting edges. In order to improve the quality of delimbing and at that reduce the energy consumption, it is necessary to assess the influence of geometric and physico-chemical parameters of the cutting knives on their wear resistance, which will allow to theoretically justify the rational geometry of the cutting wedge and requirements for the physico-chemical characteristics of the recommended materials. The force interaction analysis of the cutting wedge with the cut limb has shown that, already at the beginning of the contact, the cutting blade is acted by the shock bending load, which, when peak values are reached, often leads to wearing out by chipping of sufficiently large microvolumes of the cutting edge. In this case, the wearing out of delimbing knives occurs mainly due to the development of microcracks, which are formed as a result of anti-plane deformation when applying stresses, and depends on the parameters of brittle crushing of materials. Moreover, the wearing out becomes more intense with contact with contaminated and wet, and in winter period frozen wood, which leads to intensification of corrosion and mechanical processes in the marginal areas of knife blades. The solution of the problem of increasing the wear resistance of delimbing knives can be provided by optimization of dimensions of knife wedge and formation of favorable physical and mechanical characteristics in the surface layer that minimize the wear intensity. The favorable dimensions of knife wedge were experimentally determined for this purpose. Complex alloyed chromium-nickel steel and rational modes of its heat treatment are proposed for the manufacture of delimbing knifes. Electrodeposition hardening is recommended as the surface treatment, which allows to optimize the surface roughness and form a favorable compressive stress in the marginal areas, thus providing high wear resistance of delimbing knives. For citation: Pilyushina G.A., Pamfilov E.A., Sheveleva E.V. Wear Resistance Improvement of Delimbing Knives of Multifunctional Logging Machines. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 174–184. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.174

29

Методика компьютерного эксперимента при определении грузоподъемности и размеров грузового отсека лесной транспортной машины = Computer Experiment Technique for Determining the Load Capacity and Dimensions of the Carrying Compartment of a Forest Vehicle

Автор: Шегельман
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Цель исследования заключалась в формировании объективной информации о массе транспортируемой пачки лесоматериалов для лесопромышленных предприятий и производителей лесных машин, способствующей рациональному выбору конкретных моделей форвардеров и обоснованию их основных параметров для природнопроизводственных условий Северо-Западного федерального округа. Исследование основано на компьютерном эксперименте и значительном объеме фактических данных о формах стволов деревьев, полученных при помощи средств объективного контроля харвестеров. Место сбора фактических данных о формах стволов – Республика Карелия. Рассматривались следующие модели форвардеров: John Deere 1210Е, John Deere 1110Е, Ponsse Elk, Ponsse Wisent, Амкодор 2661-01, Rottne F13D, Rottne F15D, Rottne F18D. Результаты показали, что масса пачки лесоматериалов изменяется в широких пределах. В среднем масса пачки, сформированной из елового пиловочника длиной 6,1 м составляет 4,5 т, из елового баланса длиной 4,0 м – 2,8 т. При транспортировке пачки длиной 4,0 м все рассмотренные модели имеют запас по грузоподъемности, при транспортировке пачки из пиловочника длиной 6,1 м все модели форвардеров работают с недостаточной грузоподъемностью. Установлено, что при площади поперечного сечения грузового отсека 4,0 м2 грузоподъемность модели должна быть не менее 16 т, при площади 4,8 м2 – не менее 19 т. При транспортировке пачки, составленной из сортиментов длиной 6,1 м, необходимо загружать грузовой отсек форвардеров не более чем на 3/4, что позволит с высокой вероятностью исключить превышение рейсовой нагрузки над номинальной грузоподъемностью лесной транспортной машины. Для цитирования: Шегельман И.Р., Будник П.В., Баклагин В.Н. Методика компьютерного эксперимента при определении грузоподъемности и размеров грузового отсека лесной транспортной машины // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 160–173. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.160/ Финансирование: Работа выполнена в рамках реализации гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых по проекту «Разработка среды конструкторского проектирования оптимальных параметров технологического оборудования лесных многооперационных машин» (МК-5321.2018.8)
The research purpose involved the formation of objective information on the weight of a hauled bundle of logs for wood enterprises and forest machinery manufacturers; contributing to the rational choice of specific models of forwarders and justification of their basic parameters for the natural and production conditions of the Northwestern Federal District. The research is based on a computer experiment and a large amount of actual data on the forms of tree trunks obtained with the help of the data recorders of harvesters. The Republic of Karelia was the collecting point of actual data on the forms of trunks. The following forwarder models were considered: John Deere 1210Е, John Deere 1110Е, Ponsse Elk, Ponsse Wisent, Аmkodor 2661-01, Rottne F13D, Rottne F15D, and Rottne F18D. The results have shown that the weight of a bundle varies within wide limits. On average, the weight of a bundle made up of 6.1 m long spruce sawlog is 4.5 t, and 4.0 m long spruce pulpwood is 2.8 t. All the considered models have a stock of load capacity in transporting a bundle made up of 4 m long pulpwood. All the models of forwarders have insufficient load capacity in transporting a bundle made up of 6.1 m long sawlog. We recommend providing load capacity of at least 16 t for a cross-sectional area of the carrying compartment 4 m2, and not less than 19 t for the area of 4.8 m2 for logging machines designers. It is necessary to upload the carrying compartment of forwarders not more than to three-fourths when transporting a bundle made up of 6.1 m long assortment. This will highly likely allow to exclude the overloading of scheduled capacity over the rated load capacity of a forest transport vehicle. For citation: Shegelman I.R., Budnik P.V., Baklagin V.N. Computer Experiment Technique for Determining the Load Capacity and Dimensions of the Carrying Compartment of a Forest Vehicle. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 160–173. DOI: 10.17238/ issn0536-1036.2019.6.160 Funding: The research was carried out within the framework of the grant of the President of the Russian Federation for the state support of young Russian scientists on the project “Development of an Environment for the Design of Optimal Parameters of Technological Equipment for Forest Multioperational Machines” (МК-5321.2018.8).

30

Региональная специфика озеленения малых городов южной сухостепной зоны = Regional Specificity of Urban Greening at the Residential Areas of the Southern Arid Steppe Zone

Автор: Семенютина
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Изучение современного состояния озеленения малых городов и разработка основных направлений его совершенствования с учетом климатических и почвенных условий имеет важное научное и практическое значение в малолесных засушливых регионах. Исследования проводили в Волгоградской области в 2012–2018 гг. Климатические ресурсы района (южная сухостепная зона) характеризуются сухим жарким летом, недостатком осадков, широкой амплитудой температур до 80 °С. Почвенный покров со светло-каштановыми почвами в комплексе с солонцами имеет низкие показатели содержания гумуса (1,61…1,89 %), активной влаги и общей пористости. Объекты исследований – зеленые насаждения, произрастающие на урбанизированных территориях малых городов Котельниково, Калач-на-Дону, поселок городского типа Октябрьский. Проведены инвентаризация, оценка и анализ современного состояния растительности, выявлены деструктивные факторы озеленения и особенности функционирования зеленых насаждений в условиях высокой засушливости климата. Установлено, что наряду с созданием новых озеленительных посадок и зеленых зон на современном этапе в реконструкции и восстановлении нуждается 65…70 % существующих насаждений. Это зеленые насаждения общего, специального, ограниченного пользования, в том числе зеленое кольцо, которые были созданы в послевоенные годы и достигли предельного возраста (51…60 лет). Эксплуатация посадок затрудняется в связи с суховершинностью и гибелью значительного (45,7 %) количества деревьев. Естественное старение монокультур Ulmus pumila L., Robinia pseudoacacia L., гибридов Populus и насаждений Pinus sylvestris L. (зеленое кольцо) усугубляется недостаточностью ухода и прессингом негативных природных и антропогенных факторов. Незначительный процент (1,6…3,2) площади в озеленении занимают зимостойкие, засухоустойчивые и солеустойчивые насаждения с участием: Acer ginnala Maxim., Acer tataricum L., Acer semenovii Regel, Sophora japonica L., Fraxinus excelsior L. Установлено, что современные озелененные территории малых городов южной сухостепной зоны характеризуются антропогенноокультуренными урбаноземами. Для изученных урботерриторий с зелеными насаждениями (Котельниково) характерны низкие показатели общей пористости (45…55 %), наименьшей влагоемкости (20…24 %) и активной влаги (7…14 %). В горизонте А почвы характеризуются низким содержанием гидролизуемого азота (115…125 мг/кг) и подвижного фосфора (13…17 мг/кг); высоким (443…454 мг/кг) – калия, низким – гипса (0,08…0,09 %) в верхней полуметровой толще почв, высокой степенью засоления (1,5…2,0 %) на глубине более 1 м. В искусственных системах озеленения представленных объектов ресурс кустарников представлен незначительно: 5 % видов относительно региональных рекомендаций. В результате значительно снижены архитектурно-художественные качества, утрачены санитарно-гигиенические функции. Наибольший процент (32…38) насаждений изученных объектов малых городов южной сухостепной зоны относится к третьему классу устойчивости. Обоснованы основные направления совершенствования зеленых насаждений в зависимости от их возрастной категории. Доказана необходимость повышения устойчивости путем расширения биоразнообразия адаптированных деревьев (в 2 раза) и кустарников (в 10 раз). Этапы обновления и обогащения ассортимента включают: 1) подбор адаптированного ассортимента, биологические требования которого соответствуют климатическим, эдафическим и орографическим факторам; 2) повышение декоративной привлекательности с учетом разработанных принципов и подходов оптимизации состава, вертикальной ярусности, видов посадок и их размещения на урбанизированных территориях. Обязательным условием озеленения является полив насаждений. Результаты рекомендованы для использования озеленительными предприятиями, природоохранными службами при планировании, проектировании и реализации мероприятий по реконструкции зеленых насаждений малых городов. Для цитирования: Семенютина А.В., Ноянова Н.Г. Региональная специфика озеленения малых городов южной сухостепной зоны // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 146–159. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.146 Финансирование: Исследования выполнены по теме государственного задания № 0713-2018-0004 ФНЦ агроэкологии РАН.
The study of the current state of urban greening at the towns and development of the basic directions of its improvement, taking into account climatic and soil conditions, is of great scientific and practical importance in the sparsely forested aridity regions. Studies were conducted in the Volgograd region in 2012–2018. The climatic resources of the region (southern dry steppe zone) are characterized by dry, hot summer, lack of precipitation, a wide range of temperatures up to 80 °C. The soil cover of light chestnut soils in combination with salt licks has a low humus content (1.61–1.89 %), active moisture and total porosity. The objects of research are the green plantings at the urbanized territories of the towns of Kotel’nikovo, Kalach-on-Don and the Oktyabrskiy urban-type settlement. An inventory was carried out, the destructive factors of horticulture, the current state of the vegetation and the characteristics of greenery in conditions of high aridity of the climate were revealed. It has been established that along with the creation of new landscape plantings and green areas at the present stage, it is necessary to reconstruct and restore 65–70 % of the existing plantings. These are green spaces of general, special, limited use, including the green ring, which was created in the postwar years and reached the age limit (51–60 years). The planting operation is difficult because of the dry top and the death of a significant (45.7 %) number of trees. The natural aging of Ulmus pumila L., Robinia pseudoacacia L., hybrids and plantings of Populus Pinus sylvestris L. (green ring) is aggravated by the lack of care and the pressure of negative natural and anthropogenic factors. A small percentage (from 1.6 to 3.2) of the area in landscaping is occupied by winter-hardy, resistant to external influences and salt-tolerant plantings involving: Acer ginnala, Acer tataricum, Acer semenovii, Sophora japonica, Fraxinus excelsior. It has been established that modern green zones of small cities in the southern dry-steppe zone are characterized by anthropogenically-cultivated urbanozems. The studied urban areas with greenery (Kotelnikovo) are characterized by low total porosity (45–55 %), the lowest moisture capacity (20–24 %) and active humidity (7–14 %). In horizon A, soils are characterized by a low content of hydrolyzable nitrogen (115–125 mg/kg) and mobile phosphorus (13–17 mg/kg); high (443–454 mg/kg) potassium, low gypsum content (0.08–0.09%) in the upper half-meter thicker, higher degree of salinity (1.5–2.0 %) at a depth of more than 1 m. In artificial landscaping systems of represented objects, the resource of shrubs is represented slightly: five percent of species compared to regional recommendations. As a result, architectural and artistic qualities were significantly reduced, sanitary and hygienic functions were lost. The largest percentage (32–38) of plantings of the studied objects of small cities of the southern dry-steppe zone belongs to the third class of resistance. The main directions for the improvement of green spaces, depending on their age group, are substantiated. Proved the need to improve sustainability by expanding the biodiversity of adapted trees (2 times) and shrubs (10 times). The stages of updating and enrichment of the range include: 1. The choice of an adapted range in accordance with the biological requirements of climatic, edaphic and orographic factors; 2. Increase the decorative attractiveness in view of the developed principles and approaches to optimizing the composition, vertical tier, types of plantings and their placement in urban environments. A prerequisite for gardening is watering plantations. The results are recommended for use in planting plants, environmental services in the planning, development and implementation of measures for the reconstruction of green spaces of small cities. For citation: Semenyutina A.V., Noyanova N. G. Regional Specificity of Urban Greening at the Residential Areas of the Southern Arid Steppe Zone. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 146–159. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.146 Funding: The study was carried out on the subject of the State assignment No. 0713-2018- 0004 of FSC Agroroecology RAS.

31

Проблемы использования и воспроизводства фитогенных пищевых и лекарственных ресурсов леса на землях лесного фонда Костромской области = Problems of Use and Reproduction of Phytogenic Food and Medicinal Forest Resources on the Forest Fund Lands of the Kostroma Region

Автор: Макаров
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

В статье приведены результаты исследований по оценке потенциала фитогенных пищевых и лекарственных ресурсов леса на землях лесного фонда Костромской области. Авторы отмечают, что леса области располагают большими запасами этих ресурсов, однако уровень их использования остается низким – в среднем по области 10 %. Заготовка пищевых лесных ресурсов и сбор лекарственных растений как вид предпринимательской деятельности не практикуется, аренда лесных участков для этих целей отсутствует. При этом доля недревесной продукции леса составляет свыше 10 % общей стоимости всей лесной продукции и в ряде случаев превышает стоимость древесины. Приведено районирование пищевых и лекарственных растений на территории Костромской области по наибольшим биологическим запасам ресурсов. Выделены потенциальные центры промышленной заготовки и переработки пищевых и лекарственных ресурсов. Дано ресурсное, технологическое и экономическое обоснование организации заготовки и переработки пищевых и лекарственных ресурсов на промышленной основе. Особое внимание должно быть направлено на организацию и интенсификацию выращивания лесных плодовых, ягодных, декоративных и лекарственных растений, разработку технологии и агротехники плантационного выращивания ягодных культур, выведение новых высокопродуктивных сортов. Для цитирования: Макаров С.С., Багаев Е.С., Цареградская С.Ю., Кузнецова И.Б. Проблемы использования и воспроизводства фитогенных пищевых и лекарственных ресурсов леса на землях лесного фонда Костромской области // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 118–131. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.118
The article provides the results of studies on the assessment of the potential of the phytogenic food and medicinal resources of the forest on the lands of the forest fund of the Kostroma region. The authors note that the forests of the region have large reserves of these resources, but their level of use remains low – on average in the region of 10 %. Harvesting of food forest resources and collection of medicinal plants as a type of business activity are not practiced, there is no lease of forest plots for this purpose. At the same time, the share of non-wood forest products accounts for more than 10 % of the total value of all forest products and in some cases exceeds the cost of wood. Zoning of food and medicinal plants in the Kostroma region by the largest biological reserves of resources is given. Potential centers for industrial procurement and processing of food and medicine resources have been identified. The resource, technological and economic justification for the organization of the preparation and processing of food and medicinal resources on an industrial basis. Particular attention should be paid to the organization and intensification of the cultivation of forest fruit, berry, ornamental and medicinal plants, the development of technology and agricultural technology of the cultivation of berry crops, the breeding of new highly productive varieties. For citation: Makarov S.S. Bagaev E.S., Tsaregradskaya S.Yu., Kuznetsova I.B. Рroblems of use and Reproduction of Phytogenic Food and medicinal Forest Resources on the Forest Fund Lands of the Kostroma region. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 118–131. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.118

32

Опыт интенсивного выращивания однолетних сеянцев сосны обыкновенной в Павлодарской области Республики Казахстан = The Experience of Intensive Cultivation of One-Year-Old Seedlings of Pinus sylvestris L. in Pavlodar Region of the Republic of Kazakhstan

Автор: Кабанова
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Исследования проводились в ГЛПР «Ертыс орманы» Павлодарской области на примере однолетних сеянцев сосны обыкновенной. Были заложены опыты по предпосевной подготовке семян с использованием стимуляторов Байкала, Гумата+7, Циркона и фунгицида Трихоцина, а также по внесению ростовых веществ (Агроперлит, ЭридГроу, Культура KZ и Грунт KZ, Гуматофосфат, Трихоцин, Триходерма, азот и фосфор) в почву до и после посева семян. Среднее значение лабораторной всхожести в опыте по замачиванию семян в стимуляторах превышало контроль на 5 и на 3,5 % – в опыте по совместному применению стимуляторов и фунгицида. Из всех изучаемых опытов наибольшей средней высотой (8,1 см) отличались сеянцы в опыте с поливом почвы ростовыми веществами после посева семян и применением укрывного материала Агротекс, причем некоторые экземпляры на первом году жизни достигали высоты 13 см, что соответствует показателям стандартного посадочного материала. Все варианты опыта превышали контроль по высоте в 2,0–2,4 раза. Сеянцы в аналогичном опыте по поливу почвы ростовыми веществами, но без укрывания посевов значительно отставали по росту, а средняя высота составила 4,8 см. Внесение сухих удобрений до посева семян положительно повлияло на интенсивность роста однолетних сеянцев, которые достигали средней высоты 4,9 см. По комплексу изученных количественных показателей роста однолетних сеянцев установлено, что для условий Павлодарской области рациональным способом выращивания посадочного материала является полив почвы ЭридГроу, Триходермой и Трихоцином с последующим укрыванием посевов Агротексом. Применение биологических фунгицидов положительно повлияло на интенсивность роста растений. Следует отметить, что сеянцы, росшие под укрывным материалом, имели наибольшие показатели надземной и подземной части растения по сравнению со всеми другими опытами. Кроме того, рекомендуется предпосевная обработка семян сосны обыкновенной Цирконом (6 ч) и Гуматофосфатом (12 ч) совместно с Трихоцином (2 ч). Для цитирования: Ведерников Е.А., Залесов С.В., Залесова Е.С., Магасумова А.Г., Толкач О.В. Обеспеченность подростом спелых и перестойных темнохвойных насаждений Средне-Уральского таежного лесного района Пермского края// Лесн. журн. 2019. № 6. С. 104–117. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.104.
The studies were conducted in State Forest Natural Reserve “Ertis Ormany” in Pavlodar region by the example of one-year-old seedlings of Pinus sylvestris L. The experiments were laid out by pre-sowing preparation of the seeds with the use of stimulants Baikal, Humate+7, Zircon and fungicide Trichocyne as well as by adding of the growth substances (Agroperlite, AridGrow, KZ Culture and KZ Soil, Humate Phosphate, Trichocin, Trichoderma, Nitrogen and Phosphorus) into soil before and after sowing of the seeds. The average value of laboratory viability in experiment on soaking of the seeds in stimulants exceeded control for 5 %, in experiment on combined use of stimulants and fungicide – for 3.5 %. From all the performed experiments, the biggest average height (8.1 cm) was at seedlings in experiment under watering of the soil by growth substances after sowing of the seeds and at the use of covering material “Agrotex”. What is more, some specimens on the first year of life reached the height of 13 cm that corresponds to the indices of standard planting material. All the variants of the experiment exceeded control on height in 2.0–2.4 times. Seedlings in the analogous experiment by watering of the soil by growth substances, but without covering of the crops considerably lagged in growth and the average height was 4.8 cm. Application of dry fertilizers before sowing of the seeds positively influenced the intensity of growth of one-year-old seedlings which reached the average height of 4.9 cm. By complex of studied qualitative indices of growth of one-year-old seedlings it was determined that the rational way of growing the planting material for conditions of Pavlodar region is watering of the soil by “AridGrow”, Trichoderma and Trichocyne with the subsequent covering of the crops by “Agrotex”. Application of biological fungicides positively influenced the intensity of growth of the plants. It should be marked that the seedlings which grew under the covering material had the largest indices of overground and underground parts of the plants in comparison with all the other experiments. Besides, the pre-sowing processing of the seeds of Pinus sylvestris L. by Zircon (6 hours) and Humatophosphate (12 hours) in combination with Trichocyne (2 hours) is recommended. For citation:. Kabanova S.A, Danchenko M.A., Kochegarov I.S.,. Kabanov A.H. The Experience of Intensive Cultivation of One-year-old Seedlings of Pinus sylvestris L. in Pavlodar Region of the Republic of Kazakhstan. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 104–117. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.104

33

Эколого-физиологические особенности реакции сосны обыкновенной на уровень плодородия почвы как показатель адаптации к условиям среды = Ecological and Physiological Features of the Scots Pine Reaction to the Soil Fertility Level as an Indicator of Adaptation to Environmental Conditions

Автор: Лебедев
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Проведены комплексные эколого-физиологические исследования на уровне организма реакции растений сосны обыкновенной на изменение плодородия почвы в целях получения количественных показателей функционирования листового аппарата, корневой системы и характера их взаимосвязи. Биологическую продуктивность рассчитывали по В.М. и Е.В. Лебедевым, чистую продуктивность фотосинтеза – по А.А. Ничипоровичу, минеральную продуктивность – по В.М. Лебедеву. В условиях микрополевого опыта на серой лесной почве изучена реакция 2–3-летних растений сосны обыкновенной на внесение на фоне Р60К60 по 30, 60, 120 и 240 кг/га азота. Выявлено, что увеличение уровня азотного питания привело к изменению эколого-физиологических показателей работы корневой системы и листового аппарата (отношения корневого потенциала к фотосинтетическому, поглощения азота единицей активной поверхности корней в сутки, чистой продуктивность фотосинтеза, биологической продуктивности растений). Уровень азотного питания практически не влиял на чистую продуктивность фотосинтеза, но способствовал повышению биологической продуктивности в 1,2–1,5 раза. Рост уровня азотного питания привел к изменению соотношения между величинами корневого и фотосинтетического потенциалов в пользу листового аппарата. Между фотосинтетическим потенциалом и приростом сухой массы установлена высокая положительная связь (r = 0,931–0,992), между отношением корневого потенциала к фотосинтетическому и поглощением азота – высокая отрицательная корреляция (r = –(0,843–0,963)). Максимальное значение биологической продуктивности у сосны было отмечено при дозе азота 120 кг/га. Дальнейшее повышение уровня азотного питания привело к уменьшению этого показателя и оказалось токсичным. Реакция сосны на снижение плодородия почвы (вследствие его высокой инерционности) определена в результате ретроспективного комплексного эколого-физиологического анализа табличных данных фитомассы, составленных В.А. Усольцевым, для древостоев, произраставших в европейской и азиатской частях России в возрастной период от 10–20 до 150–300 лет. Естественное снижение плодородия почвы во всех регионах с возрастом древостоев сосны от 25 до 100 лет вызвало уменьшение поглощения азота в 18,5–84,5 раза, чистой продуктивности фотосинтеза – в 3,4–18,0 раз. Корреляция между возрастом растений и поглощением азота и чистой продуктивностью фотосинтеза варьировала от –0,714 до –0,870 и от –0,894 до –0,991 соответственно. Снижение активности работы фотосинтетического аппарата и корневой системы отрицательно сказалось на биологической продуктивности, которая упала от 2,8 до 4,0 раз в зависимости от региона. Связь биологической продуктивности с возрастом была высокая отрицательная (коэффициент корреляции варьировал от –0,572 до –0,783). Связь минеральной продуктивности с биологической продуктивностью и чистой продуктивностью фотосинтеза во всех случаях была высокой положительной: от 0,907 до 0,994 и от 0,757 до 0,932 соответственно. Начиная с 25 лет, растения адаптировались к снижению почвенного плодородия путём увеличения отношения корневого потенциала к фотосинтетическому, которое, в зависимости от региона, в течение онтогенеза выросло от 4,8 до 12,5 раза. Такая неспецифическая реакция подтверждается высокой положительной корреляцией (r = 0,947–0,997) отношения корневого потенциала к фотосинтетическому с возрастом дерева. Для цитирования: Лебедев В.М., Лебедев Е.В. Эколого-физиологические особенности реакции сосны обыкновенной на уровень плодородия почвы как показатель адаптации к условиям среды // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 92–103. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.92.
Comprehensive ecological and physiological studies (on the organism level) of plant response of Scots pine to changes in soil fertility were carried out in order to obtain quantitative parameters of the leaf apparatus and root system functioning and nature of their interrelation. Biological productivity was calculated according to V.M. Lebedev and E.V. Lebedev (2006), net productivity of photosynthesis – according to A.A. Nichiporovich (1955), and mineral productivity – according to V.M. Lebedev (1998). The response of 2–3-year-old scots pine plants was studied for fertilization with 30, 60, 120 and 240 kg/ha of nitrogen against the fertilizer application rate of Р60К60 under the conditions of a microfield experiment on gray forest soil. An increase in the level of nitrogen nutrition led to a change in the ecological and physiological parameters of the root system and leaf apparatus functioning: the ratio between root and photosynthetic potential, nitrogen absorption by the unit of the active surface of roots per day, net productivity of photosynthesis, and biological productivity of plants. The nitrogen status slightly affected the net productivity of photosynthesis, however drove up an increase in biological productivity by 1.2–1.5 times. An increase in the nitrogen status led to a change in the ratio between the values of root and photosynthetic potentials in favor of the leaf apparatus. A high positive correlation (0.931–0.992) between the photosynthetic potential and increase in dry mass; and a high negative correlation (–(0.843–0.963)) between the ratio of root potential to photosynthetic potential and nitrogen uptake were established. The maximum of pine biological productivity was observed at a nitrogen rate of 120 kg/ ha. A further increase of the nitrogen status led to a decrease in biological productivity and was found to be toxic. The response of pine to a decrease in soil fertility (due to its slow response) was determined as a result of a retrospective comprehensive ecological and physiological analysis of tabular phytomass data compiled by V.A. Usol’tsev (2002) for tree stands growing in the European and Asian parts of Russia in the age range from 10–20 to 150–300 years. The natural decrease in soil fertility of pine stands with the age from 25 to 100 years in all the regions caused a decrease in nitrogen uptake by 18.5–84.5 times, and net productivity of photosynthesis by 3.4–18.0 times. The correlation between plant age, nitrogen uptake, and net productivity of photosynthesis ranged from –0.714 to –0.870 and –0.894 to –0.991, respectively. The decrease in the activity of photosynthetic apparatus and root system adversely affected the biological productivity, which fell from 2.8 to 4.0 times depending on the region. The relationship between biological productivity and age was high negative (correlation coefficient ranged from –0.572 to –0.783). The relationship between mineral productivity with biological productivity and net productivity of photosynthesis in all cases was high positive from 0.907 to 0.994 and from 0.757 to 0.932, respectively. Starting from the age of 25, the plants adapted to a decrease in soil fertility by increasing the ratio of root to photosynthetic potential, which grew from 4.8 to 12.5 times during ontogenesis depending on the region. This nonspecific reaction is confirmed by the high positive correlation (from 0.947 to 0.997) of the ratio of root to photosynthetic potential with the tree age. For citation: Lebedev V.M., Lebedev E.V. Ecological and Physiological Features of the Scots Pine Reaction to the Soil Fertility Level as an Indicator of Adaptation to Environmental Conditions. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 92–103. DOI: 10.17238/ issn0536-1036.2019.6.92

34

Пожары растительности как фактор снижения объема экосистемных услуг лесов особо охраняемых природных территорий = Vegetation Fires as a Factor of Reducing the Volume of Ecosystem Services of Forests of Specially Protected Natural Areas

Автор: Волчатова
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Особо охраняемые природные территории федерального значения занимают в Иркутской области 1844,858 тыс. га, или 2,38 % ее площади, и представлены пятью объектами, два из которых находятся в центральной экологической зоне Байкальской природной территории (Байкало-Ленский заповедник и Прибайкальский национальный парк). Одной из серьезнейших проблем этих территорий являются пожары. В статье приведена краткая лесопожарная характеристика Иркутской области; на основе статистических данных ФГБУ «Заповедное Прибайкалье» сделан анализ горимости растительности Байкало-Ленского заповедника и Прибайкальского национального парка в 2007–2018 гг. В исследуемые годы возникновение пожаров происходило в период с 28 марта по 31 октября. Максимальное число возгораний, переросших в пожары, в Прибайкальском национальном парке наблюдалось в апреле–июне, в Байкало-Ленском заповеднике сроки начала лесных пожаров сдвинуты к лету. Максимальная площадь, пройденная пожарами, пришлась на 2015 г. Больше половины всех пожаров, зарегистрированных в последние годы в национальном парке (57 %), приходится на лесничества Иркутского района, 13 % – на лесничества Слюдянского района, 30 % – на лесничества Ольхонского района Иркутской области. Прослеживается зависимость опасности возникновения пожаров от рекреационной нагрузки территории. Большинство из них пришлось на лесные экосистемы, что привело к значительному снижению потенциала экосистемных услуг леса. Для Прибайкальского национального парка годовой ущерб в среднем составил 136,26 млн р., для Байкало-Ленского заповедника – 1081,71 млн р. Этот показатель учитывает стоимость потери древесины, ущерб от снижения средообразующих функций леса и загрязнения окружающей природной среды продуктами горения; характеризует уменьшение объемов регулирующих, поддерживающих и культурных услуг леса. Проведен анализ источников пожаров растительности и их последствий методом «галстук–бабочка». Предложены барьеры безопасности, уменьшающие вероятность возникновения пожаров и масштабы их последствий. Наиболее действенными барьерами могут стать внедрение автономных систем мониторинга лесных пожаров, повышение экологической просвещенности и культуры туристов. Для цитирования: Волчатова И.В. Пожары растительности как фактор снижения объема экосистемных услуг лесов особо охраняемых природных территорий // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 79–91. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.79.
Specially protected natural areas of federal importance in Irkutsk region occupy 1.84 mln ha, or 2.38 % of its area. Two objects are located in the central ecological zone of the Baikal natural territory (Baikal-Lena Nature Reserve and Pribaikal National Park); and are represented by five objects, two of which are located in the central ecological zone of the Baikal natural area (Baikal-Lena Nature Reserve, Pribaikalsky National Park). One of the key problems in these territories is fires. The article provides a brief forest fire characteristic of Irkutsk region; the analysis of fire frequency of vegetation of the Baikal-Lena Nature Reserve and Pribaikalsky National Park in 2007–2018 based on the statistical data is made. Fires occurred between March 28 and October 31 during these years. The maximum number of combustion occurrences grown into fires in the Pribaikalsky National Park was observed in April–June. In the Baikal-Lena Nature Reserve the starting dates for forest fires are shifted to summer. The maximum area covered by fires was in 2015. More than half of all the fires registered in recent years in the National Park (57 %) are in the forest areas of Irkutsk region, 13 % in the forest areas of the Slyudyanskiy district and 30 % in the forest areas of the Ol’khonskiy district of Irkutsk region. The dependence of the fire hazard on the recreational load of the territory is observed. Most of the fires occurred in forest ecosystems, which led to a significant reduction in the potential of ecosystem services of forests. The total damage averaged 136.26 mln rub a year for the Pribaikalsky National Park, and 1,081.71 mln rub a year for the Baikal-Lena Nature Reserve. This amount includes the costs from wood losses, damage from a decrease in the environment-forming functions of a forest and pollution of the surrounding environment by burning products. This value also characterizes the decrease in the volume of regulating, supporting and cultural services of the forest. The analysis of the sources of vegetation fires and their consequences was carried out using the Bowtie method. Security barriers have been proposed. They reduce the likelihood of fires and extent of their consequences. The most effective barriers could be the introduction of autonomous systems for monitoring forest fires, increasing environmental awareness and culture of tourists. For citation: Volchatova I.V. Vegetation Fires as a Factor of Reducing the Volume of Ecosystem Services of Forests of Specially Protected Natural Areas. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 79–91. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.79.

35

Содержание запасных питательных веществ в клетках тканей годичных побегов представителей рода ель (Picea L.) в условиях Нижегородской области = The Content of Reserve Nutrients in the Cells of Annual Shoot Tissues of the Representatives of the Spruce (Picea L.) Genus in Nizhny Novgorod Region

Автор: Бессчетнова
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Важнейшей проблемой современности является создание и поддержание экологически благоприятной среды на урбанизированных территориях. Одним из путей ее решения является адаптивная селекция видов деревьев и кустарников (как аборигенов, так и интродуцентов), используемых для зеленого строительства. Результативность данной работы зависит от применения научных знаний об эколого-физиологическом состоянии каждого вида. Это определяет необходимость оценки адаптационной способности исследуемых для озеленения видов. Большую роль в формировании и развитии древесных и кустарниковых растений, в том числе представителей рода ель (Picea A. Dietr), играет содержание запасных питательных веществ в тканях. Достаточное их количество способствует активному росту и развитию побега, укоренению черенков и устойчивости к неблагоприятным внешним факторам. Предметом исследования выступили два вида рода ель (Picea A. Dietr.): аборигенный вид – ель европейская (Picea abies L.) и интродуцент – ель колючая форма голубая (Picea pungens Engelm.). Содержание крахмала в клетках тканей годичных побегов выявляли качественной реакцией Люголя, жиры фиксировали Суданом III. После окрашивания соответствующими реактивами и фиксации срезы анализировали с помощью микроскопа. Оценку содержания запасных веществ давали на поперечном срезе побега по каждой учетной зоне отдельно и в сумме баллов по всем учетным зонам, используя предложенную нами 6-балльную шкалу. Установлено, что клетки тканей ели колючей форма голубая содержат больше запасных веществ, чем клетки тканей ели европейской, во все учетные даты. Существенность таких различий подтвердил двухфакторный дисперсионный анализ. Отмечена инерционность процессов фотосинтеза с изменением температуры. Установлено, что содержание жиров может служить индикатором состояния растения и готовности его к вегетационному периоду или переходу в состояние покоя. Полученные сведения позволяют оптимизировать процессы работы в питомниках и более эффективно укоренять черенки. Для цитирования: Бессчетнова Н.Н., Кулькова А.В. Содержание запасных питательных веществ в клетках тканей годичных побегов представителей рода ель (Picea L.) в условиях Нижегородской области // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 52–61. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.52
The crucial issue of modern age is creation and maintenance of an ecologically friendly environment in urban areas. One of the ways of its solution is adaptive selection of tree and shrub species (both natives and exotic) used for green construction. The performance of this work depends on the application of scientific knowledge about the ecological and physiological state of each species. This determines the need for assessment of adaptive capacity of the speciess used for greening. An important role in the formation and development of trees and shrubs, including members of the spruce (Picea A. Dietr.) genus, plays the content of reserve nutrients in the tissues. A sufficient number of them promotes active growth and development of the shoot, rooting of cuttings and resistance to unfavorable external factors. The research subjects were two species of the spruce (Picea A. Dietr.) genus: indigenous species – Norway spruce (Picea abies L.) and introduced species – blue spruce (Picea pungens Engelm). The starch content in the cells of annual shoot tissues was revealed by qualitative reaction solution (Lugol’s iodine); fats were recorded with Sudan III. After staining with appropriate reagents and fixation, cuts were analyzed with a microscope. The assessment of the reserve substances content was given on the cross-section of the scion for each accounting area separately and in the total score for all accounting areas using the 6-point scale we proposed. It was found that the cells of blue spruce tissues contain more reserve substances than the cells of Norway spruce tissues on all accounting dates. The significance of these differences was confirmed by the two-way analysis of variance. The inertia of photosynthesis with a change in temperature is noted. The fat content may be an indicator of the status of a plant and its readiness for the growing season or to transition into resting state. The data obtained allow optimizing the work in the nurseries and rooting of cuttings more effectively. For citation: Besschetnova N.N., Kul’kova A.V. The Content of Reserve Nutrients in the Cells of Annual Shoot Tissues of the Representatives of the Spruce (Picea L.) Genus in Nizhny Novgorod Region. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 52–61. DOI: 10.17238/ issn0536-1036.2019.6.52.

36

Развитие нижних ярусов растительности под пологом тропического леса в условиях Вьетнама = Development of the Vegetation Lower Layer under the Tropical Forest Canopy in Vietnam

Автор: Беляева
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Приведены результаты исследований естественного возобновления древесных пород на постагрогенных землях и землях бывших поселений в условиях Вьетнама. Для эксперимента использованы земли парка Кук Фыонг, ранее затронутые хозяйственным воздействием. Были подобраны два опытных объекта: земли бывших поселений и постагрогенные земли. При закладке пробных площадей, проведении исследований и обработке полученных результатов использованы методики, разработанные вьетнамскими учеными, а также сотрудниками кафедры лесоводства Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета. Исследования показали, что на землях бывших поселений состав подроста относительно сложный. Число видов, присутствующих в составе подроста, колеблется от 2 до 9. Данные породы являются пионерами на начальном этапе восстановления древесной растительности на землях бывших поселений и имеют большое экологическое значение, но короткий жизненный цикл. В составе подроста встречаются также виды, имеющие длинный жизненный цикл. Они, как правило, светолюбивы, быстро растут и способны выдержать конкуренцию с другими видами за элементы питания и свет. Во взрослом возрасте они присутствуют в составе древостоя. Наличие этих видов увеличивает видовое разнообразие древесных пород и повышает устойчивость насаждения в целом. На постагрогенных землях состав подроста относительно простой. Число видов, присутствующих в его составе, колеблется от 2 до 4, что в 2 раза ниже, чем на землях бывших поселений. Эти растения имеют короткий жизненный цикл, незначительное экономическое значение и обладают низкой способностью к конкуренции за свет и элементы питания. Виды, имеющие длинный жизненный цикл, на постагрогенных землях отсутствуют. И на землях бывших поселений, и на постагрогенных землях преобладает жизнеспособный и крупный по высоте подрост семенного происхождения. На обоих объектах видовое разнообразие живого напочвенного покрова и подлеска невелико и практически одинаково. Живой напочвенный покров представлен травами и полукустарниками, подлесок – кустарниками. Это светолюбивые, быстрорастущие виды. Среднее проективное покрытие живого напочвенного покрова и подлеска на обоих участках превышает 85 %, что затрудняет развитие подроста древесных пород. В целом подрост, живой напочвенный покров и подлесок на землях бывших поселений более разнообразны по видовому составу и структуре, чем на постагрогенных землях. Однако густота подроста на обоих участках недостаточна для формирования в дальнейшем высокопродуктивного тропического фитоценоза. В связи с этим и на землях бывших поселений и на постагрогенных землях необходимо осуществлять меры содействия последующему успешному лесовозобновлению. Для цитирования: Беляева Н.В., Нгуен Тхи Тху Хыонг, Данилов Д.А., Грязькин А.В. Развитие нижних ярусов растительности под пологом тропического леса в условиях Вьетнама // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 39–51. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.39.
The article presents the study results of natural regeneration of tree species on post-agrogenic lands and lands of former settlements in Vietnam. The experiment was carried out on the lands of the Cuc Phuong National Park, previously affected by management impact. Two experimental sites were selected: lands of former settlements and post-agrogenic lands. Methods developed by the Vietnamese scientists, as well as by the staff of the Forestry Department of the Saint-Petersburg State Forest Technical University have been used when laying out study plots, carrying out research, and processing the results. The studies have revealed that the undergrowth composition on the lands of former settlements is relatively complex. The number of species presented in the undergrowth composition ranges from 2 to 9. These species are pioneers at the initial stage of woody vegetation recovery on the lands of former settlements and they are of great environmental importance, though have a short life cycle. Species having a long life cycle are also found in the undergrowth. They are usually light-demanding, fast-growing and competitive with the other species for nutrients and light. In adulthood, they are presented in the stand composition. The presence of these species increases the tree species diversity and broadly improves the stability of plantation. The undergrowth composition on the post-agrogenic lands is relatively simple. The number of species presented in it varies from 2 to 4, which is twice lower, than on the former settlements lands. These plants have a short life cycle, little economic value and low ability to compete for light and nutrients. Species that have a long life cycle are absent on the post-agrogenic lands. Viable and high undergrowth of seed origin prevails both on the lands of former settlements and on post-agrogenic lands. At both sites, the species diversity of the live ground cover and shrub layer is small and pretty much the same. The live ground cover is represented by herbs and sub-shrubs, and the shrub layer – by shrubs. These are light-demanding and fastgrowing species. The average projective coverage of live ground cover and shrub layer in both sites exceeds 85 %, which complicates the development of woody species undergrowth. In general, undergrowth, live ground cover, and shrub layer on the lands of former settlements are more diverse in terms of species composition and structure, than on the post-agrogenic lands. However, the density of the undergrowth in both areas is insufficient for the formation of further highly productive tropical phytocenosis. In this regard, it is necessary to carry out assistance measures for the subsequent successful reforestation on both types of lands. For citation: Beliaeva N.V., Nguyen Thi Thu Huong, Danilov D.A., Gryazkin A.V. Development of the Vegetation Lower Layer under the Tropical Forest Canopy in Vietnam. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 39–51. DOI: 10.17238/issn0536- 1036.2019.6.39.

37

Полевые испытания размноженных in vitro клонов осины (Populus tremula L.): рост, продуктивность, качество древесины, генетическая стабильность = Field Trials of in vitro Propagated Aspen Clones (Populus tremula L.): Growth, Productivity, Wood Quality, and Genetic Stability

Автор: Машкина
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Широкое внедрение в лесокультурное производство высокопродуктивных и гнилеустойчивых форм и гибридов осины (Populus tremula L.) сдерживается отсутствием эффективных методов их вегетативного размножения. Достижения современной лесной биотехнологии позволяют проводить клонирование in vitro экономически ценных генотипов осины и получать посадочный материал для плантационного лесовыращивания. Изучение особенностей проявления ценных признаков и генетической стабильности размноженных in vitro клонов в полевых условиях (ex vitro) важно для разработки эффективных и надежных методов клонирования, гарантирующих сохранение генетической и хозяйственной ценности материнских деревьев для их устойчивого и целевого воспроизводства. Представлены результаты оценки генетической стабильности, динамики роста, продуктивности и качества древесины трех размноженных in vitro клонов осины (6/3, 15/01 и 20/4) в полевых условиях. Микроразмножение осуществляли путем прямого органогенеза с использованием безгормональных питательных сред, что способствовало уменьшению вероятности возникновения сомаклональной изменчивости при культивировании in vitro. По итогам 17-летних полевых испытаний клоны демонстрируют хороший рост и достаточно высокую продуктивность древостоев, сохраняют ростовые особенности материнских деревьев, не проявляют признаков сомаклональной изменчивости. В возрасте 17 лет средняя высота деревьев составила 18...20 м; диаметр ствола – 25...30 см; объем ствола – 0,391...0,553 м3; запас древесины на 1 га при размещении деревьев 4×4 м и сохранности 44...71 % – 111...227 м3/га. Выявлена высокая генетическая стабильность клонов (по микросателлитным локусам, уровню плоидности и миксоплоидии) в условиях in vitro и ex vitro. Показано, что более высокой сохранностью и лучшими показателями качества древесины (по плотности и длине волокна) отличается триплоидный клон 15/01, имеющий выраженную миксоплоидную природу. Это может быть связано с оптимальным сбалансированным соотношением у него клеток разного уровня плоидности (триплоидных, диплоидных и анеуплоидных), которое обеспечивает наиболее эффективную экспрессию генов в конкретных условиях среды. Для цитирования: Машкина О.С., Шабанова Е.А., Вариводина И.Н., Гродецкая Т.А. Полевые испытания размноженных in vitro клонов осины (Populus tremula L.): рост, продуктивность, качество древесины, генетическая стабильность // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 25–38. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.25
The widespread introduction of highly productive and rot-resistant forms and hybrids of aspen (Populus tremula L.) into the forest production is constrained by the lack of effective methods of their vegetative reproduction. Achievements of modern forest biotechnology enable in vitro cloning of economically valuable aspen genotypes and obtain planting material for plantation forest growing. The study of the manifestation features of valuable traits and genetic stability of in vitro clones propagated in the field (ex vitro) is important for the development of effective and reliable propagation methods that guarantee the preservation of the genetic and economic value of parent trees for their sustainable and targeted reproduction. The results of genetic stability evaluation, growth dynamics, productivity and wood quality of three in vitro propagated aspen clones (6/3, 15/01, and 20/4) in the field are presented. Micropropagation was carried out by direct organogenesis using hormone-free nutrient media. According to the results of 17-year field trials, clones demonstrate good growth and sufficiently high productivity of stands; preserve the growth characteristics of parent trees, showing no signs of somaclonal variability. At the age of 17, the average height of the trees was 18–20 m; the trunk diameter was 25–30 cm; the trunk volume was 0.391–0.553 m3; the timber volume was 111–227 m3/ha at trees placing 4×4 and survival rate 44–71 %. High genetic stability of clones in vitro and ex vitro was revealed based on the results of analysis of microsatellite loci, ploidy level and mixoploidy. It is shown that the triploid clone 15/01, which has high myxoploidy level, is characterized by a higher preservation and better wood quality attributes (wood density and fiber length) than diploid clones. This is probably due to the optimal balanced ratio of cells with different ploidy levels (triploid, diploid, and aneuploid), which provides the most effective expression of genes in specific environmental conditions. For citation: Mashkina O.S., Shabanova E.A., Varivodina I.N., Grodetskaia T.A. Field Trials of in vitro Propagated Aspen Clones (Populus tremula L.): Growth, Productivity, Wood Quality, and Genetic Stability. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 25–38. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.25

38

Динамика радиального прироста кедра сибирского Pinus sibirica Du Tour при различных режимах рубок уход = Dinamics of the Radial Growth of Siberian Pine Pinus sibirica Du Tour under Different Thinning Modes

Автор: Дебков
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Создание и формирование кедровников различного целевого назначения, и особенно кедросадов, является актуальной проблемой российского лесоводства. Рассмотрена динамика радиального прироста деревьев кедра сибирского Pinus sibirica Du Tour после рубок ухода с разными режимами (способ, число приемов и др.). Анализ выполнен как на уровне всего сообщества, так и по элементам леса. Исследования проведены на экспериментальных объектах, расположенных на территории Ханты-Мансийского автономного округа и Тюменской области в подзоне средней тайги. Установлено, что реакция кедра сибирского на рубки формирования кедросадов зависит от интенсивности, числа приемов и времени проведения рубок ухода, а также от возрастной и морфологической структуры кедра сибирского на вырубках и под пологом производных лесов. Выявлено, что экстенсивные кедросады формируются как при интенсивных, так и при систематических рубках ухода. В этом случае средний радиальный прирост колеблется от 3 до 5 мм/год, что обеспечивает не только ритмичный поступательный рост, но и физиологическое развитие. Как следствие, по истечении 30–35 лет практически все деревья уже вступили в генеративную фазу и активно семеносят. Однократные, особенно рубки с малой выборкой (менее 50 %), приводят к формированию интенсивных кедросадов со средним приростом ствола от 2 до 3 мм/год. Перегущенность древостоя не только снижает радиальный прирост кедра сибирского, но и замедляет скорость протекания онтогенетических стадий и фаз, поэтому в этих кедросадах присутствуют деревья, которые еще ни разу не давали урожая шишек. Для цитирования: Дебков Н.М. Динамика радиального прироста кедра сибирского Pinus sibirica Du Tour при различных режимах рубок ухода // Лесн. журн. 2019. № 6. С. 9–24. (Изв. высш. учеб. заведений)
Creation and formation of Siberian pine forests for various purposes, and especially Siberian pine seed orchards, is an urgent issue of Russian forestry. The article deals with the dynamics of the radial growth of Siberian pine Pinus sibirica Du Tour trees after thinning with different modes (method, number of methods, etc.). The analysis was performed both at the stand, and tree levels. The studies were carried out at the experimental plots located in the KhantyMansiysk autonomous district and Tyumen region in the middle taiga subzone. As a result Creation and formation of Siberian pine forests for various purposes, and especially Siberian pine seed orchards, is an urgent issue of Russian forestry. The article deals with the dynamics of the radial growth of Siberian pine Pinus sibirica Du Tour trees after thinning with different modes (method, number of methods, etc.). The analysis was performed both at the stand, and tree levels. The studies were carried out at the experimental plots located in the KhantyMansiysk autonomous district and Tyumen region in the middle taiga subzone. As a resultCreation and formation of Siberian pine forests for various purposes, and especially Siberian pine seed orchards, is an urgent issue of Russian forestry. The article deals with the dynamics of the radial growth of Siberian pine Pinus sibirica Du Tour trees after thinning with different modes (method, number of methods, etc.). The analysis was performed both at the stand, and tree levels. The studies were carried out at the experimental plots located in the KhantyMansiysk autonomous district and Tyumen region in the middle taiga subzone. As a result of the research it has been established that the response of Siberian pine to thinning depends on intensity, number of methods and timing, as well as on age and morphological structure of Siberian pine on clearings and under the canopy of secondary forests. It was found that extensive (low density) Siberian pine seed orchards are formed both under intensive and systematic thinning. In this case, the average radial growth ranges from 3 to 5 mm/yr, which provides not only a rhythmic progressive growth, but also physiological development. Thereby, after 30–35 years substantially all trees have already entered the generative phase and actively seeding. Single thinning, especially with small selection (less than 50 %) leads to the formation of intensive (high density) seed orchards with an average growth of trunk from 2 to 3 mm/yr. Overgdense, aside from reduction of Siberian pine radial growth, slows down the rate of ontogenetic stages and phases. As a result, in these seed orchards there are trees that have never given cones. For citation: Dynamics of the Radial Growth of Siberian Pine Pinus sibirica Du Tour under Different Thinning Modes. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 6, pp. 9–24. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.9

39

Охлаждение молока на молочных фермах.

Автор: Козловцев Андрей Петрович
ФГБОУ ВПО Оренбургский государственный аграрный университет

В монографии рассматриваются проблемы охлаждения молока на молочно-товарных фермах. Проанализированы вопросы использования естественного и искусственного холода, предложены новые способы заготовки природного льда для использования на молочных фермах. Установлены закономерности при использовании фляжных охладителей молока. Показаны пути и методы снижения затрат на охлаждение молока на фермах за счет использования природного холода в течение всего года.

Предпросмотр: Охлаждение молока на молочных фермах..pdf (2,1 Мб)
40

Содержание тяжелых металлов в почве и древесной растительности в условиях городской агломерации = Heavy Metals Content in Soils and Woody Vegetation of Urban Area

Автор: Карбасникова
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Одним из путей нивелирования влияния опасных факторов среды на комфортность проживания в городе признается создание зеленых насаждений целевого состава. Цель данной работы – проанализировать содержание тяжелых металлов в почве и древесных растениях на разной удаленности от автомобильных дорог в урбаносреде (г. Вологда). Для анализа выбраны породы, преобладающие в зеленых насаждениях изучаемого населенного пункта. В большинстве объектов встречается береза пушистая (Вetula pubescens) и ель колючая (Picea pungens), в живых изгородях вдоль дорог наиболее популярен кустарник – карагана древовидная (Caragana arborescens). Установлено содержание высокотоксичных поллютантов (кадмия, свинца, цинка, меди, никеля, хрома). В почвах г. Вологды не зафиксировано наличия подвижных форм тяжелых металлов, концентрация которых бы превышала предельно допускаемую. Однако содержание цинка и кадмия у автомобильных дорог выше фонового значения для европейской части России. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах по мере удаления от дороги снижается. Такая же тенденция отмечена и для ассимиляционного аппарата исследуемых деревьев и кустарников. В листьях и хвое дендрофлоры больше всего накапливается цинка, второе место занимает медь, третье – свинец. Определено, что карагана древовидная и береза пушистая способны аккумулировать тяжелые металлы в листьях. Выявлено, что коэффициент биологического поглощения выше у таких элементов, как медь, цинк и свинец. Для цитирования: Карбасникова Е.Б., Залывская О.С., Чухина О.В. Содержание тяжелых металлов в почве и древесной растительности в условиях городской агломерации // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 216–223. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.216.
Creation of green areas of target composition is one of the ways of levelling the influence of hazardous environmental factors on the comfort of living in the city. The research purpose is content analysis of heavy metals in soils and woody plants at different distances from roads of the urban environment (Vologda). Breeds prevailing in the green areas of the studied settlement were selected for the analysis. Downy birch (Betula pubescens) and blue spruce (Picea pungens) are found in a majority of objects; Siberian pea shrub (Caragana arborescens) is the most popular shrub in hedges along the roads. The content of highly toxic pollutants (cadmium, lead, zinc, copper, nickel, chromium) has been found. The presence of active forms of heavy metals, the concentration of which would exceed the maximum allowable concentration, has not been recorded in the soils of Vologda. However, the content of zinc and cadmium near the roads is higher than the background value for the European part of Russia. The content of active forms of heavy metals in soils near the road and with distance from it reduces. The same trend was noted for the assimilation apparatus of the studies trees and shrubs. In leaves and needles of dendroflora, zinc accumulates the best of all, copper takes the second place, and lead takes the third place. It was determined that Siberian pea shrub and downy birch are able to accumulate heavy metals in leaves. It was found that the biological absorption factor is higher for elements such as copper, zinc, and lead. For citation: Karbasnikova E.B., Zalyvskaya O.S., Chukhina O.V. Heavy Metals Content in Soils and Woody Vegetation of Urban Area. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 216–223. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.216

41

Возрастная динамика структуры надземной фитомассы культур сосны обыкновенной до 25-летного возраста в условиях Западного Хэнтэя (Северная Монголия) = Age-Related Dynamics of Above-Ground Phytomass Structure of Scots Pine Plantations Aged up to 25 in the Western Khentii Mountains of Northern Mongolia

Автор: Цогт
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Изучение продуктивности леса является одной из главных задач лесной науки на протяжении последних 170 лет. Выделяются приоритетность и весомость исследований, направленных на выявление наиболее значимого элемента продуктивности древостоев – массы стволовой древесины. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) – основная порода при искусственном восстановлении хвойных и бореальных лесов Монголии, подвергнутых антропогенным воздействиям. Перед нами стояла задача изучить возрастную динамику структуры надземной фитомассы культур сосны обыкновенной в условиях Западного Хэнтэя (Северная Монголия). Объектами служили чистые по составу участки культур сосны обыкновенной, созданные методом посадки, в возрасте от 9 до 25 лет. На временных пробных площадях отбирали по 10 модельных деревьев, которые разделяли на фракции: сухие ветви (сучья), живые ветви, хвоя, кора ствола, древесина ствола. Установлено, что общий запас древостоя в исследуемом возрастном интервале постепенно повышался и к возрасту 25 лет достигал 21,8 м3/га. Масса стволовой древесины в общей надземной фитомассе с возрастом также увеличивалась. В процентном отношении этот показатель изменился от 23,1 % в 9-летних культурах до 47,8 % в 25-летних. Для такой фракции фитомассы, как хвоя, присуща обратная зависимость: процент массы хвои в надземной фитомассе уменьшается от 57,7 % в 9-летних культурах до 15,0 % в 25-летних. Полученные результаты могут быть использованы при формировании базы данных о фитомассе лесов Монголии, а также при проектировании противопожарных мероприятий и прогнозировании численности хвое- и листогрызущих насекомых. Для цитирования: Цогт З., Дугаржав Ч., Лобанов А.И., Гэрэлбаатар С., БулганЭрдэнэ Б. Возрастная динамика структуры надземной фитомассы культур сосны обыкновенной до 25-летного возраста в условиях Западного Хэнтэя (Северная Монголия) // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 208–215. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.208.
The evaluation of forest productivity has been one of the main objectives of forest science for the last 170 years. Forest science in recent decades has highlighted the priority and significance of research aimed at identifying the most significant parameter of forest stands productivity – the mass of stem wood. Scots pine (Pinus sylvestris L.) is the main tree species, which is generally used for artificial reforestation in coniferous boreal forests of Mongolia. The research purpose was to study the age-related dynamics of above-ground phytomass structure of Scots pine plantations growing in the western Khentii Mountains of northern Mongolia. The study involved differently aged monocultures ranging from 9 to 25 years, artificially established by filling-up Scots pine seedlings. Model trees were selected from temporary sample plots (10 from each). The phytomass of each sampled tree was separated into the following fractions: dry and live branches, needles, bark and stem wood. We have found a gradual growth in tree volume with increasing plantation age, and at the age of 25 the total tree volume reached 21.8 m3 ha–1. A regular growth of relative proportion for stem wood phytomass fraction is observed in total above-ground phytomass with age. The relative proportion of stem wood in above-ground phytomass increased from 23.1 % (9-year old) to 47.8 % (25-year old) in the studied plantations. There is an inverse correlation for the needles phytomass fraction. Percentage of needles in the above-ground phytomass decreases from 57.7 % in 9-year-old plantations to 15.0 % in 25-year-old ones. The obtained results can be used in estimation of tree phytomass in forest plantations of northern Mongolia. Therefore, the findings of this study might be useful to develop a forest management plan aimed at improvement of forest productivity, and quality of forest conservation measures against pests and fires. For citation: Tsogt Z., Dugarjav Ch., Lobanov A.I., Gerelbaatar S., Bulgan-Erdene B. AgeRelated Dynamics of Above-Ground Phytomass Structure of Scots Pine Plantations Aged up to 25 in the Western Khentii Mountains of Northern Mongolia. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 208–215. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.208

42

Роль лесов в создании экологически комфортной среды обитания и меры для ее реализации = The Role of Forests in Creation of a Comfortable Ehvironment and Measures for Its Implementation

Автор: Моисеев
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

В статье рассматривается экологическая роль лесов в организации устойчивого управления и пользования ими, а также необходимые мероприятия для создания экологически комфортной окружающей среды на примере Московской области. Для цитирования: Моисеев Н.А. Роль лесов в создании экологически комфортной среды обитания и меры для ее реализации // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 203–207. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.203.
The article discusses the ecological role of forests for the organization of sustainable management and use of forests, as well as the necessary measures for creation of an comfortable environment on the example of Moscow region. For citation: Moiseev N.A. The Role of Forests in Creation of a Comfortable Environment and Measures for Its Implementation. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 203– 207. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.203

43

Формирование структуры плит малой плотности из гидродинамически активированных мягких отходов деревообработки = Structure Formation of Low-Density Boards from Hydrodynamically Activated Soft Wood Waste

Автор: Ермолин
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Древесные плиты находят широкое применение во многих областях, особенно в домостроении. В последние 20 лет активно проводятся исследования в области получения древесных плит малой плотности. В статье приводятся результаты работ по изучению влияния гидродинамической обработки древесных частиц (опилок) на их физические свойства и геометрические характеристики в целях выяснения механизма аутогезионного взаимодействия в процессе формирования плитных материалов малой плотности без использования связующих веществ. Обработка частиц проводилась в гидродинамическом диспергаторе роторно-пульсационного типа. Для оценки степени обработки использовался показатель водоудерживающей способности. Для контроля за величиной фибриллирования древесных частиц и увеличением доступных межфазных поверхностей в результате обработки применены метод определения адсорбции воды древесиной и растровая электронная микроскопия. Для сохранения капиллярной структуры гидродинамически обработанной древесной массы ее замораживали при температуре –60 ºС, после чего подвергали лиофильной сушке. Построены изотермы сорбции исходных опилок, опилок, обработанных в гидродинамическом диспергаторе и лиофильно высушенных, а также полученных древесных плит малой плотности. Установлено, что изотермы сорбции гидродинамически обработанных и лиофильно высушенных древесных частиц существенно отличаются от изотерм исходных опилок и готовых плит. Проведенные расчеты по методу Брунауэра, Эммета, Тейлора показали, что удельная поверхность обработанных и лиофильно высушенных древесных частиц составляет около 350 м2/г абс. сухой массы, исходных опилок и полученных плит – примерно 130 м2/г абс. сухой массы. Это говорит о том, что гидродинамическая обработка позволяет существенно повысить фибриллирование древесных частиц, тем самым увеличить площадь доступных межфазных поверхностей, что создает условия для аутогезионного взаимодействия между частицами, в результате чего формируется структура плит без использования связующих веществ. Методом растровой электронной микроскопии изучена динамика изменения геометрических характеристик древесных частиц в процессе гидродинамической обработки, установлено, что при этом происходит измельчение древесных опилок и увеличивается доля лентообразных частиц в виде частично разрушенных трахеид с фибрилированными поверхностями. При высокой степени обработки (водоудерживающая способность по Джайме – 250 %) древесная масса становится более однородной. Для цитирования: Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Казицин С.Н., Намятов А.В. Фор- мирование структуры плит малой плотности из гидродинамически активированных мягких отходов деревообработки // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 148–157. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.148 Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ, правительства Красноярского края, краевого фонда науки в рамках научного проекта «Исследование процессов структурообразования материалов из кавитационно активированной древесины».
Wood boards find wide application in many fields, especially in house building. Research has been actively conducted in the field of obtaining low-density wood boards in the past 20 years. This article presents the results related to studying the influence of hydrodynamic processing of wood particles (sawdust) on their physical properties and dimensions, for the purposes of identifying the mechanism of autohesion interaction in formation of low-density boards without the binding agents. The particles were processed in a hydrodynamic rotarypulsed disperser. Water retention value (WRV) was used in order to evaluate the degree of processing. A method for determination of water adsorption by wood, and scanning electron microscopy were taken as a criterion of the fibrillation size of wood particles and increase in available interphase surfaces as a result of processing. Hydrodynamically processed wood pulp was frozen at –60 ºС and then lyophilized in order to preserve its capillary structure. As a result of the study, we have constructed sorption isotherms of the following samples: initial sawdust, sawdust processed in the hydrodynamic disperser and lyophilized, and lowdensity wood boards. It was found out that the sorption isotherms of hydrodynamically processed and lyophilized wood particles are considerably different from the isotherms of initial sawdust and final boards. The calculations made according to the BET method showed that the specific surface area of the processed and lyophilized wood particles is about 350 m2/g of dry weight, and the area of the initial sawdust and obtained boards is approximately 130 m2/g of dry weight. This suggests that hydrodynamic processing allows us to considerably increase the fibrillation of wood particles, thereby increase the area of available interphase surfaces, which creates the conditions for autohesion interaction between the particles. As a result the board structure is formed without binding agents. The dynamics of changes in the wood particles dimensions under hydrodynamic processing was studied by the scanning electron microscopy. Sawdust crushing and increasing the share of ribbon-shaped particles in the form of partially destroyed tracheids with fibrillated surfaces take place at that. The wood pulp becomes more homogeneous under the high degree of processing (water retention value by the Jaime method – 250 %). For citation: Ermolin V.N., Bayandin M.A., Kazitsin S.N., Namyatov A.V. Structure Formation of Low-Density Boards from Hydrodynamically Activated Soft Wood Waste. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 148–157. DOI: 10.17238/issn0536- 1036.2019.5.148 Funding: The study was carried out with the financial support from the Russian Foundation for Basic Research, the Government of Krasnoyarsk Krai, and the Krasnoyarsk Regional Fund for Scientific and Technical Development Support within the frame of a scientific project “Study of Structuring Materials made of cavitation activated wood”.

44

Математическая модель модульного принципа подбора системы машин для создания и эксплуатации лесных плантаций = Mathematical Model of the Modular Approach for Selection of a System of Machines for Creation and Operation of Forest Plantations

Автор: Воронов
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Лесные плантации успешно создаются и эксплуатируются во многих странах с середины прошлого века. Более 50 % всей заготавливаемой и перерабатываемой древесины в мире является продукцией целевого лесовыращивания, созданной на лесных плантациях. В Российской Федерации в результате многолетнего, экстенсивного лесопользования, несмотря на огромные лесные запасы и далеко не полное использование расчетной лесосеки, лесоперерабатывающие предприятия начинают ощущать нехватку сырья. Стоимость древесного сырья постоянно растет, что связано с повышением ставок платы за лес на корню, увеличением расходов на эксплуатацию и обслуживание лесных машин импортного производства, ростом курсов доллара и евро. Прежде всего начинающийся сырьевой голод лесоперерабатывающих предприятий и рост стоимости древесного сырья обусловлены постепенным исчерпанием доступных эксплуатационных спелых лесов. При этом среднее расстояние вывозки заготавливаемой в естественных лесах древесины постоянно растет, ежегодно увеличиваются затраты на создание и эксплуатацию лесовозных дорог, а длительный оборот рубки, особенно хвойных пород, усугубляет складывающуюся ситуацию. Одной из проблем, препятствующих в настоящее время эффективному созданию лесных плантаций, является отсутствие в нашей стране научно обоснованной системы машин, способной выполнять весь цикл работ, начиная с посадки (посева) древесных растений и заканчивая сбором древесного урожая и подготовкой территории под новую сукцессию. Очевидно, что данная система машин должна базироваться на модульном принципе построения, включать возможный минимум машин и механизмов, иметь высокий коэффициент технической готовности и низкие удельные эксплуатационные затраты. В статье приведена математическая модель, основанная на модульном принципе подбора системы машин для лесных плантаций. Для цитирования: Воронов Р.В., Марков О.Б., Григорьев И.В., Давтян А.Б. Математическая модель модульного принципа подбора системы машин для создания и эксплуатации лесных плантаций // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 125–134. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.125.
Forest plantations have been successfully established and operated in many countries since the middle of the past century. More than 50 % of all harvested and processed wood in the world are the products of targeted forest cultivation grown on forest plantations. At the same time, in the Russian Federation, lumber enterprises are running out of raw materials as a result of long-term ongoing extensive forest management in spite of huge forest reserves and hardly full use of the annual cut. The cost of wood raw materials is constantly rising, which is due to an increase in rates for standing timber, expenses for operation and maintenance of forest machines of foreign production, and stronger dollar and euro. First of all, the beginning pressure for raw materials of lumber enterprises and rise in the cost of wood raw materials are driven by the gradual exhaustion of available operational mature forests. Herewith, the average distance of removal of wood harvested in natural forests is constantly increasing; the costs for creation and operation of logging roads has increased year on year; and a long cutting period, especially of coniferous wood, worsens the unfolding situation. One of the problems that currently prevents the effective development of forest plantations is the lack of a scientifically grounded system of machines in our country, capable of performing the entire operation cycle from planting (sowing) of woody plants to wood harvesting and preparing the territory for a new succession. It is evident that this system of machines should be based on the modular approach for its construction, include a probable minimum of machines and mechanisms, have a high coefficient of mechanical availability and low operating costs per unit. The article presents a mathematical model based on the modular approach for constructing systems of machines for forest plantations. For citation: Voronov R.V., Markov O.B., Grigorev I.V., Davtyan A.B. Mathematical Model of the Modular Approach for Selection of a System of Machines for Creation and Operation of Forest Plantations. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 125–134. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.125

45

Аномалии ветвления березы (Betula) в защитных лесных полосах автомагистралей = Anomalies of Birch (Betula) Branching in Protective Forest Belts of Highways

Автор: Захаров
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Широкий спектр загрязняющих веществ может негативно отражаться на объектах растительного мира. Древесные виды активно аккумулируют поллютанты, образующиеся в результате антропогенной деятельности. Береза как распространенный вид в защитных посадках автомобильных дорог подвергается высокой нагрузке. Цель исследования – сравнительная оценка морфологии березы повислой и ее гибридных форм, подверженных влиянию факторов загрязнения среды выбросами автотранспорта, а также классификация признаков, несвойственных принятому таксономическому описанию вида. В процессе изучения обнаружены модификации вегетативных органов березы повислой вдоль автомагистрали Нижний Новгород–Москва. Морфология частей и органов березы вследствие несвойственных для этого вида экологических условий изменилась, появились различного рода морфозы и модификации. Отмечены выраженные изменения в виде активизации мутовчатости побегов, вариации формы и морфологии листовых пластин, увеличения толщины и структуры покровных тканей. Установлено, что измененные признаки возникают по закономерностям, зависящим от удаленности растений от источника загрязнения и пространственного расположения их вегетативных частей и органов. Выявленные закономерности могут быть использованы при селекции березы, устойчивой к химическому загрязнению, а также при совершенствовании методов дендроиндикации. Для цитирования: Захаров А.Б., Бессчетнов В.П. Аномалии ветвления березы (Betula) в защитных лесных полосах автомагистралей // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 95–104. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.95.
A wide range of pollutants can reflect adversely on species of wild flora. Woody species actively accumulate pollutants formed as a result of anthropogenic activities. Birch as a widespread species in protection plantations of highways undergoes a high load. The research purpose is a comparative analysis of morphology of silver birch and its hybrid forms, which suffer from environmental pollution from vehicle emissions; as well as classification of parameters that are not usual for the accepted taxonomic description of the species. Modifications of vegetative organs of silver birch were found along the Nizhny Novgorod – Moscow highway during the research. Morphology of parts and organs of the birch has changed due to the environmental conditions unusual for this species; various morphoses and modifications have appeared. Marked changes in the form of increased whorled shoots, variations in the shape and morphology of leaf laminas, and an increase in thickness and structure of cover tissues were noted. It was found that modified parameters occur according to patterns that depend on the remoteness of plants from the pollution source and the spatial location of their vegetative parts and organs. The revealed regularities can be used in selection of birch resistant to chemical pollution, as well as in improvement of dendroindication methods. For citation: Zakharov A.B., Besschetnov V.P. Anomalies of Birch (Betula) Branching in Protective Forest Belts of Highways. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 95–104. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.95

46

Водоудерживающая способность хвои в популяциях основных лесообразующих видов хвойных в лесах таежной зоны Сибири = Water-Retaining Capacity of Needles in Populations of the Main Forest-Forming Coniferous Species in the Forests of the Taiga Zone of Siberia

Автор: Тихонова
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Исследованы пределы индивидуальной изменчивости деревьев по водоудерживающей способности хвои в популяциях лесообразующих видов хвойных (сосны обыкновенной, сосны сибирской кедровой, ели сибирской, пихты сибирской), произрастающих в условиях горной, средней и северной тайги Средней и Восточной Сибири. Установлено, что из сравниваемых вечнозеленых видов сосна обыкновенная и сосна сибирская кедровая характеризуются наибольшей внутрипопуляционной изменчивостью по скорости дегидратации хвои, ель сибирская и пихта сибирская – по влагоемкости хвои. При этом в выборках двух последних видов доля деревьев с низкой скоростью потери воды достаточно велика даже во влажных местообитаниях. У более устойчивых к засухе видов сосен меньшую часть выборок составляют деревья, быстро испаряющие влагу, с высокой влагоемкостью хвои, у ели сибирской и пихты сибирской – менее устойчивые к обезвоживанию деревья с низкой влагоемкостью хвои. Выявлены существенные различия между видами в смешанных насаждениях и между географическими популяциями видов по водоудерживающей способности хвои. Самые высокие значения этого показателя получены для сосны обыкновенной и ели сибирской из Якутии, а также для старовозрастных деревьев сосны сибирской кедровой с Западного Саяна. Подчеркивается необходимость сохранения старовозрастных насаждений и деревьев, особенно влаголюбивых темнохвойных видов в условиях меняющегося климата, отличающихся наибольшей засухоустойчивостью хвои. Полученные данные и корреляции между использованными признаками позволяют при- мерно оценить одну из составляющих засухоустойчивости таежных популяций хвойных видов и их внутрипопуляционное разнообразие. Для цитирования: Тихонова Н.А., Тихонова И.В. Водоудерживающая способность хвои в популяциях основных лесообразующих видов хвойных в лесах таежной зоны Сибири // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 83–94. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.83 Финансирование: Работа выполнена в рамках бюджетного проекта ФГБНУ ЗСО ИЛ СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН (проект № 0346-2016-0301) при частичной финансовой поддержке РФФИ, правительства Красноярского края, Красноярского краевого фонда науки в рамках научного проекта № 18-44-240002.
The limits of individual variation of trees by the water-retaining capacity of needles in populations of forest-forming coniferous species (Scots pine, Siberian pine, Siberian spruce and Siberian fir) growing in the conditions of the mountainous, middle and northern taiga of Central and Eastern Siberia were studied. It is found that among the compared evergreen species, Scots pine and Siberian pine are characterized by the highest intrapopulation variation in the rate of needles dehydration; Siberian spruce and Siberian fir are characterized by greater variability in the ability of needles to water absorption. However, in samples of the last two species, the share of trees with a low rate of water loss is quite large, even in wet habitats. In more drought-resistant pine species there is a smaller part of trees, which quickly evaporate moisture and have a high water capacity of needles. While a smaller part of trees of Siberian spruce and Siberian fir are less resistant to dehydration and differ by low water capacity of needles. While in Siberian spruce and Siberian fir a smaller part are trees less resistant to dehydration with low water capacity of needles. We revealed the significant differences between species in mixed stands and between geographic populations of species by water-retaining capacity of needles. The highest values of this indicator were obtained for Scots pine and Siberian spruce from Yakutia, as well as for old-growth trees of Siberian pine from the Western Sayan. The necessity of preserving old-growth stands and trees, characterized by the greatest drought resistance of needles, especially hygrophilous dark coniferous species in a changing climate is emphasized.The obtained data and correlations between the used features allow us to estimate one of the components of drought resistance of taiga populations of coniferous species and their intrapopulation diversity. For citation: Tikhonova N.А., Tikhonova I.V. Water Retaining Capacity of Needles in Populations of the Main Forest-Forming Coniferous Species in the Forests of the Taiga Zone of Siberia. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 83–94. DOI: 10.17238/issn0536- 1036.2019.5.83 Funding: The research is carried out within the framework of the budget project No. 0346- 2016-0301 of the West-Siberian Branch of Sukachev Institute of Forest SB RAS and the Federal Research Center “Krasnoyarsk Science Center SB RAS” with the partial financial support from the Russian Foundation for Basic Research, the Government of Krasnoyarsk Territory, and the Krasnoyarsk Regional Fund of Science in the framework of the research project No. 18-44-240002.

47

Динамика физических свойств подзолистой почвы на вырубках при естественном зарастании = Physical Properties Dynamics of Podzolic Soil in the Naturally Regenerated Cutover Areas

Автор: Ильинцев
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Актуальность исследования обусловлена необходимостью изучения закономерностей изменения физических свойств почвы для прогнозирования периода восстановления после антропогенного воздействия. Цель исследования заключалась в установлении пространственно-временных закономерностей изменения и восстановления физических свойств подзолистой почвы при естественном зарастании вырубок. Объекты исследования расположены в таежной лесорастительной зоне на мелкоконтурных сплошных вырубках с давностью рубки 5, 18 и 28 лет. Исходные участки представлены спелыми насаждениями черничного типа леса с преобладанием в составе сосны. Рубки проводились с использованием на валке деревьев бензомоторных пил, на трелевке – трелевочного трактора. Очистка лесосек осуществлялась одновременно с за- готовкой древесины путем укладки порубочных остатков на волоки. Для установления современной характеристики исследуемых участков проведена оценка естественного лесовозобновления путем закладки 215 пробных площадок (5×5 м) по трансектам. Для определения физических свойств почвы на технологических элементах вы- рубок (пасека, волок) и контроле отобрано 288 образцов: по 96 шт. лесной подстилки (O), подзолистого (Е) и иллювиального (BF) горизонтов почвы. Полученные на разновременных вырубках результаты показали, что физические свойства песчаной почвы динамичны во времени. Через 5 лет после рубки диагностируется уплотнение почвы, особенно на волоках, которое сказывается на повышении плотности сложения (на 15...59 %) со снижением общей пористости (8...11 %) и пористости аэрации верхних горизонтов (8...23 %). Достоверное уплотнение наблюдается в лесной подстилке и подзолистом горизонте, в то время как в иллювиальном горизонте такое различие не доказано. Спустя 18 лет уплотнение почв диагностируется, но происходят процессы ее разуплотнения, которые связаны с активным естественным возобновлением древесных пород и периодом, прошедшим после рубки. Спустя 28 лет физические свойства почв восстановились до исходных показателей. Установлена умеренная корреляционная связь между плотностью сложения почвы и возрастом вырубки (r = –(0,44±0,11)), а также между плотностью сложения и количеством экземпляров естественного лесовозобновления (r = –(0,31±0,10)), которые способствуют разуплотнению почвы после проведения рубки. Для цитирования: Ильинцев А.С., Богданов А.П., Быков Ю.С. Динамика физических свойств подзолистой почвы на вырубках при естественном зарастании // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 70–82. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.70/ Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (проект № 18-34-0031) и РФФИ совместно с Архангельской областью (проект № 17-44- 290127).
The research relevance is driven by the need to study the patterns of changes in the physical properties of soil for prediction the recovery period after anthropogenic impact. The aim of the research was to establish the space-time patterns of changes and restoration of the podzolic soil physical properties during natural regrowth after cuttings. The study objects are located in the taiga forest zone on small-scale clear cuttings with fellings of 5, 18 and 28 years old. The initial plots are represented by the mature stands of blueberry forest with pine domination. Cuttings were carried out with the use of gasoline chainsaws for trees felling, and a skidding tractor for skidding. Clearing of cutting areas was realized simultaneously with timber harvesting by laying slashes on the skidding trails. In order to establish current characteristics of the studied areas, the evaluation of natural reforestation was carried out by laying out 215 test sites (5×5 m) along the transects. In order to determine the soil physical properties on technological elements of cuttings (cutting strip, skidding trails) and control 288 samples were selected: 96 of forest litter (O), podzolic (E), illuvial (BF) soil horizons each. The results obtained at different times of cuttings have shown that the physical properties of sandy soils are dynamic over time. In 5 years after cutting soil compaction is detected, especially on the skidding trails, which affects the increase in bulk density (by 15–59 %) with a decrease in total porosity (8–11 %) and porosity of aeration of the upper horizons (8–23 %). Reliable compaction is observed in the forest litter and podzolic horizon, while in the illuvial horizon such difference is not proven. In 18 years soil compaction is detected. However, there are processes of soil decompression which are related to active reforestation of tree species and period passed after cutting. In 28 years the physical properties of soil were restored to their original values. We have established a moderate correlation between the bulk density of soil and cutting age (r = –(0.44±0.11)), as well as between the bulk density and the number of natural reforestation samples (r = –(0.31±0.10)), which contribute to soil decompression after cutting. For citation: Ilintsev A.S., Bogdanov A.P., Bykov Yu.S. Physical Properties Dynamics of Podzolic Soil in the Naturally Regenerated Cutover Areas. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 70–82. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.70 Funding: The research was carried out with the financial support of the Russian Foundation for Basic Research (Project No. 18-34-0031) and the RFBR together with Arkhangelsk Region (Project No. 17-44-290127).

48

Прогноз адаптивных приспособлений в лесном хозяйстве в связи с возможными климатическими изменениями = Adaptation Scenarios in Forest Management Due to the Possible Climate Changes

Автор: Семёнов
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Усиление антропогенного воздействия на биосферу в XX в. и в начале XXI в. привело к потеплению климата на планете, аридизации и опустыниванию территорий и снижению способности экосистем к саморегуляции и естественному восстановлению. В результате произошло значительное сокращение количества естественных и девственных лесов на планете и формирование на больших площадях производных низкокачественных насаждений. По данным Межправительственной группы экспертов ООН, потепление будет продолжаться и в дальнейшем. При этом в ближайшие 30–40 лет будет возрастать частота возникновения засух, а потери мировой экономики от трансформации климата к 2100 г. могут составить до 20 % от глобального валового продукта. В соответствии с палеонтологическими данными, климат на земном шаре никогда не был стабильным: периоды потепления и похолодания периодически сменяли друг друга. Современное потепление в отличие от предыдущих исторических периодов носит в основном антропогенный характер и в европейской части России происходит главным образом в холодное время года, поэтому амплитуда колебания среднегодовых показателей температуры уменьшается, что заметно снижает континентальность климата. Однако происходящее повышение среднегодовой температуры воздуха в Центрально-Черноземном и Поволжском регионах свидетельствует не об улучшении условий произрастания растений, а об усилении нестабильности климата: повысилась частота повторения засух, аномально суровых и аномально теплых зим, а растения все в большей степени стали подвергаться многократному воздействию стрессовых факторов. Результаты специальных исследований позволили сделать вывод о возможных значительных изменениях климата уже в обозримом будущем. Очевидно, что для минимизации последствий от этих процессов необходимо применять превентивные меры по адаптации к меняющимся климатическим условиям таких метеозависимых отраслей, как лесное хозяйство и агропромышленный комплекс. В случае непринятия необходимых мер изменение климата в лесостепном районе и районе степей Европейской России неизбежно отразится на состоянии лесных экосистем. При этом следует ожидать как изменения их породного состава и уровня биоразнообразия, так и повышения рисков возникновения лесных пожаров, массового распространения вредителей и болезней леса, увеличения частоты и силы экстремальных погодных явлений и ухудшения социально-экономических условий ведения лесного хозяйства. Исследования динамики климата проводились путем изучения температурного режима воздуха и количества выпадавших в регионе осадков за длительный период времени и анализа имеющихся литературных сведений отечественных и международных климатических организаций. Возможные изменения климата оценивали по методике, разработанной межправительственной группой экспертов ООН с учетом будущих выбросов парниковых газов и концентрации их в атмосфере. На основании выполненных исследований сделан вывод, что при развитии даже самого мягкого сценария в конце XXI в. в лесостепном районе и районе степей европейской части России произойдут значительные изменения климатических параметров, которые неизбежно затронут состояние лесных экосистем. При этом ключевыми факторами, имеющими первостепенное значение в ответе управляемых лесов на эти изменения климата, будут лесные пожары, вредители и болезни леса и неблагоприятные погодные условия. В настоящее время лесные экосистемы располагают довольно высоким адаптационным потенциалом. Однако в связи с появлением перечисленных выше факторов риска потребуется проведение упреждающих и стратегических адаптационных мероприятий различной степени заблаговременности, направленных на снижение возможных негативных последствий, способных вывести экосистему из состояния равновесия. Использование только ситуационных и тактических мер не будет способствовать укреплению потенциала лесных экосистем и неизбежно приведет к значительным экономическим потерям. Для цитирования: Семёнов М.А., Высоцкий А.А., Пащенко В.И. Прогноз адаптивных приспособлений в лесном хозяйстве в связи с возможными климатическими изменениями // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 57–69. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.57
The increased human impact on the environment in the 20th and the beginning of the 21st centuries has resulted in global warming, aridization, desertification and reduced ability of ecosystems to adapt to changes and recover from disturbances. As a result, the world natural virgin forests have receded drastically and been replaced by lower quality second-growth forests over large areas. According to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) of the United Nations the warming will continue even further, which will lead to increased drought frequency in the next 30–40 years; as a result by the end of the century the world economy can lose up to 20 % of the global gross product. The paleontological data indicate that the climate on our planet has never been stable: periods of warming have always been followed by periods of cooling and vice versa. Modern warming, in contrast to previous historical periods, is anthropogenic and in the European part of Russia occurs mainly in the cold season. Therefore, the amplitude of oscillation in the average annual temperature decreases, which significantly reduces the climate continentality. However, the increased mean annual air temperature in the Central Chernozem and Volga regions reflects the climate instability rather than the improved growth conditions. Thus, droughts are becoming increasingly frequent as well as abnormally warm and abnormally cold winters. Consequently, plants are suffering from increased influence of multiple stress factors. The results of the special studies enable us to conclude that the climate may significantly change in the foreseeable future. The need for preventive measures in order to minimize the effects of climate changes is indisputable, as only well-conceived actions can help such weatherdependent industries as forestry and agriculture to adapt to changing climatic conditions. It is obvious, that if we fail to take swift actions in this regard, climate changes in the foreststeppe and steppe zones of European Russia will inevitably have serious consequences for the state of forest ecosystems. These consequences might include changes in the species composition and biodiversity level of the forest ecosystems, increased risks of forest fires and mass spread of pests and forest diseases, increased frequency and intensity of extreme weather events and deterioration of economic conditions for forest management. Our studies of trends and patterns in climate were carried out by observation of the air temperature regime and the amount of precipitation in the region over a long period of time. We relied on the available literature of Russian and international climate research organizations. The assessment of possible climate change was carried out using the IPCC methodology. We also took into account future greenhouse gas emissions and their concentration in the atmosphere. The study concluded that in the forest-steppe and steppe zones of the European part of Russia any scenario, even the mildest one, would lead to significant changes in climatic parameters by the end of the 21st century, which would inevitably affect the state of forest ecosystems. Forest fires, pests and forest diseases will become the key stress factors, which will have a paramount impact on managed forests. Currently, forest ecosystems have a fairly high adaptive capacity. However, in order to reduce the potential negative impact of unfavourable factors we need to implement a variety of prevention and adaptation measures with different time frames for the implementation. Appropriate preventive actions timely made can reduce the possible negative effects of climate changes and help to keep the ecosystems balanced. It is important to note that sheer situational and tactical measures cannot increase the adaptive capacity of forest ecosystems and will, therefore, inevitably lead to significant economic losses. For citation: Semenov M.A., Vysotskiy A.A., Pashchenko V.I. Adaptation Scenarios in Forest Management Due to the Possible Climate Changes. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 57–69. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.57

49

Структура разнообразия по вегетативной и генеративной структуре кроны кедра сибирского на плантации с разреженной посадкой = Pattern of Diversity in the Vegetative and Generative Crown Structure of the Siberian Stone Pine on a Seed Orchard with Sparse Tree Planting

Автор: Велисевич
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Исследования характера и природы разнообразия хозяйственно ценных признаков у лесных древесных видов представляют большой интерес не только с позиций лесной селекции и практического лесоводства, но и с общебиологической точки зрения. В ряду объектов внимания ученых-селекционеров особое место занимают орехоплодные виды, к числу которых принадлежит кедр сибирский. Его введение в культуру путем плантационного выращивания древесины и создания промышленных орехоплодных плантаций позволит в будущем резко снизить хозяйственную нагрузку на природные экосистемы. Цель настоящей работы состояла в анализе структуры разнообразия по росту и генеративному развитию кроны деревьев кедра сибирского на специально созданной плантации, где низкий уровень естественного отбора дает возможность для более результативной селекции на скороплодность, рост и семенную продуктивность. Плантация, расположенная на юге равнинной западносибирской части ареала (юг Томской области), создана из семян кедра местной популяции. Они были высажены в 1977 г. в качестве производственных культур с обычной плотностью (0,75×3 м). В 10-летнем возрасте их рассадили на расстоянии 8×8 м. На основе ретроспективного метода, позволяющего по следам на коре побегов восстановить ход их органогенеза и роста, реконструирована динамика вступления в половую репродукцию 89 модельных деревьев, достигших 40-летнего возраста, проведена сравнительная характеристика вегетативного и генеративного развития кроны. Полученные результаты показывают, что в целом исходная идея о зависимости эффективности отбора от условий, в которых формировалось насаждение, подтверждается. В естественном сомкнутом насаждении многие из выявленных в ходе данного исследования лидеров по плодоношению отстали бы из-за среднего или даже слабого роста и, возможно, не достигли бы репродуктивного возраста. На плантации с разреженной посадкой они сохранились и вышли в лидеры по плодоношению. Раннее начало плодоношения, даже в условиях разреженной посадки, положительно связано со скоростью роста в прегенеративный период онтогенеза (r = +0,65). Уровень различий по генеративному развитию деревьев оказался гораздо выше, чем по вегетативному. Обилие мужских побегов в кроне и относительная протяженность мужского генеративного яруса определялись прежде всего высотой деревьев. На развитие женской генеративной сферы активный рост дерева в высоту, напротив, не имел заметного влияния. Контрастные различия в связях мужской и женской сферы с различными показателями роста являются, по нашему мнению, весьма интересным результатом. Высокие деревья с неширокой кроной наиболее перспективны для селекции на пыльцевую продуктивность, поскольку имеют более протяженный мужской ярус и благодаря этому имеют больше мужских побегов в кроне. Деревья с широкой кроной перспективны для селекции на семенную продуктивность. Однако урожайность не во всех случаях является прямой функцией размера кроны, а зависит от конкретного генотипа дерева. Это подтверждается тем, что в каждой группе (высоких, средних и низких деревьев) есть индивиды высокоурожайные и низкоурожайные, что открывает возможности для селекции на семенную продуктивность в группах, различающихся по уровню роста. Использование расчетного относительного показателя «на 1 м 2 площади горизонтальной проекции кроны» дало возможность для отбора лучших деревьев по урожайности (сочетающих минимальный размер кроны с количеством шишек на единицу площади кроны) и росту (сочетающих большую высоту и узкую крону). Для цитирования: Велисевич С.Н., Попов А.В. Структура разнообразия по вегетативной и генеративной структуре кроны кедра сибирского на плантации с разреженной посадкой // Лесн. журн. 2019. № 5. С. 35–47. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/ issn0536-1036.2019.5.35
Studies of the diversity of economically valuable traits in forest tree species are of great in- terest not only for forest selection and practical silviculture, but also important as a general biological problem. Among the objects of attention of breeders, a special place is occupied by cone-bearing species such as Siberian stone pine. Its cultivation through the forest tree planta- tions for wood and for cone-bearing will allow in the future to reduce the damage for natural ecosystems significantly. The purpose of this work was to analyze the structure of diversity in growth and generative development of the Siberian stone pine crown on a specially created plantation, where a low level of natural selection makes it possible to more efficiently select for early reproduction, growth and seed productivity. This plantation is located in the south of the area (Western Siberia, south of Tomsk region). It was created from stone pine seeds of the local population, that were sown in 1977 as forest crops with standard density (0,75 х 3 м). At the age of 10, they were planted out at a distance of 8 x 8 m. The vegetative and generative development of 89 trees aged 40 years was analyzed. We used a retrospective method that allows reconstructing of the tree organogenesis and growth on the scars on the bark of the shoots. The start of sexual reproduction has been reconstructed; a comparative characteristic of the vegetative and generative development of the tree crown has been carried out. The re- sults show that, in general, the initial idea of the dependence of the efficiency of selection on the conditions in which the trees were formed is confirmed. In the natural dense stands, many of the leader trees in cone-bearing, which we found in our study, could fall behind due to slow growth and did not live to reproductive age. On the plantation where sparse tree planting was applied, they survived and became the leaders in cone-bearing. Early start of reproduction, even under conditions of sparse tree planting, is positively correlated with the growth rate in the pre-generative period of ontogenesis (r = + 0.65). The level of variations in the gen- erative development of trees was much higher than in the vegetative one. The abundance of male shoots in the crown and the relative length of the male generative zone of crown were determined primarily by the height of the trees. On the contrary, the active growth of the tree in height did not have a noticeable influence on the development of the female shoots and the female generative zone of crown. Contrasting differences in the traits of male and female crown development with growth traits are very interesting result, in our opinion. Tall trees with a narrow crown are most promising for pollen productivity breeding, since they have a longer male generative zone and because of this they have more male shoots in the crown. Trees with a broad crown are promising for seed production breeding. Although seed produc- tivity is not in all cases a direct function of the size of the crown, but depends on the specific genotype of the tree. This is confirmed by the fact that in each group (high, medium and low trees) there are individuals of high-cone-bearing and low-cone-bearing, which is promising for seed production breeding in groups of different growth levels. Using the calculated rela- tive traits «1 m 2 of the area of the horizontal projection of the crown onto the ground surface» made it possible to select the best trees for seed production (combining the minimum size of the crown with the number of cones per unit area of the crown) and growth (combining greater height and narrow crown). For citation: Velisevich S.N., Popov A.V. Pattern of diversity in the vegetative and generative crown structure of the siberian stone pine on a seed orchard with sparse tree planting. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 35–47. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.35 Funding: This work is supported by the Russian Science Foundation under grant no. 18-16-00058.

50

Семеношение и структура шишек у клонов мутационных ведьминых метел кедра сибирского = Cone Production and Cone Structure in the Clones from Mutational Witches’ Brooms of Siberian Stone Pine

Автор: Полякова
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Мутационная ведьмина метла (ВМ) – фрагмент кроны дерева с аномальным морфогенезом, включающим замедленный рост, обильное ветвление, сниженное апикальное доминирование и часто обильное семеношение. Мутационные ведьмины метлы являются основным источником декоративных карликовых привойных сортов хвойных. Кедр сибирский, как и другие хвойные, способен к образованию мутационных ведьминых метел. Для того чтобы установить, какое влияние мутация оказывает на развитие шишек ведьминых метел, был проведен анализ урожайности и разнообразия размеров и структуры шишек у 20 клонов ведьминых метел, а также их сравнение со средней нормальной шишкой кедра сибирского длиной 9 см, шириной 6 см, средним числом семян 57 шт. и долей медиальной фертильной зоны 39,1…60,3 % от общего числа чешуй. Клоны ведьминых метел имели разное количество шишек. Среднее число заложенных шишек у 13-летних клонов составляло 13 шт. Клоны ведьминых метел были очень разнообразны по всем признакам шишек. Самые маленькие шишки по длине отмечены у трех клонов, их длина составила менее 3 см. Два клона из них имели также и самый маленький диаметр: 2,3 и 2,2 см соответственно. Четыре клона имели относительно самые крупные шишки длиной более 4 см, а диаметр 3,4 см. Фертильная зона в шишках у клонов ведьминых метел составляла от 27,8 до 55,6 % от общего числа чешуй, т. е. лишь немного меньше, чем у нормальных шишек. Шишки имели по 40…60 семяпочек, из которых у 20 % клонов развилось менее 20 семян, а у 15 % клонов – более 40 семян на шишку, что на треть меньше, чем у нормальных деревьев кедра сибирского. Число недоразвитых семян в шишках почти у всех клонов было невысоким, однако для некоторых доля недоразвитых семян составляла до 30 % от общего числа семян в шишке. Таким образом, шишки у клонов ведьминых метел были в 2–3 раза мельче, а их качество в целом было хуже, чем у нормальных шишек кедра сибирского, однако урожайность у клонов ведьминых метел в целом была довольно высокой. При этом клоны ведьминых метел обладали очень высоким разнообразием по урожайности и качеству шишек. Лишь единичные клоны с хорошей урожайностью и относительно крупными шишками могут быть перспективными для селекции как орехоплодные сорта. В связи с негативным влиянием густоты кроны ведьминых метел на число и размер их шишек в большинстве случаев наличие и обилие шишек может служить лишь дополнительным признаком, повышающим декоративность карликовых привойных сортов кедра сибирского. При этом все без исключения клоны ведьминых метел фертильны и вполне могут быть использованы для скрещивания и дальнейшей селекционной работы. Для цитирования: Полякова О.И., Жук Е.А., Горошкевич С.Н. Семеношение и структура шишек у клонов мутационных ведьминых метел кедра сибирского// Лесн. журн. 2019. № 5. С. 25–34. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.25 Финансирование: Исследование выполнено при поддержке РНФ (грант № 18-16-00058).
Mutational witches’ broom (WB) is a fragment of tree crown with abnormal morphogenesis, including slow growth, abundant branching, reduced apical dominance and often abundant seed production. Mutational WBs are the main source of ornamental dwarf grafting conifer cultivars. Siberian stone pine, like other conifers, is capable of forming mutational WBs. In order to reveal how the mutation affects the development of WB cones an analysis of the cone yield and cone size and structure in 20 WB clones was made, and they were compared with a mean normal Siberian stone pine cone with length 9 cm, width 6 cm, 57 seeds per cone and the proportion of the medial fertile zone 39.1–60.3% of the total number of scales. WB clones had a different number of cones. Thirteen-year old clones had 13 cones in average. All cone traits varied greatly among the WB clones. Three clones had shortest cones, their length was less than 3 cm. Two of the clones also had the smallest diameter, 2.3 and 2.2 cm, respectively. Four clones had relatively large cones, longer than 4 cm, and diameter 3.4 cm. The fertile zone in the cones of WB clones was from 27.8% to 55.6% from the total number of scales, i.e. only slightly smaller than that in normal cones. The cones contained 40–60 ovules, which gave rise to less than 20 seeds in 20% of the clones, and more than 40 seeds per cone in 15% of the clones, which is a third less than that in normal Siberian stone pine trees. The number of aborted seeds after pollination in cones was almost not high for all clones, however, for some, the proportion of aborted seeds was up to 30% of the total number of seeds per cone. Thus, the cones in WB clones were 2–3 times smaller, and they were generally inferior to normal Sibe- rian stone pine cones, but the yield in WB clones was quite high. At the same time, the WB clones were highly variable in yield and cone quality. Only individual clones with good yield and relatively large cones can be promising for breeding as nut-bearing cultivars. Due to the negative WB crown density on the number and size of their cones, in most cases, the presence and abundance of cones can only serve as an additional feature that enhances the ornamental value of dwarf graft cultivars of Siberian stone pine. At the same time, all WB clones were fertile and could be used for cross-breeding and further selection work. For citation: Polyakova O.I., Zhuk Е.А., Goroshkevich S.N. Cone production and cone struc- ture in the clones from mutational witches’ brooms of Siberian stone pine. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 5, pp. 25–34. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.5.25

Страницы: 1 2 3 ... 30