Пирогенное воздействие на свойства древесины сосны в северной подзоне тайги
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-4-63-76Ключевые слова:
постпирогенная древесина, ядровая древесина, заболонь, сосна обыкновенная, Pinus sylvestris, низовой пожар, ИК-спектроскопияАннотация
Леса севера европейской части России хорошо изучены во многих аспектах, однако вопрос влияния пожаров на качество древесины остается раскрытым недостаточно. В ответ на воздействие пирогенного фактора у высших растений формируются специфические реакции аналогично действию климатических стресс-факторов различной природы. Целью работы стало изучение химического состава, свойств и особенностей структуры постпирогенной древесины сосны северной тайги, а также оценка потенциала использования такой древесины в технологиях биорефайнинга. Сосна обыкновенная является хорошим модельным объектом для проведения исследования как типичный представитель светлохвойных лесов, в наибольшей степени подверженных пожарам. Для оценки изменений основных компонентов древесной ткани применялся комплекс физико-химических методов. Отмечена термическая деструкция компонентов древесины (целлюлозы и лигнина) в среднем на 10–13 % под воздействием пирогенной нагрузки, а также снижение содержания углерода и водорода в древесных тканях в наиболее поврежденной пожаром комлевой части жизнеспособных деревьев на 16 и 17 % при увеличении содержания кислорода на 16 %. Выявлено, что тепловое воздействие на ткани стволов сосны обыкновенной во время низового пожара вызывает изменения не только компонентного состава, но и структуры тканей. Отмечено снижение, а затем резкое усиление радиального роста у поврежденных жизнеспособных деревьев спустя несколько лет после пожара. Показано, что древесина поврежденных низовым пожаром средней интенсивности деревьев, отобранная на высоте 1,3 м и выше, по компонентному составу и физико-химическим свойствам не отличается от контрольных образцов древесины, не подвергавшихся пирогенному воздействию, и может использоваться в качестве сырья в целлюлозно-бумажном производстве.
Финансирование: Исследование проведено в рамках госзадания ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН.
Благодарности: Использовано оборудование ЦКП НО КТ РФ-Арктика (ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН).
Скачивания
Библиографические ссылки
Арсеньева Т.В., Чавчавадзе Е.С. Эколого-анатомические аспекты изменчивости древесины сосновых из промышленных районов европейского севера. СПб.: Наука, 2001. 109 с. Arsenyeva T.V., Chavchavadze E.S. Ecological and Anatomical Aspects of the Pine Wood Variability in Industrial Areas of the European North. Saint Petersburg, Nauka Publ., 2001. 109 p. (In Russ.).
Барталев С.А., Стыценко Ф.В., Егоров В.А., Лупян Е.А. Спутниковая оценка гибели лесов России от пожаров // Лесоведение. 2015. № 2. С. 83–94. Bartalev S.A., Stytsenko F.V., Egorov V.A., Loupian E.A. Satellite-Based Assessment of Russian Forest Fire Mortality. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 2015, no. 2, pp. 83–94. (In Russ.).
Иванова Г.А., Конард С.Г., Макрае Д.Д., Безкоровайная И.Н., Богородская А.В., Жила С.В., Иванов В.А., Иванов А.В., Ковалева Н.М., Краснощекова Е.Н., Кукавская Е.А., Орешков Д.Н., Перевозникова В.Д., Самсонов Ю.Н., Сорокин Н.Д., Тарасов П.А., Цветков П.А., Шишикин А.С. Воздействие пожаров на компоненты экосистемы среднетаежных сосняков Сибири. Новосибирск: Наука, 2014. 232 с. Ivanova G.A., Konard S.G., Makraye D.D., Bezkorovaynaya I.N., Bogorodskaya A.V., Zhila S.V., Ivanov V.A., Ivanov A.V., Kovaleva N.M., Krasnoshchekova E.N., Kukavskaya E.A., Oreshkov D.N., Perevoznikova V.D., Samsonov Yu.N., Sorokin N.D., Tarasov P.A., Tsvetkov P.A., Shishikin A.S. The Impact of Fires on the Ecosystem Components of Siberian Middle Taiga Pine Forests. Novosibirsk, Nauka Publ., 2014. 232 p. (In Russ.).
Карклинь В.Д. ИК-спектроскопия древесины и ее основных компонентов. V. Количественное сравнение ИК-спектров древесины на основе внешнего стандарта – гексаферрицианида калия // Химия древесины. 1975. № 1. С. 56–62. Karklin’ V.D. IR Spectroscopy of Wood and Its Major Components. V. Quantitative Comparison of IR Spectra of Wood Based on an External Standard – Potassium Hexaferricyanide. Khimiya drevesiny, 1975, no. 1, pp. 56–62. (In Russ.).
Котлярова И.А. ИК-спектроскопия древесины сосны, березы и дуба, модифицированной моноэтаноламин(N→B)тригидроксиборатом // Химия растит. сырья. 2019. № 2. С. 43–49. Kotlyarova I.A. Infrared Spectroscopy of Wood of Pine, Birch and Oak, Modified with Monoethanolamine(n→b)threehydroxyborate. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya = Chemistry of plant raw material, 2019, no. 2, pp. 43–49. (In Russ.). https://doi.org/10.14258/jcprm.2019024609
Мелехов И.С. Влияние пожаров на лес. М.; Л.: Гос. лесотехн. изд-во, 1948. 126 с. Melekhov I.S. The Impact of Fires on Forests. Moscow, Goslestekhizdat Publ., 1948. 126 p. (In Russ.).
Мелехов И.С., Душа-Гудым С.И. Лесная пирология. М.: МЛТИ, 1979. 80 с. Melekhov I.S., Dusha-Gudym S.I. Forest Pyrology. Moscow, MLTI Publ., 1979. 80 p. (In Russ.).
Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М.: Экология, 1991. 320 с. Obolenskaya A.V., Yelnitskaya Z.P., Leonovich A.A. Laboratory Work on Wood and Cellulose Chemistry. Moscow, Ekologiya Publ., 1991. 320 p. (In Russ.).
Савченко А.Г. Методологические аспекты изучения влияния низовых пожаров на лес // Изв. вузов. Лесн. журн. 1987. № 4. С. 27–31. Savchenko A.G. Methodological Aspects of Studying the Impact of Ground Fires on Forests. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 1987, no. 4, pp. 27–31. (In Russ.).
Стасова В.В., Зубарева О.Н., Иванова Г.А. Анатомические характеристики луба ствола сосны обыкновенной после лесного пожара // Сиб. лесн. журн. 2015. № 1. С. 74–86. Stasova V.V., Zubareva O.N., Ivanova G.A. Anatomical Features of the Scots Pine Stem Phloem after Forest Fire. Sibirskij Lesnoj Zurnal = Siberian Journal of Forest Science, 2015, no. 1, pp. 74–86. (In Russ.).
Тюкавина О.Н. Теплотворная способность постпирогенной древесины сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) // Актуальн. проблемы лесн. комплекса. 2022. № 62. С. 332–333. Tyukavina O.N. Calorific Value of Postpyrogen Pine Wood (Pinus sylvestris L.). Aktual’nye problemy lesnogo kompleksa, 2022, no. 62, pp. 332–333. (In Russ.).
Тюкавина О.Н., Гудина А.Г. Теплотворная способность постпирогенной древесины сосны // Лесотехн. журн. 2020. № 2. С. 188–195. Tyukavina O.N., Gudina A.G. Heating Capability of Postpyrogen Pine Wood. Lesotekhnicheskiy Zhurnal = Forestry Engineering Journal, 2020, no. 2, pp. 188–195. (In Russ.). https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2020.2/19
Тюкавина О.Н., Клевцов Д.Н., Адаи Д.М. Теплотворная способность древесины сосны в культурах северотаежного лесного региона // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 1. С. 82–91. Tyukavina O.N., Klevtsov D.N., Adaj D.M. Calorific Value of Pine Wood in Crops of the Northern Taiga Forest Area. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2021, no. 1, pp. 82–91. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-1-82-91
Тюкавина О.Н., Феклистов П.А. Пожароустойчивость сосновых древостоев на севере Архангельской области // Лесоведение. 2019. № 6. С. 501–511. Tyukavina O.N., Feklistov P.A. Fire Resilience of Pine Stands in the North of Arkhangelsk Oblast. Lesovedenie = Russian Journal of Forest Science, 2019, no. 6, pp. 501–511. (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S0024114819060111
Фуряев В.В., Заболоцкий В.И., Черных В.А. Пожароустойчивость сосновых лесов. Новосибирск: Наука, 2005. 160 с. Furyaev V.V., Zabolotsky V.I., Chernykh V.A. Fire Resistance of Pine Forests. Novosibirsk, Nauka Publ., 2005. 160 p. (In Russ.).
Фуряев В.В., Киреев Д.М. Изучение послепожарной динамики лесов на ландшафтной основе. Новосибирск: Наука, 1979. 160 с. Furyaev V.V., Kireev D.M. A Landscape-Based Study of Post-Fire Forest Dynamics. Novosibirsk, Nauka Publ., 1979. 160 p. (In Russ.).
Хвиюзов С.С., Боголицын К.Г., Гусакова М.А., Зубов И.Н. Оценка содержания лигнина в древесине методом ИК фурье-спектроскопии // Фундамент. исследования. 2015. № 9-1. С. 87–90. Khviyuzov S.S., Bogolitsyn K.G., Gusakova M.A., Zubov I.N. Estimation of Lignin Content in the Wood by the Method of FTIR Spectroscopy. Fundamental research, 2015, no. 9-1, pp. 87–90. (In Russ.).
Barros J., Serk H., Granlund I., Pesquet E. The Cell Biology of Lignification in Higher Plants. Annals of Botany, 2015, vol. 115(7), pp. 1053–1074. https://doi.org/10.1093/aob/mcv046
Bogolitsyn K.G., Gusakova M.A., Krasikova A.A. Molecular Self-Organization of Wood Lignin–Carbohydrate Matrix. Planta, 2021, vol. 254, art. 30. https://doi.org/10.1007/s00425-021-03675-4
Bogolitsyn K.G., Gusakova M.A., Krasikova A.A., Khviyuzov S.S., Samsonova N.A., Selivanova N.V., Pustynnaya M.A. Dynamics of the Processes of Formation and Accumulation of Phenolic and Pigment Complexes in the Needles of Pine Pinus sylvestris. Plant Physiology Reports, 2024, vol. 29, pp. 385–394. https://doi.org/10.1007/s40502-024-00795-3
Campbell A.G., Kim W.-J., Koch P. Chemical Variation in Lodgepole Pine with Sapwood/Heartwood, Stem Height, and Variety. Wood and Fiber Science, 1990, vol. 22, pp. 22–30.
Cutler N.A., Arróniz-Crespo M., Street L.E., Jones D.L., Chaput D.L., Deluca T.H. Long-Term Recovery of Microbial Communities in the Boreal Bryosphere Following Fire Disturbance. Microbial Ecology, 2017, vol. 73, no. 1, pp. 75–90. https://doi.org/10.1007/s00248-016-0832-7
Gusakova M., Khviyuzov S., Bogolitsyn K., Krasikova A. Changes in the Content of the Main Components of Wood During the Life Cycle of Higher Plants. Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences, 2024, vol. 94, pp. 727–732. https://doi.org/10.1007/s40011-024-01597-1
Kukavskaya E.A., Buryak L.V., Ivanova G.A., Conard S.G., Kalenskaya O.P., Zhila S.V. et al. Influence of Logging on the Effects of Wildfire in Siberia. Environmental Research Letters, 2013, vol. 8, no. 4, art. 045034. https://doi.org/10.1088/1748-9326/8/4/045034
Lin S.Y., Dence C.W. Methods in Lignin Chemistry. Berlin, Springer, 1992. 578 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-74065-7
Raiskila S., Pulkkinen M., Laakso T., Fagerstedt K., Löija M., Mahlberg R., et al. FTIR Spectroscopic Prediction of Klason and Acid Soluble Lignin Variation in Norway Spruce Cutting Clones. Silva Fennica, 2007, vol. 41(2), pp. 351–371. https://doi.org/10.14214/sf.301
Vartanian E., Barres O., Roque C. FTIR Spectroscopy of Woods: A New Approach to Study the Weathering of the Carving Face of a Sculpture. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2015, vol. 136, part C, pp. 1255–1259. https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.10.011
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 Красикова А.А., Гусакова М.А., Неверов Н.А., Сурсо М.В., Хвиюзов С.С., Боголицын К.Г.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
