AGRIS - 

2017

S. V. Bryanin | E. R. Abramova

Forest litter is one of the major carbon flow and main source for long-term carbon accumulation in forest ecosystems. Wild fires is a frequent and powerful event destroys fluxes of matter and carbon accumulation. In the article the first data of stationary investigation of litter fall in flow and its organic matter content in larch forest (Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.) are presented. The study is conducted on Tukuringra range in Upper Priamurie (Amur Oblast, Russia) in the forest stand recovering after fire of 2003 year. Results shows that net annual inflow of forest above ground litter fall from all vegetation in burned forest is 2.8 times lower than in background forest. Grass litter fall and other tree debris (bark, seeds, cones, etc.) are main sources for annual litter fall input in burned forest. Litter fall composition in the burned forest is significantly changed and high variation of mass of litter fall fractions is observed. Accumulation of carbon and nitrogen is higher in majority of litter fall fractions in burned forest as compared to control one. Annual carbon input from litter fall is 164 gm–2 in control forest and 76 gm–2 in burned forest, total amount of nitrogen derived by litter fall is 1.7 and 2.4 gm–2 for control and burned forest respectively. Our findings suggest that carbon accumulation processes in fire-prone boreal forests changed significantly. The research results can be used for modeling of carbon balance in taiga forest damaged by fire.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2017

Khalina, T.M. | Stal'naya, M.I. | Vedmankin, A.V., Altai State Technical Univ., Barnaul

The use of highly efficient tools and technologies of electric heating in thermal processes in the agricultural sector is justified. The growing role of local low-temperature surface-distributed heat carried by the composite electric heaters in the form of mats which use is acceptable for different branches of agriculture is noted. Heaters use composite material based on butyl rubber with different conductive layer. Technical carbon is considered as the conductive layer. It is important to provide homogeneity of carbon distribution in the butyl rubber. Temperature uniformity on the surface of the composite heater depends on the homogeneity of carbon: the higher it is, the lower the specific resistance of the material. The homogeneity of the composite material was determined using probability and the concept of entropy. The criteria for determining the electrical conductivity of the composite material were found and described: the change in the concentration of carbon at each site should be no more than 15% of the mathematical expectation; the number of sites with concentration of carbon, the concentration of which does not differ from each other more than by 15%, should be not less than 90% of the total number of sites. The formula for determining the ratio of the degree of homogeneity of the composite material is found. On its basis a universal diagram for the determination of the homogeneity of the material was created. Presented right line is monotonically increasing with limit value in the abscissa of 0.15. If the values of electrical conductivity of different composite materials are higher than the generic right line of homogeneity, these materials can be considered as homogeneous and they will be suitable for use in agriculture as low-temperature heaters. | Обосновано применение высокоэффективных средств и технологий электронагрева в тепловых процессах агропромышленного комплекса. Отмечена возрастающая роль локального низкотемпературного поверхностно-распределенного обогрева, осуществляемого с помощью композиционных электрообогревателей в виде ковриков, использование которых допустимо для различных отраслей сельского хозяйства. Для обогревателей используется композиционный материал на основе бутилкаучука с различным электропроводящим слоем. В качестве электропроводящего слоя рассматривается технический углерод. Важно обеспечить однородность распределения технического углерода в бутилкаучуке. Равномерность температуры на поверхности композиционного обогревателя напрямую зависит от однородности технического углерода: чем она выше, тем меньше удельное сопротивление материала. Однородность композиционного материала была определена с помощью теории вероятности и понятия энтропии. Выявлены и описаны критерии определения электропроводности композиционного материала: изменение концентрации технического углерода на каждом участке должно быть не более 15% от математического ожидания; количество участков с концентрацией технического углерода, концентрация которых не отличается друг от друга не более чем на 15%, должно составлять не менее 90% от общего количества участков. Выведена формула для определения коэффициента степени однородности композиционного материала, на основании которой построен универсальный график определения однородности материала. Представленная прямая монотонно возрастает, имея предельное значение по оси абсцисс 0,15. Если значения степени электропроводности различных композиционных материалов будут находиться выше универсальной прямой однородности, то эти материалы можно считать однородными, и они будут пригодны для использования в сельском хозяйстве в качестве низкотемпературных электрообогревателей.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Akmanaeva, Yu.A., Perm State Agro-Technological Univ.

The studies were performed in the Perm Krai in a long-term stationary field experiment in 2013-2017 established on the sod-fine podzolic middle loamy soil. The effect of fallow type and fertilization system on productivity of field crop rotation (fallow – winter rye –spring wheat – clover of the 1st year of use) was studied. Experiment scheme: factor A – fallow type: A1 – green manure fallow; A2 – pure fallow; factor B – fertilizer system: B1 – without fertilizers; B2 – organic (ploughing rye straw into soil); B3 – mineral (N60R60K60); B4 – organic-mineral (NRK)60 + straw. Productivity of a link in crop rotation and content of labile organic matter (LOV) were not dependent on the type of couple Ff less F05. The greatest increase in the experiment 0.67 t/ha grain units (when NSR05 = 0.15 t/ grain units) was received in the cultivation of crops on organic-mineral system of fertilization, which also contributed to the greatest accumulation of labile organic matter in comparison with the ground without fertilizers (the increase was 4%, NSR05 = 3.0%). The greatest content of labile organic matter 79.8% of the weight of light fraction is observed in organic-mineral fertilization system. Carbon stocks of LOV directly depended on its content in arable soil and varied in experiment options from 4.3 to 6.3 t per ha. Favorable conditions for carbon accumulation by LOV were formed by dead fallow cultivating with mineral and organic mineral fertilizing systems the content of LOV carbon was 0.22 and 0.21% of the soil weight, respectively. Despite the high productivity of crops in crop rotation link 3.29 t/ha with the mineral system of fertilization, after green manure fallow there appear conditions that lead to conservativeness of soil organic matter and formation of negative balance of carbon. | Исследования проведены в Пермском крае, в многолетнем стационарном полевом опыте, заложенном на дерново-мелкоподзолистой среднесуглинистой почве. В 2013–2017 гг. изучали влияние вида пара и системы удобрения на продуктивность звена полевого севооборота (пар – озимая рожь – яровая пшеница – клевер 1 года пользования). Схема опыта: фактор А – вид пара: А1 – сидеральный пар; А2 – чистый пар; фактор В – система удобрения: В1 – без удобрений; В2 – органическая (запашка соломы озимой ржи); В3 – минеральная (N60Р60К60); В4 – органо-минеральная (NРК)60 + солома. Продуктивность звена севооборота и содержание лабильного органического вещества (ЛОВ) не зависели от вида пара Fф меньше F05. Наибольшая прибавка в опыте 0,67 т/га з.е. (при НСР05 = 0,15 т/ га зерн.ед.) была получена при возделывании культур по органо-минеральной системе удобрения, которая также способствовала наибольшему накоплению лабильного органического вещества в сравнении с почвой без внесения удобрений (прибавка составила 4%, при НСР05 = 3,0%). Наибольшее содержание ЛОВ (79,8% к массе легкой фракции) наблюдается в варианте с органо-минеральной системой удобрения. Запасы углерода ЛОВ напрямую зависели от его содержания в пахотном слое почвы и колебались по вариантам опыта от 4,3 до 6,3 т/га. Благоприятные условия для накопления углерода ЛОВ складывались при возделывании культур по чистому пару с минеральной и органо-минеральной системами удобрения, содержание углерода ЛОВ составило, соответственно, 0,22 и 0,21% к массе почвы). Несмотря на высокую продуктивность культур звена севооборота (3,29 т/га зерн.ед. при минеральной системе удобрения), после сидерального пара складываются условия, приводящие к консервативности органического вещества почвы и формированию отрицательного баланса углерода.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Oganesyants, L.A. | Panasyuk, A.L. | Kuz'mina, E.I. | Peschanskaya, V.A., The V.M. Gorbatov All-Russia Research and Development Inst. of Meat Industry, Moscow

One of the ways for falsifying wine production is using alcohols of non-grape origin, to detect which the method of isotopic mass spectrometry is successfully used. It is established that benign products from grapes have delta13С, permille of ethanol carbon is in the range from –26.0 to –29.0 permille. However, this indicator requires correction of the products that have been subjected to long ageing, in particular cognacs. The process of isotopic fractionation of carbon ethanol in brandies and cognacs is studied. This approach was justified by preliminary tests of brandies of a well-known producer, where young cognac distillate had values of delta13 of –27.5 permille, and cognac aged for 20 years - –25.92 permille, and for 25, 30 and 40 years –25.5; –25.29 and –24.81 permille, respectively. A mass spectrometer Thermo Fisher Scientific (Bremen) GmbH model Delta V Advantage (Germany), connected to the element analyzer Flash 2000 was used. Model solutions show that when 40% of the distillate volume evaporates, which corresponds to 15 years of ageing under real conditions at a temperature of 25 deg C and a barrel volume of 700 l, the distillate strength decreases by 5.5%, and the indicator value of delta13С increased by 1.67%. It gives reason to believe that the criterion of authenticity of delta13С being from –26.0 to –29.0 permille for beverages with long ageing must be adjusted to avoid rejections. At the same time, it was shown that when distilling wine into cognac distillate, the average delta13С changes within measurement error, i.e. from –26.84 to –26.82 permille. This indicates the fact that variations in the distillation regimes can not serve as a basis for reviewing the proposed criteria. | Известно, что одним из способов фальсификации винодельческой продукции является использование спиртов невиноградного происхождения, для выявления которых успешно используется метод изотопной масс-спектрометрии. Установлено, что доброкачественная продукция из винограда имеет дельта13С, промилле углерода этанола в интервале от –26,0 до –29,0 промилле. Однако, данный показатель требует корректировки в случае продуктов, прошедших длительную выдержку, в частности коньяков. Исследован процесс изотопного фракционирования углерода этанола коньяков и бренди. Такой подход обосновывался предварительными испытаниями коньяков известного производителя, у которого молодой коньячный дистиллят имел значения дельта13 –27,5 промилле, коньяк выдержкой 20 лет - –25,92 промилле, а 25, 30 и 40 лет, соответственно, –25,5; –25,29 и –24,81 промилле. Исследования проводили на масс-спектрометре Thermo Fisher Scientific (Bremen) GmbH модель Delta V Advantage (Германия), соединенном с элементным анализатором Flash 2000. На модельных растворах показано, что при испарении 40% объема дистиллята, которое в реальных условиях при температуре 25 град. С и объеме бочек 700 л соответствует 15 годам выдержки, крепость дистиллята уменьшилась на 5,5%, а значение показателя дельта13С увеличилось на 1,67%. Это дает основание полагать, что для напитков, подвергшихся длительной (свыше 15 лет) выдержке, критерий подлинности дельта13С от –26,0 до –29,0 промилле должен быть скорректирован во избежание забраковок. При этом показано, что при перегонке вина на коньячный дистиллят средний показатель дельта13С меняется в пределах ошибки измерений, а именно с –26,84 на –26,82 промилле. Это указывает на то, что вариации режимов дистилляции не могут служить основанием для пересмотра предложенных критериев.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Novikov, A.A., Don State Agrarian Univ. Novocherkassk Inst. of Engineering and Land Reclamation, Rostov Region

The purpose of paper is to study the effect of long-term (more than 10 years) application of organic and mineral fertilizers on humus content, its fraction-group composition in ordinary chernozem, and crops productivity of grain-fallow row crops rotation. The research was carried out in the Don Zonal Research Institute of Agriculture. The humus content was analyzed by the following parameters: total humus and its fraction-group composition, carbon balance, crop yields of 10-field grain-fallow row crops rotation under the influence of organic and mineral fertilizers in doses of 7.0 tons of manure+N43P30K24 per 1 ha (variant 2) and 11.2 tons of manure + N64P42K42 (variant 3) were determined. During the crop rotation period, the loss of humus (C) in unfertilized soil was 0.05%. The ratio of humic (HA) and fulvic acids (FA) has widened from 2.0 to 2.1, the degree of organic matter humification has decreased from 41 to 40%. The amount of insoluble residue increased from 0.91 to 0.94%. The fraction of HA had no significant changes, the FA content and the 1a, 1, and 3 fractions of their composition decreased, the 2-nd fraction increased. The dose of 7 tons of manure + N43P30K24 increased the carbon content by 0.03%. The ratio of HA and FA has increased to 2.1, the degree of humification has risen up to 42%. The improved system increased the carbon content by 0.09%, including HA – by 0.10% due to the 2nd fraction; FA – by 0.03%. The ratio of HA and FA became 2.2, the degree of humification became 44%. The amount of insoluble residue decreased insignificantly. Crop yields varied depending on their biological characteristics, doses and fertilizer systems. On a natural background, the carbon balance under all crops is negative, with the exception of winter rye (+96 kg/ha). The average fertilizer system did not give a positive carbon balance, the improved one brought the balance to the deficit-free. The largest energy income - 1105 GJ/ha is achieved in the variant with the increased doses of fertilizers. | Цель работы – изучение влияния длительного (более 10 лет) внесения органических и минеральных удобрений на содержание гумуса, его фракционно-групповой состав в черноземе обыкновенном и урожайность культур зернопаропропашного севооборота. Исследования проводились в Донском зональном НИИ сельского хозяйства. Исследовано состояние гумуса по следующим показателям: общий гумус и его фракционно-групповой состав, баланс углерода, определена урожайность культур 10-польного зернопаропропашного севооборота под влиянием органических и минеральных удобрений в дозах 7,0 т навоза + N43Р30К24 на 1 га (вариант 2) и 11,2 т навоза + N64Р42К42 (вариант 3). За период ротации севооборота потеря гумуса (С) в неудобряемой почве составила 0,05%. Соотношение гуминовых (ГК) и фульвокислот (ФК) расширилось от 2,0 к 2,1; степень гумификации органического вещества уменьшилась от 41 до 40%. Повысилось количество нерастворимого остатка с 0,91 до 0,94%. Доля фракций ГК значимых изменений не имела, содержание ФК и в их составе 1а, 1 и 3-й фракции снизились, 2-й – повысилась. Доза 7 т навоза + N43Р30К24 увеличивала содержание углерода на 0,03%. Соотношение ГК и ФК возросло до 2,1, степень гумификации – до 42%. Повышенная система увеличила содержание углерода на 0,09%, в том числе ГК – на 0,10% за счет 2-й фракции; ФК – на 0,03%. Соотношение гуминовых и ФК стало 2,2, степень гумификации – 44%. Незначительно снизилось количество нерастворимого остатка. Урожайность культур изменялась в зависимости от их биологических особенностей, доз и систем удобрения. На естественном фоне баланс углерода под всеми культурами отрицательный, за исключением озимой ржи (+96 кг/га). Положительного баланса углерода средняя система удобрения не давала, повышенная приближала баланс к бездефицитному. Наибольший энергетический доход (1105 ГДж/га) достигнут в варианте с повышенными дозами удобрений.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Karpenko, D.V. | Kashankov, V.O. | Savina, M.V., Moscow State Univ. of Food Production

It is known that the use of nanotechnologies on an industrial scale may result in the negative influence of some nanoparticles and nanomaterials on different biological objects. Studied was the influence of nanopreparations (NP), in particular, titanium dioxide (TD) and multilayer carbon nanotubes (MCN) on the activity of amylolytic malt enzymes, which determine the effectiveness of the mashing stage in the brewing industry. The effect of the studied NP was evaluated by the amount of starch hydrolyzed by the extract amylases of light barley malt. The substrate was a 1% solution of soluble starch added with a malt extract (twice smaller volume) comprising NP in concentrations of 0.125 to 5 mg/ml (in the control – no NP). The enzymatic hydrolysis was carried out for 60 min at pH 4.7 and temperature of 50 deg. C. It was found that the pattern of the effect of nanoparticles of DT and MCN on the malt extract amylase activity depends significantly on the content of NP in the reaction medium. The concentrations of NP leading to the activation of malt amylases and, as a result, an increase in the amount of hydrolyzed starch by 40-45% in comparison with the control were established. The increase in the content of NP in reaction media led to the decrease in the yield of reducing substances by 30% or more. A significant influence of the duration of contact between NP and malt extract amylases in the reaction medium on the results of starch hydrolysis was revealed. It was shown that an activating effect of TD NP increased by 3 hour of enzymatic reaction, while the positive effect of MCN decreases during the same period of time. The negative influence of certain concentrations of NP during the duration of hydrolysis of starch for more than 60 min increased and led to the complete inactivation of amylases of light barley malt. | Известно, что применение нанотехнологий в промышленном масштабе может привести к негативному воздействию некоторых наночастиц и наноматериалов на различные биологические объекты. Изучали влияние нанопрепаратов (НП), в частности диоксида титана (ДТ) и многослойных углеродных нанотрубок (МУН) на активность амилолитических ферментов солода, определяющих эффективность стадии затирания пивоваренного производства. Влияние исследуемых НП оценивали по количеству крахмала, гидролизованного под действием амилаз вытяжки светлого ячменного солода. Субстратом являлся 1%-ный раствор растворимого крахмала, к которому добавляли солодовую вытяжку (в 2 раза меньший объем), содержавшую НП в концентрациях от 0,125 до 5 мг/мл (в контроле – без НП). Ферментативный гидролиз проводили в течение 60 мин при pH 4,7 и температуре 50 град. С. Установлено, что характер влияния наночастиц ДТ и МУН на активность амилаз солодовой вытяжки существенно зависит от содержания НП в реакционной среде. Установлены концентрации НП, обусловливающие активацию солодовых амилаз и, как следствие, увеличение количества гидролизованного крахмала на 40-45% по сравнению с контролем. Увеличение содержания НП в реакционных средах с 0,125 до 0,5 мг/мл привело к снижению выхода редуцирующих веществ на 30% и более. Выявлено значимое влияние продолжительности контакта НП и амилаз солодовой вытяжки в составе реакционной среды на результаты гидролиза крахмала. Показано, что активирующее воздействие НП ДТ возрастает к третьему часу ферментативной реакции, тогда как положительное влияние МУН за такой же период времени ослабевает. Негативное воздействие определенных концентраций НП при продолжительности гидролиза крахмала более 60 мин возрастало и приводило к полной инактивации амилаз светлого ячменного солода.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Bryanin, S.V. | Abramova, E.R., Russian Academy of Sciences. Far Eastern Branch, Blagoveshchensk (Russian Federation). Institute of Geology and Nature Management

Forest litter is one of the most important elements of carbon flow and nutrients n forest ecosystems. Wild fires are a powerful event that destroys flows of substances and carbon accumulation. The first data of stationary investigation of litter fall in flow in a post-fire larch forest (Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.) are presented. The study is conducted on Tukuringra range in Upper Amur River region in 2014. The results show that the total annual inflow of the above ground litter fall from in a deciduous forest in 11 years after fire is 2.8 times lower than in the control forest. A great change of the qualitative composition of fall in the burnt forest. Most fraction of then litter in the burnt forest accumulates more N as compared to the background forest and there is a tendency to greater accumulation of C. Annual carbon input from litter fall is 164 g/m in the control forest and 76 g/m in the burned forest, nitrogen is 1.7 and 2.4 g/m for control and burned forest, respectively. It is found that in the fall litter of the post-fire stand nitrogen enriched organic residues predominate. This may promote more intensive biodestruction of such material. A conclusion id made about a grant change in the processes of intensive input of fall in post-fire taiga forests. The research results can be used for modeling the carbon balance in boreal taiga post-fire forests. | Лесная подстилка представляет собой один из важных элементов круговорота углерода и питательных веществ в лесных экосистемах. Лесные пожары – это мощный фактор, нарушающий потоки веществ и процессы депонирования углерода. Представлены первые результаты стационарных исследований годового потока опадающей фитомассы в постпирогенном лиственничном (Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.) лесу. Исследования проведены в предгорьях хребта Тукурингра (Верхнее Приамурье) в 2014 г. Установлено, что суммарное годовое поступление опада надземной части растительности в лиственничнике через 11 лет после пожара в 2.8 раза ниже, чем в контрольном лесу. В горельнике обнаружено существенное изменение качественного состава опада. В большинстве фракций опада в горельнике накапливается больше N по сравнению с фоновым лесом и наблюдается тенденция к большему накоплению С. Поступление углерода с опадом в контрольном лесу составляет 164, а в горельнике – 76 г/м*год, азота – 1.7 и 2.4 г/м2*год соответственно. Выявлено, что в опаде насаждения, пройденного пожаром, преобладают органические остатки, обогащённые азотом. Этом может способствовать более интенсивной биодеструкции такого материала. Сделан вывод о существенном изменении процессов интенсивности поступления опада в постпирогенных таёжных лесах. Данные, полученные в ходе исследований, могут быть применены при составлении моделей углеродного баланса постпирогенных бореальных лесов.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation