AGRIS - 

2023

Кsenia S. Vashukova | Konstantin Y. Terentyev | Dmitry G. Chukhchin | Artem D. Ivakhnov | Daria N. Poshina

Эфиры целлюлозы активно используются при изготовлении новых полуфабрикатов, препаратов и материалов. Растительное сырье является основным источником для получения производных целлюлозы. Перспективным становится также производство целлюлозы путем микробиологического синтеза. Несмотря на одинаковые пути биосинтеза микрофибрилл, образцы целлюлозы растительного и бактериального происхождения отличаются по ряду структурных особенностей. Цель работы – оценка влияния топологической структуры целлюлозы растительного и бактериального происхождения на процессы ацетилирования и нитрования. В качестве образцов растительной целлюлозы использовали хлопковую и сульфатную целлюлозу. Бактериальную целлюлозу получали в лаборатории с применением смешанного сообщества микроорганизмов в статических условиях на синтетических глюкозных средах. Нитрование целлюлозы проводили смесью концентрированных H2SO4 и HNO3. Содержание азота в полученных образцах определяли ферросульфатным методом. ИК-спектры нитратов целлюлозы регистрировали на инфракрасном фурье-спектрометре Vertex-70 в диапазоне волновых чисел 4000…400 см–1. Ацетилирование целлюлозы осуществляли в среде сверхкритического диоксида углерода в системе сверхкритической флюидной экстракции SFE-5000, Thar Process. В ацетате целлюлозы титриметрически определяли содержание связанной уксусной кислоты, после чего рассчитывали степень замещения. Посредством электронной и атомно-силовой микроскопии визуализированы волокна растительной целлюлозы и фибриллы бактериальной целлюлозы. Выход нитрата из чистой хлопковой целлюлозы составил 160 %, т. е. степень замещения – 2,20. Нитрат целлюлозы, полученный из бактериальной целлюлозы в аналогичных условиях, имел степень замещения 1,96. Предложен новый метод прямого ацетилирования лиофильно высушенных препаратов бактериальной целлюлозы в среде сверхкритического диоксида углерода, что позволяет осуществлять процесс без кислотного катализатора и при пониженном расходе ацетилирующего агента. Ацетилирование растительной сульфатной целлюлозы показало степень замещения 2,40, для бактериальной целлюлозы – выход диацетилцеллюлозы с содержанием ацетильных групп 50 %, что соответствует степени замещения 2,10. Получение эфиров обусловлено как топохимическими особенностями микрофибрилл, так и кристалличностью материала. Для цитирования: Вашукова К.С., Терентьев К.Ю., Чухчин Д.Г., Ивахнов А.Д., Пошина Д.Н. Влияние топологической структуры целлюлозы на процессы ацетилирования и нитрования // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 176–189. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-176-189 | Cellulose esters are actively used in the production of new by-products, drugs, and materials. Plant raw materials are the main source for the production of cellulose derivatives. The production of cellulose by microbial synthesis is also becoming promising. Despite similar pathways of microfibril biosynthesis, cellulose samples of plant and bacterial origin differ in a number of structural features. The aim of this work is to evaluate the influence of the topological structure of cellulose of plant and bacterial origin on the acetylation and nitration processes. Cotton and kraft cellulose were used as samples of plant cellulose. Bacterial cellulose was obtained in the laboratory using a mixed community of microorganisms under static conditions on synthetic glucose media. Nitration of cellulose samples was carried out with a mixture of concentrated sulfuric and nitric acids; and the degree of substitution was calculated from the nitrogen content determined by the ferrosulfate method. The IR spectra of samples of the original cotton cellulose, as well as nitrates of bacterial and cotton cellulose, were recorded on a Vertex-70 infrared Fourier spectrometer in the range of wave numbers 4000…400 cm–1. Cellulose acetylation was carried out in supercritical carbon dioxide by direct acetylation in an SFE-5000 supercritical fluid extraction system, Thar Process. The content of bound acetic acid in cellulose acetate was determined titrimetrically and then the degree of substitution was calculated. Fibers of plant cellulose and fibrils of bacterial cellulose were visualized by electron and atomic force microscopy. The yield of nitrate from pure cotton cellulose was 160 %, i.e., the degree of substitution was 2.20. Cellulose nitrate obtained from bacterial cellulose under similar conditions had a degree of substitution of 1.96. A new method of direct acetylation of lyophilically dried preparations of bacterial cellulose in supercritical carbon dioxide was proposed, which allows the process to be carried out without acid catalyst and at reduced consumption of acetylating agent. Acetylation of plant kraft cellulose showed a degree of substitution of 2.40, for bacterial cellulose – yield of diacetyl cellulose with the content of acetyl groups 50 %, this corresponds to the degree of substitution of 2.10. The obtaining of esters is due to both topochemical features of microfibrils and crystallinity of the material. For citation: Vashukova K.S., Terentyev K.Y., Chukhchin D.G., Ivakhnov A.D., Poshina D.N. Effect of Topological Structure of Cellulose on the Processes of Acetylation and Nitration. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 6, pp. 176–189. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-176-189

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Aleksandr N. Sobolev | Pavel A. Feklistov | Nikolay A. Neverov | Sergey S. Makarov

Проведено исследование относительной высоты деревьев в сосняках брусничных, черничных и сфагновых на о-ве Большом Соловецком, самом значительном по площади в Соловецком архипелаге и в Белом море. Архипелаг является объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО. Относительная высота – важный показатель, характеризующий рост древесных растений и отражающий, на сколько сантиметров прирастает высота на сантиметр диаметра. Заложено 34 пробных площади в наиболее распространенных типах леса – сосняках брусничных, черничных и сфагновых, занимающих 82,0 % от всей территории сосняков. На каждой пробной площади подобраны учетные деревья (по 64 дерева), у которых выполнены измерения высот, диаметров, взяты керны возрастным буравом у шейки корня для определения возраста. Всего в анализе относительной высоты использовано 2176 деревьев. Средняя относительная высота в сосняках брусничных, черничных и сфагновых на о-ве Б. Соловецком составляет соответственно 62,5; 61,5 и 54,7 см/см. Такой показатель заметно меньше, чем в сосняках на материке в Архангельской области. Там значения составляют 84,9; 84,9 и 79,2 см/см для соответствующих типов леса. Применять существующие таблицы хода роста, разработанные по материалам исследования материковых деревьев, для островных сосняков нельзя. Получены уравнения для определения относительной высоты сосняков о-ва Б. Соловецкого. В качестве входного параметра предлагается использовать диаметр деревьев, а не возраст, т. к. определение возраста значительно труднее, чем диаметра на высоте груди. Для цитирования: Соболев А.Н., Феклистов П.А., Неверов Н.А., Макаров С.С. Относительная высота деревьев в изолированных популяциях сосновых древостоев // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 102–113. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-102-113 | The study of relative tree height in lingonberry, bilberry and sphagnum pine forests on Bolshoy Solovetsky Island was carried out. The island is the largest by area in the Solovetsky Archipelago and in the White Sea. The archipelago is a UNESCO World Heritage Site. Relative height is an important indicator characterizing the growth of woody plants and reflecting how many centimeters of height growth for each centimeter of diameter. We laid 34 sample plots in the most widespread forest types – lingonberry, bilberry, and sphagnum pine forests, occupying 82.0 % of the total pine forest area. At each sampling area we selected survey trees (64 trees each), measured heights, diameters, and took cores with an age drill at the root neck to determine the age. A total of 2176 trees were used in the relative height analysis. The average relative height in lingonberry, bilberry and sphagnum pine forests on Bolshoy Solovetsky Island is 62.5; 61.5 and 54.7 cm/cm, respectively. This relative height is noticeably lower than in pine forests on the mainland in the Arkhangelsk Oblast. There, the values are 84.9; 84.9 and 79.2 cm/cm for the respective forest types. It is not possible to use the existing growth progress tables developed on the basis of mainland trees for island pine forests. Equations for determining the relative height of pine forests on Bolshoy Solovetsky Island were obtained. It is proposed to use tree diameter rather than age as an input parameter, since the determination of age is much more difficult than that of diameter at breast height. For citation: Sobolev A.N., Feklistov P.A., Neverov N.A., Makarov S.S. Relative Tree Height in Isolated Populations of Pine Stands. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 6, pp. 102–113. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-102-113

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Boris V. Raevsky | Aleksey A. Ilinov | Maria V. Medvedeva | Oksana V. Rudkovskaya

Проведено исследование в заповеднике «Костомукшский» с целью разработки концепции развития сети лесного мониторинга в данном заповеднике. Показано, что в лесном покрове заповедника преобладают сосняки (80,4 % от покрытой лесом площади), далее по доле участия следуют ель (19,1 %) и береза (0,5 %). Экологический спектр лесов заповедника включает 7 групп типов леса с преобладанием черничной группы (67 %) как среди сосняков, так и среди ельников. Хвойные древостои заповедника представлены условно-одновозрастными, относительно- и абсолютно- разновозрастными типами возрастных структур, характеризующими различные этапы посткатастрофического восстановительного сукцессионного цикла и фазы циклической динамики субклимаксовых и климаксовых сообществ. Выявлено, что антропогенно измененные леса располагаются преимущественно в западном, граничащем с Финляндией секторе заповедника. В восточном секторе сконцентрированы малонарушенные массивы северотаежных лесов с хорошо выраженной мозаичной картиной фаз естественной возрастной динамики. Предложено развивать систему лесного мониторинга на базе ланшафтно-типологического и пространственно-временного подходов с учетом субландшафтной структуры природно-территориального комплекса заповедника. Планируется закладывать постоянные пробные площади в границах 3 модельных территорий (участков), а также в разрезе 5 типов леса для сосны и 2 – для ели. Сосновые и еловые сообщества должны быть представлены всеми возрастными группами условно-одновозрастных древостоев (максимум 4 пробные площади), а также не менее чем 1 пробной площадью в каждом типе (подтипе) разновозрастной структуры. Согласно предварительным оценкам, общая численность постоянных пробных площадей в составе сети лесного мониторинга заповедника «Костомукшский» должна быть не менее 98 шт. Такое значительное число опытных объектов необходимо для разработки алгоритма корректировки существующих повыдельных характеристик в аспекте уточнения типа возрастной структуры древостоя и фазы возобновительной динамики. Для цитирования: Раевский Б.В., Ильинов А.А., Медведева М.В., Рудковская О.В. Система мониторинга природной динамики лесного массива заповедника «Костомукшский» // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 81–101. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-81-101 | The concept and current results of setting up the forest monitoring network at the Kostomukshska Strict Nature Reserve (Zapovednik) are presented. It has been demonstrated that pine forests predominate in the reserve’s forest cover (80.4 % of the forested area), followed by spruce (19.1 %) and birch (0.5 %). The ecological spectrum of the reserve’s forests comprises 7 groups of forest types, with the bilberry group prevailing (67 %) both among pine and among spruce stands. In terms of age structure, coniferous stands in the reserve are even-aged, multi-aged and all-aged, representing stages of the post-catastrophic regeneration succession and phases of subclimax and climax community cycles. Analysis of spatial patterns in the distribution of pristine and secondary forests has shown that anthropogenically altered forests are mainly situated in the western part of the reserve, at the border with Finland. The eastern part is a concentration of pristine north-taiga forests with a distinct mosaic of natural age dynamics phases. It was suggested that the forest monitoring network should be based on the landscape typological and spatial-temporal approaches taking into account the sublandscape-level structure of the reserve’s natural territorial complex and the distribution of forests in the study area by the rate of anthropogenic influence, prevalent species, forest types, and age structure types. Permanent sample plots will be established within 3 model areas (sites). For each of the 5 forest types of pine and 2 types of spruce stands, such plots should represent all age groups of even-aged stands (4 sample plots at maximum), and at least one sample plot should be allocated for each type (subtype) of the uneven-aged structure. The preliminary estimate is that, in total, there should be at least 98 permanent sample plots in the forest monitoring network of the Kostomukshskiy Zapovednik. So many units are needed to work out the algorithm for correcting the existing forest compartment characteristics given by the forest inventory in what concerns the age structure and the succession phase of stands. It is foreseen that all the factual material thus amassed will serve as the basis for modeling the scenarios of the natural dynamics of this forest massif and, perhaps, of other objects with similar structure. For citation: Raevsky B.V., Ilinov A.A., Medvedeva M.V., Rudkovskaya O.V. The Natural Dynamics Monitoring System of the Forests in the Kostomukshsky Reserve. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 6, pp. 81–101. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-81-101

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Sergey V. Tretyakov | Sergey V. Koptev | Alexey A. Karaban | Andrey A. Paramonov | Alexander V. Davydov

Для организации, планирования и ведения лесного хозяйства на научной основе в насаждениях с преобладанием и участием ольхи серой (Alnus incana (L.) Moench), сформировавшихся в условиях таежной зоны, необходимы достоверные данные о строении, росте и продуктивности древостоев. В настоящее время ощущается острая необходимость в разработке таблиц хода роста для насаждений ольхи серой, так как площади, занятые этой породой, значительно увеличились в результате зарастания заброшенных сельскохозяйственных угодий. Разработка единой системы нормативных и справочных материалов для учета количества, оценки состояния и объема использования насаждений ольхи серой на Европейском Севере России является важной и актуальной задачей. Таблицы хода роста для нормальных древостоев ольхи серой в таежной зоне северо-востока европейской части России ранее не разрабатывались. Цель данного исследования – изучение возрастной динамики нормальных древостоев ольхи серой и составление таблиц хода роста. Использованы 193 модельных дерева ольхи серой, а также данные 175 пробных площадей. Полнота – 1,0. Получены уравнения для определения средней высоты, диаметра и запаса насаждений по классам бонитета. На основе уравнений разработаны таблицы хода роста нормальных древостоев по классам бонитета. Предложенные таблицы будут способствовать повышению точности таксации лесов, дадут возможность объективно оценить лесосырьевые ресурсы наиболее представленных древостоев, прогнозировать их рост при выполнении комплекса работ по охране, защите и воспроизводству лесных ресурсов, повышению экологических функций леса, а также контролировать ведение хозяйства в древостоях. Для цитирования: Третьяков С.В., Коптев С.В., Карабан А.А., Парамонов А.А., Давыдов А.В. Возрастная динамика нормальных древостоев ольхи серой в таежной зоне северо-востока европейской части России // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 70–80. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-70-80 | In order to organize, plan and conduct forest management on a scientific basis in stands with predominance and participation of gray alder (Alnus incana (L.) Moench), formed in the conditions of the taiga zone, reliable data on the structure, growth and productivity of stands are needed. At present, there is an urgent need to develop growth progress tables for gray alder stands, as the areas occupied by this species have significantly increased as a result of abandoned agricultural lands overgrowth. The development of a unified system of regulatory and reference materials for accounting the number, assessment of the condition and volume of use of stands of gray alder in the European North of Russia is an important and urgent task. Growth progress tables for normal gray alder stands located in the taiga zone of the north-east of the European part of Russia have not been developed by anyone before. The purpose of this research is to study the age dynamics of normal gray alder stands to compile growth progress tables. We used 193 model trees of gray alder, as well as data from 175 sample plots. As a research result for the growth progress tables with relative stands density of 1.0 we obtained the equations for determining the average height, diameter, and stands stock by bonity classes. On the basis of the obtained equations, the tables of growth progress of normal stands by bonity classes were developed. The proposed tables will contribute to improving the accuracy of forest inventory, will give the opportunity to objectively assess the forest resources of the most represented stands, to forecast their growth when performing a set of works on the protection, conservation, and reproduction of forest resources, improving the ecological functions of the forest, as well as to control management in stands. For citation: Tretyakov S.V., Koptev S.V., Karaban A.A., Paramonov A.A., Davydov A.V. Age Dynamics of Normal Gray Alder Stands in the Taiga Zone of the North-East of the European Part of Russia. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 6, pp. 70–80. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-70-80

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Damdinjamts Jagdag | Ganbaatar Batsaikhan | Nachin Baatarbileg | Anatoly I. Lobanov | Sukhbaatar Gerelbaatar

The development of seedling production technology and methods of establishing highyielding plantations of Picea obovata Ledeb. on a scientific basis is one of the urgent problems of forestry in Mongolia. In this study, we aimed to solve the following problems: to conduct a comparative analysis of the seedling growth parameters and biomass accumulation grown on different nutrient substrates; to assess the relationship between seedling growth, biomass accumulation and soil properties; to determine the most optimal nutrient substrates for seedling production of Siberian spruce in greenhouse conditions in Northern Mongolia. Six formulations of nutrient substrates (T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6) were used for the seedling production of Picea obovata Ledeb. in greenhouses equipped with a sprinkler system. Nutrient substrates were prepared using black soil, manure, compost, peat, sawdust, sand in different composition ratios. During the 4-year-observation period height, root collar diameter, root length and aboveground and belowground biomass of seedlings were measured at the end of each growing season. We divided the biomass of seedlings into several structural elements. We found that all tested nutrient substrates, except the control substrate, had a positive effect on seedling growth in height and diameter. Comparative analyses showed that different ratio and composition of black soil, compost, manure, sawdust, and sand in the nutrient substrate had different effects on seedling growth (p > 0.001) and biomass accumulation (p > 0.001). Among the proposed nutrient substrates, the treatments T2 (50 % black soil + 20 % sand + 20 % peat + 10 % compost) and T6 (60 % black soil + 20 % sand + 10 % peat + 10 % compost) were selected as the most effective soil substrate that are suitable for further seedling production of Siberian spruce under greenhouse conditions in Mongolia. There fore, it was observed that good root system development was a determinant of seedling growth in height, diameter, and aboveground biomass accumulation especially from 3–4 years of age. Spruce seedling growth was positively correlated not only with humus content (r = 0.46), but also with soil acidity (r = 0.43) and available phosphorus (r = 0.48). The results of this investigation made an important contribution to the development of production technology for growing standard and large-sized seedlings of Picea obovata in greenhouse complexes in Northern Mongolia. For citation: Jagdag D., Batsaikhan G., Baatarbileg N., Lobanov A.I., Gerelbaatar S. Effect of Nutrient Substrate on Seedling Growth and Biomass Allocation of Picea obovata Ledeb. in Northern Mongolia. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 6, pp. 57–69. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-57-69 | Разработка технологии производства сеянцев и способов создания высокопродуктивных насаждений Picea obovata Ledeb. на научной основе является одной из актуальных проблем лесного хозяйства Монголии. Проведен сравнительный анализ показателей роста выращенных на различных питательных субстратах сеянцев ели сибирской и накопления их биомассы. Оценена взаимосвязь между ростом сеянцев, накоплением их биомассы и свойствами почвы. Определены наиболее оптимальные питательные субстраты для выращивания сеянцев в тепличных условиях Северной Монголии. Сеянцы ели сибирской выращивали в теплицах, оборудованных системой дождевания. Применяли 6 видов питательных субстратов: T1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6. Питательные субстраты готовили с использованием чернозема, навоза, компоста, торфа, опилок и песка в различных соотношениях. В течение 4-летнего периода наблюдений в конце каждого вегетационного периода измеряли высоту, диаметр корневой шейки, длину корня и определяли надземную и подземную биомассу сеянцев. Биомасса сеянцев разделена на несколько структурных элементов. Установлено, что все испытанные питательные субстраты, за исключением контрольного (Т1), оказали положительное влияние на рост сеянцев в высоту и по диаметру. Сравнительный анализ показал, что различные соотношение и состав чернозема, компоста, навоза, опилок и песка в питательном субстрате по-разному влияют на рост сеянцев (p > 0,001) и накопление биомассы (p > 0,001). Питательные субстраты Т2 (50 % чернозема + 20 % песка + 20 % торфа + 10 % компоста) и Т6 (60 % чернозема + 20 % песка + 10 % торфа + 10 % компоста) оказались наиболее эффективными, подходящими для дальнейшего производства сеянцев ели сибирской в тепличных условиях Монголии. Отмечено, что хорошее развитие корневой системы было определяющим фактором роста сеянцев в высоту, по диаметру и накопления надземной биомассы, особенно с 3–4-летнего возраста. Рост сеянцев ели положительно коррелировал не только с содержанием гумуса (r = 0,46), но и с кислотностью почвы (r = 0,43) и доступным фосфором (r = 0,48). Результаты этих оценок являются важным вкладом в разработку технологии выращивания стандартных и крупномерных сеянцев P. obovata в тепличных комплексах Северной Монголии. Для цитирования: Жагдаг Д., Батсайхан Г., Баатарбилэг Н., Лобанов А.И., Гэрэлбаатар С. Влияние питательного субстрата на рост и распределение биомассы сеянцев Picea obovata Ledeb. в Северной Монголии // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 57–69. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-57-69

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Nikolai V. Tantsyrev | Stanislav N. Sannikov | Vladimir А. Usoltsev

Одной из главных проблем лесной экологии является анализ закономерностей динамики численности природных ценопопуляций древесных растений на этапе их возобновления, влияющем на последующую структуру и развитие биогеоценоза. Процесс возобновления определяется как динамикой семеношения, так и особенностями распространения семян лесообразующих древесных видов. Возобновление пятихвойных сосен подсекции Cembrae с бескрылыми семенами обусловлено тесными трофическими связями с птицами рода Nucifraga sp., которые, создавая почвенные кормовые запасы, разносят семена. Цель исследования – выявление географических особенностей связи между семеношением и возобновлением сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour) при посредническом участии тонкоклювой кедровки (Nucifraga caryocatactes macrorhynchos Brehm C.L.). Исследование выполнено в 3 географических регионах произрастания кедровых лесов: в лесах Алданского нагорья в Южной Якутии (59º40´ с. ш. 125º24´ в. д.), Северного Урала в районе горного массива Денежкин Камень (60º25´ с. ш. 59º32´ в. д.) и горного хребта Хамар-Дабан в Юго-Восточном Прибайкалье (51º32´ с. ш. 103º32´ в. д.). Показано, что каждый регион ареала произрастания P. sibirica отличается динамикой и семеношения, и возобновления. Установлено, что в лесах Алданского нагорья обилие всходов P. sibirica положительно связано (R2 = 0,46) с урожаем шишек прошлого года. Количество всходов на Денежкином Камне и Хамар-Дабане отрицательно связано с урожаем прошлого года, но положительно (R2 = 0,48–0,49) – с урожаем позапрошлого года. Мы считаем, что всходы в любом случае появляются из семян урожая прошлого года, а видимая связь с урожаем позапрошлого года обусловлена деятельностью кедровки. В результате проведенных стационарных исследований на Северном Урале выявлена постоянная тесная (R2 = 0,81) положительная связь количества всходов P. sibirica с численностью кедровки в период запасания и разноса семян в августе–сентябре предыдущего года. Сделано предположение, что характер динамики урожая семян в регионе влияет на изменение численности кедровки в период заготовки ею семян, которая, в свою очередь, определяет обилие всходов P. sibirica следующего года. Это обуславливает выявленные различия в динамике возобновления P. sibirica и ее зависимости от урожаев шишек в рассматриваемых регионах. Для цитирования: Танцырев Н.В., Санников С.Н., Усольцев В.А. Географические особенности возобновления Pinus sibirica Du Tour // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 44–56. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-44-56 | One of the main problems of forest ecology is to identify the patterns of the dynamics of natural populations of woody plants at the stage of their renewal, which programs the entire subsequent structure and development of plant ecosystems. The process of reforestation is determined by both the dynamics of seed production and the peculiarities of the seed distribution of forest-forming tree species. The renewal of five-needled pines of the Cembrae subsection with wingless seeds is due to their close trophic relationships with birds of the genus Nucifraga sp., which spread seeds, creating soil forage stocks. The purpose of this study is to reveal geographical features of the relationship between seed production and renewal of Siberian stone pine (Pinus sibirica Du Tour) with the intermediary participation of the thin-billed nutcracker (Nucifraga caryocatactes macrorhynchos Brehm C.L.). The research was carried out in 3 geographical regions of Pinus sibirica forests: in the forests of the Aldan Highlands in Southern Yakutia (59º40´ N., 125º24´ E.), the Northern Urals in the area of the Denezhkin Kamen mountain (60º25´ N., 59º32´ E.), and the Khamar-Daban Mountain range in the South-Eastern Baikal region (51º32´ N., 103º32´ E.). It is shown that each region of the Pinus sibirica growth differs in the dynamics of both seed production and renewal. It was found that the abundance of Pinus sibirica seedlings in the forests of the Aldan Highlands is positively associated (R2 = 0.46) with the yield of cones the previous year. The number of seedlings in the Northern Urals and Khamar-Daban is negatively related to the yield of cones of last year but is positively (R2 = 0.48–0.49) associated with the yield of cones of the year before last. We believe that seedlings in any case appear from the seeds of last year's yield. But the visible connection is due to the activity of the nutcracker. As a result of the stationary studies conducted in the Northern Urals, we identified a constant close (R2 = 0.81) positive relationship between the number of Pinus sibirica seedlings and the number of nutcrackers during the period of seed storage and dispersal in August-September of the previous year. It is assumed that the nature of the dynamics of seed production in the region affects the change in the number of nutcrackers during the seed harvesting period, which in turn determines the abundance of Pinus sibirica seedlings next year. This determines the revealed differences in the dynamics of Pinus sibirica renewal and its dependence on the yields of tree cones in the regions under consideration. For citation: Tantsyrev N.V., Sannikov S.N., Usoltsev V.А. Geographical Features of Pinus sibirica Du Tour Renewal. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 6, pp. 44–56. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-44-56

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Olga I. Gavrilova | Kirill V. Gostev

Рассмотрены вопросы ускоренного выращивания качественного посадочного материала c применением способа подготовки семян намачиванием в обработанной разрядом низкотемпературной плазмы воде. Наиболее перспективным посадочным материалом являются сеянцы с закрытой корневой системой. Они выращиваются из сортового и улучшенного посевного материала в оптимальных условиях теплиц. При разных способах стимулирования прорастания зародыша семени представляет интерес воздействие на него «холодной» плазмой. С помощью специально разработанного прибора, позволяющего обрабатывать воду разрядом низкотемпературной плазмы, была получена обработанная плазмой вода для намачивания семян. Время обработки воды варьировало от 1 до 4 мин. После обработки плазмой вода имела отличные от обычной воды показатели кислотности (активация воды). Восстановление уровня кислотности обработанной плазмой воды заняло от 2 до 4 сут. Получены показатели всхожести и энергии прорастания для семян Pinus silvestrys и Picea abies, намачиваемых в воде с разной длительностью обработки плазмой. При намачивании семян в воде, обработанной плазмой в течение 1, 2 и 4 мин, энергия прорастания увеличилась для сосны на 20–31 %, для ели – на 6–18 % по сравнению с контролем (намачивание в дистиллированной воде). Техническая всхожесть семян сосны выросла на 11–21 %, ели – на 3–16 %. Результаты исследований демонстрируют изменение в структуре и составе питательного вещества семени, в строении зародыша и степени его развития. Анализ химического состава эндосперма семян через сутки после намачивания относительно сухих семян показал увеличение в нем содержания углерода на 2–3 % и уменьшение содержания кислорода на 1 %, калия – на 0,5 %. При намачивании семян в дистиллированнной воде содержание в эндосперме фосфора падает на 0,15 %, а содержание натрия - на 0,2 %. Для семян, намоченных в обработанной плазмой воде, содержание фосфора снизилось на 0,21–0,22 %, а содержание натрия не отмечено. Намачивание семян в обработанной плазмой воде стимулирует процессы их подготовки к прорастанию и дифференциацию тканей зародыша (формирование семядолей) по сравнению с семенами, намачиваемыми в дистиллированной воде. Для цитирования: Гаврилова О.И., Гостев К.В. Применение обработанной плазмой воды для подготовки семян хвойных пород к посеву // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 5. С. 204–211. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-204-211 | The article discusses the accelerated cultivation of quality planting material using the method of seed preparation by soaking in water treated in low-temperature plasma discharge. The most promising planting material are seedlings with closed root system. They are grown from improved seed grain in optimal conditions of greenhouses. Among various methods of stimulating germination of the seed germ, it is of interest to influence it with “cold” plasma. With the help of a specially designed device, which allows to treat water with lowtemperature plasma discharge, plasma-treated water for soaking seeds was obtained. The time of water treatment varied from 1 to 4 min. Water activated by plasma had acidity indicators other than those of ordinary water. The time of acidity level restoration was from 2 to 4 days. Germination rates and germination energy were obtained for seeds of Pinus silvestrys and Picea abies soaked in water with different duration of plasma treatment. When seeds were soaked in water treated with plasma for 1, 2 and 4 min, germination energy increased by 20–31 % for pine and by 6–18 % for spruce compared to the control (soaking in distilled water). Technical germination of pine seeds increased by 11–21 %, for spruce by 3–16 %. The results of research show changes in the structure and composition of the nutrient substance of the seed, in the structure of the germ and the degree of its development. Analysis of the chemical composition of seed endosperm a day after soaking relative to dry seeds showed an increase in its carbon content by 2–3 % and a decrease in oxygen by 1 %; potassium – by 0.5 %. When seeds were soaked in distilled water, the content of phosphorus in the endosperm decreased by 0.15 %, and the content of sodium – by 0.2 %. For seeds soaked in plasma treated water, phosphorus content decreased by 0.21–0.22 % and sodium content was not observed. Soaking seeds in plasma-treated water stimulates the processes of their preparation for germination and differentiation of germ tissues (formation of seed pods), compared to seeds soaked in water. For citation: Gavrilova O.I., Gostev K.V. Use of Plasma-treated Water to Prepare Seeds of Coniferous Species for Sowing. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 5, pp. 204–211. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-204-211

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Denis N. Klevtsov | Olga N. Tyukavina

Представлена оценка запасов углерода в компонентах надземной фитомассы древесного яруса 40-летних посевов сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), произрастающих в различных лесорастительных условиях Балтийско-Белозерского таежного района Европейского Севера России. Исследованные сосновые культуры созданы на свежих незадернелых вырубках со слабой степенью захламленности в лишайниковом, брусничном и черничном типах лесорастительных условий, которые характеризуются существенными различиями по биопродукционному потенциалу. Установлено, что наименьший пул углерода формируется в древостое 40-летнего соснового культурфитоценоза лишайникового типа (16,59 т/га), наибольший – в черничном типе условий местопроизрастания (69,41 т/га). В искусственно созданном 40-летнем сосняке брусничном запасы углерода в надземной фитомассе древесного яруса имеют промежуточное положение (44,40 т/га). Наибольшего значение запас углерода достигает в таком компоненте надземной фитомассы, как древесина ствола. Доля запасов углерода в данной фракции от общей надземной фитомассы древостоя исследованных сосновых ценозов изменяется от 59,5 % в лишайниковом типе условий местопроизрастания до 75,6 % в черничном. Ветви и хвоя имеют близкие количественные значения запасов углерода и схожую структуру дифференциации по лесотипологическому градиенту, занимая второстепенное положение по углеродному пулу древостоя исследованных искусственных сосняков после стволовой древесины. Доля углерода, связанного данными фракциями надземной фитомассы древостоя, уменьшается от наименее продуктивного сосняка лишайникового к более производительному сосняку черничному. Доля углерода, аккумулированного стволовой корой, в общем пуле углерода надземной фитомассы древостоя исследованных искусственных сосняков имеет тенденцию к снижению от сосняка лишайникового к сосняку черничному. На фракцию сухих сучьев приходится наименьший процент запасов углерода в древесном ярусе по всем исследованным лесорастительным условиям (2,3–5,9 %). Для цитирования: Клевцов Д.Н., Тюкавина О.Н. Запасы углерода в 40-летних культурах сосны обыкновенной // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 5. С. 195–203. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-195-203 | The paper presents an assessment of carbon stocks in components of above-ground phytomass of the tree layer of 40-year Scots pine crops (Pinus sylvestris L.) growing in different forest conditions of the Baltic-Belozersky taiga region of the European North of Russia. The studied pine crops were created on fresh, unsodded clearings with a low degree of litter in lichen, lingonberry and bilberry types of forest growth conditions, which are characterized by significant differences in bioproductive potential. It was found that the smallest carbon pool is formed in the stand of a 40-year pine stand of lichen-type culture-phytocenosis (16.59 t/ha), the largest – in the blueberry type of habitat conditions (69.41 t/ha). In artificially created 40-year lingonberry pine forest, carbon stocks in the above-ground phytomass of the tree layer have an intermediate position (44.40 t/ha). The highest relative value of bound carbon is reached in such component of aboveground phytomass as trunk wood. The share of carbon stocks in this fraction of the total aboveground phytomass of the forest stand of the studied pine cenoses varies from 59.5 % in lichen type of habitat conditions to 75.6 % in blueberry one. Branches and needles have close quantitative values of carbon stocks and similar structure of differentiation along the forest typological gradient, occupying a secondary position in the carbon pool of the forest stand of the studied artificial pine forests after stem wood. The proportion of carbon bound by these fractions of aboveground phytomass of the stand decreases from the least productive lichen pine forest to the more productive blueberry pine forest. The share of carbon accumulated by stem bark in the total carbon pool of aboveground phytomass of the stand of the studied artificial pine forests tends to decrease from lichen pine forest to blueberry pine forest. The fraction of dry branches has the smallest percentage of carbon stocks in the tree stand in all studied forest conditions (2.3–5.9 %). For citation: Klevtsov D.N., Tyukavina O.N. Carbon Stocks in 40-year Scots Pine Crops. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 5, pp. 195–203. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-195-203

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Fedor V. Svoykin | Vladimir F. Svoykin | Viktoriia A. Sokolova | Sergey A. Voinash | Sergey Ye. Ariko

В статье приведены сдерживающие факторы применения традиционных решений для трелевки древесины в зимний лесозаготовительный период в Северо-Западном федеральном округе Российской Федерации. На основе обзора научной литературы дана классификация канатно-рельсовых дорог, рассмотрены способы крепления платформы или вагона к тяговому тросу, особенности выбора троса. Описаны режимы работы канатно-рельсовых дорог (без двигателя – как лесоспуск, с двигателем без замыкающего троса, с двигателем с замыкающим тросом), рассмотрены основные требования к канатно-рельсовым дорогам и факторы, ограничивающие область применения таких дорог. Предложена методика определения движущих сил. Она учитывает вес движущегося по склону вагона, количество вагонов, угол наклона участка пути, сопротивление движению вагона, дополнительное сопротивление движению вагона при прохождении кривых участков, вес троса, его длину, трение троса о землю, шпалы и другие препятствия, которое зависит от состояния верхнего строения пути, густоты укладки шпал, выступающего на поверхность балласта, смазки троса и других факторов. Кроме перечисленного принимались во внимание потери мощности от сопротивления путевых роликов при огибании их сбегающей ветвью троса, потери на трение в цапфах барабанов лебедки и на огибание тросом барабанов лебедки. В статье обсуждаются условия, при которых возможно передвижение вагона вниз по склону, исключаются пробуксовки и обеспечиваются торможения троса в канавках барабанов. Определены ограничения применения канатно-рельсовых дорог в зависимости от характера пути, подвижного состава, угла наклона трассы, среднего расстояния трелевки. Предложено техническое решение по усовершенствованию существующих канатно-рельсовых дорог с использованием шарнирно-сочлененной каретки, повышающей эксплуатационные свойства канатно-рельсовых дорог. Описанная в статье конструкция позволяет снизить износ канатов и организовать заготовку лесоматериала, в том числе на непрямолинейных трелевочных волоках с углами поворота до 45º. При этом конструкция шарнирно-сочлененной каретки может эффективно применяться на уже находящихся в эксплуатации канатно-рельсовых дорогах. Для цитирования: Свойкин Ф.В., Свойкин В.Ф., Соколова В.А., Войнаш С.А., Арико С.Е. Применение канатно-рельсовых дорог для трелевки сортиментов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 5. С. 115–125. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-115-125 | The article presents constraining factors of the use of traditional approaches for timber skidding in the winter logging period in the North-West Federal District of the Russian Federation. Based on the study of scientific literature, the classification of cable-railways is given, methods of fastening the platform or cable car to the traction cable, the peculiarities of cable selection are considered. The modes of operation of cable-railways are described (without an engine – as a timber slide, with an engine without a trailing cable, with an engine with a trailing cable), the basic requirements for cable-railways and factors limiting the scope of application of such roads are considered. A methodology for determining the driving forces is proposed. It takes into account the weight of the car moving on the slope, the number of cars, the angle of inclination of the track section, the resistance to car movement, additional resistance to car movement when passing curves, the weight of the cable, its length, the friction of the cable on the ground, sleepers and other obstacles, which depends on the condition of the track structure, the density of sleeper laying, ballast protruding on the surface, cable lubrication and other factors. In addition to the above, power losses from the resistance of track rollers when they are enveloped by the running down branch of the cable, friction losses in the trunnions of the winch drums and friction losses from the cable enveloping the winch drums were considered. The article discusses the conditions under which it is possible to move the car down the slope, as well as prevent slipping and provide cable braking in the grooves of the drums. Limitations for the use of cable-railways, depending on the nature of the track, rolling stock, slope angle of the track, average skidding distance, are determined. A technical solution to improve the existing cable-railways using an articulated carriage that increases the operational properties of cable-railways, is proposed. The proposed design allows to reduce the wear of cables and to organize timber harvesting, including on nonstraight skidding trails with rotation angles up to 45 degrees. At the same time, the design of the articulated carriage can be effectively applied on cable-railways already in operation. For citation: Svoykin F.V., Svoykin V.F., Sokolova V.A., Voinash S.A., Ariko S.Ye. Application of Cable-Railways for Timber Skidding. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 5, pp. 115–125. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-115-125

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Elena A. Surina | Nikolay S. Minin

Проведены исследования на стационарных пробных площадях (Архангельская область, Северное участковое лесничество, Обозерское лесничество) в березово-еловых насаждениях со 2-м ярусом ели. Пробные площади закладывались с 1966 г. и отличались интенсивностью осуществлявшихся на них уходов. Результаты анализировали, соотнося с данными 6 ранее проведенных учетов (в 1966, 1974, 1986, 2001, 2010, 2020 гг.) для постоянных пробных площадей 1К и 2РУ и 5 учетов (1974, 1986, 2001, 2010, 2020 гг.) для постоянной пробной площади 19. При отсутствии уходов в молодняках в возрасте 20–30 лет (постоянная пробная площадь 1К) дальнейший рост ели сдерживался, усилились конкуренция между деревьями, напряженность роста. Береза оказала биофизическое влияние на ель. Проведение рубок ухода различной интенсивности позволило сформировать наиболее продуктивный древостой на постоянной пробной площади 2РУ. Суммарный запас древостоя здесь максимальный – 435 м3/га, средняя высота за весь период роста также максимальная. По запасу ель преобладает, однако все еще располагается во 2-м ярусе, но со временем выйдет в 1-й. По результатам исследования выделили 3 этапа формирования древостоя. Первый, этап возникновения, характеризуется преобладанием березы и ели по площади, восстановлением ели, продолжающимся 15–25 лет. В течение этого этапа создаются благоприятные условия для поселения ели и ее выживания. Второй этап сопровождается ухудшением условий роста ели, поскольку интенсивно идут дифференциация березового яруса и рост березы. Продолжительность этапа – 70–90 лет. В итоге формируется новый биогеоценоз, смешанный по составу. Заключительный, третий, этап длится до образования чистого по составу ельника. Рубки ухода в естественных молодняках нужно рассматривать как мероприятие, обеспечивающее надежное восстановление лесов хвойными породами с затратами средств и труда, значительно меньшими, чем при полном искусственном лесовосстановлении. Благодарности: Публикация подготовлена по результатам исследований, выполненных в рамках государственного задания ФБУ «СевНИИЛХ» на проведение прикладных научных исследований. Регистрационный номер темы: АААА-А20-120013090061-7, 121020500249-6. Для цитирования: Сурина Е.А., Минин Н.С. Эффективность рубок ухода в лиственно-еловых насаждениях в северной подзоне европейской части России // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 5. С. 103–114. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-103-114 | Research on permanent sample plots (Arkhangelsk, Northern district forestry, Obozerskoye forestry) in birch and spruce stands with an understory layer of spruce was carried out. The sample plots were established since 1966 and differed in the intensity of thinning. The results were analyzed by correlating them with the data of 6 previously conducted surveys (in 1966, 1974, 1986, 2001, 2010, 2020) for permanent sample plots 1K and 2RU and 5 surveys (1974, 1986, 2001, 2010, 2020) for permanent sample plot 19. In the absence of maintenance in young stands aged 20-30 years (permanent sample plot 1K), further growth of spruce was inhibited, competition between trees increased, and growth tension increased. Birch had a biophysical impact on spruce. Carrying out thinning of various intensities made it possible to form the most productive forest stand on the permanent sample plot 2RU. The total stand stock here is maximum - 435 m3/ha, the average heights for the whole growth period is also maximum. In terms of stock, spruce prevails, however, it is still located in the understory forest level, but will eventually enter the canopy forest level. According to the results of the study, three stages of stand formation were identified. The first stage, the stage of emergence, is characterized by the predominance of birch and spruce over the area, spruce regeneration lasting 15–25 years. In the process of passing this stage, favorable conditions for spruce settlement and its survival are created. The second stage is accompanied by deterioration of spruce growth conditions, as the birch layer differentiation and birch growth are intensively going on. The duration of the stage is 70–90 years. As a result, a new mixed biogeocenosis is formed. The final third stage lasts until the formation of a pure spruce forest. Thinning in natural young forest stands should be considered as a measure providing reliable restoration of forests with coniferous species with costs and labor much less than in case of full artificial reforestation. Acknowledgements: The publication is based on the results of the research carried out within the framework of the state assignment of FBU "SevNIILKh" for applied scientific research. Subject registration number: AAAA-A20-120013090061-7, 121020500249-6. For citation: Surina E.A., Minin N.S. Efficiency of Thinning in Deciduous-Spruce Forest Stands in the Northern Taiga Forest Region of the European Part of the Russian Federation. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 5, pp. 103–114. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-103-114

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation