AGRIS - 

2023

Alexander V. Kozykin | Elena N. Nakvasina

Проблема забрасывания сельскохозяйственных земель является общемировой. В лесной зоне трансформация залежей связана с облесением и формированием так называемых вторичных/производных лесов. Постагрогенные леса отражают сельскохозяйственную историю залежных участков, на которых запечатлены «немые» реалии времени и социального порядка их освоения. Тип предыдущего землепользования создает достаточно устойчивые факторы, которые в процессе естественного заращивания слабо меняются под воздействием природных факторов и влияют на формирующиеся леса. На ключевом участке Кенозерского национального парка (среднетаежный лесной район), расположенного в Плесецком районе Архангельской области, проследили согласно межевым планам 1861 г. закономерности эволюции участков землепользования разных категорий при зарастании лесом. Оценили площади, породную и типологическую структуру современных лесов согласно лесоустройству 2014 г., выявили связь трансформации агроэкосистем в лесные системы с историей использования этих земель после межевания. По состоянию на год составления межевых планов более 1/2 территории ключевого участка было подвержено аграрному воздействию (пашни, перелоги, сенокосы и т. п.). Спустя 160 лет сформировался лесной массив (97 % территории), в котором сохранилась часть сенокосов. В первую очередь лесами зарастали перелоги и сенокосы (99 и 85 % соответственно). Повыдельная характеристика таксационных описаний лесных насаждений показала, что на заброшенных пашнях, перелогах и сенокосах чаще (89,7; 81,0; 78,5 % соответственно) возникали сосняки черничные и кисличные. Все сформированные насаждения, отнесенные при лесоустройстве к соснякам черничным и кисличным, имеют достаточно высокую продуктивность (I–II классы бонитета) и смешанный состав. Леса более низкого бонитета (III и IV) учтены на перелогах при формировании черничного типа леса. В настоящее время примерно у 70 % указанных на межевом плане 1861 г. сосняков черничных и кисличных, сформированных на пашнях, в составе преобладает береза (более 3 ед.), примерно у 10 % – ольха серая; высока доля насаждений с превалированием осины. Пониженное плодородие почв на переложных участках обеспечило более устойчивое положение сосны в составе формирующихся древостоев (60 % насаждений с преобладанием сосны в составе). Характер состава древесных пород в насаждениях, сформированных на сенокосах, соответствует угодьям с высоким плодородием почв, что говорит об образовании сенокосных угодий на заброшенных пашенных землях. Исследования продемонстрировали значительную дифференциацию ландшафтов производных лесов, иногда скрытую за счет повсеместного разрастания основных лесообразующих пород и формирования лесных массивов по зональному типу. Внутриландшафтная дифференциация, связанная с историей сельскохозяйственного освоения, сохраняется более 100 лет и требует пристального изучения. Благодарности: Исследование выполнено в рамках темы «Идентификация объектов подсечно-огневого и переложного ведения хозяйства на территории Кенозерского национального парка». Для цитирования: Козыкин А.В., Наквасина Е.Н. ГИС-анализ влияния типа землепользования на современное разнообразие лесонасаждений в национальном парке «Кенозерский» // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 5. С. 27–41. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-27-41 | The problem of agricultural land abandonment is a worldwide problem. In the forest zone, the transformation of fallow lands is associated with afforestation and the formation of so-called secondary forest growths. Postagrogenic forests reflect the agricultural history of fallow areas, which imprint the "mute" realities of time and the social order of their development. The type of previous land use creates sufficiently stable factors, which in the process of natural overgrowth are weakly changed by natural factors and affect the emerging forests. In the key area of Kenozersky National Park (middle taiga forest region), located in the Plesetsk District of the Arkhangelsk region, we traced, according to the 1861 boundary plans, the regularities of evolution of land use areas of different categories during forest overgrowth. We assessed the area, tree species and typological structure of modern forests according to the 2014 forest inventory and traced the connection between the transformation of agro-ecosystems into forests and the history of the use of these lands after the land survey. As of the year when the boundary plans were drawn up, more than half of the territory of the key site was under agrarian influence (arable land, perelogs, haymaking, etc.). After 160 years a forest massif was formed (97 % of the territory), in which a part of hayfields was preserved. First of all, perelogs and hayfields were overgrown with forests (99 and 85 %, respectively). The allocation characterization of taxation descriptions of forest stands showed that bilberry and oxalis type pine forests were formed more often (89,7; 81,0; 78.5 %, respectively) on abandoned arable lands, perelogs and hayfields. All formed stands, classified as bilberry and oxalis type pine forests during forest inventory, have rather high productivity (I–II quality classes) and mixed composition. Forests of lower quality classes (III and IV) were rewealed in the formation of bilberry forest type. At present about 70 % of the bilberry and oxalis type pine forests on the 1861 boundary plan, formed on arable land, are dominated by birch (more than 3 units), about 10 % – by gray alder; the share of stands dominated by aspen is high. Reduced soil fertility on swidden plots ensured a more stable position of pine in the composition of emerging stands (60 % of pine-dominated stands). The character of tree species composition in stands formed on hayfields corresponds to lands with high soil fertility, which indicates the formation of hayfields on abandoned arable land. The studies have demonstrated significant differentiation of derived forest landscapes, sometimes hidden due to the widespread growth of the main forest-forming species and the formation of zonal-type forests. Intralandscape differentiation associated with the history of agricultural development has been preserved for more than 100 years and requires close study. Acknowledgements: The study was carried out within the framework of the theme "Identification of objects of slash-and-burn and swidden farming on the territory of Kenozersky National Park". For citation: Kozykin A.V., Nakvasina E.N. GIS-analysis of the Influence of the Land Use Type on the Current Diversity of Forest Plantations in the Kenozersky National Park. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 5, pp. 27–41. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-27-41

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Lidia V. Vetchinnikova | Alexander F. Titov | Ekaterina E. Kostina | Anatolii V. Zhigunov

Представлены результаты изучения роста и развития разновозрастных (35 и 15 лет) деревьев, являющихся сибсовым потомством карельской березы, полученным в результате контролируемого опыления. Исследованные деревья растут на Заонежской лесосеменной плантации (участки № 1 и 2 соответственно), в юго-восточной части Карелии, на территории Медвежьегорского района. Показано, что на участке № 1 в семенном потомстве карельской березы к 20 годам количество растений с признаками узорчатой текстуры в древесине составило 67 %, а к 35 – почти 80 %. Предположительно, это обусловлено, с одной стороны, генетическими особенностями исходных (плюсовых) родительских деревьев, а с другой – благоприятными условиями, которые сложились на территории лесосеменной плантации в 1-е годы развития сибсового потомства. На примере 4 из 36 гибридных семей (отобранных с учетом наличия прямого и обратного скрещиваний) изучены особенности роста и развития разновозрастных насаждений. Обнаружено, что в сибсовом потомстве гибридных семей доминировали деревья высокоствольной формы роста, при этом в насаждении на участке № 1 (35 лет) преобладали деревья с мелкобугорчатым типом поверхности ствола, на участке № 2 (15 лет) – с шаровидноутолщенным. С возрастом скорость линейного роста у деревьев существенно снижалась, а радиального, наоборот, увеличивалась. Однако с повышением толщины коры происходило «сглаживание» ранее выпуклой поверхности ствола. Помимо этого, выявлены особенности живого напочвенного покрова, сформировавшегося под влиянием разновозрастных (35 и 15 лет) насаждений карельской березы. На основании проведенных исследований сделан вывод, что при целевом выращивании карельской березы с узорчатой текстурой древесины (например, для производства строганного шпона) можно получить хорошие результаты уже при достижении деревьями возраста 20–35 лет. Кроме того, созданная лесосеменная плантация, учитывая количество представленных на ней деревьев и их происхождение, является важной частью ценного генофонда карельской березы, который в дальнейшем может стать основой для расширенного воспроизводства ресурсов этого уникального представителя европейской лесной дендрофлоры. Благодарности: Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 22-16-00096 «Выявление генетических факторов, контролирующих признак “узорчатости древесины” у карельской березы с использованием высокопроизводительного генотипирования»). Авторы благодарят М.Л. Щурову за предоставление проектной документации по созданию Заонежской лесосеменной плантации и участие в проведении натурного обследования насаждений карельской березы в 2006 и 2022 гг., а также О.С. Серебрякову и Н.Е. Петрову за участие в экспедиции и помощь в сборе полевых материалов в 2022 г. Для цитирования: Ветчинникова Л.В., Титов А.Ф., Костина Е.Э., Жигунов А.В. Сибсовое потомство карельской березы на Заонежской лесосеменной плантации // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 5. С. 9–26. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-9-26 | The article reports the results of studies on the growth and development of curly birch sibs progeny (produced through controlled pollination) aged 35 and 15 years growing in the Zaonezhye forest seed orchard (sites 1 and 2, respectively) in south-eastern Karelia, Medvezhyegorsky District. The number of trees with signs of wood figure in the seed progeny of curly birch in site 1 was 67 % by the age of 20 years, and by the age of 35 years – almost 80 %. This can probably be attributed to the genetic characteristics of the parent (plus) trees on one hand and to the favorable conditions in the forest seed orchard during the first years of the sibs progeny development on the other. Four of the 36 hybrid families (selected to include forward- and backcrossing products) were used for the case study of the growth and development patterns in stands of different age. The sibs progeny of these hybrid families was dominated by high-stemmed plants, but the main trunk shape in the 15-year-old stand was one with necks and muffs, while in the 35-year-old stand – with small protuberances. The rate of height growth in the trees decreased notably with age, whereas radial (stem diameter) growth, on the contrary, accelerated. As the bark grew thicker, however, the formerly bulgy surface “smoothed down”. We have also identified specific features of the ground vegetation formed under the effect of curly birch plantations of different age (15- and 35 years old). A conclusion drawn from the study is that good results from targeted cultivation of curly birch with figured grain (e.g., for sliced veneer) can be achieved already by the age of 20–35 years. Furthermore, considering the number of trees and their origin, this forest seed orchard constitutes an essential part of the valuable gene pool of curly birch, which may turn into a source for expanded reproduction of the resources of this unique member of the European forest tree flora. Acknowledgements: The research was carried out with the financial support from the Russian Science Foundation (project № 22-16-00096 “Identification of genetic factors controlling the wood pattering trait in curly birch using high-throughput genotyping”). The authors would like to thank M.L. Shchurova for providing project documentation for the establishment of the Zaonezhye forest seed orchard and participation in the field survey of curly birch plantations in 2006 and 2022, аs well as O.S. Serebryakova and N.E. Petrova for participation in the expedition and assistance in collecting field materials in 2022. For citation: Vetchinnikova L.V., Titov A.F., Kostina E.E., Zhigunov A.V. Sibs Progeny of Curly Birch at the Zaonezhye Forest Seed Orchard. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 5, pp. 9–26. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-5-9-26

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Anna V. Bakhtiyarova | Sergei D. Pimenov | Alexander I. Sizov

Кислотный гидролиз полисахаридов растительных материалов традиционно подразделяют на гидролиз разбавленными и концентрированными кислотами. Такое разделение обусловлено существенным различием в механизме гидролиза полисахаридов. Для разбавленных кислот исследования гидролиза полисахаридов растительных материалов, как правило, лежат в области концентраций минеральных кислот 0,5–10,0 % или касаются автогидролиза без использования минеральных кислот. Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Гидролиз с использованием разбавленных минеральных кислот отличается значительным расходом реагентов и наличием в гидролизате продуктов распада углеводов. Автогидролиз характеризуется относительно низким выходом моносахаридов, высокими энергозатратами на проведение процесса и образованием большого количества побочных продуктов неуглеводного характера. Методы гидролиза полисахаридов древесных материалов минеральными кислотами в диапазоне концентраций менее 0,5 % не исследованы. Причиной, на наш взгляд, стало утверждение о том, что кислота в процессе гидролиза расходуется (от 5 до 20 г/кг сухого сырья) на нейтрализацию зольных компонентов растительных материалов. Соответственно, при проведении гидролиза низкими концентрациями минеральной кислоты возможны ее полная нейтрализация и переход процесса в режим автогидролиза. Цель работы – проверка эффективности осуществления процесса гидролиза гемицеллюлоз березы при ультранизких (менее 12,5 г/кг абсолютно сухой древесины) расходах серной кислоты для последующего получения ксилита. Исследован процесс гидролиза гемицеллюлоз древесины березы при ультранизких концентрациях серной кислоты. Показана возможность практически полного гидролиза гемицеллюлоз серной кислотой концентрацией 0,10–0,25 %. Процесс гидролиза гемицеллюлоз ультранизкими концентрациями кислоты хорошо описывается реакцией первого порядка. Рассчитанные по экспериментальным данным основные кинетические константы позволяют утверждать, что процесс занимает промежуточное положение между автогидролизом и традиционным гидролизом гемицеллюлоз серной кислотой концентрацией более 0,5 %. Разработанный метод проведения процесса выгодно отличается от известных способов гидролиза гемицеллюлоз низкими расходами серной кислоты (более чем в 5 раз) и энергетических ресурсов. Гемицеллюлозные гидролизаты, полученные в режимах с ультранизкой концентрацией кислоты, обладают высокой доброкачественностью и могут быть использованы в производстве ксилита. Для цитирования: Бахтиярова А.В., Пименов С.Д., Сизов А.И. Гидролиз гемицеллюлоз древесины при ультранизких концентрациях серной кислоты // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 1. С. 201–212. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-201-212 | Studies in the field of hydrolysis of plant polysaccharides are ordinary classified according to protic reactions with diluted or concentrated acids. Such classification is based on the significant difference in the mechanisms of the reactions. The hydrolysis of polysaccharides of plant materials with the diluted acids is indicated by the concentrations of the mineral acids 0.5–10.0 % or happens by acid-free autohydrolysis, without any use of acids. Each of these reactions has considerably different kinetic and temperature-time parameters. They have both advantages and disadvantages. In particular, the hydrolysis using dilute acids is specified by a significant consumption of reagents and the presence of a large amount of carbohydrate degradation products in the hydrolysate. Autohydrolysis is characterized by a relatively low monosaccharide yield, high energy consumption for the process and the formation of many by-products. To date, studies regarding hydrolysis of polysaccharides of plant materials with acids in a concentration range of less than 0.5 % are absent. The reason for the lack of interest in research in this area, in our opinion, was the statement that acid in the process of hydrolysis is spent on the neutralization of ash components of plant materials at a flow rate of 5 to 20 g/kg of dry raw materials. Accordingly, when hydrolysis is carried out with ultra-low concentrations of acid, it is possible to completely neutralize it and switch the hydrolysis process from acid to acid-free autohydrolysis. The purpose of the work was to establish the efficiency of the hydrolysis process at ultra-low acid consumption. A study of the process of hydrolysis of hemicelluloses of birch wood at ultra-low concentrations of sulfuric acid was carried out. The possibility of almost complete hydrolysis of hemicelluloses with sulfuric acid with concentration of 0.10–0.25 % is shown. The process of hydrolysis of hemicelluloses with ultra-low acid concentrations is well described by the first order reaction. The general kinetic constants are calculated according to the experimental data. They show that the process occupies an intermediate position between acid-free autohydrolysis and traditional hydrolysis of hemicelluloses with sulfuric acid with a concentration of more than 0.5 %. The developed technique is advantageously different from the known methods of hydrolysis of hemicelluloses by low consumption of sulfuric acid (more than 5 times) and energy resources. Hemicellulose hydrolysates obtained by ultra-low acid concentration regimes have high benign properties and can be used in xylitol production. For citation: Bakhtiyarova A.V., Pimenov S.D., Sizov A.I. Hydrolysis of Wood Hemicelluloses at Ultra-Low Sulfuric Acid Concentrations. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 1, pp. 201–212. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-201-212

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Vladimir A. Utkin | Sergey A. Matveev

Обеспечение народного хозяйства лесосырьевыми ресурсами непосредственно связано с транспортной доступностью, с состоянием и развитием дорожной сети богатых лесом территорий. При этом потребность в строительстве новых лесных дорог круглогодового действия составляет 2,1 тыс. км и сезонного действия – 9,3 тыс. км в год. Положение осложняется переводом транспортных сооружений на новые, более тяжелые временные нагрузки. Ранее используемые конструктивные формы транспортных сооружений устарели и требуют новых технических решений. Особенно это касается конструкций деревянных мостов, имеющих первостепенное значение для строителей лесных дорог. Предмет исследования – балочные пролетные строения деревянных мостов пролетами 12–18 м, подвергающиеся повышенным по сравнению с прежними автомобильным нагрузкам. Цель – разработка современных конструкций балочных пролетных строений из древесины на основе составных прогонов из бревен, дощато-брусчато-нагельно-гвоздевых блоков и клееных блоков заводского изготовления. Рассмотрены: пролетные строения с объединенными гребенчатыми нагельными соединениями составными прогонами из бревен, методика расчета пролетных строений с составными прогонами, конструкция опытного пролетного строения длиной 15 м, содержащего составные бревенчатые прогоны в совместной работе с железо-бетонной плитой проезжей части; новые конструкции пролетных строений длиной 15–21 м с дощато-брусчато-нагельно-гвоздевыми блоками под временные нагрузки А11 и НК-80, методика проектирования и технология изготовления блоков, примеры запроектированных и построенных мостов с пролетными строениями длиной 15 м; конструкции многоребристых пролетных строений из объединяемых при монтаже транспортабельных цельноклееных секций заводского изготовления, содержащих клееные балки и многослойную клееную деревоплиту. Предлагаемые конструкции с составными прогонами из бревен (брусьев) и дощато-гвоздевыми блоками возможно изготовить на участках и полигонах лесозаготовительных организаций с использованием повсеместно применяемого оборудования, местных квалифицированных кадров и материала. Стоимостные показатели построенных в Омской области капитальных мостов на базе этих конструкций в 1,5–2 раза ниже показателей аналогов из железобетона. Применение данных конструкций будет эффективно при пионерном способе освоения лесных массивов. Использование клееных пролетных строений связано с современным этапом развития лесной инфраструктуры. Для цитирования: Уткин В.А., Матвеев С.А. Особенности проектирования деревянных мостов автомобильных лесовозных дорог // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 1. С. 126–152. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-126-152 | The supply of the national economy with forest resources is directly related to transport accessibility, the condition and development of the road network of forest-rich territories. Construction requirements for year-round and seasonal new forest roads are 2.1 and 9.3 ths km per year, respectively. The situation is complicated by the transfer of transport facilities to new heavier live loads. The previously used design shapes of transport structures are outdated and require new engineering solutions. This is especially relevant for wooden bridge structures, which are of primary importance to forest road builders. The research subject is the wooden bridge girder superstructures with spans of 12–18 m undergoing increased road loads compared to the previous ones. The research aims is the development of modern designs of wooden beam superstructures based on the composite girders made of logs, board-bar-dowel-nail blocks and factory-made laminated blocks. The research includes: superstructures with composite girders of logs combined by combdowel joints, a method for calculating superstructures with composite girders, design of a 15-meter experimental superstructure containing composite log girders in joint operation with roadway reinforced concrete slab; new designs of 15–21-meter superstructures with board-bar-dowel-nail blocks A11 and NK-80 for live loads, design procedure and technology of block manufacturing, examples of designed and built bridges with the 15-meter superstructures; designs of multi-ribbed superstructures made of prefabricated transportable one-piece laminated sections containing laminated beams and a multilayer laminated timber slab. The proposed designes with composite girders of logs (beams) and board-nail blocks can be manufactured on the sites and yards of logging organizations using commonly used equipment, local qualified staff and materials. The cost parameters of permanent bridges built in the Omsk region with the use of these designs are 1.5–2 times lower than those of reinforced concrete analogues. The use of these designs will be effective in the pilot method of forestry development. The use of laminated superstructures is related to the modern phase of forest infrastructure development. For citation: Utkin V.A., Matveev S.A. Features of Designing Wooden Bridges of the Forest Complex. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 1, pp. 126–152. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-126-152

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Mariya V. Ermakova | Svetlana K. Stetsenko | Elena M. Andreeva

В Уральском регионе сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) выполняет ведущую средообразующую функцию и является экономически ценной древесной породой. Многолетнее применение комплекса пестицидов в лесных питомниках, где выращивают сосну, привело к пестицидному загрязнению пахотной почвы. Такое состояние почв вызывает нарушение роста и развития сеянцев, ослабляет их способность к преодолению трудного периода пересадки в лесную среду. Биостимуляторы, созданные из продуктов переработки хвои пихты и ели, а также органический мелиорант (лесная подстилка из сосново-березового насаждения) изучались как способные снижать отрицательное воздействие пестицидов на сеянцы сосны. В то же время биологически активные препараты и субстраты могут становиться причиной сдвигов метаболических процессов молодых растений, что отражается на формировании физических характеристик стволиков. Цель исследования – оценить, как под воздействием высокоактивных веществ разной природы изменяется плотность древесины у 2-летних сеянцев сосны обыкновенной, выращиваемых в лесных питомниках Среднего Урала. Объектами исследования стали 2-летние сеянцы сосны, выкопанные осенью на производственных полях и экспериментальных площадках в разных лесных питомниках. В лабораторных условиях устанавливали морфометрические показатели сеянцев. Базисную плотность древесины стволиков в 1-й и 2-й годы роста определяли по методу максимальной влажности. Выявлено, что метаболическая активность пестицидов и биостимуляторов приводит к изменениям в формировании физических свойств стволиков на начальных этапах роста сосны: при выращивании сеянцев на загрязненной пестицидами почве высота сеянцев ниже, а базисная плотность древесины стволика выше по сравнению с контролем. Лесная подстилка из смешанного насаждения при внесении ее в почву лесного питомника позволяет получать сеянцы большей высоты и не оказывает существенного влияния на процесс формирования физико-механических свойств древесины. Применение биостимуляторов ведет к быстрому росту стволиков, но при этом плотность древесины уменьшается относительно контрольного варианта. В дальнейшем необходимы корректирующие мероприятия и разработка сбалансированной агротехники для получения сосны с требуемыми физическими качествами древесины. Изучение особенностей формирования качественных характеристик посадочного материала в случае использования интенсивных технологий в питомниках поможет разработать целевые модели последующего применения получаемых сеянцев при лесопользовании. Для цитирования: Ермакова М.В., Стеценко С.К., Андреева Е.М. Влияние высокоактивных соединений на механические свойства древесины двухлетних сеянцев сосны обыкновенной в лесных питомниках // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 1. С. 88–99. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-88-99 | Scots pine (Pinus sylvestris L.) has the leading environment-forming function. Also, the pine is an economically valuable tree species in the Ural region. The long-term use of the pesticide complex in forest nurseries has led to the pesticide pollution of the arable soil, which causes disruption in the pine seedlings growth, weakening their ability to overcome the difficult period of transportation into the forest environment. The use of biostimulants created from extracts of fir and spruce needles, as well as organic ameliorant (forest litter from pinebirch plantations), is considered as a way to reduce the negative impact of pesticides on pine seedlings. At the same time, biologically active preparations and substrates can lead to shifts in the metabolic processes of young plants, which affect the formation of physical characteristics of the stems. The research aims at assessing how wood density changes under the influence of highly active substances of different nature in two-year-old Scots pine seedlings grown in forest nurseries of the Middle Urals. The study objects were two-years-old pine seedlings dug out in autumn from sylvicultural fields and experimental sites in different forest nurseries. Morphometric parameters of seedlings were determined in the laboratory conditions. The basic wood density of stems in the 1st and 2nd years of growth was determined by the method of maximum humidity. It was found that the metabolic activity of pesticides and biostimulants leads to changes in the formation of physical properties of stems at the initial stages of pine growth: when growing seedlings in pesticide-polluted soil, the height of seedlings is lower, and the basic density of stem wood is higher, compared to control group. Forest litter from mixed plantations (birch-pine), when introduced to the forest nursery soil, produces seedlings of greater height and has no significant effect on the formation of physical and mechanical properties of wood. The seed treatment by biostimulants leads to a rapid increase in the stems size, but the wood density decreases, relative to the control option. Corrective measures and the development of balanced agronomic machinery for production of pine with the required physical qualities of wood are needed in the future. The study of the qualitative characteristics formation features of trees, when using intensive technologies in nurseries, is necessary for the development of target models for the subsequent use of such seedlings in forest management. For citation: Ermakova M.V., Stetsenko S.K., Andreeva E.M. Influence of Highly Active Compounds on Mechanical Properties of Wood of Two-Year-Old Scots Pine Seedlings in Forest Nurseries. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 1, pp. 88–99. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-88-99

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Anastasiya V. Dancheva | Sergey V. Zalesov

Проанализированы последствия проведения рубок ухода на постоянной пробной площади. Объектом ухода служили естественные чистые одновозрастные сосняки сухих аридных условий произрастания Казахского мелкосопочника (на примере Государственного национального природного парка «Бурабай»). Первый прием рубок проведен в 1994 г. под руководством А.А. Вейсмана в 25–30-летних насаждениях, интенсивность – от 12,5 до 49,7 %. Кроме рабочих секций заложенная в ходе исследований пробная площадь имела контрольные секции, где рубки ухода не осуществлялись. Через 70 лет после начала эксперимента во всех контрольных и рабочих секциях были установлены таксационные показатели древостоев и проанализированы последствия рубок ухода. Экспериментально доказано, что в сухих сосняках Северного Казахстана запас древостоев в рабочих секциях даже через 70 лет после проведения ухода не достигает объемов запаса в контроле. Указанное относится и к секциям, пройденным рубкой слабой интенсивности. В то же время рубки снижают запас напочвенных горючих материалов и сухостоя, увеличивают средний диаметр деревьев пропорционально интенсивности изреживания. Это способствует повышению пожароустойчивости и рекреационной привлекательности насаждений. Отмечена растянутость ряда распределения деревьев по естественным ступеням толщины во всех секциях: количество естественных ступеней толщины в 1,8 раза больше по сравнению с нормативным распределением, что является одним из доказательств специфичности строения исследуемых сосняков. Наиболее перспективно применение рубок ухода сильной интенсивности по запасу. В процессе рубок из древостоя изымаются сухостойные, больные и отставшие в росте деревья. Рубки рекомендуются в 2 приема в возрасте 20–25 и 40–50 лет. | The article deals with the effect of thinning in a permanent trial plot (PTP). The objects of care were natural clean even-aged pine forests growing in arid conditions of the Kazakh Uplands (case study of the Burabay National Park). The first thinning led by A.A. Weisman was carried out in 1994 in 25–30-year-old stands with the care intensity from 12.5 to 49.7 %. Besides the operating sections, the trial plot laid out during the research had control sections, where thinning was not carried out. The inventory indicators of the stands were determined, and the effects of thinning were analyzed in all the control and operating sections 70 years after the experiment began. The experiment proves that in dry pine forests of Northern Kazakhstan, the stock of stands in the operating sections, even 70 years after the care does not reach the volume of stock in the control sections. This also applies to the sections covered by low-intensity thinning. At the same time, thinning reduces the stock of ground flammable materials and deadwood. It increases the average diameter of trees relative to the care intensity. This enhances the fire resistance and recreational attractiveness of the plantations. An expanded distribution series of trees by natural diameter classes is observed in all sections: the number of natural diameter classes is 1.8 times greater than the normative distribution, which is one of the proofs of the specificity of the structure of the studied pine forests. The use of thinning with high intensity by the stock is the most promising. Dead standing, diseased and stunted trees are removed from the stand in the course of thinning. Thinning is recommended for 20–25 and 40–50 years old trees.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Dmitry A. Danilov | Artem A. Yakovlev | Sergey A. Suvorov | Ivan A. Krylov | Sergei A. Korchagov | Renat S. Khamitov

Вывод земель из активного сельскохозяйственного пользования и их зарастание древесной растительностью имеют устойчивый характер в России, особенно в бореальной зоне. Изучение насаждений, сформировавшихся на залежных землях сельскохозяйственных территорий, позволяет оценить их ресурсный потенциал для дальнейшего использования. Наиболее достоверным показателем продуктивности местообитаний является надземная фитомасса растительности. Посредством оценки фитомассы древесно-кустарниковой растительности возможно определить объем депонирования углерода, что актуально в условиях глобального изменения климата. Объектом исследования стало поле в Гатчинском районе Ленинградской области, вышедшее из активного сельскохозяйственного пользования. Заложена пробная площадь, на которой проведен сплошной перечет аборигенных лиственных пород (береза, осина, древовидные и кустарниковые ивы) с определением основных таксационных показателей. Для установления объема фитомассы спиливалось от 6 до 8 модельных деревьев каждой породы. На основе полученных данных по величинам отдельных фракций надземной части ствола были выведены аллометрические уравнения для расчета фракционного состава фитомассы, обладающие высоким коэффициентом детерминации. Точность построенных уравнений снижается за счет высокой вариабельности характеристик крон в густом лиственном молодняке. Наибольшая фитомасса приходится на стволовую часть, а наименьшая – на ассимиляционный аппарат для всех пород древесной растительности. Расчет надземной фитомассы на опытном участке по полученным уравнениям показал, что самое высокое значение в пересчете на 1 га на данной сукцессионной стадии характерно для березы пушистой. Участие древесной растительности постагрогенных земель в депонировании углерода на сегодняшней день не имеет достоверной полной оценки для региона исследования. Древесина, произрастающая на вышедших из активного сельскохозяйственного пользования землях, может быть использована для получения биотоплива и заготавливаться в виде технологической щепы. Для цитирования: Данилов Д.А., Яковлев А.А., Суворов С.А., Крылов И.А., Корчагов С.А., Хамитов Р.С. Формирование надземной фитомассы лиственных древесных пород на постагрогенных землях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 1. С. 65–76. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-65-76 | The withdrawal of lands from active agricultural use and their overgrowth with woody vegetation have a steady trend in Russia, especially in the boreal zone. Studying the plantations developed on fallow lands of agricultural territories enables estimation of their resource potential for further use. The aboveground phytomass of vegetation is the most reliable indicator of habitat productivity. It is possible to determine the volume of carbon storage by assessing the phytomass of tree and shrub vegetation, which is relevant in the context of global climate change. The study object was a field out of active agricultural use in the Gatchina district of the Leningrad region. A trial area was laid out on the test site, where a complete enumeration of native hardwoods (birch, aspen, tree and shrub willows) with the determination of the basic inventory indicators was carried out. In order to find out the volume of phytomass, from 6 to 8 model trees of each species were cut down. Allometric equations for calculating the fractional composition of phytomass with a high determination coefficient were derived based on the data obtained on the values of individual fractions of the trunk ground part. The accuracy of the derived equations is reduced due to the high variability of crown characteristics in dense deciduous young growth. The highest phytomass is in the trunk part, and the lowest in the assimilation apparatus for all species of woody vegetation. Calculation of aboveground phytomass on the test site according to the obtained equations showed that the highest value per 1 ha at this successional stage is typical for downy birch. Currently, the participation of woody vegetation growing on post-agrogenic lands in carbon sequestration has no reliable full assessment for the study region. Wood that was grown on lands out of active agricultural use can serve as a biofuel source and be harvested in the form of technological chips. For citation: Danilov D.A., Yakovlev A.A., Suvorov S.A., Krylov I.A., Korchagov S.A., Khamitov R.S. Formation of Aboveground Phytomass of Deciduous Tree Species on Post-Agrogenic Lands. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 1, pp. 65–76. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-65-76

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Vladimir V. Sivakov | Anatolij N. Zaikin | Elena V. Sheveleva

В настоящее время на лесосечных работах бензопилами и лесозаготовительными машинами с помощью цепных рабочих органов выполняются срезание деревьев, удаление сучьев, деление хлыстов на сортименты. Повышение надежности и работоспособности цепных пильных аппаратов значительно увеличивает эффективность лесосечных работ. В связи с сокращением машинного объема лесозаготовок важное значение приобретает повышение эффективности использования бензопил и совершенствование их конструкции, в первую очередь цепного пильного аппарата для увеличения его надежности и срока службы. Снижение объемов выпуска, низкое качество отечественных бензопил привели к тому, что в настоящее время на лесозаготовках страны в основном применяются бензопилы импортного производства, несмотря на постоянный рост их цены и стоимости обслуживания. Это делает актуальными проблему совершенствования конструкции бензопил как отечественного, так и зарубежного производства и, как следствие, вопрос исследования конструкции цепных пильных аппаратов для научно-обоснованного увеличения их надежности и долговечности. Низкая надежность в работе и повышенный износ составляющих частей пильных аппаратов обусловлены несовершенством конструкции механизма натяжения пильной цепи. Современные конструкции механизма натяжения пильной цепи для обеспечения необходимого усилия натяжения требуют периодической остановки пилы. Цель работы – совершенствование конструкции механизма натяжения пильной цепи для обеспечения требуемого монтажного натяжения в процессе работы бензопилы, которое даст возможность повысить надежность и срок службы цепных пильных аппаратов. Предложены возможные пути изменения конструкции механизма натяжения пильной цепи, что позволит достичь ее автоматического натяжения в процессе работы бензопилы, снизить вероятность спадания пильной цепи и риск ранения оператора. Для цитирования: Заикин А.Н., Сиваков В.В., Шевелева Е.В. Совершенствование конструкции цепных пильных аппаратов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 1. С. 116–125. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-116-125 | At the present time cutting of trees, delimbing, and crosscutting with gasoline-powered saws and logging machines are carried out in the forestry cutting area operations with the help of chain saws. Therefore, the efficiency of forestry work depends on the reliability and performance of the chain saw machine. The problem of increasing the reliability of sawing machines, increasing their service life becomes particularly relevant due to a sharp decrease in the volume of logging with the use of multi-operator logging machines. In this regard, the wide use of efficient motor tools, improvement of their design, especially the chain saw machine, with regard to reducing the harmful effect on the operator is of great importance. Poor quality and performance of domestic machinery has led to the fact that mainly imported tools are used in Russia, while their price and maintenance costs are constantly increasing and, consequently, the cost of harvested wood increases too. In this regard, it is important to develop and introduce new, more perfect tool designs that are not only as good as the reliability and performance of the imported equipment, but even much better. Taking it into account, we can consider that the issue of chain saw research with regard to the specifics of its design, as well as its science-based improvement will increase the operational performance and reliability of machines, which is important for the logging industry. One of the main causes of saw unit failures is the increased wear of its components accompanied by the improper saw chain tensioning. Currently, the proposed devices for regulating the tension of the saw chain require periodic stopping of the saw, as none of the devices provides its automatic tensioning. Thus, the purpose of the research is to improve the reliability and service life of chain saws of forestry machinery on the basis of improving the design that provides automatic tensioning of the saw chain. The paper describes the design solutions to improve the saw machine, that is the design of the device that provides automatic tensioning of the saw chain when the saw bar is fixed, allowing to increase the reliability and service life of chain saws, to reduce the chain slipping during the work, which will increase the safety of work and reduce the risk of injury to the operator. For citation: Zaikin A.N., Sivakov V.V., Sheveleva E.V. Design Improvement of the Forestry Chain Saws. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 1, pp. 116–125. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-1-116-125

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

Vladimir N. Ermolin | Mihail A. Bayandin | Alexey V. Namyatov | Valentina A. Ostryakova

Аддитивные технологии методом 3D-печати являются перспективным направлением развития малоэтажного домостроения. Для этого используют различные материалы. Проведено исследование возможности применения в качестве материала для 3D-печати гидродинамически активированной древесной массы. Измельченная древесина в процессе активации под воздействием эффекта кавитации изменяет свое физико-химическое состояние. Данная древесная масса представляет собой твердообразную дисперсную систему, свойства которой зависят от влажности. Такую древесную массу можно транспортировать по трубопроводам, структурообразование происходит в процессе удаления влаги за счет возникновения аутогезионных взаимодействий между древесными частицами без использования адгезивов. Полученный таким образом материал имеет достаточно высокие прочность и водостойкость, что послужило предпосылкой для использования активированной древесной массы в аддитивных технологиях. Формирование изделия методом 3D-печати происходит путем послойного нанесения материала с определенными временными интервалами. Обязательным условием при этом является обеспечение стабильной формы и однородности структуры. Поэтому были выполнены исследования по определению предела ползучести древесной массы, показывающего величину напряжений, при превышении которых начинается интенсивное пластическое деформирование материала (течение). Данное исследование проводилось по методике академика П.А. Ребиндера с использованием конического пластометра. Изученный показатель существенно зависит от влажности массы. При снижении влажности предел ползучести значительно возрастает. Полученная зависимость является основой для научно-обоснованного определения толщины наносимых слоев и временных промежутков между нанесениями. Однородность структуры в межслойной зоне определяет прочность всего изделия и обеспечивается влажностью в зоне контакта не менее 400 %. Создать высокую влажность в зоне контакта при низкой средней влажности массы можно за счет обработки СВЧ-излучением. В результате такой обработки происходит перераспределение влажности по толщине слоя. На поверхности она увеличивается, а в центре – снижается. Для цитирования: Ермолин В.Н., Баяндин М.А., Намятов А.В., Острякова В.А. Структурно-механические свойства гидродинамически активированной древесной массы в аддитивных технологиях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 2. С. 121–131. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-2-121-131 | One of the techniques of additive technologies is 3D printing. It is a perspective direction in the development of low-rise housing construction. The process of 3D printing can be performed with various materials. Although this study investigates the possibility of applying hydrodynamically activated wood pulp. A fragmentated wood in the process of activation changes physical and chemical properties because of the cavitation effect. Such fragments in the form of the activated pulp are a solid dispersed system, whose properties depend on humidity. The activated pulp mass is created by moisture elimination, and it can be transported through pipelines. The structure is formed in the process of self-adhesion, without any adhesives, by the appearance of autogenous interactions between the wood particles. The obtained material has a sufficiently high strength and water resistance, which are the prerequisites for the use of activated wood pulp in additive technologies. The 3D printed products are constructed by applying some material in layers at certain time intervals. The main requirements are a steady shape and a homogeneity of the structure. Therefore, the limit of creep rate for the pulp mass was determined that is a yield tensile stress point, above which the material (flow) undergoes an intensive plastic deformation. In this study, a conical plastometer was used according to the method of Academician P.A. Rebinder. The measured parameter depends significantly on the humidity of the pulp. There found an inverse relationship between the humidity and the creep limit. The obtained dependence is fundamental for determination of the thickness of applied layers and the time intervals between applications. The homogeneity of the structure in the interlayer section determines the strength of the entire product. It is obtained when the humidity level is greater than 400 % in the contact area. The high humidity level at the contact area with the low average humidity of the material can be created by microwave radiation treatment. Thus, the moisture is distributed across the thickness of the layer. The treatment also increases the humidity level on the surface and reduces it in the center of the material. For citation: Ermolin V.N., Bayandin M.A., Namyatov A.V., Ostryakova V.A. Structural and Mechanical Properties of Hydrodynamically Activated Wood Pulp in Additive Technologies. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2023, no. 2, pp. 121–131. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-2-121-131

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2023

М.Д. Мерзленко

«Лесной журнал» – одно из старейших периодических значимых изданий в России. За 190 лет он прошел долгий путь развития и был связан с именами многих выдающихся деятелей русской лесоводственной науки. Особо необходимо выделить Г.Ф. Морозова и И.С. Мелехова, существенно поднявших в разные периоды статус «Лесного журнала». «Лесной журнал» возник благодаря «Обществу поощрения лесного хозяйства». На рубеже XIX–XX вв. он издавался Императорским Вольным экономическим обществом, а с 1958 г. и по настоящее время выходит в серии «Известия высших учебных заведений».

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation