AGRIS - 

2024

Aleksey S. Ilintsev | Evgeniy M. Romanov | Vasiliy V. Voronin | Aleksandr P. Bogdanov

Приводится анализ технологий и приемов создания лесных культур, применяемых в Архангельской, Кировской областях и Республике Коми, по материалам проектов лесовосстановления за 2020 г. Рассмотренные территории относятся к 6 лесным районам: Северо-таежному, Двинско-Вычегодскому таежному, Южно-таежному, хвойно-широколиственных (смешанных) лесов, Западно-Уральскому таежному и району притундровых лесов и редкостойной тайги. Созданная на основе данных проектов лесовосстановления база данных включает в себя 13 показателей: категории площадей лесовосстановления, лесорастительные условия (рельеф, тип почв, влажность почвы, группа типов лесов, степень задернения почвы), а также способы обработки почв, механизмы и агрегаты, применяемые для обработки почвы и посадки сеянцев и саженцев, вид посадочного материала. Установлено, что в изученных регионах лесовосстановление чаще проводится на свежих (1–2-летних) вырубках из-под еловых насаждений черничного типа леса, с подзолистыми дренированными и слабодренированными почвами. При обработке почвы под лесные культуры широко используются экскаваторы (44 %), заменяющие традиционные трактора с плугами (чаще ПЛ-1). На большинстве площадей обработку почвы выполняют бороздами (52 %), но распространены также полосная обработка, микроповышениями и площадками (40 %). Больше стали использовать посадочный материал ели и сосны с закрытой корневой системой (> 50 % площадей), при этом саженцы встречаются крайне редко (7 % в Кировской области). Полученные данные позволяют оценить реальную картину применения технологий для лесовосстановления в таежной зоне на примере 3 субъектов Российской Федерации, что поможет при принятии управленческих решений для осуществления субъектами РФ своих полномочий в сфере лесовосстановления. | The article presents an analysis of technologies and techniques for creating forest plantations used in the Arkhangelsk and Kirov Regions, as well as the Komi Republic, based on the materials of reforestation projects for 2020. The territories under consideration belong to 6 forest areas: the Northern taiga, the Dvina-Vychegda taiga, the Southern taiga, the coniferous- broad-leafed (mixed) forests, the Western Ural taiga and the area of tundra forests and sparse taiga. The database created on the basis of the data from reforestation projects includes 13 indicators: categories of reforestation areas, forest vegetation conditions (terrain, soil type, soil moisture, group of forest types, degree of turfing), as well as tillage methods, mechanisms and aggregates used for tillage and planting seedlings and saplings and planting stock type. It has been established that in the studied regions, reforestation is more often carried out in fresh (1–2-year-old) felling areas in place of spruce plantations of blueberry forests, with podzolic drained and poorly drained soils. When cultivating soil for forest plantations, excavators are widely used (44 %), replacing traditional tractors with ploughs (usually PL-1). In most areas, furrow tillage is prevalent (52 %), but strips, mounds and patch scarification are also common (40 %). Containerized spruce and pine planting stocks have become more widely used (more than 50 % of the area), though seedlings are extremely rare (7 % in the Kirov Region). The data obtained allow us to asses the real picture of the use of reforestation technologies in the taiga zone on the example of three subjects of the Russian Federation, which will help the subjects of the Russian Federation in making management decisions for exercising their powers in the reforestation field.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Vasiliy Yu. Chernov | Il’shat G. Gaisin | Anzhelika N. Nosova | Elena M. Maltseva

Рассматриваются технологические аспекты получения нового эффективного композиционного материала на основе термически модифицированного древесного заполнителя и цементных вяжущих веществ – термодревбетона. Исследовано влияние содержания воды в заполнителе из термически модифицированной древесины на качественные показатели древесно-цементной композиции. Для решения теоретических задач и прикладных вопросов прогнозирования технологических параметров производства термодревесно-цементной композиции разработаны математические модели влияния продолжительности вымачивания и температуры воды на относительное изменение массы (увлажнение) заполнителя. На начальном этапе были выполнены экспериментальные исследования по определению воздействия предварительного вымачивания заполнителя на процесс созревания термодревбетона и качество получаемого материала. Образцы изготавливались способом вибропрессования полусухой смеси с использованием сухого и предварительно вымоченного заполнителя из термически модифицированной древесины, а также способом вибролитья. Определены закономерности влагопереноса между заполнителем и цементно-песчаным раствором, а также установлено, что предварительное вымачивание заполнителя из термически модифицированной древесины оказывает положительное влияние на прочностные и качественные показатели термодревбетона. Наоборот, использование сухого заполнителя из термически модифицированной древесины при данном способе формования оказывает существенное отрицательное влияние на качество готового материала. Отдельно был исследован процесс влагопоглощения заполнителем из термически модифицированной древесины путем вымачивания, установлены основные закономерности и особенности сорбции воды заполнителем с интервалами времени 30, 60, 120, 180 и 300 мин и при температуре воды 3–4, 16–18 и 75–85 ℃. Также определено, что дополнительный прогрев воды значительно ускоряет интенсивность сорбции воды и степень увлажне ния заполнителей из термически модифицированной древесины, а размер их частиц не играет существенной роли в процессе. При этом рекомендуемая продолжительность вымачивания заполнителя из термически модифицированной древесины перед подготовкой смеси и формованием изделий из термодревбетона методом полусухого вибропрессования составляет 30 мин. | In this article, the technological aspects of obtaining a new effective composite material based on thermally modified wood filler and cement binders – thermal wood concrete – are considered. The influence of water content in thermally modified wood filler on the qualitative characteristics of a wood-cement composition has been studied. To solve the theoretical problems and applied issues of forecasting the technological parameters for the production of thermal wood-cement composition, the mathematical models of the effect of soaking duration and water temperature on the relative change in the mass (dampening) of the filler have been developed. At the initial stage, experimental studies have been carried out to determine the effect of pre-soaking the filler on the curing of thermal wood concrete and the quality of the resulting material. The samples have been produced via vibrocompression of a semi-dry mixture using dry and pre-soaked filler made of thermally modified wood, as well as via vibratory casting. The regularities of moisture transfer between the filler and the cement-sand mortar have been determined, and it has also been established that pre-soaking the thermally modified filler has a positive effect on the strength and quality characteristics of thermal wood concrete. On the contrary, the use of the dry filler made of thermally modified wood in this molding method has a significant negative impact on the quality of the finished material. The process of moisture absorption by the thermally modified wood filler by soaking has been studied separately. The main regularities and features of water sorption by the filler have been established at the time intervals of 30, 60, 120, 180 and 300 minutes and at the water temperatures of 3–4, 16–18 and 75–85 ℃. It has also been determined that additional water heating significantly accelerates the intensity of water sorption and the degree of dampening of thermally modified wood fillers, and the size of their particles does not play a significant role in the process. In this case, the recommended duration of soaking the thermally modified wood filler before preparing the mixture and molding the products made of thermal wood concrete via semi-dry vibrocompression is 30 minutes.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Dmitriy V. Belyakov | Oleg A. Konyushatov | Sergey A. Korchagov | Sergey E. Gribov

Сокращение количества биологических видов может вызвать утрату целостности биосферы и ее способности поддерживать важнейшие характеристики природной среды. Поэтому научные исследования и разработка практических рекомендаций в области сохранения биологического разнообразия при лесопользовании в настоящее время имеют особую актуальность. Меры по сохранению биоразнообразия при лесопользовании отражены в правилах заготовки древесины, лесохозяйственных регламентах лесничеств и проектах освоения лесов. Cохранение биологического разнообразия в ходе лесозаготовительных работ предусматривается путем выделения ключевых биотопов – лесных участков определенной площади, особо значимых как места обитания редких видов животных и растений. Анализ Красной книги Вологодской области показал, что 29 % редких видов приурочено к участкам леса вдоль водотоков. Исследование проведено на стационарных объектах в границах Вологодского лесничества Вологодской области (южно-таежный район европейской части Российской Федерации), представленных сплошными вырубками 2018–2019 гг. с сохраненными ключевыми биотопами – участками леса вдоль временных водных объектов. Средние показатели насаждений получены на основании материалов отвода и таксации лесосек до рубок. Проведение работ базировалось на лесоводственнотаксационных и эколого-биологических методах полевой и камеральной оценки. При полевых исследованиях (2023 г.) в ключевых биотопах выполнен перечет деревьев по породам, диаметрам на высоте груди и категориям санитарного состояния с определением средних таксационных показателей древостоев. Описаны почвы и ботанический состав живого напочвенного покрова. Определены видовое разнообразие и численность видов растений в ключевых биотопах, а также на прилегающих участках – на вырубке и в древостое. Установлены более высокая численность видов таежной флоры и наличие редких видов растений в ключевых биотопах в отличие от вырубок, что свидетельствует о необходимости сохранения ключевых биотопов при проведении лесозаготовительных работ. В границах исследованных ключевых биотопов средняя численность видов растений в буферной зоне превышает число видов в ядре биотопа, различия являются статистически достоверными. Поэтому в процессе отвода лесосек, кроме выделения центральной части – ядра биотопа, требуется оставлять буферную зону как территорию с наибольшей численностью видов. | A reduction in the number of biological species can cause a loss of the integrity of the biosphere and its ability to maintain the most important characteristics of the natural environment. Therefore, scientific research and the development of practical recommendations in the field of conservation of biological diversity in forest management are currently of particular relevance. Measures to preserve biodiversity in forest management are reflected in the rules of timber harvesting, forestry regulations of forestries and forest development projects. The conservation of biological diversity in the course of logging operations is provided by allocating key biotopes – forest plots of a certain area, especially significant as habitats for rare species of animals and plants. The analysis of the Red Book of the Vologda Region showed that 29 % of rare species are confined to forest areas along watercourses. The study has been conducted at stationary sites within the boundaries of the Vologda Forestry of the Vologda Region (the Southern taiga area of the European part of the Russian Federation), represented by clear cuttings of 2018–2019 with the preserved key biotopes – forest areas along temporary water bodies. The average values for the plantations have been obtained on the basis of the materials from allotment and taxation of the cutting areas before felling. The work has been based on silvicultural and taxation, as well as ecological and biological methods of field evaluation and desk assessment. During the field studies (2023) in the key biotopes, a tally has been carried out by tree species, their diameters at chest height and categories of sanitary condition, with the determination of the average taxation indicators of the stands. The soils and the botanical composition of the live ground cover have been described. The species diversity and abundance of plant species in the key biotopes, as well as in the adjacent areas – in the cuttings and in the stands – have been determined. A higher number of species of taiga flora and the presence of rare plant species in the key biotopes, in contrast to the cuttings, have been established, which indicates the need to preserve the key biotopes during logging operations. Within the boundaries of the key biotopes studied, the average number of plant species in the buffer zone exceeds the number of species in the core of the biotope, the differences are statistically significant. Therefore, in the process of allotment of cutting areas, in addition to the allocation of the central part, or the core of the biotope, it is necessary to preserve a buffer zone as the area with the largest number of species.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Dmytriy V. Tarabukin | Elena N. Patova | Irina V. Novakovskaya

Представлены сведения о валоризации отходов, которые образуются в процессе производства санитарно-гигиенической бумаги. Оценена возможность биоконверсии полисахаридной части бумажного шлама в простые сахара. Рассмотрены варианты обработки бумажного шлама перед ферментативным гидролизом для достижения максимального выхода моносахаридов. Выявлено, что предобработка кислотами является ключевой стадией перед биокаталитическим расщеплением полисахаридов отхода. Дополнительный выход продуктов ферментативного гидролиза после предобработки кислотами был получен за счет предварительной экстракции бумажного шлама спиртом или ацетоном. Установлено, что наиболее интенсивно ферментативный гидролиз легкодоступных фракций бумажного шлама проходит за первые 10–12 ч. Далее процесс замедляется, вероятно, ввиду действия оставшихся компонентов наполнителей, а также увеличения доли трудногидролизуемой полисахаридной части. Во всех вариантах доля абсолютно сухого непрогидролизованного остатка составила около 43±2 % от сухого вещества бумажного шлама. Основными продуктами ферментативного гидролиза были глюкоза и ксилоза. Полученные сахара использованы для миксотрофного культивирования водорослей Tetradesmus obliquus и Chlorella vulgaris. Среда, приготовленная на гидролизате бумажного шлама, обеспечивала максимальный выход биомассы микроводорослей. Подобраны штаммы дрожжей для конверсии моносахаридов из бумажного шлама. В серии экспериментов по нестерильному выращиванию дрожжей наиболее продуктивными (в пределах 2,10±0,14 г воздушно-сухой массы дрожжей/дм3 за 24 ч) оказались культуры Candida utilis PAL D и Debaryomyces hansenii SWING R. Степень конверсии сахаров гидролизата составила 70±2 %. Бо́льшая часть из оставшихся (около 80 %) сахаров представлена ксилозой. Полная утилизация сахаров происходила на 2-е сутки при добавлении в среду дополнительного источника азота. С другой стороны, отработанная питательная среда после отделения дрожжей была пригодна для миксотрофного культивирования микроводорослей. Выявлено, что экономические затраты на предварительную обработку бумажного шлама азотной кислотой можно нивелировать, применив полученные соли в качестве источника азота для культивирования дрожжей. При этом выход биомассы дрожжей увеличивается почти в 2 раза. | This article presents the information on the valorization of waste generated during the production of tissue paper. The possibility of bioconversion of the polysaccharide part of paper sludge into simple sugars has been evaluated. The options for processing the paper sludge before enzymic hydrolysis to achieve the maximum yield of monosaccharides have been considered. Pretreatment with acids has been found to be a key step before the biocatalytic cleavage of waste polysaccharides. An additional yield of enzymic hydrolysis products after pretreatment with acids has been obtained by pre-extraction of the paper sludge with spirit or acetone. It has been established that the most intense enzymic hydrolysis of readily available fractions of the paper sludge takes place in the first 10–12 hours. Further, the process slows down, probably due to the action of the remaining components of the fillers, as well as an increase in the proportion of the difficult-to-hydrolyze polysaccharide part. In all cases, the proportion of absolutely dry non-hydrolyzed residue has been about 43±2 % of the dry matter of the paper sludge. The main products of enzymic hydrolysis have been glucose and xylose. The resulting sugars have been used for mixotrophic cultivation of the Tetradesmus obliquus and Chlorella vulgaris algae. Yeast strains have been selected for the conversion of monosaccharides from the paper sludge. In a series of experiments on non-sterile yeast cultivation, the Candida utilis PAL D and Debaryomyces hansenii SWING R cultures have turned out to be the most productive (within 2.10±0.14 g of air-dry yeast weight/dm3 per 24 hours). The degree of conversion of hydrolysate sugars has been 70±2 %. Most of the remaining sugars (about 80 %) have been represented by xylose. Complete utilization of the sugars has taken place on the 2nd day when having added an extra nitrogen source to the medium. On the other hand, the spent nutrient medium after yeast separation has been suitable for mixotrophic cultivation of microalgae. It has been revealed that the economic costs of pre-treatment of the paper sludge with nitric acid can be leveled by using the resulting salts as a nitrogen source for cultivating yeast. In doing so, the yield of yeast biomass increases by almost 2 times.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Irina I. KamalovaƗ | Мarta Yu. Peturenko | Аlina P. Degtyareva | Nina F. Kuznetsova | Natal’ya I. Vnukova

Представлены результаты исследования генетической структуры сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), произрастающей на экологически благоприятной территории степной зоны Европейской России. Объектом исследования служили 35-летние лесные культуры сосны (Воронежская область, Кантемировский район, III бонитет, тип лесорастительных условий – А1, случайная выборка, 60 деревьев). Генетическое разнообразие изучалось на основе микросателлитного анализа 18 SSR-локусов (14 EST-SSR-локусов и 4 nSSR-локусов) и 2 изозимных локусов (шикиматдегидрогеназы и глутаматдегидрогеназы – Skdh и Gdh соответственно). Выявлено, что у изученной популяции все использованные микросателлитные локусы, за исключением lw_isotig02842, являются полиморфными. Получены средние показатели генетической изменчивости, рассчитанные по микросателлитным локусам: доля полиморфных локусов – 94,44 %, среднее число аллелей на локус – 3,500, среднее эффективное число аллелей – 2,466, наблюдаемая и ожидаемая гетерозиготность – 0,209 и 0,493 соответственно, индекс фиксации Райта – 0,577. Насаждение по уровню аллельного разнообразия характеризуется относительно более низкими значениями генетико-статистических популяционных параметров (средней наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготностью) по сравнению с естественными лесостепными популяциями Центрально-Черноземного района. Высокий положительный индекс фиксации Райта указывает на наличие у деревьев повышенной доли инбридинга. Обсуждаются причины и возможная природа выявленного феномена. На основании изоферментного анализа рассмотрена генетическая структура локусов Skdh и Gdh. Результаты свидетельствуют о высокой частоте быстрого аллеля Skdh-11 (82 %) и эмбрионального полулетального аллеля Gdh-11 (22 %), что, по-видимому, можно считать одним из механизмов адаптации популяции к условиям более теплого и сухого климата района степей. Установлен недостаток гетерозигот глутаматдегидрогеназы. Отмечено, что группы EST-SSR- и nSSR-локусов различаются по уровню генетической изменчивости и популяционной структуре. Показано, что совместное использование разных типов генетических маркеров дает возможность получить более полную и объективную информацию об отличительных особенностях генетической структуры сосновых лесов в оптимальной и пессимальной зонах ареала. Изученные 18 микросателлитных локусов могут быть использованы для оценки генетического разнообразия популяций и деревьев сосны обыкновенной в степном районе Европейской России. | The article presents the results of studу of the genetic structure of Scots pine (Pinus sylvestris L.) growing in the ecologically favorable territory of the steppe zone of European Russia. 35–year-old pine forest plantations (the Voronezh Region, Kantemirovskiy District, the 3rd bonitet class, forest site type – A1, a random sample, 60 trees) have been chosen as the object of the study. Genetic diversity has been examined on the basis of the microsatellite analysis of 18 SSR-loci (14 EST-SSR-loci and 4 nSSR-loci) and two isozymic loci (shikimate dehydrogenase and glutamate dehydrogenase – or Skdh and Gdh, respectively). It has been revealed that in the studied population, all the used microsatellite loci, with the exception of lw_isotig02842, are polymorphic. The average values of genetic variability calculated from the microsatellite loci have been obtained: the proportion of the polymorphic loci – 94.44 %, the average number of alleles per locus – 3.500, the average effective number of alleles – 2.466, the observed and expected heterozygosity – 0.209 and 0.493 respectively; the Wright fixation index – 0.577. In terms of the level of allelic diversity, the plantation is characterized by relatively lower values of genetic and statistical population parameters (the average observed and expected heterozygosity) compared to the natural forest-steppe populations of the Central Chernozem Region. A high positive Wright fixation index indicates the presence of an increased proportion of inbreeding in the steppe population trees. The reasons and possible nature of the revealed phenomenon are discussed. Based on the isoenzyme analysis, the genetic structure of the Skdh and Gdh loci is examined. The results of the analysis indicate a high frequency of the rapid allele Skdh-11 (82 %) and the embryonic semi-lethal allele Gdh-11 (22 %), which, apparently, can be considered as one of the mechanisms of the population adaptation to the conditions of a warmer and drier climate of the steppe region. A deficiency of glutamate dehydrogenase heterozygotes has been established. It has also been noted that the groups of EST-SSR-loci and nSSR-loci differ in the level of genetic variability and population structure. It has been shown that the combined use of different types of genetic markers makes it possible to obtain more complete and objective information on the distinctive features of the genetic structure of pine forests in the optimal and pessimal zones of the range. The studied 18 microsatellite loci can be used to assess the genetic diversity of Scots pine populations and trees in the steppe region of European Russia.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Aleksey Е. Osipenko | Sergey V. Zalesov

Цель исследования – оценка качественных характеристик крон, стволов и роста деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в искусственных древостоях сухого бора пологих всхолмлений, пройденных прореживаниями регулярно-равномерным способом, а также разработка на основании полученных данных предложений производству. Изучаемые древостои произрастают в юго-западной части ленточных боров Алтайского края на территории Ключевского лесничества. Рубки прореживания были проведены в 2016 г. в рамках плановых мероприятий по уходу за лесами. Полевой этап исследования выполнен в 2022 г. Заложенные пробные площади имели прямоугольную форму и размер не менее 0,25 га. Оценка качественных признаков деревьев производилась в соответствии с классификацией, предложенной Г.А. Чибисовым с соавторами. Достоверность различий (или их отсутствие) в распределении деревьев по категориям качества на участках устанавливалась при помощи критерия χ2 для сопоставления 2 распределений. Приведены таксационная характеристика основного элемента леса исследуемых древостоев; индексы качества для оцениваемых показателей деревьев; графики распределения деревьев по ступеням толщины и категориям качества. Установлено, что бо́льшая доля деревьев имеет плохие кроны (27–45 %) и рост (14–41 %). Такие показатели являются следствием чрезмерно высокой густоты древостоев и отсутствия своевременных рубок ухода. Прореживания регулярно-равномерным способом умеренной и умеренно-высокой интенсивности способствовали повышению категории качества деревьев. Воздействие рубок высокой и очень высокой интенсивности на древостои было негативным. На основании проведенного исследования рекомендовано осуществлять прореживание в более раннем возрасте древостоя; отказаться от регулярно-равномерного способа рубки в пользу селективных рубок по низовому методу (при наличии такой возможности); в изучаемых древостоях и подобных им осуществлять рубки прореживания по наибольшему отпускному диаметру 10 см. Продолжить исследование можно в следующих направлениях: установление оптимального отпускного диаметра в более молодых культурах и в условиях других типов леса; определение интервалов оптимальной густоты сосновых древостоев различного возраста и различных типов леса. Полученные результаты могут быть полезны при проектировании хозяйственных мероприятий в районе исследования. | The aim of this study is to assess the qualitative characteristics of the crowns, stems and growth of Scots pine (Pinus sylvestris L.) trees in cultivated stands of a dry forest on gently sloping hills thinned in a regular-uniform manner, as well as to develop proposals for production based on the data obtained. The stands under study grow in the southwestern part of the ribbon forests of the Altai Territory in the territory of the Klyuchevskoye forestry. The thinning was carried out in 2016 as part of the planned forest maintenance activities. The field stage of the research was completed in 2022. The sample plots laid had a rectangular shape and a square of at least 0.25 ha. The assessment of the qualitative characteristics of the trees has been carried out in accordance with the classification proposed by G.A. Chibisov et al. The significance of differences (or their absence) in the tree distribution by quality categories in the plots has been established using the χ2 test for comparing two distributions. The article presents the taxation characteristics of the main forest element of the stands under study, the quality indices for the assessed tree indicators, and the graphs of tree distribution by diameter and quality classes. It has been found that most of the trees have poor crowns (27–45 %) and growth (14–41 %). Such indicators are a consequence of an excessively high density of the stands and the lack of timely thinning. Regular-uniform thinning of moderate and moderately high intensity has contributed to an increase in the quality class of the trees. The impact of high and very high intensity thinning on the stands has been negative. Based on the conducted research, it is recommended to carry out thinning at an earlier age of the stand, abandon the regular-uniform thinning in favor of selective thinning using the grassroots method (if possible) and carry out thinning along the largest exploitable diameter of 10 cm in the studied forest stands and similar ones. The study can be continued by establishing the optimal exploitable diameter in younger plantations and in other types of forests, as well as determining the intervals of optimal density of pine stands of different ages and different types of forest. The results obtained can be useful in designing economic activities in the study area.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Vladislav A. Martynov | Mikhail S. Lisyatnikov | Anastasiya V. Lukina | Svetlana I. Roshchina

Приведены результаты экспериментальных исследований деревоклееных балочных конструкций, выполненных с применением ламелей, изготовленных из деревьев сосны, частично поврежденных в лесонасаждениях. Цель – изучение напряженно-деформированного состояния деревоклееных балочных конструкций с применением древесины, нарушенной термическим воздействием лесного пожара. Ранее авторами выполнен значительный объем исследований физико-механических и прочностных свойств термически поврежденной древесины сосны, установлены зависимости прочностных характеристик древесины от степени огневого повреждения, мест отбора древесины по высоте ствола. Перед началом описанного в статье эксперимента на крупномасштабных моделях в программном комплексе «Лира 10.12» проведены численные исследования 4 серий однопролетных балок пролетом 6,0 м и сечением 140×500 мм, изготовленных в верхней и нижней частях сечения из древесины сосны 1-го сорта, а в средней части – из термически поврежденной древесины сосны. Выполнен сопоставительный анализ балок с различной долей замещения здоровой древесины сосны на ослабленную огневым воздействием пожара по высоте сечения: 76, 62, 51 и 36 %. В результате численного расчета исследуемых балок с применением выведенного коэффициента запаса (1,136) определена их фактическая несущая способность. Установлено, что снижение несущей способности балок БК-2 составляет 12,2 кН, это 16,05 % относительно эталонной балки БК-5, выполненной полностью из древесины сосны 1-го сорта; балок БК-4 – 7,4 кН, 9,74 % относительно балки БК-5. Разница между расчетными и экспериментальными разрушающими нагрузками равняется 9,5…14,3 %. Введение коэффициента запаса 1,136 при численном расчете обеспечивает достаточную сходимость расчетных и экспериментальных данных – погрешность составляет 3 %. Несущая способность эталонной балки БК-5 – 12,38 кН/м, балок БК-1– БК-4 – 8,53…12,06 кН/м, относительное снижение несущей способности не превышало 31,1…32,5 %. Установлено, что балка БК-4 с 34 % термически поврежденной древесины сосны позволяет обеспечить несущую способность на 97,5 % относительно балок, полностью выполненных из древесины сосны 1-го сорта. | This paper deals with the experimental research results of laminated wood beam structures made using lamellas produced from the pine trees, partially damaged in forest plantations. The purpose of the research has been to study the stress-strain state of laminated wood beam structures utilizing the wood damaged by the thermal exposure caused by a forest fire. Previously, the authors have carried out a significant amount of research into the physical, mechanical and strength properties of thermally damaged pine wood. They have established the dependence of the strength properties of the wood on the degree of fire damage and the wood sampling points according to the height of the stem. Prior to the experiment on the large-scale models in the “Lira 10.12” software complex, numerical studies of four series of single beams with a span of 6.0 m and a section of 140×500 mm produced from the 1st grade pine wood in the upper and lower parts of the section and from thermally damaged pine wood in the middle part of the section. A comparative analysis of the beams has been performed with varying percentages of replacement of the healthy pine wood with the one weakened by the fire along the height of the section: 76, 62, 51 and 36 %. As a result of the numerical calculation of the beams under study using the derived safety factor equaling 1.136, their actual load-bearing capacity has been determined. It has been established that a decrease in the load-bearing capacity of the СB-2 beams equals 12.2 kN, which is 16.05 % relative to the reference beam CB-5, made entirely of the 1st grade pine wood. For the CB-4 beams a decrease in the load-bearing capacity equals 7.4 kN, which is 9.74 % relative to the reference beam CB-5. The difference between the calculated and experimental breaking loads is 9.5 to 14.3 %. The introduction of the safety factor equaling 1.136 in the numerical calculation ensures sufficient convergence of the calculated and experimental data (the measurement error is 3 %). The load-bearing capacity of the reference beam СB-5, made entirely of the 1st grade pine wood, is 12.38 kN/m. For beams CB-1 to CB-4 it equals from 8.53 to 12.06 kN/m. The relative decrease in the load-bearing capacity did not exceed 31.1 to 32.5 %. It has been established that the CB-4 beam, made using 34 % of lamellas produced from thermally damaged pine wood, allows for the load-bearing capacity of 97.5 % relative to the beams made entirely of the 1st grade pine wood.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Malika Z. Mollaeva | Fatimat A. Tembotova

Сосновые леса распространены в Карачаево-Черкесской республике, в Тебердинском национальном парке, в основном в его северной части. Вариабельность морфологических параметров сосны связана с эколого-географическими особенностями мест произрастания вида, что особенно актуально для гор Кавказа. Цель работы – изучение морфологической изменчивости сосны в горных условиях Карачаево-Черкесской республики на материале морфометрических показателей хвои и побега. Сбор хвои и побегов проводили стандартными методами. Согласно полученным данным, наиболее длинная хвоя сосны отмечается в ущелье р. Гоначхир (1671 м над ур. м.), наиболее короткая – в ущелье р. Даут (1900 м над ур. м.). Зафиксировано уменьшение длины хвои с высотой, изменения ширины не наблюдается, индекс охвоенности, напротив, с высотой увеличивается. Длина побега в выборках Pinus sylvestris колеблется в пределах от 22,00 (выборки Архыз и Даут-2) до 28,94 (Теберда, Даут-1) мм и коррелирует с высотой мест произрастания. Масса свежесобранной хвои сосны на исследуемой территории варьирует от 4,43 (Теберда) до 6,06 (Даут-1) г, при высушивании масса 100 пар хвои уменьшается во всех выборках в 2 раза и колеблется от 2,23 (Теберда) до 2,99 (Гоначхир) г, корреляции массы с высотой местности не обнаружено. Продолжительность жизни хвои сосны, произрастающей на разных высотах в Карачаево-Черкесии, в среднем составляет 2–3 года, в небольших количествах встречается хвоя 4 лет – выборки Теберда (1 %) и Джамагат (4 %). Результаты настоящей работы – первые для Западного Кавказа, в частности для Карачаево-Черкесской республики, данные о морфологической изменчивости хвои и побега Pinus sylvestris L., произрастающих на разной высоте. Полученные сведения об изменчивости ассимиляционного аппарата сосны на Западном Кавказе дополняют и подтверждают выводы других ученых об увеличении размеров и массы хвои, уменьшении продолжительности ее жизни при продвижении с севера на юг, они будут полезны при оценке фенотипической изменчивости хвойных лесов. | Pine forests are widespread in the Karachay-Cherkess Republic, in particular, in the Teberdinsky National Biosphere Reserve, mainly in its northern part. The variability 0 of pine morphological parameters is associated with the ecological and geographical features of the species’ habitat, which is especially important for the Caucasus Mountains. The purpose of this research has been to study the morphological variability of pine in the mountainous conditions of the Karachay-Cherkess Republic based on the morphometric parameters of needles and shoots. The collection of needles and shoots has been carried out using the standard methods. According to the data obtained, the longest pine needles are found in the gorge of the Gonachkhir River (1671 m above sea level), and the shortest – in the gorge of the Daut River (1900 m above sea level). A decrease in the length of the needles with altitude has been recorded. No change in the width has been observed. The needle packing index, on the contrary, increases with altitude. The length of the shoot in the samples of Pinus sylvestris ranges from 22.00 mm (Arkhyz and Daut-2 samples) to 28.94 mm (Teberda and Daut-1 samples) and correlates with the altitude of the habitats. The weight of the freshly collected pine needles in the study area has varied from 4.43 g (Teberda) to 6.06 g (Daut-1); when dried, the weight of 100 pairs of needles has decreased in all the samples by 2 times and has ranged from 2.23 g (Teberda) to 2.00 g (Gonachkhir). No correlation of the weight with the terrain altitude has been found. The lifespan of pine needles growing at different altitudes in the Karachay-Cherkess Republic is on average 2–3 years; 4–year-old needles have been found in small quantities in Teberda (1 %) and Dzhamagat (4 %).The results of this research are the first data on the morphological variability of the needles and shoots of Pinus sylvestris L., growing at different altitudes for the Western Caucasus, in particular for the Karachay-Cherkess Republic. The obtained data on the variability of the pine assimilation apparatus in the Western Caucasus complements and confirms the conclusions of other scientists about the increase in the size and weight of needles, as well as a decrease in their life expectancy when moving from north to south. They will be useful in assessing the phenotypic variability of coniferous forests.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Denis A. Semenyakin | Irina V. Tikhonova

Проведены исследования количественных и качественных характеристик возобновления после 1-го приема экспериментальной выборочной рубки интенсивностью 20–50 % в сосняках северной части Красноярской лесостепи. Часть насаждений за 5–10 лет до рубки пройдена низовым пожаром. Цель работы – обобщенный анализ состояния возобновления с учетом типа леса, густоты древостоя и воздействия огня до рубки, нарушенности почвенного и состояния живого напочвенного покровов, микроклиматических условий на вырубках. Использованы метод главных компонент, а также корреляционный и дисперсионный анализ по отдельным признакам. Показаны преимущества многомерного анализа данных методом главных компонент для получения более полной информации по вкладу и совместному влиянию разных экологических факторов на возобновление сосны на вырубках. Доля объясняемой дисперсии учтенных показателей составляет 87 %. Наиболее значимыми для возобновления сосны были тип леса (вырубки) и воздействие огня, на 2-м месте по значению – густота древостоя до рубки и интенсивность рубки. Из опосредованных ими факторов важными оказались освещенность и влажность почвы. Исходя из характеристик 4 главных компонент, установлены 2 варианта сочетания основных факторов для лучшего возобновления насаждений: 1) большая первоначальная густота спелых древостоев, а также умеренное развитие мхов и злаков в живом напочвенном покрове позволяют выбрать любую интенсивность рубки (в исследуемых пределах), желательно в сочетании с предварительным выжиганием части подстилки (либо частичной минерализацией почвы) за 5 лет до рубки умеренно-высокой и высокой интенсивности; 2) при меньшей исходной густоте древостоев и значительном развитии живого напочвенного покрова необходимы предварительное выжигание части подстилки либо минерализация почвы и выбор меньшей интенсивности 1-го приема рубки (до 20 %). Анализ изменчивости линейных приростов высотно-возрастных групп подроста подтвердил выводы, сделанные по результатам анализа количества и качества возобновления, показал различия в реакции разных групп подроста на изменение микроклиматических условий на вырубках. Отмечено сходство северной лесостепи с южной тайгой по условиям возобновления сосны. Результаты исследования могут быть использованы для уточнения требований к рубкам и достижения лучшего возобновления сосняков. | A research of qualitative and quantitative characteristics of regeneration after the first selective felling with an intensity of 20 to 50 % in pine forests of the northern part of the Krasnoyarsk forest-steppe has been carried out. Some of the plantations were covered by a ground fire 5 to 10 years before the felling. The aim of this research is a generalized analysis of the regeneration state in view of the forest type, the density of forest stand and exposure to fire before felling, as well as the disturbance of soil cover, the state of forest live cover and the microclimatic conditions in the felling areas. The methods of principal component analysis as well as correlation analysis and variance analysis for individual characteristics have been used. The advantages of multivariate data analysis using the method of principal component analysis for obtaining more information on the contribution and combined effects of various environmental factors on pine regeneration in felling areas are shown. The share of explained variance of the considered factors has equaled 87 %. The most significant factors for pine regeneration have turned out to be the type of forest (felling area) and exposure to fire. The second place in terms of importance has been taken by the density of forest stand before felling and the intensity of felling. Of the factors mediated by them, illumination intensity and soil moisture have turned out to be important. Based on the characteristics of the 4 main components, 2 options for combining the main factors for better regeneration of plantations have been established: 1) the large initial density of mature forest stands, as well as the moderate development of mosses and grasses in forest live cover make it possible to choose any felling intensity (within the studied limits), preferably in combination with preliminary burning of a part of the litter (or partial soil mineralization) 5 years before moderately-high or high intensity felling, 2) in case of lower initial density of the forest stand in forest types with significant development of forest live cover, preliminary burning of part of the litter or mineralization of the soil and the choice of a lower intensity of the the first felling (up to 20 %) are required. Analysis of the variability of linear increases in height-and-age groups of undergrowth confirmed the conclusions drawn from the analysis of the quantity and quality of regeneration, showed differences in the response of different groups of undergrowth to changes in microclimatic conditions in felling areas. The similarity of the northern forest-steppe with the southern taiga in terms of pine regeneration conditions has been noted. The results of the study can be used to clarify the requirements for felling and achieve better regeneration of pine forests.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2024

Aleksey L. Fedorkov

В научной литературе представлены различные мнения о связи лесной селекции и генетической изменчивости древесных пород. Целью данной работы является обзор современной отечественной и зарубежной литературы о влиянии селекционных мероприятий на уровень генетического разнообразия лесных древесных пород. Сохранение достаточной генетической изменчивости необходимо для адаптации к изменениям внешней среды, а также долговременной селекции. Поскольку источником улучшенных семян для воспроизводства лесов являются лесосеменные плантации, детально рассмотрено влияние на уровень генетической изменчивости потомства таких факторов, как число клонов и фоновое опыление. Приведены данные о минимальном числе клонов на лесосеменных плантациях в различных странах, обсуждается значение изменчивости клонов по фертильности. Обращено внимание на важность фонового опыления на лесосеменных плантациях, которое, с одной стороны, снижает эффект селекции, а с другой, повышает уровень генетической изменчивости потомства. Уменьшение генетического разнообразия древесных пород может происходить при клоновом отборе, являющемся основой клонового лесоводства, однако анализ литературных источников свидетельствует, что при соблюдении научных рекомендаций сокращение генетического разнообразия минимально. Использование при соматическом эмбриогенезе ели европейской семян от контролируемых скрещиваний плюсовых деревьев, отобранных в результате генетической оценки (так называемое семейное лесоводство с вегетативным размножением), повышает уровень генетической изменчивости потомства. Показано, что система селекции множественных популяций (multiple population breeding system) позволяет объединить интенсивную долговременную селекцию и сохранение генофонда древесных пород. Сделан вывод, что реализация оптимально спланированных селекционных программ древесных пород не приводит к значительному сужению генетического разнообразия. Напротив, лесная селекция способствует сохранению лучшего генофонда, передавая его при воспроизводстве лесов через улучшенные семена и клоны в искусственные насаждения. Кроме того, объекты лесного семеноводства, такие как архивы клонов плюсовых деревьев, лесосеменных плантаций, испытательные культуры, содержат ex situ ценный генетический материал. | In scientific literature there are different views on the connection between forest tree breeding and genetic variability of wood species. This article has aimed to review the current Russian and foreign literary sources on the impact of breeding measures on the level of genetic diversity of forest wood species. Maintaining adequate genetic variability is necessary for adaptation to the environmental changes, as well as for long-term breeding. As soon as seed plantations are the source of improved seeds for forest regeneration, the influence of such factors as the number of clones and background pollination on the level of genetic variability of the progeny has been considered in detail. The data on the minimal clone number in seed plantations in different countries has been presented and the variability of the clones based on their fertility has been discussed. The importance of background pollination in seed plantations has been highlighted as soon as, on the one hand, it reduces the effect of breeding, but on the other hand, it increases the level of genetic variability of the progeny. A decline in genetic diversity of wood species can be caused by clone selection (which is the basis for clonal forestry). However the analysis of literary sources has shown that the reduction in genetic diversity is minimal if scientific recommendations are fulfilled. The use of the seeds from controlled cross-breeding of plus trees selected as a result of genetic evaluation (the so-called family forestry with vegetative propagation) in the somatic embryogenesis of the common spruce increases the level of genetic variability of the progeny. It has been shown that the multiple population breeding system allows to combine intensive long-term breeding and genetic conservation of wood species. The conclusion has been drawn that the implementation of optimally planned wood species breeding programs does not lead to significant narrowing of genetic diversity. On the contrary, forest tree breeding contributes to the preservation of a better gene pool, transmitting it in the process of forest regeneration through improved seeds and clones into homogeneous stands. Moreover, the objects of forest seed growing such as the archives of plus tree clones and forest seed plantations, as well as test cultures contain valuable genetic material ex situ.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation