AGRIS - 

2024

Larisa V. Yurtayeva | Yuriy D. Alashkevich | Elena A. Slizikova | Evgeniy V. Kaplyov | Snezhana A. Pozharkova

Показана возможность интенсификации процесса получения микрокристаллической целлюлозы с использованием предварительного размола волокнистых полуфабрикатов перед гидролизом. Рассмотрены технологические факторы, определяющие размол волокнистых материалов. На эффективность процесса получения микрокристаллической целлюлозы влияет выбор технологии ее производства. Для размола использовалась полупромышленная дисковая мельница с размалывающей гарнитурой с прямолинейной и криволинейной формами ножей. Построены мультифизические модели течения волокнистой массы в зоне размола дисковой мельницы при разных рисунках размалывающих ножевых гарнитур. Морфологические свойства волокна измерены на автоматическом анализаторе волокна Morfi Neo после размола до 65 °ШР. Проанализирован характер изменения свойств беленой сульфатной лиственной и хвойной целлюлозы. Выяснено, что он идентичен для всех степеней помола, но в наибольшей степени количественные характеристики изменяются при размоле хвойной целлюлозы с использованием прямолинейной гарнитуры: средневзвешенная длина волокон уменьшается на 17 %, ширина – на 14 %; содержание обломанных волокон увеличивается на 22 %, мелочи по длине – на 67 %, индекс фибрилляции – в 1,9 раза. Проведен сравнительный анализ значений степени полимеризации в зависимости от рисунка размалывающих ножевых гарнитур. Определены условия получения микрокристаллической целлюлозы после размола волокнистой массы в полупромышленной дисковой мель нице в зависимости от степени помола. Показано, что с повышением степени помола волокнистой массы с 15 до 65 °ШР степень полимеризации микрокристаллической целлюлозы снижается с 272 до 120, концентрация соляной кислоты – с 2,5 до 1,5 н., продолжительность гидролиза – со 120 до 90 мин. Разработанный метод получения микрокристаллической целлюлозы позволяет сократить расходы на химическую обработку волокнистой массы (концентрацию кислоты, продолжительность обработки и температуру гидролиза) в 1,5 раза. | The article shows the possibility of intensifying the process of producing microcrystalline cellulose via pregrinding of fibrous semi-finished products before hydrolysis. The technological factors determining the grinding of fibrous materials have been considered. The efficiency of the microcrystalline cellulose production process is influenced by the choice of its production technology. For grinding, a semi-industrial disc mill with a tacking with rectilinear and curvilinear knives has been used. Multiphysics models of the flow of fibrous mass in the grinding zone of a disc mill with different knife tacking patterns have been constructed. The morphological properties of the fiber have been measured on the Morfi Neo automatic fiber analyzer after grinding to 65 °SR. The nature of the change in the properties of bleached sulfate hardwood and softwood cellulose has been analyzed. It has been found that it is identical for all degrees of grinding, but the quantitative characteristics change to the greatest extent when grinding softwood cellulose using a tacking with rectilinear knives: the weighted average length of fibers decreases by 17 %, the width – by 14 %; the content of broken fibers increases by 22 %, the content of fines along the length – by 67 % and the fibrillation index – by 1.9 times. A comparative analysis of the values of the degree of polymerization depending on the knife tacking pattern has been carried out. The conditions for producing microcrystalline cellulose after grinding the fibrous mass in a semi-industrial disc mill, depending on the degree of grinding, have been determined. It has been shown that with an increase in the degree of grinding of the fibrous mass from 15 to 65 °SR, the degree of polymerization of microcrystalline cellulose decreases from 272 to 120, the concentration of hydrochloric acid – from 2.5 to 1.5 N and the duration of hydrolysis – from 120 to 90 min. The developed method for producing microcrystalline cellulose makes it possible to reduce the cost of chemical treatment of the fibrous mass (acid concentration, treatment duration and hydrolysis temperature) by 1.5 times.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Vadim O. Nikonov | Valeryi I. Posmetyev | Andrey Yu. Manukovskii | Viktor V. Posmetyev | Igor V. Sizmin

Рассмотрены основные преимущества и особенности взаимодействия звеньев лесовозного автопоезда при движении в процессе вывозки лесоматериалов по недостаточно обустроенным лесовозным дорогам. На основе анализа результатов выполненных российскими и зарубежными авторами исследований выявлены перспективные пути повышения эффективности работы лесовозных автомобилей с прицепами. Представлены главные недостатки существующих конструкций тягово-сцепных устройств лесовозных автомобилей с прицепами. Предложена усовершенствованная конструкция рекуперативного пневмогидравлического дышла сцепного устройства автопоезда, обеспечивающая снижение максимальных усилий при динамическом взаимодействии звеньев, повышение надежности автопоезда, возможность рекуперации энергии рабочей жидкости с ее последующим полезным использованием, а также эффект самовытаскивания автопоезда, улучшающий его проходимость в условиях недостаточно обустроенных лесовозных дорог. Выявлено, что оптимальный внутренний диаметр последовательно соединенных свободными торцами 2 гидроцилиндров двухстороннего действия находится в диапазоне 95…105 мм. При таком диаметре рекуперируемая мощность достигает 4 кВт, среднее продольное ускорение прицепа находится в диапазоне 0,75…0,83 м/с2. Движение лесовозного автопоезда в исследуемых условиях со скоростью 20…60 км/ч сопровождается изменением средней рекуперируемой мощности от 1,8 до 11,3 кВт и среднего продольного ускорения прицепа – от 0,2 до 1,4 м/с2. Определено, что при средних высотах неровностей опорной поверхности 0,1...0,2 м, характерных для типичных недостаточно обустроенных лесовозных дорог, средняя рекуперируемая мощность составляет 2,2...4,1 кВт, среднее продольное ускорение прицепа – 0,26...0,53 м/с2. Оптимальный ход рекуперативного пневмогидравлического дышла сцепного устройства автопоезда равняется 0,55 м, оптимальная скорость удлинения (или укорочения) дышла сцепного устройства – 0,28 м/с. При этом обеспечивается средняя скорость самовытаскивания 0,22 м/с, среднее перемещение лесовозного автопоезда 0,11 м за один цикл удлинения (или укорочения) дышла и рекуперируемая им мощность 1,75 кВт. | The main advantages and peculiarities of the interaction of the links of a logging road train when moving during wood hauling along under-equipped logging roads are considered. Based on the analysis of the results of the research carried out by Russian and foreign authors, promising ways to improve the efficiency of logging trucks with trailers have been identified. The main disadvantages of the existing designs of the devices for coupling logging trucks with trailers have been presented. An improved design of the regenerative pneumohydraulic rod of the coupler of a road train has been proposed, which ensures a reduction in the maximum efforts during the dynamic interaction of the links, an increase in the road train reliability, the possibility of the power fluid energy recovery with its subsequent beneficial use, as well as the effect of self-pulling of the road train, improving its cross-country ability in the conditions of under-equipped logging roads. It has been revealed that the optimal internal diameter of 2 double-acting hydraulic cylinders connected in series with the free ends is within the range of 95 to 105 mm. With such a diameter, the recovered power reaches 4 kW, the average longitudinal acceleration of the trailer is in the range of 0.75 to 0.83 m/s2. The movement of a logging road train in the studied conditions at a speed of 20 to 60 km/h is accompanied by a change in the average recovered power from 1.8 to 11.3 kW and the average longitudinal acceleration of the trailer – from 0.2 to 1.4 m/s2. It has been determined that at average heights of support surface irregularities of 0.1 to 0.2 m, characteristic of typical under-equipped logging roads, the average recovered power is in the range of 2.2 to 4.1 kW and the average longitudinal acceleration of the trailer is in the range of 0.26 to 0.53 m/s2. The optimal stroke of the regenerative pneumohydraulic rod of the coupler of a road train is 0.55 m, the optimal rate of lengthening (or shortening) of the rod is 0.28 m/s. This ensures the average self-pulling speed of 0.22 m/s, the mean displacement of a logging road train of 0.11 m per one cycle of lengthening (or shortening) of the rod and the power recovered by the rod of 1.75 kW.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Andrey B. Lysikov | Petr G. Melnik | Mikhail D. Merzlenko | Aleksandr V. Kolesnikov

Исследование проведено в лесных культурах лиственницы европейской (Larix decidua Mill.) с фиксацией изменений их лесоводственного эффекта и свойств дерново-подзолистой почвы под пологом насаждений более чем за 40-летний период. Цель работы – определить характер изменений морфологических и физико-химических свойств почв под пологом лесных культур лиственницы европейской за длительный период (45 лет) в условиях северо-восточного Подмосковья. Исследованием были охвачены 2 опытных объекта, расположенных в типе условий местопроизрастания B2 (простая свежая суборь), что соответствует соснякам-черничникам свежим. Первый опытный объект, постоянная пробная площадь 46, расположен в искусственном насаждении, созданном в 1871 г. методом посадки; второй, В-2, – в лесных культурах, созданных в 1870 г. посевом. На протяжении всего периода изучения лесные культуры росли по Iа классу бонитета и существенно повысили запас стволовой древесины. В лесных культурах пробной площади 46 запас увеличился на 470 м3/га (текущий прирост в течение 42 лет наблюдений составил 11,2 м3/га в год), а в культурах на пробной площади В-2 – на 417 м3/га (текущий прирост за 41 год – 10,2 м3/га в год). Это свидетельствует об отсутствии на данный момент распада в искусственных древостоях: они успешно функционируют до полуторавекового возраста. За 45 лет изменились морфологические и физико-химические свойства почвы. Установлено снижение содержания илистой фракции, особенно в верхней части почвенного профиля. Увеличились актуальная, обменная и гидролитическая кислотности почвы как показатели процесса подзолообразования. При этом возросли мощность лесной подстилки, содержание гумуса в гумусово-элювиальной толще, емкость поглощения, содержание обменных оснований и степень насыщенности основаниями, особенно в верхних горизонтах почвы, гидролитическая кислотность. В целом за 45-летний срок под пологом лесных культур лиственницы европейской не отмечено значительного ухудшения свойств дерново-подзолистых почв и даже наблюдаются тенденции улучшения некоторых показателей. | The research has been carried out in European larch forest plantations (Larix decidua Mill.) with the recording of changes in their silvicultural effect and the properties of sodpodzolic soil under the canopy of plantations over a period of more than 40 years. The aim of this work is to determine the nature of changes in the morphological and physicochemical properties of soils under the canopy of European larch forest plantations over a long period (45 years) in the conditions of the north-eastern Moscow Region. The research has covered 2 sample plots located in the B2 type of site conditions (simple fresh subor), which corresponds to fresh blueberry pine forests. The first sample plot (permanent sample plot 46) is located in an artificial plantation created in 1871 by planting. As for the second one (permanent sample plot B-2), it is located in forest plantations created in 1870 by sowing. Throughout the entire period of the research, the forest plantations have been growing according to the Ia quality class and have significantly increased the stock of stem wood. In forest plantations of the sample plot 46, the stock increased by 470 m3/ha (the current increase over 42 years of observation has equaled to 11.2 m3/ha per year), and in forest plantations of the sample plot B-2 – by 417 m3/ha (the current increase over 41 years of observations has equaled to 10.2 m3/ha per year). This indicates that there is currently no decay in the cultivated stands: they function successfully up to a century and a half old. Over 45 years, there have been changes in the morphological and physicochemical properties of the soil. A decrease in the content of the clay fraction has been established, especially in the upper part of the soil profile. The actual, exchange and hydrolytic acidity of the soil have increased as indicators of the ongoing process of podzolization. At the same time, the thicknesses of the forest floor and the humus content in the humus-eluvial layer have risen. The absorption capacity, the content of the exchange bases and the degree of saturation with the bases have increased, especially in the upper horizons of the soil, and the hydrolytic acidity has risen. In general, over a 45-year period, there has been no significant deterioration in the properties of sod-podzolic soils under the canopy of European larch forest plantations, and there are even trends of improvement in some indicators.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Natal’ya V. Laur | Anatoliy P. Tsarev | Vadim A. Tsarev | Raisa P. Tsareva

Архивы клонов плюсовых деревьев закладывают для сохранения их генотипов, генотип каждого такого дерева уникален, и его потеря невосполнима. В архивах проводят научные наблюдения, в частности – отбор клонов для лесосеменных плантаций повышенной генетической ценности (ЛСП-I,5). Цель статьи – изучить динамику создания, сохранения и состояния архивов клонов в России в целом и в Республике Карелии в частности. На 2019 г. в РФ существовало 31 514 плюсовых деревьев, а архивы клонов занимали площадь 573,6 га, или на 17 % меньше, чем в 1976 г. В Республике Карелии, несмотря на 40%-е списание плюсовых деревьев, на 01.01.2023 г. числилось 1486 их экземпляров, включая 1110 шт. самой ценной лесной породы – сосны обыкновенной. В архивах клонов растет только 12,8 % потомств этого вида (8,4 % от всех отобранных 1695 плюсовых деревьев сосны). Для полноценного архива клонов (1695 шт. потомств плюсовых деревьев сосны) требуется дополнительно посадить 38,9 га (в двух повторностях – 81,3 га) деревьев. В первую очередь нужно создать архивы клонов сосны обыкновенной из плюсовых деревьев, которые значатся в реестре Республики Карелии на 2023 г. (1110 шт.). В этом случае площадь дополнительной посадки составит 52 га. К настоящему времени селекционная инвентаризация лесов в России и регионах, в т. ч. в Карелии, выполнена частично, т. е. и отбор плюсовых деревьев, учитывая огромный размер лесопокрытой площади, проведен также в ограниченном масштабе. Между тем именно плюсовые насаждения, плюсовые деревья и созданные их клоновым потомством лесосеменные плантации (ЛСП-I) являются выборкой лучшего фенотипического генофонда основных лесообразующих пород как субъектов РФ, так и страны в целом. Но названные объекты со временем стареют, погибают, вырубаются. Не всегда лучшие экземпляры могут сохраниться даже в лесосеменных и маточных плантациях. Постоянная вырубка лесов, снижение возраста рубки и естественное старение аттестованных плюсовых деревьев обусловливают необходимость возобновления систематического отбора материала в лучших приспевающих насаждениях Республики, особенно ее северной и центральной частей, и выращивания лучших деревьев в архивах клонов в виде клонового потомства. В настоящей статье показана важность архивов клонов для сохранения ценного генофонда лесных древесных растений и их использования даже в случае исчезновения плюсовых деревьев в местах отбора и регистрации. | Archives of clones (ACs) of plus trees (PTs) are laid to preserve their genotypes. The genotype of each plus tree is unique, and its loss is irreplaceable. In addition, scientific observations are carried out in the archives, in particular, the selection of clones for forest seed orchards (FCOs) of increased genetic value (FSO-I,5). The aim of this research has been to study the dynamics of creating and preserving the archives of clones, as well as their state, in Russia in general and in the Republic of Karelia in particular. As of 2019 there were 31,514 plus trees in the Russian Federation, and the archives of clones covered an area of 573.6 ha, or 17 % less than in 1976. In the Republic of Karelia, despite discarding 40 % of them, as of 01.01.2023, there were 1,486 plus trees, including 1,100 trees of the most valuable forest species – Scots pine. Only 12.8 % of the progeny of this species grow in the archives of clones (8.4 % of a total of 1,695 selected Scots pine plus trees). For a full-fledged archive of clones (1,695 pcs. of the progeny of Scots pine plus trees), it is required to additionally plant 38.9 ha (in two repetitions – 81.3 ha) of trees. First of all, it is necessary to create the archives of clones of Scots pine from the plus trees listed in the register of the Republic of Karelia as of 2023 (1,110 pcs.). In this case, the area of additional planting will be 52 ha. To date, the selection inventory of forests in Russia as a whole and its regions, including the Republic of Karelia, has been partially completed, i.e. the selection of plus trees, considering the huge size of forested area, has also been carried out to a limited extent. Meanwhile, it is the plus plantations, plus trees and forest seed orchards created by their clone progeny that are a sample of the best phenotypic gene pool of the main forest-forming species, both in the regions of the RF and in the country as a whole. But over time these objects are aging, dying and being cut down. The best specimens may not always be preserved even in forest seed orchards and matrix plantations (MPs). Constant deforestation, a decrease in the age of felling, and the natural aging of certified plus tress necessitate the resumption of systematic selection of plus trees in the best ripening plantations of the Republic, especially its northern and central parts, and the cultivation of the best trees in the archives of clones in the form of clone progeny. This article indicates the importance of clone archives for preserving the valuable gene pool of forest woody plants and their use even in the event of the disappearance of plus trees in the places of selection and registration.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Al’bina V. Safina | Dilara F. Ziatdinova | Leysan R. Nazipova | Rushan G. Safin | Kirill V. Valeev

Анализ современного состояния процесса извлечения бетулина из бересты березы показал актуальность внедрения на малых предприятиях лесопромышленного комплекса периодической технологии экстрагирования с применением в качестве растворителя толуола. Приведены схема экстракционной установки, состоящей из экстрактора, испарителя, конденсатора, флорентины, сборника экстракта, а также принцип работы этой установки. Процесс имеет 2 стадии: при нахождении сырья по отношению к толуолу в состоянии покоя и при экстрагировании сырья непрерывной подачей свежего экстрагента. Разработана инженерная методика расчета экстрактора, позволяющая определить его габаритные размеры (диаметр, высоту) и длительность отдельных стадий процесса экстракции. Продолжительность 1-й стадии рассчитывается решением дифференциального уравнения массопроводности Фика при граничных условиях I рода; 2-й – с учетом того, что из экстрактора непрерывно отводят экстракт бетулина и вводят свежий экстрагент. В последнем случае содержание бетулина в экстрагенте изменяется не только во времени, но и по высоте экстрактора. Разработанное математическое описание и последующее моделирование позволило получить расчетные кривые распределения бетулина в бересте в разные моменты времени, а также сопоставить экспериментальные и расчетные данные по кинетике среднего содержания бетулина в бересте и толуоле для каждой стадии. При этом кинетические кривые среднего содержания бетулина в бересте на 2-й стадии приведены для различных высот экстрактора. Установлено, что оптимальная продолжительность 1-й стадии составляет 20 мин, а при непрерывной подаче свежего экстрагента с расходом 22,5 кг/ч на 2-й стадии скорость процесса увеличивается в 6 раз. Это значительно сокращает общую продолжительность экстракции при заданных параметрах процесса. Показана необходимость ввода 3-й стадии – стабилизации содержания бетулина по высоте слоя и по сечению частиц. | The analysis of the current state of the process of betulin extraction from birch bark has shown the relevance of the implementation of periodic extraction technology using toluene as a solvent at small enterprises of the timber industry complex. This article presents the scheme of an extraction plant consisting of an extractor, an evaporator, a condenser, a florentine flask, an extract collector, as well as the principle of the plant operation. The extraction process is carried out in two stages: when the raw material is at rest in relation to toluene and when the raw material is extracted by continuous feeding of fresh extractant. The engineering procedure for calculating the extractor has been developed, allowing to determine its overall dimensions (diameter and height) and the duration of individual stages of the extraction process. The duration of the first stage has been calculated by solving Fick’s differential equation of mass conductivity under boundary conditions of the first kind. The duration of the second stage has been calculated considering the fact that betulin extract is continuously withdrawn from the extractor and fresh extractant is injected. In the latter case, the betulin content in the extractant varies not only in time, but also with the height of the extractor. The developed mathematical description and subsequent modeling made it possible to obtain the calculated curves of betulin distribution in birch bark at different points in time, as well as to compare the experimental and calculated data on the kinetics of the average betulin content in birch bark and toluene for each stage. Meanwhile, the kinetic curves of the average betulin content in birch bark at the second stage are presented for different heights of the extractor. It has been established that the optimal duration of the first stage is 20 min, and with the continuous feeding of fresh extractant with a flow rate of 22.5 kg/h at the second stage, the process speed increases by 6 times. This significantly reduces the total extraction time under the specified process parameters. The necessity for the introduction of the third stage (the stabilization period of the betulin content over the layer height and the cross– section of particles) has been shown.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Sergey V. Aniskin | Victor S. Kurov

Для производства целлюлозы построены крупномасштабные предприятия, к которым в процессе их эксплуатации предъявляются новые, отличающиеся от проектных, требования по экономической эффективности, безопасности труда, воздействию на местное население и окружающую среду. Значительный успех в этой работе достигнут изменением технологии регенерации щелока, переходом к сжиганию черного щелока повышенной концентрации, что позволяет практически полностью ликвидировать самый крупный источник выбросов сероводорода и метилмеркаптана с дымовыми газами, снизить потери серы и повысить энергетическую эффективность содорегенерационных котлов. Другим значимым источником выбросов содорегенерационного котла является труба бака растворителя плава. В баке происходит технологическая операция растворения расплавленных солей натрия слабым белым щелоком, который подается из цеха каустизации. Современное развитие технологии растворения плава связано с совершенствованием оборудования, совместимого с технологией регенерации химических реактивов производства целлюлозы. На вытяжной трубе бака плава устанавливают теплообменники и газоочистные аппараты систем «газ–жидкость», которые легче приспособить к технологическим требованиям по сравнению с другими системами. Установка такого оборудования приводит к изменению технологии растворения плава и затрагивает технологию каустизации и регенерации извести. Проведено исследование взаимосвязи технических решений по обеспечению безопасности персонала в помещении котельного цеха, по рекуперации тепла, химикатов и очистке газовых выбросов с изменениями технологии растворения плава содорегенерационного котла целлюлозного производства. На основе экспериментальных данных и математической модели движения парогазовой смеси в вытяжной трубе бака растворителя плава рассмотрена технологическая возможность установки теплообменников на разной высоте трубы и возможность эффективной очистки газовых выбросов с помощью прямоточного распылительного аппарата. Также изучены применяемость орошения парогазового потока слабым белым щелоком, образующимся в цикле регенерации химикатов целлюлозного производства, и условия обеспечения надежной работы газоочистного оборудования. Получены количественные характеристики необходимого изменения потребления и состава слабого белого щелока, способы его подачи в бак плава. | For pulp production, large-scale enterprises have been built which, while in operation, are subject to new requirements, different from the design ones, for economic efficiency, labour safety, as well as impact on the local population and the environment. Significant success in this work has been achieved by changing the liquor recovery technology, switching to burning black liquor of increased concentration, which makes it possible to almost completely eliminate the largest source of hydrogen sulfide and methyl mercaptan emissions with flue gases, reduce sulfur losses and improve energy efficiency of soda recovery boilers. Another significant source of soda recovery boiler emissions is a smelt dissolving tank vent. An important technological operation of dissolving molten sodium salts with weak white liquor supplied from the causticization shop takes place in the tank. The modern development of smelt leaching technology is related to the improvement of equipment compatible with the technology of regeneration of chemical reagents for pulp production. Heat exchangers and gas purifiers of “gas-liquid” systems, easier to adapt to technological requirements compared to other systems, are installed on the dissolving tank vent. The installation of such equipment provides the change in the smelt leaching technology, and affects the technology of causticization and lime recovery. This article covers the research of the relationship between the technical solutions ensuring the safety of personnel in the boiler shop, heat and chemicals recovery, as well as purification of gas emissions and the changes in the technology of smelt leaching in the soda recovery boiler of the pulp mill. On the basis of experimental data and a mathematical model of the movement of the vapour-gas mixture in the smelt dissolving tank vent, the technological feasibility of installing heat exchangers at different heights of the vent and the possibility of effective purification of gas emissions using a direct-flow sprayer have been considered. The applicability of the irrigation of the steam-gas flow with weak white liquor, which is formed during the cycle of chemical regeneration in pulp production, as well as the conditions for ensuring reliable operation of gas purification equipment, have been investigated. The quantitative characteristics of the necessary change in consumption and composition of weak white liquor and the methods of its supply to the dissolving tank have been obtained.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Elena V. Boldanova

Проблема предупреждения лесных пожаров и своевременной мобилизации средств тушения стоит особенно остро в Иркутской области, где леса занимают значительные площади. Использование классических индексов оценки лесной пожарной опасности не всегда дает точные результаты при оперативном планировании мероприятий по пожаротушению. Цель исследования – разработка простого и эффективного показателя для прогнозирования возникновения лесных пожаров. В качестве объекта исследования выбраны лесничества Иркутской области, наиболее сильно пострадавшие от лесных пожаров. Решен ряд задач, связанных с характеристикой адекватности существующих методов, разработан более точный и простой показатель для местных условий, определены алгоритм расчета и шкала оценки класса пожарной опасности. В качестве исходных данных использованы открытые сведения архивов метеорологических наблюдений, данные Информационной системы дистанционного мониторинга Федерального агентства лесного хозяйства РФ. Применены методы кластерного и корреляционно-регрессионного анализа. Выявлена зависимость числа лесных пожаров от погодных условий на малонаселенных территориях. Периодичность циклов количества и площадей лесных пожаров составляет 3–4 года. Рассмотрены разные вариации расчета накопленного дефицита точки росы для прогноза количества и площадей лесных пожаров. Наиболее тесная корреляционная зависимость выявлена для показателя, рассчитываемого за 10 дн. Проанализирован зарубежный опыт оценки лесопожарной опасности по условиям погоды, сделано предположение о возможности частичного использования австралийского индекса FFDI. При расчетах не получено удовлетворительного результата, поэтому в качестве показателя лесной пожарной опасности предложено применять накопленный дефицит точки росы за 10 дн. Количество лесных пожаров отражается квадратичной зависимостью от данного показателя. Разработана шкала для оценки пожароопасности, адаптированная к шкале по индексу Нестерова. Описана последовательность расчета в среде MS Office Excel, что делает предложенный показатель подходящим для практического применения в лесничествах Иркутской области. Накопленный дефицит точки росы за 10 дн. позволит уточнять состояние лесопожарной опасности по метеоусловиям в соответствии с разработанной шкалой с помощью описанного алгоритма и макроса для расчета в Excel. | The problem of preventing forest fires and timely mobilization of extinguishing agents is particularly acute in the Irkutsk Region, where forests cover considerable areas. The use of classical indices for assessing forest fire danger does not always provide accurate results in the operational planning of fire extinguishing measures. The aim of this study is to develop a simple and effective indicator for predicting the occurrence of forest fires. The forestries of the Irkutsk Region, which were most severely affected by forest fires, were chosen as the object of this study. In the course of the study, it has been necessary to solve a number of problems, such as assessing the adequacy of the existing methods, developing a more accurate and simple indicator for local conditions, establishing the algorithm for calculating and the scale for assessing the fire danger class. As the initial data, the publicly available data from the meteorological observations archives and the data from the Remote Monitoring Information System of the Federal Forestry Agency (ISDM-Rosleskhoz) have been used. The methods of cluster analysis and correlation and regression analysis have been applied. The dependence of the number of forest fires on weather conditions in sparsely populated areas has been revealed. The frequency of the cycles of the number and area of forest fires is 3–4 years. Various options for calculating the accumulated dewpoint deficit for predicting the number and area of forest fires have been considered. The closest correlation has been found for the indicator calculated over 10 days. Foreign experience in assessing fire danger according to weather conditions having been analyzed, an assumption has been made about the potential partial use of the Australian FFDI index. In the calculations, a satisfactory result has not been achieved. Therefore, it has been proposed to use the accumulated dew-point deficit over 10 days as an indicator of forest fire danger. The number of forest fires is described through the quadratic dependence on this indicator. A scale for assessing fire danger, adapted to the scale based on the Nesterov index, has been developed. For practical use, the calculation algorithm in MS Office Excel has been described, which makes it possible to apply the proposed indicator in the forestries of the Irkutsk Region. The indicator based on the accumulated dew-point deficit over 10 days will make it possible to check the state of forest fire danger according to weather conditions in accordance with the developed scale using the described algorithm and the macro for calculation in MS Excel.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Gennadiy G. Terekhov | Elena M. Andreeva | Svetlana K. Stetsenko

Исследования 26-летних культур кедра сибирского, созданного биогруппами (около 300 шт./га), по 2–5 растений через 4–9 сеянцев ели сибирской в ряду, показали, что повреждение лосями здесь значительно меньше, чем в изученных нами ранее чистых культурах кедра и культурах, смешанных с сосной обыкновенной. Доля биогрупп с поврежденными кедрами составила 18 %, из них 1/3 – с повреждением всех деревьев. Наиболее выражено это в биогруппах с 4–5 кедрами и при частом чередовании биогрупп в ряду. Живых кедров сохранилось 76 %, из них без повреждения стволика – 89,3 %, почти 2/3 (около 500 шт./га) находятся в кроне смежных с биогруппой деревьев ели. Длительное пребывание кедра в кроне ели негативно отражается на росте его осевого побега и кроны. Впервые для условий Среднего Урала нами предложен новый способ выращивания устойчивых производительных культур кедра сибирского с елью сибирской (возможно с елью европейской). Кедр высаживают биогруппами по 2–3 сеянца, начало их расположения строго с одной стороны участка. Первую биогруппу в нечетных рядах (1, 2, 3, 5 и т. д.) размещают через 3 сеянца ели от начала ряда, вторую и последующие биогруппы в этих рядах – через 9 сеянцев ели. В четных рядах (2, 4, 6, 8 и т. д.) первую биогруппу располагают через 9 сеянцев ели от начала ряда, сохраняя эту последовательность до конца ряда. Каждый ряд смешанных культур завершается не менее чем 3 сеянцами ели. При лесоводственных уходах сплошь удаляют естественное возобновление: хвойные породы – с помощью механических средств, а лиственные – путем кольцевания или инъекции экологически безопасных химических препаратов на водной основе. Это уменьшает либо исключает появление поросли и, соответственно, кормовую базу для диких животных. Ели, смежные с биогруппой кедра, вырубают при прочистке и прореживании, что создает возможность для роста кедра. На данный способ выращивания культур кедра сибирского с елью сибирской получен патент. Способ может быть внедрен в лесокультурную практику во всей таежной зоне, где выращивают кедр. | The research of 26-year-old mixed plantations of Siberian spruce and Siberian stone pine cultivated by biogroups of about 300 pcs/ha (2–5 stone pine seedlings alternating 4–9 spruce seedlings in a row) has shown that the damage rate by moose to them is much lower than to pure stone pine plantations or the mixed ones of Siberian stone pines and Scots pines we have studied before. The share of biogroups containing damaged stone pine trees is 18 %. A third of this number is plantations with damage to all the trees. This is most pronounced in biogroups of 4 to 5 stone pines as well as in case of frequent alternation of biogroups in a row. 76 % living stone pines have been preserved (89.3 % of them without damage to the stem). About two thirds of them (about 500 pcs/ha) grow in the crown of spruce trees adjacent to stone pine biogroups. Prolonged exposure to growing in a spruce tree crown negatively affects the growth of a stone pine’s central shoot and crown. We are the first in the Middle Urals to propose a scheme for cultivating sustained productive mixed plantations of Siberian stone pines and Siberian spruce trees (or Norway spruce trees). Stone pines are planted in biogroups of 2–3 seedlings, beginning the planting strictly on one side of the site. The first biogroup in odd-numbered rows (1, 2, 3, 5, etc.) is planted after 3 spruce seedlings from the beginning of the row, the second and subsequent biogroups in these rows – after 9 spruce seedlings. The first biogroup in even-numbered rows (2, 4, 6, 8, etc.) is planted after 9 spruce seedlings from the beginning of the row, maintaining this sequence until the end of the row. Every row in mixed plantations is concluded with planting no less than 3 spruce seedlings. During silvicultural treatment procedures natural regeneration is completely removed: softwoods – by mechanical means, and hard woods – by ringing or injection of environmentally friendly water-based chemicals. These measures reduce or eliminate the appearance of coppice and, accordingly, food reserve for wild animals. Spruce trees adjacent to stone pine biogroups are cut down while lightening and thinning, which creates the possibility for the growth of stone pines. The proposed method for cultivating plantations of Siberian stone pines and Siberian spruce trees has been patented. It can be introduced into silvicultural practice in the taiga zone where stone pines are grown.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Nataliya R. Sungurova | Olga P. Lebedeva | Svetlana R. Strazdauskene

Приведены результаты комплексного изучения декоративных красивоцветущих кустарников рода Спирея (Spiraea L.). Для анализа выбрано 7 видов спиреи из коллекции Дендрологического сада им. И.М. Стратоновича на базе Северного (Арктического) федерального университета им. М.В. Ломоносова: S. × Bumalda Burv, S. ulmifolia Scop (L.) Maxim, S. chamaedryfolia L., S. salicifolia L., S. nipponica var. tosaensis, S. betulifolia Pall, S. sericea Turcz. Установлено, что варьирование высоты куста находится в пределах от 0,8 м (у спирей Бумальда, березолистной и ниппонской) до 2,1 м (у спирей вязолистной и шелковистой). Наибольший размах кроны имеет спирея вязолистная – 2,4 × 2,7 м с максимальным количеством стволиков в кусте 42 шт. Компактная форма куста отмечена у спирей березолистной и Бумальда – 1,0 × 1,3 и 1,0 × 1,1 м соответственно. При проведении фенологических наблюдений зафиксировано, что первые листья у спирей шелковистой, иволистной, вязолистной, ниппонской (форма тосенсис) появляются в середине мая. С разницей 2 недели разворачиваются листовые пластинки у остальных изучаемых интродуцентов. Установлено, что все виды спиреи благополучно переносят суровый северный климат (баллы зимостойкости – I–II) и натурализовались, что подтверждается обилием плодоношения и посевным качеством семян. Согласно архивным данным, семена всех исследуемых видов спирей вызревают ежегодно. Наибольшая доля всхожих семян отмечается у спиреи березолистной – 92 %. Высокая энергия прорастания семян зафиксирована у шелковистой и березолистной спирей. Срок проращивания семян у всех спирей составил 15 дн., кроме спиреи Бумальда, которую оставляли на ложе до 20 сут., при этом всхожесть оказалась только 57 %, а 1/5 испытанных семян – пустые. Высокое качество семян собственной репродукции позволяет заключить, что спиреи шелковистая, ниппонская (форма тосенсис), березолистная, вязолистная и иволистная могут выращиваться из семенного фонда. Все изучаемые виды характеризуются полной степенью адаптации. Решающим фактором при этом является зимостойкость растений. Адаптивный потенциал интродуцированных видов определяет границы вторичного ареала распространения. Все изучаемые виды могут быть рекомендованы для озеленения северных городов. | This article presents the results of a comprehensive study of decorative flowering shrubs of the genus Spiraea (Spiraea L.). 7 species of Spiraea L. from the collection of the Dendrological Garden of Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov have been selected for analysis: Spiraea × Bumalda Burv, Spiraea ulmifolia Scop (L.) Maxim, Spiraea chamaedryfolia L., Spiraea salicifolia L., Spiraea nipponica var. tosaensis, Spiraea betulifolia Pall and Spiraea sericea Turcz. It has been established that the shrub height varies from 0.8 m (for Spiraea Bumalda Burv, Spiraea betulifolia and Spiraea nipponica var. tosaensis ) to 2.1 m (for Spiraea ulmifolia Scop (L.) Maxim and Spiraea sericea Turcz.). Spiraea ulmifolia Scop (L.) Maxim has the largest crown span (2.4 × 2.7 m) with a maximum number of 42 stems for a shrub. The compact shape of the shrub has been noted in Spiraea betulifolia Pall and Spiraea Bumalda Burv (1.0 × 1.3 and 1.0 × 1.1 m, respectively). While conducting phenological observations, it has been recorded that the first leaves of Spiraea sericea Turcz, Spiraea salicifolia L., Spiraea ulmifolia Scop (L.) Maxim and Spiraea nipponica var. tosaensis Maxim begin to appear in mid-May. The leaf blades of the remaining introduced species under study unfold with a difference of two weeks from the previously listed ones. It has been established that all the species of Spirea L. under study successfully tolerate the harsh northern climate (winter hardiness score I–II) and have become naturalized, which has been confirmed by the abundance of fruiting and the sowing quality of the seeds. According to archival data, the seeds of all the species of Spiraea L. under study ripen annually. The largest proportion of germinable seeds has been observed in Spiraea betulifolia Pall (92 %). High seed germination energy has been noted in Spiraea sericea Turcz and Spiraea betulifolia Pall. The period of seed germination for all Spiraea has been 15 days, except for Spiraea Bumalda Burv., which has been left on the bed for up to 20 days, however, the germination rate has been only 57 %, and a fifth of the tested seeds have been empty. The high quality of self-reproducing seeds leads to the conclusion that Spiraea sericea Turcz., Spiraea nipponica var. tosaensis, Spiraea betulifolia, Spiraea ulmifolia Scop (L.) Maxim and Spiraea salicifolia L. can be grown from seed stock. All the species under study are characterized by the full extent of adaptability. The decisive factor influencing the degree of adaptability of Spiraea is high winter hardiness of these plants. The adaptive capacity of introduced species determines the boundaries of the secondary distribution area. All the species under study can be recommended for northern city landscaping.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Mariya I. Sedaeva | Aleksandr K. Ekart | Anna N. Kravchenko

Tilia nasczokinii Stepanov (липа Нащокина) – эндемик юга Красноярского края, имеет реликтовое происхождение. Известно о 2 ее популяциях в окрестностях г. Красноярска на левом и на правом берегах р. Енисей, где она входит в состав сосняков и смешанных сосново-лиственных разнотравных лесов. Общая численность вида составляет около 500 особей, из которых лишь 43 растения в настоящее время плодоносят. В работе определены размеры и качественные показатели плодов и семян этого вида. Плоды-орешки T. nasczokinii в целом для 2 популяций имели длину 5,7±0,026 мм и ширину 5,0±0,017 мм, семена – длину 3,6±0,019 мм и ширину 2,9±0,015 мм. Установлено, что орешки в левобережной популяции характеризуются вытянутой грушевидной формой, тогда как в правобережной орешки шаровидные, слегка заостренные сверху. По размерам орешков и семян T. nasczokinii статистически не отличалась от интродуцированной T. cordata, произрастающей в культуре в сходных экологических условиях. В левобережной популяции массы орешков (18,3 г/1000 шт.) и семян (11,9–12,7 г/1000 шт.) оказались заметно меньше, чем в правобережной (орешки – 24,8–29,9 г/1000 шт., семена – 16,1– 18,0 г/1000 шт.). В левобережной популяции до 60 % орешков были бессемянными и до 43 % семян – пустыми, жизнеспособность семян составляла 17–32 %. В правобережной популяции бÓльшая часть орешков содержала семена (до 91 %), доля пустых орешков была небольшой (до 18 %), жизнеспособность – 66–83 %. Грунтовая всхожесть семян составила 9,2 % (у отдельных деревьев – до 10,5 %) в левобережной и 12,2 % (до 21,1 %) в правобережной популяции. Несмотря на невысокую грунтовую всхожесть семян в обеих популяциях, существует возможность получения семенного посадочного материала для создания искусственных насаждений T. nasczokinii с целью сохранения и восстановления численности этого редкого реликтового вида юга Средней Сибири. | Tilia nasczokinii Stepanov (Naszokin’s lime) is endemic to the south of the Krasnoyarsk Territory and is of relict origin. Two of its populations grow in the vicinity of Krasnoyarsk on the left and right banks of the Yenisey River, being a part of pine forests and mixed pine-deciduous herb forests. The total number of the species is about 500 plant units, of which only 43 plants are currently bearing fruit. This research has determined the sizes and qualitative characteristics of T. nasczokinii fruits and seeds. The lime-capsules of T. nasczokinii, for 2 populations in general, have had the length of 5.7 ± 0.026 mm and the width of 5.0 ± ± 0.017 mm. The seeds have had the length of 3.6 ± 0.019 mm and the width of 2.9 ± 0.015 mm. It has been established that the lime-capsules in the left bank population are characterized by an elongated pear-shaped form, while in the right bank population the lime-capsules are spherical and slightly pointed at the top. In terms of the size of lime-capsules and seeds, T. nasczokinii did not differ statistically from the introduced T. cordata, which grows in the plantation under similar environmental conditions. In the left bank population, the masses of lime-capsules (18.3 g/1000 pcs.) and seeds (11.9–12.7 g/1000 pcs.) have turned out to be noticeably less than in the right bank population (lime-capsules – 24.8–29.9 g/1000 pcs., seeds – 16.1–18.0 g/1000 pcs.). In the left bank population, up to 60 % of the lime-capsules have been seedless and up to 43 % of the seeds have been empty. Seed viability has been equal to 17–32 %.In the right bank population, most of the lime-capsules have contained seeds (up to 91 %), and the proportion of empty lime-capsules has been small (up to 18 %). Seed viability has been equal to 66–83 %. Field germination of the seeds has been equal to 9.2 % (for some trees – up to 10.5 %) in the left bank population and 12.2 % (up to 21.1 %) in the right bank population. Despite the low field germination of the seeds in both populations, it is possible to obtain seed planting stock for creating artificial plantings of T. nasczokinii in order to preserve and restore the population of this rare relict species in the south of Central Siberia.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation