AGRIS - 

2022

В.И. Федюков | В.Ю. Чернов | М.С. Чернова | О.В. Цой

Исследование взаимосвязи акустических и колориметрических показателей ретродревесины хвойных пород имеет важное научное и практическое значение для разработки неразрушающих способов идентификации резонансного материала в элементах старых сооружений с целью выявления дополнительных источников сырья при ограниченности запасов резонансной древесины в лесах. Представлены результаты комплексных дендроакустических и колориметрических исследований древесины ели и сосны. Обнаружено, что уровни RGB для состаренной древесины в аддитивной цветовой модели ниже в среднем на 12 %, чем для свежезаготовленной древесины. Для всех групп образцов состаренной древесины взаимосвязь уровней RGB с акустической постоянной слабая. Также выяснилось, 39 % образцов ели и 23 % образцов заболонной сосны, отобранных из состаренной древесины, можно отнести к резонансной древесине. Таким образом, старые деревянные конструкции из древесины ели и заболони сосны, подлежащие сносу в связи с длительным сроком эксплуатации, представляют большой практический интерес как источник для получения резонансной древесины с уникальными дендроакустическими свойствами. Установлено, в пределах одной породы или части дерева (заболонь, ядро) цвет остается постоянным, а варьирует лишь его оттенок. Несмотря на то, что результаты изучения колориметрических свойств древесины и акустической константы не показали высокий уровень взаимосвязи, исследования в данном направлении являются актуальными. Подобный результат может быть связан с несовершенством методики определения цвета, а именно с необходимостью учета разного количества и параметров годичных слоев, попадающих в измерительное окно колориметра. Для цитирования: Федюков В.И., Чернов В.Ю., Чернова М.С., Цой О.В. Резонансные акустические и колориметрические характеристики древесины из ретросооружений // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 6. С. 164–177. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-164-177 | The reserves of resonance wood in the forests of the planet are limited, and in many countries they are completely absent, since it is formed only under certain habitat conditions in some trees with genetically determined properties. Therefore, the investigation of correlation between acoustic and colorimetric parameters of coniferous wood retreads has scientific and practical importance for the development of non-destructive methods of resonance material identification in the elements of old structures to reveal additional sources of raw materials. The article presents the results of complex dendro-acoustic and colorimetric studies of spruce and pine wood. The RGB levels for seasoned wood in the additive color model were found to be on average 12 % lower than those for recently harvested wood. The analysis showed that the interrelation of RGB levels with acoustic constant (K) is weak (r2 < 0.3) for all groups of seasoned wood samples. It was also found out that 39 % of the spruce samples and 23 % of the pine sapwood samples selected from the seasoned wood can be attributed to resonance wood, since their K ≥ 12 m4/kgs. Thus, old wooden structures made of spruce wood and pine sapwood to be slated for destruction due to the long term operation are of great practical interest as a source for producing resonance wood with unique dendro-acoustic properties. It was found that within the same wood species or part of a tree (sapwood, heartwood), the color remains constant, and only the tone varies. Although the results of the study of wood colorimetric properties and acoustic constant did not show a high level of correlation, the research in this area is still relevant. This result may be due to the imperfection of the color determination technique, namely the need to consider the different number and parameters of the annual rings that fall into the colorimeter measuring window. Overall, the results presented in this paper can be used in the development of new methods of express wood diagnostics in construction. For citation: Fedyukov V.I., Chernov V.Yu., Chernova M.S., Tsoy O.V. Resonance Acoustic and Colorimetric Characteristics of Wood in Old Structures. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 6, pp. 164–177. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-164-177

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

Э.Ф. Герц | А.В. Мехренцев | Н.Н. Теринов | А.Ф. Уразова

Рассмотрен метод перемещения мини-трактора при трелевке древесины, заготавливаемой в процессе проходной рубки. При этом анализировали не только горизонтальную структуру древостоя, сформировавшуюся в результате внутривидовой конкуренции, но и партнерские отношения образующих микрогруппы деревьев, расстояние между которыми меньше среднего расстояния между деревьями в древостое. Учтена структура и параметры наиболее характерных микрогрупп, формирующих древостои. Это позволяет выбрать маршрут для мини-трактора и успешно осуществлять его перемещение между микрогруппами, где расстояние между деревьями больше среднего расстояния в древостое. На основе анализа взаимного расположения мини-трактора и деревьев смежных микрогрупп, в которых проезд мини-трактора с прицепным устройством вызывает значительные риски повреждения деревьев, построен алгоритм маневрирования для этой транспортной системы и сформулированы ограничения ее входа в створ. Показано, что вход мини-трактора в створ между деревьями под прямым углом обеспечивает наилучшие условия пересечения створа. Минимальный радиус поворота транспортной системы, включающей мини-трактор с прицепным устройством, при перемещении под пологом древостоя должен быть меньше радиуса большей части микрогрупп, формирующих древостой. Выполнен расчет ширины коридора, необходимого для прохода мини-трактора с прицепным устройством при трелевке сортиментов длиной от 2 до 6 м в случае проведения проходной рубки в древостоях Iа, I, II и III классов бонитета при изреживании до относительной полноты 0,7. Показана возможность обоснования длины сортиментов при проведении проходной рубки в зависимости от бонитета и возраста древостоя. Установлено соответствие параметров мини-трактора и длины сортиментов густоте формируемого древостоя, обеспечивающее беспрепятственное маневрирование мини-трактора с прицепным устройством при перемещении под пологом древостоя. Приведены рекомендации по коррекции маршрута при ширине требуемого коридора большей, чем среднее расстояние между деревьями в древостое. Благодарности: Статья подготовлена по результатам работы над темой «Экологические аспекты рационального природопользования» (номер госрегистрации FEUG-2020-0013). Для цитирования: Герц Э.Ф., Мехренцев А.В., Теринов Н.Н., Уразова А.Ф. Обоснование технологических параметров процесса трелевки древесины мини-трактором при проходных рубках // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 6. С. 126–138. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-126-138 | The paper considers the method of the mini tractor moving when skidding timber harvested during increment thinning. We analyzed the stand’s horizontal structure formed as a result of intraspecific competition, as well as the partnership relations of the trees forming microgroups, the distance between which is less than the average distance between trees in the stand. The structure and parameters of the most typical microgroups that form stands were also observed. This allows choosing a route for a mini tractor and successfully moving it between microgroups, where the distance between trees is larger than the average distance in the stand. The article shows an analysis of the mutual arrangement of the mini tractor and trees of the neighboring microgroups, in which the passage of the mini tractor with a trailed device causes significant damage risks to trees. Based on the analysis, the maneuvering algorithm for this transport system is designed and the restrictions on its entry into the target between the trees are formulated. It is shown that the entry of a mini-tractor into the target between the trees at a right angle provides the best conditions for crossing this area. The minimum turning radius of the transport system, comprising a mini-tractor with a trailed device, when moving under the stand canopy should be less than the radius of the majority of the microgroups that form the stand. The calculation of the strip width required for the passage of a mini-tractor with a trailed device when skidding logs with length 2–6 m in the case of increment thinning in stands of the Ia, I, II and III quality classes with thinning up to the relative density of 0.7. The paper shows the possibility of substantiating the length of logs when carrying out an increment thinning depending on the quality class and age of the stand. It is found that the mini tractor parameters and the logs length correspond to the formed stand density, ensuring the smooth maneuvering of the mini tractor with a trailed device when moving under the stand canopy. Guidelines for correcting the route when the width of the required strip is larger than the average distance between trees in the resulting stand are given. Acknowledgments: The article is based on the results of work on the topic “Ecological Aspects of Sustainable Nature Management” (state registration No. FEUG-2020-0013). For citation: Gerts E.F., Mekhrentsev A.V., Terinov N.N., Urazova A.F. Substantiation of the Technological Process Parameters of Wood Skidding with a Mini Tractor in Increment Thinning. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 6, pp. 126–138. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-126-138

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

С.С. Макаров | М.Т. Упадышев | И.Б. Кузнецова | А.В. Заушинцена | Е.И. Куликова | Е.А. Сурина

В связи с сокращением естественных ресурсов обладающих высокой пищевой и лекарственной ценностью лесных ягодных растений, возрастающим спросом на ягодную продукцию и необходимостью биологической рекультивации выработанных торфяных месторождений целесообразно создание плантаций наиболее востребованных видов этих растений. Приведены результаты исследований клонального микроразмножения лесных ягодных растений – клюквы болотной, клюквы крупноплодной, голубики полувысокой, княженики арктической, брусники обыкновенной, красники – перспективных сортов и форм с применением освещения различного типа: светодиодных ламп белого спектра, с комбинацией белого, красного и синего спектров, люминесцентных ламп белого света. При культивировании растений использовали питательные среды WPM, MS с добавлением цитокининов 2-iP и 6-БАП в различных концентрациях. На этапе собственно микроразмножения при выращивании растений клюквы болотной (сорт Дар Костромы, гибридная форма 1-15-635), клюквы крупноплодной (сорт Ben Lear, гибридная форма 1-23-3), княженики арктической (сорт Anna, гибридная форма К-1), брусники обыкновенной (сортов Костромская розовая и Рубин) и красники (формы Сахалинская и Курильская) наибольшее число (3,3…16,9 шт.) и максимальная суммарная длина (13,8…251,1 см) микропобегов растений наблюдались при освещении светодиодными лампами с комбинацией белого, красного и синего спектров. Формирование наибольшего числа микропобегов (13,1 шт.) с максимальной длиной (98,7 см) у растений голубики полувысокой (сорт Northblue, гибридная форма 23-1-11) отмечено при освещении люминесцентными лампами белого света. Существенных различий биометрических показателей растений при освещении различного типа в зависимости от сортов и форм не обнаружено. Применение светодиодных ламп с комбинацией белого, красного и синего спектров оказывает значительное влияние на формирование микропобегов лесных ягодных растений при клональном микроразмножении. Для цитирования: Макаров С.С., Упадышев М.Т., Кузнецова И.Б., Заушинцена А.В., Куликова Е.И., Сурина Е.А. Применение освещения различного спектрального диапазона при клональном микроразмножении лесных ягодных растений // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 6. С. 82–93. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-82-93 | Creation of plantations of the most popular species of forest berry plants with high nutritional and medicinal value is advisable in connection with the reduction of such natural resources and the increased demand for berry products, as well as for the biological reclamation of depleted peat deposits. The paper shows the research results of clonal micropropagation of forest berry plants (cranberry, American cranberry, half-high blueberry, Arctic bramble, lingonberry, Kamchatka bilberry) of promising cultivars and forms using various types of lighting (white LED lamps, LED lamps with a combination of white, red and blue spectra, as well as white fluorescent lamps). Plants were cultivated using WPM and MS nutrient media with the addition of cytokinins 2-iP and 6-BAP in various concentrations. The largest number (3.3–16.9 pcs) and the maximum total length (13.8–251.1 cm) of microshoots of cranberry (Dar Kostromy cultivar, hybrid form 1-15-635), American cranberry (Ben Lear cultivar, hybrid form 1-23-3), Arctic bramble (Anna cultivar, hybrid form K-1), lingonberry (Kostromskaya rozovaya and Rubin cultivars) and Kamchatka bilberry (Sakhalinskaya and Kurilskaya forms) were observed under lighting by LED lamps with a combination of white, red and blue spectra at the “proper micropropagation” stage. The formation of the largest number (13.1 pcs) and the maximum length (98.7 cm) of microshoots of half-high blueberry (Northblue cultivar, hybrid form 23-1-11) was observed under lighting by white fluorescent lamps. There were no significant differences in biometric parameters of plants under different types of lighting depending on cultivars and forms. The use of LED lamps with a combination of white, red and blue spectra has a significant effect on the formation of microshoots of forest berry plants during clonal micropropagation. For citation: Makarov S.S., Upadyshev M.T., Kuznetsova I.B., Zaushintsena A.V., Kulikova E.I., Surina E.A. The Use of Lighting of Various Spectral Ranges for Clonal Micropropagation of Forest Berry Plants. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 6, pp. 82–93. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-82-93

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

В.А. Усольцев | И.С. Цепордей | И.М. Данилин

Лесные экосистемы играют большую роль в стабилизации климата, и непрерывный мониторинг их биомассы имеет первостепенное значение. Технология бортового лазерного сканирования получила широкое распространение при оценке биомассы деревьев за счет дистанционной регистрации таких таксационных показателей деревьев и древостоев, как ширина и площадь проекции кроны, высота дерева и древостоя. В работе использована авторская база эмпирических данных 1550 модельных деревьев ели Picea L. и 535 пихты Abies L. Евразии. База данных содержит сведения о высоте дерева, ширине и длине кроны, биомассе ствола, листвы, ветвей и корней. Выявлено, что наибольшую информативность имеют 2-факторные аллометрические модели компонентов биомассы, включающие в качестве независимых переменных ширину кроны и высоту дерева. Для всех компонентов биомассы установлена положительная связь с шириной кроны и высотой дерева. На статистически достоверном уровне биомасса компонентов одинаковых по размеру деревьев пихты на 45–71 % больше, чем у ели. Это можно объяснить тем, что при одной и той же высоте дерева ширина кроны у пихты на 11 % меньше по сравнению с елью. Оценен вклад зимних температур и осадков в изменчивость компонентов биомассы. Биомасса всех компонентов равновеликих деревьев описывается пропеллерообразной 3D-зависимостью. В теплых регионах при повышении количества осадков биомасса увеличивается, по мере перехода к холодным регионам зависимость характеризуется противоположным или нейтральным трендом. С ростом температуры во влажных регионах биомасса становится больше, по мере перехода в сухие условия – меньше. Включение в аллометрическую модель длины кроны как дополнительной независимой переменной практически не улучшило ее прогностическую способность. Вклад таксационных показателей деревьев, их видовой принадлежности и климатических переменных в объяснение изменчивости компонентов биомассы составляет соответственно 72,9; 13,5 и 13,6 %. Климатические переменные в наибольшей степени объясняют изменчивость биомассы стволов и надземной биомассы (от 18 до 20 %), в наименьшей степени – хвои и ветвей (от 8 до 9 %). Полученные результаты могут быть полезны при лазерном мониторинге биомассы лесов и прогнозировании возможных изменений структуры биомассы деревьев в случае климатических отклонений. Благодарности: Работа выполнена в рамках госзадания FEUZ-2021-0014. Для цитирования: Усольцев В.А., Цепордей И.С., Данилин И.М. Разработка модели биомассы Picea L. и Abies L. для региональных условий Евразии // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 6. С. 38–54. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-38-54 | Forest ecosystems play a major role in climate stabilization, and continuous monitoring of their biomass is of paramount importance. Airborne laser scanning technology has become widespread in assessing tree biomass by remote sensing of such inventory indices of trees and stands as crown width and projection area, tree and stand height. The work uses the author’s observation database of 1550 model trees of spruce (Picea L.) and 535 model trees of fir (Abies L.) growing in Eurasia. The database provides information on tree height, crown width and length, as well as biomass of trunk, foliage, branches and roots. It was found that two-factor allometric models of biomass components, including crown width and tree height as independent variables, are the most informative. A positive correlation with crown width and tree height has been identified for all biomass components. Biomass of components of similar-sized fir trees was found to be 45–71 % higher than that of spruce at the statistically reliable level. This is possibly due to the fact that with the same height the crown width of the fir is 11 % less compared to the spruce. The contribution of winter temperatures and precipitation to the variability of biomass components was estimated. The biomass of all components of equal-sized trees is described by a propeller-like 3D dependence. In warm regions, the biomass increases with increasing precipitation; the dependence is characterized by an opposite or neutral trend with the transition to cold regions. The biomass increases with increasing temperature in humid regions, and decreases with the transition to dry climatic conditions. Inclusion of crown length as an additional independent variable in the allometric model practically did not improve its predictive ability. The contribution of inventory indices of trees, their species, and climatic variables to explaining the variability of biomass components is 72.9, 13.5 and 13.6 %, respectively. Climatic variables explain most of the variability in trunk and above-ground biomass (18 to 20 %), least of all in needles and branches (8 to 9 %). The findings can be useful for laser monitoring of forest biomass and predicting possible changes in tree biomass structure in case of climatic deviations. Acknowledgments: The research was carried out within the framework of the state assignment FEUZ-2021-0014. For citation: Usoltsev V.А., Tsepordey I.S., Danilin I.M. Designing a Model of the Picea L. and Abies L. Biomass for Regional Climatic Conditions in Eurasia. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 6, pp. 38–54. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-38-54

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

А.В. Кабонен | О.И. Гаврилова | И.Т. Кищенко

Представлены фотометрическое устройство и методика, позволяющие в полевых условиях с максимальными детализацией и точностью быстро фиксировать характеристики органов или частей древесных растений в процессе их роста. Методика апробирована при изучении сезонной динамики интродуцированного в условия средней тайги вида Viburnum lantana L. и вида местной флоры V. opulus L. Показано, что в ритмике сезонной динамики видов есть отличия, связанные с влиянием текущего и предшествующего состояний окружающей среды. Наибольшая зависимость наступления начала роста и основного числа фенодат наблюдается от температуры воздуха. Выявлено, что ранние начало и окончание вегетации свойственны V. opulus. Рост и развитие V. lantana происходят при более теплой погоде. Побеги V. opulus начинают расти 18–21 мая, через 11 сут. рост отмечается у V. lantana. Побеги V. opulus прекращают расти 19 июня, побеги V. lantana – на 7 сут. позже. Наиболее длинные побеги текущего года (101 мм) формируются у V. lantana, это на 26 мм больше, чем у V. opulus. Начало роста побегов у V. opulus отмечается при среднесуточной температуре воздуха +4,7 °С и сумме положительных температур 187 °С, у V. lantana данный процесс начинается соответственно при +8,8 °С и 308 °С, причем для начала роста виду требуется 6 дн. со среднесуточной температурой выше +10 °С. Таким образом, изучаемые виды рода Viburnum можно условно разделить на 2 категории: рано (V. opulus) и поздно (V. lantana) начинающие и заканчивающие сезонное развитие. Культивированный в таежную зону V. lantana относится к высокоперспективным видам интродуцентов, поэтому он может быть рекомендован для введения в культурценозы и озеленения населенных пунктов таежной зоны. Благодарности: Исследование выполнено при поддержке Фонда венчурных инвестиций Республики Карелия в рамках Программы поддержки прикладных научных исследований и разработок студентов и аспирантов ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет». Для цитирования: Кабонен А.В., Гаврилова О.И., Кищенко И.Т. Цифровое сканирование роста и развития древесных растений // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 6. С. 55–70. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-55-70 | The paper presents a photometric device and a procedure for quickly recording the characteristics of organs or parts of woody plants during their growth in the field conditions with maximum detail and accuracy. The procedure was tested in the study of seasonal dynamics of Viburnum lantana L. introduced in Middle Taiga and a species of local flora V. opulus L. The research results show that there are differences in the species seasonal dynamics rhythm associated with the influence of the current and previous environmental conditions. Air temperature explains the greatest dependence of the beginning of growth and the majority of phenodates. It was found that early beginning and end of vegetation is typical for V. opulus. The growth and development of the introduced V. lantana occur in a warmer environment. Shoots of V. opulus begin to grow on May 18–21, after 11 days growth is observed in V. lantana. The earliest terms of shoot growth cessation were found in V. opulus (June 19); V. lantana shoot growth ends 7 days later. The longest shoots of the current year (101 mm) were formed in V. lantana, which is 26 mm longer than in V. opulus. The beginning of shoots growth in V. opulus is observed at +4.7 °C average daily air temperature and the sum of positive temperatures 187 °C, in V. lantana this process begins at +8.8 °C and 308 °C, respectively, and the species requires 6 days with average daily temperature above +10 °C to start growing. Thus, the studied Viburnum species can be conditionally divided into 2 groups: early (V. opulus) and late (V. lantana) beginning and ending seasonal development. Cultivated in the taiga zone V. lantana belongs to the highly promising introduced species, so it can be recommended for introduction into cultural cenoses and landscaping of settlements in the taiga zone. Acknowledgments: The research was supported by the Karelia Innovation Business Startup MVP within the framework of the Program for Support of Applied Research and Development of Students and Postgraduate Students of the Petrozavodsk State University. For citation: Kabonen A.V., Gavrilova O.I., Kishchenko I.T. Digital Scanning of Woody Plant Growth and Development. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2022, no. 6, pp. 55–70. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-6-55-70

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

Т.Н. Вахнина | А.А. Федотов | И.В. Сусоева | В.Е. Румянцева

The lower curing temperature of phenol formaldehyde binder allows reducing the costs of producing cellulose-containing materials, such as FSF plywood and thermal insulation composites made of plant wastes. However, the low-temperature production mode provides an insufficient degree of the phenol formaldehyde binder curing, leading to a decrease in water resistance of material based on the phenol formaldehyde binder. A modifier should be added to the phenol formaldehyde binder to reduce the amount of free hydroxymethylol groups in the cured binder and to form a stronger cross-linked structure in low-temperature curing conditions. Hydrogen peroxide was used as a phenol formaldehyde binder modifier in this research. The research results confirmed the hypothesis about the effect of hydrogen peroxide on the intensification of the structure formation of cellulose-containing materials based on the phenol formaldehyde binder. In conditions of low-temperature curing (120 °C for FSF plywood and 100 °C for thermal insulation composites made of plant wastes) modification of phenol formaldehyde binder with hydrogen peroxide reduced the binder curing time, the pressing time of FSF plywood, improved the physical and mechanical properties of FSF plywood and thermal insulation composites made of cellulose-containing filler (soft wood waste and irrecoverable flax spinning waste). When 1.0 % of hydrogen peroxide is added to the binder, the binder curing time reduces by 43.6 %. The addition of 1.0 % of hydrogen peroxide increased the shear strength of FSF plywood by 4.4 % and the static bending strength of plywood by 4.8 %. Modification of the binder with hydrogen peroxide increased water resistance of FSF plywood: plywood thickness swelling has been reduced by 2 % over 24 h in water. The strength of thermal insulation composites made of cellulose-containing wastes increased by 5.2 % with the addition of 1.0 % of hydrogen peroxide, thickness swelling decreased by 4.9 % over 24 h. The obtained research results allow recommending a modifying additive of hydrogen peroxide to phenol formaldehyde binder in an amount of 1.0 % of resin mass to increase the strength properties of FSF plywood and thermal insulation composites made of plant wastes. For citation: Vakhnina T.N., Fedotov A.A., Susoeva I.V., Rumyantseva V.E. Plywood and Thermal Insulation Boards Based on the Modified Phenol Formaldehyde Binder. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2022, no. 1, pp. 155–165. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-155-165 | Снижение температуры отверждения фенолоформальдегидного связующего позволяет уменьшить затраты на производство целлюлозосодержащих материалов: фанеры ФСФ, теплоизоляционных плиточных композитов из растительных отходов. Однако низкотемпературный режим не обеспечивает достаточной степени отверждения фенолоформальдегидного связующего, это приводит к снижению водостойкости материала на основе данного компонента. В условиях низкотемпературного отверждения для уменьшения количества свободных гидроксиметилольных групп в связующем и для формирования более прочно сшитой структуры необходимо введение в фенолоформальдегидное связующее модификатора. В качестве модификатора нами использован пероксид водорода. Результаты подтвердили гипотезу о его влиянии на процесс структурообразования целлюлозосодержащих материалов на фенолоформальдегидном связующем. Модификация фенолоформальдегидного связующего пероксидом водорода позволила в условиях низкотемпературного отверждения (120 °С для фанеры ФСФ, 100 °С для теплоизоляционных композитов из растительных отходов) уменьшить продолжительность отверждения фенольного связующего и прессования фанеры ФСФ, а также улучшить физико-механические показатели фанеры ФСФ и теплоизоляционных композитов из целлюлозосодержащего наполнителя – мягких древесных отходов и невозвратных отходов прядения льна. При введении в связующее добавки 1,0 % Н2О2 продолжительность отверждения снижается на 43,6 %; прочность фанеры ФСФ при скалывании увеличивается на 4,4 %, при статическом изгибе – на 4,8 %, разбухание по толщине за 24 ч пребывания в воде снижается на 2 %; прочность теплоизоляционных композитов из целлюлозосодержащих отходов увеличивается на 5,2 %, разбухание по толщине за 24 ч снижается на 4,9 %. Результаты исследования позволяют рекомендовать для повышения прочностных показателей фанеры ФСФ и теплоизоляционных композитов из растительных отходов модифицирующую добавку Н2О2 к фенолоформальдегидному связующему в количестве 1,0 % от массы смолы. Для цитирования: Vakhnina T.N., Fedotov A.A., Susoeva I.V., Rumyantseva V.E. Plywood and Thermal Insulation Boards Based on the Modified Phenol Formaldehyde Binder // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 1. С. 155–165. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-155-165

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

В.М. Мамедалиева

Одними из наиболее ценных природных ресурсов любой страны являются ее лесные ресурсы. Их нужно беречь. Необходимость охраны лесов существует и в Азербайджане, где на каждого жителя приходится меньше леса, чем в соседних странах. Применение современных методов получения и обработки данных, а также технологий географических информационных систем позволяет свести исследования в этой области к набору стандартных процедур. На примере северо-восточного региона Азербайджана описан процесс обработки спутниковых снимков, имеющихся в открытом доступе, для составления карт лесного покрова за несколько разных лет. Изучены космические снимки со спутников Landsat, полученные во время летних сезонов за различные годы в период с 1987 по 2018 г. Снимки охватывали территорию 5 соседних районов, находящихся на северо-востоке Азербайджана. Предварительная обработка материала включала радиометрическую калибровку и атмосферную коррекцию и была проведена с помощью программного пакета ENVI и модуля FLAASH. Показан процесс окончательной обработки снимков в программе ArcGIS с целью определения площадей, занимаемых лесными массивами в разные годы. Анализ основывался на расчете вегетационного индекса NDVI для всех рассматриваемых изображений. Затем на них выделены участки, имеющие высокие значения NDVI, произведена векторизация, и найдены площади полученных полигонов. Таким образом, для каждого года создан отдельный тематический слой, отражающий площадь лесного покрова в этом году, т. е. всего 3 слоя. Полученные данные сведены в таблицу, по которой построена диаграмма, показывающая динамику изменений площади леса в регионе. Они также стали основой для тематической электронной карты исчезновения лесов. Охарактеризовано продолжение этого процесса. Для цитирования: Мамедалиева В.М. Изменение лесных массивов северо-восточного региона Азербайджана по космическим снимкам // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 1. С. 88–97. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-88-97 | Among the most valuable natural resources of any country are its forest reserves. They need to be preserved. The need for forest protection also exists in Azerbaijan, where there is less forest per inhabitant than in neighboring countries. The use of modern data acquisition and processing methods as well as geographical information system technologies has reduced research in this area to a set of standard procedures. The article describes the stages of processing satellite images available in the public domain, using the case study of the north-eastern region of Azerbaijan, in order to compile forest cover maps over a number of different years. The Landsat images obtained during the summer seasons in different years from 1987 to 2018 are studied. The images covered the territory of 5 neighboring districts in the north-east of Azerbaijan. Preliminary processing of the images included radiometric calibration and atmospheric correction and was carried out using the ENVI software and the FLAASH module. The article also shows the final processing of images using the ArcGIS program in order to determine the areas covered by forests in different years. The analysis was based on the calculation of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). The index was calculated for all considered satellite images. Then sections of images with high NDVI values were highlighted, vectorized, and the areas of the resulting polygons were found. Thus, a separate thematic layer is created for each year, showing the area of forest cover that year, i.e. 3 layers in total. The data obtained were summarized in a table, from which a diagram showing the dynamics of the forest area in the region was created. The data also became the basis for a thematic electronic map of forest loss. The continuation of this process has been described. For citation: Mamedaliyeva V.M. Changes in Forested Areas of the North-Eastern Region of Azerbaijan Revealed by Satellite Images. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2022, no. 1, pp. 88–97. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-88-97

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

А.В. Грязькин | Тхань Чан Чунг | Хунг Ву Ван | А.Н. Прокофьев | Минь Ань Хоанг

Цель исследования – комплексная оценка ресурсов лесного участка, депонированных в березняке черничном. Актуальность работы обусловлена возрастающим интересом стран и регионов к многообразию ресурсов лесных экосистем. Впервые дана материально-денежная оценка основных видов ресурсов лесного участка с березовым древостоем. Состав древостоя: 65Б21Е8Ос3Олс2В1Кл. Его относительная полнота – 0,6, класс бонитета – II, запас древостоя – 344 м3/га. При комплексной оценке учитывали пищевые и лекарственные ресурсы, древесину и лесохимическое сырье, медоносы и березовый сок, продукцию хозяйственно-бытового назначения. Оценку состава и запасов ресурсов лесного участка проводили на круговых учетных площадках по 10 м2 в соответствии с патентом РФ № 2084129. Запасы промысловых видов пищевых, технических и лекарственных растений устанавливали методом укосов, ягод – одноразовым сбором в период созревания, сокопродуктивность березняка – опытным путем с учетом характеристик древостоя. Цены по всем видам ресурсов брали по состоянию на 2019 г. Показано, что стоимость древесины на лесном участке составляет около 15 % (200 840 р./га) от общей стоимости других, учтенных видов ресурсов, т. е. всего 2643 р./га. в пересчете на один год. По запасу преобладает дровяная древесина – более 36 %. Доля деловой древесины – 34 %. Сокопродуктивность березняка – превышает 12 тыс. л/га за сезон. При средней стоимости березового сока 20 р./л доход от реализации сезонного объема сока с 1 га может составить более 257 тыс./р. Наибольший удельный вес по сумме выручки занимает побочная продукция леса – от 70 до 85 % в зависимости от сезона года. Доля пищевых и лекарственных растений – около 10 %. Суммарный доход от реализации учтенных видов ресурсов данного лесного участка оценивается в 1,2 млн р./га. При этом следует учитывать важнейшую особенность такого рода ресурсов – способность самовозобновляться без участия человека. Основные виды ресурсов в березняке пригодны для ежегодной разработки в течение всего срока лесовыращивания. Полученными результатами можно руководствоваться при составлении договора аренды и проекта освоения лесного участка в тех случаях, когда предполагается комплексное использование ресурсов леса или их отдельных видов. Для цитирования: Грязькин А.В., Чан Чунг Тхань, Ву Ван Хунг, Прокофьев А.Н., Хоанг Минь Ань. Комплексная оценка сырьевых ресурсов березняков // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 1. С. 23–35. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-23-35 | The research is aimed at a comprehensive assessment of the forest site resources deposited in a birch blueberry forest. The relevance of the work is based on the increasing interest of countries and regions in the diversity of forest ecosystem resources. A material and financial assessment of the major types of resources of the forest site with a birch stand is given for the first time. The stand composition is as follows: birch, 65 %; spruce, 21 %; aspen, 8 %; alder, 3%; elm, 2 %; and maple, 1 %. The stand is described by the following parameters: the relative density – 0.6; the quality class – II; and the growing stock – 344 m3/ha. Food and medicinal resources, wood and forest chemical raw materials, honey plants and birch sap, and household products were taken into account in the comprehensive assessment. The composition and reserves of the forest site reserves were assessed on the 10 m2 circular survey plots in accordance with the patent no. RU 2084129 C1 “Seedling Growth Registering Method”. The commercial species reserves of edible, technical and medicinal plants were estimated using the mowing method; berries – by a single collection during the ripening period. The sap production of the birch forests was determined empirically, based on the stand parameters. The prices for all types of resources were used as of 2019. It is shown that the cost of timber on the forest site is about 15 % (200,840 rub/ha) of the total cost of the other recorded types of resources, i.e. totally 2,643 rub/ha in terms of one year. The stock is dominated by firewood – over 36 %; the share of industrial wood is 34 %. The sap productivity of the birch forest is more than 12 ths L/ha per season. With an average birch sap cost of 20 rub/L, the income from the sale of seasonal sap volume per 1 ha can be more than 257 ths rub. By-products account for the largest share of revenue, ranging from 70 to 85 % depending on the season of the year. The share of edible and medicinal plants is about 10 %. The total income from the sale of the recorded types of resources of this forest site is estimated to be 1.2 mln rub/ha. The most important feature of this kind of resources is their ability to regenerate themselves without human participation. The main types of resources in the birch forest can be used annually during the entire period of reforestation. The obtained results can be used when drafting an agreement on the lease and a project for the development of a forest site where integrated utilization of forest resources or their individual types is assumed. For citation: Gryazkin A.V., Tran Trung Thanh, Vu Van Hung, Prokof’yev A.N., Hoang Minh An. Integrated Assessment of Raw Material Resources of Birch Forests. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2022, no. 1, pp. 23–35. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-23-35

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

А.О. Коршунов | Е.А. Лаврентьева | М.А. Лазарев | А.Б. Радбиль

Рациональная переработка отходов лесохимического производства является одной из актуальных проблем современной технологии. Талловый пек, побочный продукт целлюлозно-бумажного производства, нашел применение как потенциальный источник фитостеринов. Фитостерины, или растительные стеролы, – природные соединения, полициклические спирты, по строению близкие к стероидам. Благодаря своей биологической активности фитостерины используются в таких сферах, как фармацевтика, косметология, в качестве функциональных продуктов и др., что делает их коммерчески привлекательными. Рассмотрена стадия омыления таллового пека, в результате которой удается получить фитостерины в свободной форме из их сложных эфиров с жирными и смоляными кислотами. Центральный композиционный план, дополненный шестью звездными точками, был выбран для определения совокупного влияния трех факторов и для планирования минимального количества опытов, а методология поверхности отклика использована для нахождения оптимальных значений переменных. На основании экспериментальных данных разработаны регрессионные модели, отражающие влияние основных технологических факторов (избыток щелочи, температура и время омыления) на степень омыления фитостеринов в омыленном талловом пеке и сложных эфиров в получаемом экстракте. Проведен статистический анализ этих моделей. При помощи дисперсионного анализа доказана их адекватность. Экспериментальные и предсказанные значения находились в тесном согласии. Разработанные математические модели в виде регрессионного полинома посредством программного обеспечения Minitab позволяют найти оптимальные значения входных переменных процесса при одновременном достижении максимальной степени омыления фитостеринов (98,1 %) с минимальным значением эфирного числа в экстракте (4 мг KOH/г): температура омыления – 121,7 °С, продолжительность процесса – 3,18 ч и избыток щелочи – 100 %. Таким образом, были получены надежные модели для прогнозирования степени омыления фитостеринов и эфирного числа в экстракте, которые могут быть использованы в промышленном процессе омыления таллового пека. Для цитирования: Коршунов А.О., Лаврентьева Е.А., Лазарев М.А., Радбиль А.Б. Оптимизация процесса омыления таллового пека методом планирования эксперимента // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 1. С 173–187. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-173-187 | Sustainable recycling of wood chemical production wastes is one of the current issues of modern technology. As a by-product of the pulp and paper industry, tall oil pitch has found application as a potential source of phytosterols. Phytosterols or plant sterols are natural compounds, polycyclic alcohols structurally similar to steroids. Due to their biological activity, phytosterols are used in such areas as pharmaceutics and cosmetology, as functional products, etc., which makes them commercially attractive. This paper considers the stage of saponification of tall oil pitch, which yields free phytosterols from their esters with fatty and resin acids. A central composite design complemented by six star points was chosen to determine the combined effect of the three factors and to plan the minimum number of experiments; the response surface methodology was used to determine the optimal values of the variables. Regression models showing the impact of the basic technological factors (excess alkali, temperature and duration of saponification) on the degree of saponification of phytosterols in saponified tall oil pitch and esters in the obtained extract were developed based on the experimental data. A statistical analysis of the models was carried out. Their validity has been proved by means of analysis of variance. The experimental and predicted values closely correlated. The developed mathematical models in the regression polynomial form enable to find the optimal values of the input process variables using the Minitab software while simultaneously reaching the maximum degree of saponification (98,1 %) with the minimum value of the ether number in the extract (4 mg KOH/g): saponification temperature – 121.7 °C, process duration – 3.18 h, and excess alkali – 100 %. Thus, reliable models for predicting the degree of saponification of phytosterols and the ester number in the extract were obtained. These models can be used in industrial saponification of tall oil pitch. For citation: Korshunov A.O., Lavrenteva E.A., Lazarev M.A., Radbil’ A.B. Optimization of Tall Oil Pitch Saponification by Experimental Design. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2022, no. 1, pp. 173–187. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-1-173-187

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2022

В.И. Мелехов | И.И. Соловьев | Н.Г. Пономарева

Рабочим инструментом круглопильных станков является круглая пила. Ее состояние во многом определяет качество обработки материала. Полотно круглой пилы в процессе резания подвергается сложному воздействию силовых и температурных факторов. Они вызывают удлинение и деформацию пильного полотна, возникновение внутренних напряжений, выводящих его из плоской формы упругого равновесия и снижающих работоспособность инструмента. Возможность пил противодействовать этим факторам определяется жесткостью и устойчивостью пильного полотна. Полотно круглой пилы принято условно делить на три зоны: периферийную, среднюю и центральную. Наибольшее влияние на устойчивость оказывает средняя часть диска. Первоначально пильный диск имеет плоскую форму равновесия, которое может быть нарушено любым внешним воздействием на пилу в процессе резания. Нарушение равновесия становится причиной отклонения полотна и режущей кромки пилы от исходного рабочего состояния и снижения точности и качества обработки древесины. Для предотвращения влияния внешних сил у круглой пилы в средней части полотна формируют коаксиальные зоны пластической деформации определенной ширины. При этом под действием созданных напряжений появляется эффект натяжения полотна. Применяют два способа формирования таких зон: проковку и вальцевание. Создание нормированных напряжений в пильном диске круглой пилы осуществляют локальным контактным воздействием рабочего органа пилоправного инструмента на стальной диск пилы в определенных местах средней зоны. В обработанных кольцевых зонах формируют напряжения сжатия, компенсирующие силы центробежного ускорения, температурный нагрев отдельных зон полотна пилы, внешние продольные и поперечные изгибающие силы, возникающие в полотне при обработке древесины. Способы создания кольцевых зон полей пластической деформации, предусматривающие механическое воздействие на полотно пилы, имеют существенные недостатки. Для их устранения необходимы принципиально новые технические решения. Предложено формировать коаксиальные поля остаточных напряжений диска пилы термопластическим воздействием, заключающимся в создании нормированных остаточных напряжений в пильном полотне концентрированным тепловым воздействием по всей толщине полотна на локальные коаксиально расположенные по нему кольцевые зоны. Смоделирован процесс формирования коаксиальных кольцевых полей остаточных напряжений в полотне круглой пилы. Рассмотренный способ подготовки пилы позволит повысить ее устойчивость в процессе работы. Для цитирования: Мелехов В.И., Соловьев И.И., Пономарева Н.Г. Формирование коаксиальных полей остаточных напряжений в полотне круглой пилы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 2. С. 170–177. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-2-170-177 | The working tool of machines with circular cutting units is a circular saw, the condition of which largely determines the quality of material processing. Circular saw blades in the process of operation are subjected to a complex effect of force and temperature factors that cause elongation and deformation of the saw blade, and the occurrence of internal stresses that take it out of the flat form of elastic balance and reduce the tool’s performance. The ability of saws to resist these factors is determined by the rigidity and stability of the saw blade. It is customary to consider a circular saw blade consisting of three zones: peripheral, middle and central. The middle part has the greatest influence on the stability of the saw blade. Initially, after manufacturing, the saw blade has a flat shape of balance, which can be disturbed by any external impact on the saw during the cutting process. The balance disturbance causes the blade and the cutting edge of the saw to deviate from the initial operating condition and reduce the accuracy and quality of wood processing. In order to prevent the influence of external forces, coaxial zones of plastic deformation of a certain width are formed in the middle part of the blade. In this case, under the influence of the created stresses, the effect of web tension appears. In world practice, two methods of forming such zones are used: forging and rolling. The creation of normalized stresses in the circular saw blade is carried out by local mechanical contact action of the working body of the saw tool on the steel saw blade in certain places of the middle zone. Compressive stresses compensating the forces of centrifugal acceleration, the thermal heating of individual zones of the saw blade, the external longitudinal and transverse bending forces that occur in the blade during wood processing are formed in the treated annular zones. The considered methods for creating annular zones of plastic deformation fields involving mechanical action on the saw blade have significant drawbacks, the elimination of which requires fundamentally new technical solutions. It is proposed to form coaxial fields of residual stresses of the saw blade by thermoplastic action consisting in creation of normalized residual stresses in the saw blade by concentrated thermal action on local annular zones coaxially located along the saw blade for the entire thickness of the saw. The formation of coaxial circular fields of residual stresses in the circular saw blade is simulated. The considered method of saw preparation will increase its stability in the process of operation. For citation: Melekhov V.I., Solovev I.I., Ponomareva N.G. Formation of Coaxial Fields of Residual Stresses in the Circular Saw Blade. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2022, no. 2, pp. 170–177. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-2-170-177

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation