Известия вузов. Лесной журнал

Методика расчета и результаты оптимизации конструктивных параметров рекуперативной навесной системы трактора при агрегатировании с лесными почвообрабатывающими орудиями

2025-08-05T20:44:03+03:00

Рассмотрены недостатки современных лесных почвообрабатывающих орудий. Приведены перспективные направления исследований, проводимых российскими и зарубежными учеными, позволяющие повысить эффективность работы тракторов, агрегатируемых навесным технологическим оборудованием. Обоснована актуальность разработки для лесных почвообрабатывающих орудий систем рекуперации энергии рабочей жидкости, обеспечивающих снижение на 20–30 % суммарных энергозатрат при выполнении лесохозяйственных работ на примере тракторов тягового класса 20 кН, широко используемых в настоящее время. Предложена перспективная конструкция рекуперативной навесной системы трактора, позволяющая сократить расход топлива машинно-тракторным агрегатом за счет рекуперации энергии рабочей жидкости, снизить динамические нагрузки, действующие на навесное орудие и трактор, повысить производительность и надежность трактора, улучшить качество обработки почвы на лесных объектах, а также сделать более удобным управление навесным орудием. Цель исследования – получение аналитических выражений изменения изучаемых конструктивных параметров рекуперативной навесной системы трактора, обеспечивающих оптимальные значения ее эффективности. Приведена методика расчета показателей эффективности и двухфакторной оптимизации конструктивных параметров рекуперативной навесной системы трактора. На основе компьютерных экспериментов получены аналитические выражения для описываемых функций, по этим выражениям построены графики и картограммы влияния основных конструктивных параметров навесной системы на эффективность ее работы. Установлено, что для рекуперативной навесной системы трактора оптимальная длина рычагов составляет 0,33...0,36 м, а оптимальный диаметр гидроцилиндра – 62...66 мм. При этом средняя рекуперируемая мощность при обработке неровной поверхности без препятствий равняется не менее 0,9 кВт; среднее отклонение глубины обработки почвы от целевого значения 100 мм не превышает 20 мм; максимальная сила, испытываемая дисковой батареей при контакте с неперерезаемым препятствием, не превышает 11 кН, длина огреха обработки почвы после схода с пня высотой 0,2 м – не более 0,6 м.

Распределение мощности в трансмиссиях лесных и транспортных колесных машин

2025-08-05T21:03:40+03:00

Приведены аргументы в пользу создания управляемых межосевых дифференциалов, адаптированных для эксплуатации в трансмиссиях лесных и транспортных колесных машин, принципы определения их параметров, подходы к проектированию. Предложен путь локализации производства таких механизмов в Российской Федерации. Цель работы – поиск способов повышения тяговых свойств и проходимости машин за счет управления распределением мощности между ведущими мостами. Использовались методы теории движения колесных машин, теории машин и механизмов, подходы к проектированию агрегатов трансмиссий транспортных средств. Концепция управляемого межосевого механизма распределения мощности сформулирована на основе анализа условий работы и особенностей конструкции распространенных в лесозаготовительной промышленности колесных машин. Разработка данного механизма оправдана с точки зрения повышения эффективности распределения мощности и улучшения эксплуатационных характеристик транспортных средств. Предложены принципы определения основных внешних параметров механизма. Рассматриваются подходы к созданию кинематических схем, что важно для понимания процесса передачи движений между элементами механизма. Показано, что кинематический и силовой анализ позволяют оценить влияние механических сил и движений на функционирование устройства. Определены моменты на основных звеньях механизма для обеспечения надежности и эффективности проектирования. Результаты могут быть использованы при конструировании управляемых межосевых механизмов распределения мощности для трансмиссий лесных и транспортных колесных машин. Применение управляемого межосевого дифференциала может повысить эксплуатационные показатели лесных гусеничных машин за счет увеличения полноты использования тягово-сцепных свойств шасси. Предложенным механизмом целесообразно оснащать трансмиссию 4-гусеничной машины (в частности, в случае установки треугольных гусеничных модулей вместо ведущих колес изначально колесного трактора). При разработке подобных механизмов следует использовать подходы, апробированные в теории движения колесных и гусеничных машин и методы проектирования узлов трансмиссий транспортных машин. Для максимальной локализации производства управляемых межосевых дифференциалов представляется возможным применять технологии, распространенные в танкостроении. Работа может послужить основой для дальнейшего поиска инженерных решений в области механики и автомобильной техники, открывая новые возможности для улучшения управления распределением мощности в транспортных средствах.

Защитная обработка клеевых шиповых соединений заготовок из древесины сосны (Pinus caribaea) борсодержащим водным раствором

2025-08-06T09:23:55+03:00

Древесина является ведущим экологически чистым строительным материалом, что обусловлено ее возобновляемостью, способностью к связыванию углерода и энергоемкостью процесса получения такого материала. Производство древесины оставляет меньший углеродный след по сравнению с производствами бетона и стали: древесина поглощает в 15 раз больше CO₂, чем выделяется при ее изготовлении, тогда как про алюминий и сталь этого сказать нельзя. При этом древесные материалы обеспечивают естественную энергоэффективную изоляцию для зданий. Шиповое соединение – устойчивая технология, позволяющая рационально использовать небольшие куски древесины, которые обычно классифицируются как отходы. Химическая защита древесины осуществляется с помощью консервантов, таких как инсектициды, фунгициды, а также УФ-защитные покрытия. Древесина хвойных пород сильно подвержена износу, вызванному грибками, насекомыми и влажностью. В отсутствие надлежащей защиты структурная целостность древесного материала может нарушиться, а срок службы – ощутимо сократиться. Следовательно, пропитки имеют важное значение для повышения долговечности и устойчивости древесины к гниению, а также расширения возможностей применения древесины хвойных пород в различных областях. Целью данного исследования стала оценка влияния воздействия бором на шиповые соединения материала из древесины сосны на долговечность досок из этого сырья. Использовались образцы древесины сосны с шиповым соединением длиной 19 мм. Средний предел прочности при растяжении обработанных и необработанных образцов древесины сосны с шиповым соединением превышает рекомендуемую минимальную прочность при растяжении (≥10 Н/мм²). Также описаны виды разрушения обработанных и необработанных образцов сосны с шиповым соединением. Бор способствует повышению прочности и устойчивости досок к гниению, что делает их пригодными для промышленного применения. Такая обработка увеличивает структурную целостность древесины, продлевая срок ее службы и обеспечивая рост эксплуатационных характеристик в сложных условиях.

Особенности пропитки древесины водорастворимыми защитными средствами

2025-08-06T09:46:42+03:00

Пропитка древесины водорастворимыми средствами широко применяется в различных отраслях промышленности. К примеру, в судостроении такой способ подготовки сырья распространен при изготовлении строительных лесов: их обрабатывают антипиренами, чтобы достичь соответствия требованиям пожарной безопасности. Пропитка может проходить быстрее и эффективнее под давлением. С учетом данных об условном пределе прочности при сжатии поперек волокон для сосны и ели, а также характеристик стендов пропитки, модернизированных на предприятиях, практический интерес представляет исследование процесса пропитки при гидравлическом давлении 1...5 МПа. Для этого была разработана экспериментальная установка и изготовлены образцы из древесины ели, обладающие равными размерами, массой и влажностью, но различающиеся по типу древесины (ядровая, заболонная, смешанная), а также по расположению годовых колец (радиально или тангенциально). В ходе эксперимента изучалась зависимость глубины пропитки древесины для образцов древесины 6 групп от избыточного давления и продолжительности выдержки. В качестве раствора для пропитки использовался раствор метиленовой сини, что позволило оценить глубину пропитки образцов. Фиксировалось также сохранение формы лабораторных образцов после действия высокого гидравлического давления. Исходя из результатов исследования, наиболее целесообразным представляется повышение давления раствора в пропиточном цилиндре до 3 МПа, дальнейшее увеличение не приводит к значительным изменениям. Ощутимого влияния на форму лабораторных образцов гидравлического давления не наблюдалось. Полученные зависимости свидетельствуют о возможности существенно сократить продолжительность пропитки древесины водорастворимыми защитными средствами, что, в свою очередь, способствует росту производительности и снижению себестоимости конечной продукции.

Лесоводственные особенности деревьев лиственницы европейской разных классов Крафта в лесных культурах

2025-08-04T21:23:24+03:00

Проведено сравнительное изучение лесоводственных особенностей роста деревьев различных классов Крафта в лесных культурах лиственницы европейской (Larix decidua Mill.), произрастающих в центре Русской равнины в лесорастительных условиях сосняка-черничника (Pinetum myrtillosum). Актуальность работы обусловлена отсутствием подобных исследований для искусственных дендроценозов на протяжении 25 лет. Рассмотрена динамика редукционных чисел, почвенно-световых приростов и относительных высот деревьев разных классов Крафта на стадии зрелости насаждения (124–149 лет). Установлено, что в возрасте 124, 134 и 149 лет редукционные числа и относительные высоты строго дифференцированы в разрезе разных классов Крафта и эта особенность сохраняется на протяжении 25 лет. При этом со 124 до 149 лет редукционные числа и относительные высоты у разных классов Крафта изменяются мало, а для деревьев I и II классов Крафта они практически стабильны. Деревья III класса Крафта наиболее близки к среднему диаметру и средней высоте всего насаждения: по диаметру они отличаются на 7 %, по высоте – на 2 %. Лесоводственной особенностью деревьев разных классов Крафта является не только специфика их рангового положения, но и характер функциональной реализации почвенно-световых приростов, как по диаметру, так и по высоте, в разные периоды времени. Например, во временной промежуток 124–134 года почвенно-световой прирост по диаметру у деревьев V класса Крафта был меньше по сравнению с I классом в 3,3 раза, а по высоте – в 3,9 раза. В период 142–149 лет разница в почвенно-световом приросте в высоту не изменилась, а по диаметру увеличилась до 4,3 раза. В динамике почвенно-световые приросты и относительные высоты показывают депрессию ростовых процессов у деревьев V класса Крафта, которые становятся кандидатами на отпад. В целом расчленение насаждения на классы Крафта отражает функциональную иерархию и показывает на существование ранговых структур дендроценоза и их устойчивость во времени.

Особенности выращивания посадочного материала сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в лесных питомниках Зауралья

2025-08-04T21:43:59+03:00

Изучены повреждение стволиков сеянцев сосны при проведении ручного ухода в посевах, густота посевов и выход стандартного посадочного материала, базисная плотность древесины стволиков 2-летних сеянцев сосны обыкновенной в питомниках лесной и лесостепной зон Зауралья. В полевых условиях проводили сортировку сеянцев по характеру повреждения стволиков. В лаборатории измеряли биометрические показатели сеянцев и определяли базисную плотность древесины стволиков в 1-й и 2-й годы роста по методу максимальной влажности. Установлено, что посадочный материал сосны обыкновенной в питомниках лесной и лесостепной зон Зауралья подразделяется на 3 основные категории: без признаков механических повреждений, с признаками механических повреждений и с раздвоением стволика, возникающим в результате спонтанных или индуцированных мутаций. Доля сеянцев с механическим повреждением в питомниках лесной зоны невелика – не более 11 %. В питомниках лесостепной зоны таких сеянцев – 30 %. Показано, что в питомниках лесной зоны в некоторых случаях густота посевов повышена. Выход стандартных 2-летних сеянцев сосны значительно варьирует по питомникам как лесной, так лесостепной зоны и не имеет четко выраженной связи с густотой стояния. Отмечено, что 2-летние сеянцы, выращенные в питомниках лесной зоны, характеризуются значительно более низкими биометрическими показателями стволиков. Установлено, что в 1-й год выращивания сеянцы сосны в лесной и лесостепной зонах практически не различаются по темпам роста в высоту. На 2-й год сеянцы сосны лесостепной зоны в основном имеют значительно более высокие темпы роста в высоту, чем сеянцы в лесной зоне. У сеянцев сосны в лесной зоне базисная плотность древесины стволиков существенно лучше по сравнению с сеянцами лесостепной зоны. Соотношение этого показателя у побегов 2-го и 1-го годов выращивания для питомников лесной зоны составляло в среднем – 0,80, а для лесостепной – 0,85.

Радиальный прирост лиственницы даурской (Lárix dahúrica Turcz.) в условиях Станового нагорья

2023-08-21T15:21:46+03:00

Актуальность работы обусловлена важностью оценки устойчивости и продуктивности древостоев на верхней границе леса с учетом текущих климатических изменений. Такие оценки позволяют более точно определить ресурсный потенциал лесных экосистем с одной стороны и потенциал поглощения углерода для учета в климатической политике с другой. Целью работы является установление динамики линейных параметров годичного кольца лиственницы даурской в условиях верхней границы леса хребта Удокан (Становое нагорье). Для исследования параметров годичного кольца (ширины годичного кольца, ранней и поздней древесины) были использованы керны, отобранные с 41 дерева лиственницы даурской, произрастающей на 3 участках в лиственничном редколесье на высотах около 1500 м. Выполненный за период 1938–2021 гг. анализ метеорологических характеристик по данным ближайшей к отбору образцов метеостанции Чара выявил рост температуры воздуха во все сезоны года, продолжительности безморозного периода и количества периодов с температурами выше 0, 5, 10, 15 °C, сумм температур больше 5, 8, 10 и 15 °С на исследуемой территории. В результате проведенной работы впервые для верхней границы леса Станового нагорья построена обобщенная древесно-кольцевая хронология Char по параметрам годичных колец продолжительностью 513 лет, статистические показатели которой свидетельствуют о том, что динамика прироста характеризуется чувствительностью к внешним факторам среды. Дендроклиматический анализ, базирующийся на расчете коэффициентов корреляции Пирсона между индексами приростов рассматриваемых параметров годичных колец и климатическими факторами за 1938–2019 гг., выявил, что прирост лиственницы на территории Станового нагорья лимитируется преимущественно температурным режимом приземного воздуха. Наибольшие коэффициенты корреляции составили 0,49–0,50 (со среднеиюньской температурой воздуха); 0,41–0,49 (со средней температурой за июнь–июль, июнь–август, июнь–сентябрь); 0,52–0,53 (с максимальной температурой в июне); 0,45–0,52 (с максимальной температурой за июнь–июль, июнь–август, июнь–сентябрь). Между суммами температур воздуха выше 5, 8, 10, 15 °С и индексами прироста также были обнаружены достоверные (при p < 0,001) корреляционные связи, наибольшие для сумм выше 15 °С и параметров годичного кольца (0,43–0,45).

Биолого-морфологическая характеристика видов рода Crataegus L. в дендрарии Хакасии

2025-08-04T22:10:13+03:00

Во флоре Хакасии встречается один вид боярышника – Crataegus sanguinea Pall., его плоды используются в качестве лекарственного сырья. Больших зарослей он не образует, в то время как сырье имеет высокий спрос. Следовательно, внедрение новых видов боярышника актуально. Цель работы – установление ритма развития боярышников дендрария в современных условиях, выявление перспективных видов для применения в озеленении в степной зоне Хакасии. Коллекция боярышника в дендрарии Научно-исследовательского института аграрных проблем Хакасии включает 21 вид. Из них североамериканского происхождения – 42,8 %, по 19,1 % видов с Дальнего Востока и из Средней Азии, 9,4 % – из Европы, 4,8 % – из Восточной Азии. Средний возраст растений составил 40,6±1,3 лет. Для условий сухой степи такой возраст является значительным. На основе статистической обработки фенологических данных за последние 10 лет определен ритм роста и развития коллекции боярышника. Установлены периоды вегетации, цветения, плодоношения и листопада. Определены суммы эффективных температур, необходимых в весенне-летний период развития растений. Составлен календарь цветения боярышников. Бо́льшая часть видов североамериканского и все среднеазиатского происхождения зацветают в одинаковые сроки. Выделено 42,8 % боярышников, которые по срокам прохождения этапов вегетации полностью укладываются в период для местных растений, 57,2 % являются длительно вегетирующими. Пик цветения боярышников дендрария приходится на 19–28 мая, средняя продолжительность цветения составила 9 дней. В результате все рассматриваемые виды являются вполне перспективными для выращивания в условиях степной зоны Хакасии. 28,5 % видов характеризуются как вегетативно-подвижные, для остальных свойственно семенное размножение. Такие виды, как Crataegus songarica C. Koch. и C. arnoldiana Sarg., с плодами хорошего вкусового качества, предложены для использования в плодовом садоводстве. Виды, имеющие раскидистые кроны, могут быть распространены в качестве солитеров при озеленении населенных пунктов степной зоны Хакасии. Засухоустойчивые боярышники подходят для создания высоких живых изгородей.

Эффективность создания культур сосны обыкновенной в сухой степи

2025-08-05T19:32:32+03:00

В условиях аридизации климата и высокой антропогенной нагрузки на лесные насаждения необходимо совершенствовать систему лесовосстановления с учетом производственного опыта. Цель исследования – оценка роста и сохранности культур сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), созданных с 2014 по 2018 гг. посадочным материалом с открытой и закрытой корневой системой на крупноплощадной гари 2010 г. Исследование проведено в Ключевском лесничестве Алтайского края. Заложено 9 пробных площадей прямоугольной формы, размером не менее 0,25 га. Достоверность различий средней сохранности лесных культур, сформированных из 2 видов посадочного материала, была определена при помощи U-критерия Манна–Уитни. Для оценки вариабельности сохранности лесных культур применялся критерий Фишера (F-тест). Приведены местоположение и таксационная характеристика 5–9-летних лесных культур; текущие приросты по высоте деревьев сосны; графики хода роста по высоте самосева и культур сосны. Установлено, что средняя сохранность на 3 из 4 участков лесных культур, полученных из сеянцев с открытой корневой системой, больше, чем у лесных культур, созданных посадочным материалом с закрытой корневой системой. Это обусловлено лучшими погодными условиями в первые 4–5 лет роста лесных культур из сеянцев с открытой корневой системой. Деревья, выросшие из сеянцев с открытой корневой системой, в первые 5–7 лет после посадки уступают по средней высоте деревьям естественного происхождения, однако к возрасту 9 лет догоняют их по данному показателю. На основании проведенного исследования рекомендовано в условиях сухой степи увеличить густоту посадки сеянцев с закрытой корневой системой до 4–6 тыс. шт./га. Продолжить данное исследование можно в следующих направлениях: изучение большего количества участков лесных культур, высаженных в различные годы при неодинаковых погодных условиях; наблюдение за морфологическими различиями у деревьев, сформировавшихся из сеянцев с открытой и закрытой корневой системами. Полученные результаты могут быть полезны при проектировании лесных культур и разработке региональных рекомендаций по лесовосстановлению в Алтае-Новосибирском районе лесостепей и ленточных боров.

Состояние кедровников на южной границе ареала Западной Сибири

2025-08-05T19:45:45+03:00

По всей планете в бореальных лесах происходят деструктивные процессы, которые обусловлены и катализируются изменением климата и последующим воздействием вредителей леса. В Сибири наиболее ярко это явление выражено в кедровых лесах на южной границе таежной зоны. С учетом социальной значимости припоселковых кедровников целью исследования была оценка состояния Лучаново-Ипатовского кедровника Томской области. В 2016–2017 гг. на его территории насчитывалось 2 очага сибирского шелкопряда и в последующем активно размножались стволовые вредители. На землях массива проведено полное наземное обследование и дана визуальная оценка санитарного состояния деревьев сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour). Заложена 21 пробная площадь, отобрано 45 образцов кернов древесины пропорционально от живых, усыхающих и погибших деревьев. Также выполнено дешифрирование космоснимков Лучаново-Ипатовского кедровника за период с 2015 по 2023 гг. Установлено, что 75 % площади массива занято насаждениями кедра. Обеспеченность подростом предварительных генераций неудовлетворительная. Статистический анализ показал, что стволовые вредители наносили урон деревьям разных поколений и диаметров (p = 0,09 > 0,05 и p = 0,30 > 0,05 соответственно). Ход роста с убранным возрастным трендом у групп деревьев разного состояния позволил выявить отсутствие достоверной разницы в радиальном приросте до массового размножения сибирского шелкопряда (p = 0,06 > 0,05), но она появилась после вспышки численности (p = 0,04 < 0,05). Именно деревья, ослабленные шелкопрядом, и были атакованы стволовыми вредителями. По нашим данным, общая площадь 2 изолированных очагов размножения сибирского шелкопряда составила 34 га (10 % от всей площади кедровых насаждений). В этих очагах и произошло массовое размножение стволовых вредителей. Оценка нарушенных участков показала, что их размер составляет около 235 га, или 70 % территории кедровых насаждений. Наземные исследования подтвердили результаты дешифрирования космоснимков, и в среднесрочной перспективе ожидается снижение лесообразующей роли кедра в данном массиве, вплоть до полной гибели чистых по составу и со значительным участием кедра насаждений на 1/2 сегодняшней площади этих древостоев.

Загрязнение хвои ели европейской (Picea abies (L.) H. Karst.) тяжелыми металлами в условиях техногенных выбросов

2023-07-31T17:35:18+03:00

Рассмотрен элементный состав хвои ели европейской в ельниках с разной степенью загрязнения тяжелыми металлами на Северо-Западе России. Целью работы была оценка содержания Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Pb, Cd и Cr и их парных корреляций в хвое ели европейской в насаждениях, расположенных на расстоянии 5–31 км от предприятий металлургии и теплоэнергетики и вблизи дорог с разной интенсивностью движения. Сбор образцов и определение количества элементов в хвое проводили с использованием стандартных методик. Анализ данных осуществляли с применением языка программирования Python 3.8. Сравнение выполняли непараметрическими методами. Загрязненность пробных площадей характеризовали с помощью коэффициентов концентрации элементов в хвое, соответствующих распространенному в зарубежной литературе показателю Contamination Factor (CF), и суммарного показателя загрязнения. Средний уровень загрязнения был выявлен на участках в 5 и 12 км от металлургического предприятия в г. Гатчине Ленинградской области и в 25 км от Череповецкой государственной районной электрической станции (в 50 км от г. Череповца) в Вологодской области. Низкий уровень загрязнения отмечен вблизи автотрасс в Любанском лесничестве Ленинградской области, в 5 и 12 км от Череповецкой государственной районной электрической станции. Элементный состав хвои на всех объектах характеризовался несколько более низким содержанием Cu, Ni, Mn и Zn и значительно превосходящим количеством Pb, Cd и Cr, чем в фоновых насаждениях северной Европы. На ближайшем к г. Гатчине участке выявлен дефицит Mn у елей 1-го яруса и подроста. Обнаружены достоверные коэффициенты корреляции Спирмена для медиан содержания в хвое Cu и Cr (r = 0,89, Гатчинское лесничество), Pb и Cd (r = 0,83, Кадуйское лесничество), Ni и Cd, а также Ni и Pb (r = 0,89 и r = –0,88 вблизи автодорог в Любанском лесничестве). Результаты исследования могут быть использованы для совершенствования методологии экологического мониторинга территорий с использованием ели в качестве биоиндикатора.

Типологическое и флористическое разнообразие пихтовых насаждений Тебердинского национального парка

2025-08-05T20:27:02+03:00

Представлены результаты изучения флористического и типологического разнообразия лесов с участием Abies nordmanniana Тебердинского национального парка (Северо-Западный Кавказ). Геоботанические описания проводились на визуально однородных пробных площадках размером 30×30 м с использованием стандартных методов, принятых в геоботанике и лесной таксации. При классификации лесной растительности применяли эколого-фитоценотический подход. На основании данных обследования лесных участков Тебердинского национального парка составлена типологическая схема лесов с участием пихты Нордманна, выполнена их геоботаническая и таксационная характеристики. Исследуемые леса представлены 6 группами типов леса, включающими 11 типов леса. Отмечено 120 видов сосудистых растений, принадлежащих к 98 родам и 50 семействам. Преобладающими по числу видов семействами являются Asteraceae – 13, Rosaceae – 8, Apiaceae – 7, Lamiaceae, Poaceae – 6. Выявлено распространение пихтовых древостоев, в составе которых значительное участие принимают Betula litwinowii и Populus tremula, – пихтарников кисличного, манжетково-папоротникового и ясменниково-папоротникового типов, – что обусловлено как хозяйственной нагрузкой на коренные леса Тебердинского национального парка, так и близостью сообществ к верхней высотной границе леса. Наличие в лесном покрове вейниково-зеленомошного и лещиново-разнотравного сосняков, в составе которых отмечено значительное участие пихты, подтверждает, что леса Карачаево-Черкесии представляют собой зону, в которой хвойные леса Западного Кавказа плавно переходят в хвойные леса Центрального Кавказа, характеризующегося более континентальным климатом. Сравнение типологического разнообразия пихтовых лесов Тебердинского национального парка и других регионов Северного Кавказа и Закавказья указывает на уменьшение вариативности при сдвиге «спектра» в сторону смешанных лесов в Тебердинском национальном парке. Проведена оценка флористического разнообразия живого напочвенного покрова выделенных типов леса с использованием индексов доминирования, Шеннона, Симпсона, Маргалефа, Менхиника. Флористическое разнообразие напочвенного покрова в сообществах высокое, за исключением средне- и высокосомкнутых участков ясменниково-кисличных и кисличных пихтарников, где недостаточная инсоляция обусловливает низкое видовое богатство. В вейниково-зеленомошных сосняках и вейниковых пихтарниках индексы видового разнообразия принимают более низкие значения, что вызвано доминированием в напочвенном покрове одного вида (Calamagrostis arundinacea).

Экстракция биологически активных веществ из коры и листьев деревьев семейства Salicaceae

2025-08-06T10:04:57+03:00

Описан процесс экстракции биологически активных веществ из недревесных частей деревьев (коры и листьев) ивы и осины. Приведено аппаратурное оформление извлечения салицина и кверцетина из коры и листьев деревьев семейства Salicaceae. Представлена методика экспериментального исследования и получения биологически активных веществ. Выявлено, что увеличение расхода экстрагента с 20 до 100 л/мин при одинаковой температуре (75 °С) и 95%-й пропитке приводит к 2-кратному ускорению процесса. Описано изменение локальной температуры по слоям материала. Определено небольшое отставание в нагреве последующих слоев материала на 1–2 мин, которое обусловлено тепловыми инерциями материала и особенностями теплопередачи внутри слоя. Для достижения полного прогревания требуется время 7 мин. Построена кинетическая кривая концентрации извлеченных биологически активных веществ в экстракте. Итоговые зависимости и сравнительные данные позволяют рекомендовать рациональные режимы экстракции биологически активных веществ из коры и листьев деревьев ивы и осины. По результатам исследования рекомендована оптимальная температура экстракции кверцетина – 50 °С. Также было выявлено, что повышение температуры до 75 °С приводит к заметному увеличению выхода салицина. Кроме того, обнаружено: наибольшее количество кверцетина содержится в осине (1,4 %), причем в листьях его больше, чем в коре, на 11,4 %; основное количество салицина находится в коре обеих пород, но в коре ивы отмечается превышение на 35 %; рациональная концентрация растворителя составляет 60 %; продолжительность экстракции равна 40–45 мин.

Нитрование гидролизного лигнина азотной кислотой в диметилсульфоксиде и воде

2025-08-06T10:18:55+03:00

Гидролизный лигнин является побочным продуктом, представляющим собой нерастворимый остаток, формирующийся после гидролиза полисахаридов лигноцеллюлозных материалов с целью дальнейшей переработки получаемых моносахаридов в биоэтанол или другие продукты. Гидролизный лигнин в отличие от других технических лигнинов нерастворим в воде и органических растворителях, а также содержит негидролизованную целлюлозу, экстрактивные и минеральные вещества. Поиск путей рационального применения этого побочного продукта для производства химикатов является актуальной задачей, решение которой повысит экономическую привлекательность технологии целлюлозного биоэтанола. В данной работе исследовано нитрование гидролизного лигнина азотной кислотой в смеси с диметилсульфоксидом и без него при нагревании, позволяющее перевести лигнинную часть в растворимые в воде продукты при подщелачивании. Лигнин Класона был использован в качестве модели гидролизного лигнина, не содержащего целлюлозной составляющей. При помощи электронной спектроскопии осуществляли контроль образования водорастворимых продуктов из лигнина, причем водорастворимые продукты подвергались деградации в реакционной смеси. Для лигнина Класона был подобран состав смеси растворитель– азотная кислота, способствующий сохранению структуры лигнина. По массам остатков при нитровании гидролизного лигнина построены кинетические зависимости хода его делигнификации и рассчитаны наблюдаемые константы скоростей через описание процесса кинетическими уравнениями 1-го порядка при 60...100 °C. Энергии активации делигнификации гидролизного лигнина в случае применения диметилсульфоксида как сорастворителя и без него составили соответственно 96 и 86 кДж/моль. При нитровании гидролизного лигнина образовались водорастворимые продукты, содержавшие по 3 фракции со следующими молекулярными массами: менее 103, 103...104 и более 104 г/ моль. При этом в процессе нитрования содержание последней фракции снижалось за счет деполимеризующего действия азотной кислоты. Увеличение доли азотной кислоты в смеси приводило к более сильной деполимеризации макромолекул лигнина, в результате чего у продуктов нитрования гидролизного лигнина отсутствовала фракция более 104 г/моль, а 2 фракции с меньшими молекулярными массами смещались в сторону низкомолекулярных значений.