Известия вузов. Лесной журнал

Эффективность применения лесозаготовительных машин с манипулятором на лесосеке

А.В. Макаренко — 2023-08-02

Совершенствование методов и моделей предварительного расчета показателей эффективности применения манипуляторных лесозаготовительных машин на лесосечных работах преследует цель улучшить обоснованность использования тех или иных видов машин и технологий для определенных природно-производственных условий. Способом увеличения точности расчетных моделей является более полное и объективное отражение условий производственной среды и протекающих технологических процессов. Рассматривается задача по моделированию передвижения лесозаготовительной машины от одной рабочей стоянки к другой при выборе позиции с наибольшим количеством доступных деревьев. Обсуждается вопрос о распределении деревьев по территории лесосеки, разработан алгоритм и построена имитационная модель поиска мест позиционирования машины на рабочих площадках, выполнена статистическая обработка результатов. Имитационной моделью и ее программной реализацией были сформированы следующие массивы данных, необходимые для оценки эффективности работы машины: расстояние между рабочими стоянками машины с максимальным количеством доступных деревьев, время цикла заготовки и объем деревьев на стоянках. Представлены результаты статистической обработки указанных данных и обоснован выбор теоретических законов распределения вероятностей. Для оценки целесообразности выбора мест для рабочих стоянок машины с учетом расположения деревьев был использован критерий часовой производительности. Он рассчитан для варианта с фиксированным расстоянием передвижения машины, равным разности максимального и минимального вылета манипулятора, и для варианта при поиске мест стоянок с максимальным количеством доступных деревьев. Расчет критерия часовой производительности машины выполнен в виде функции случайных величин, характеризующих условия работы машины на стоянках. Для полученных результатов расчета критерия, который также является случайной величиной, произведена статистическая обработка данных. Сравнение значений критерия по вариантам показало высокую вероятность существенного увеличения производительности манипуляторной лесозаготовительной машины, которое в среднем составляет 8 % при среднем квадратическом отклонении 0,199, при использовании варианта передвижения машины с выбором места рабочей стоянки с максимально возможным количеством доступных деревьев.
Для цитирования: Макаренко А.В. Эффективность применения лесозаготовительных машин с манипулятором на лесосеке // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 120–135. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-120-135

Регуляция соковыделения при подсочке березы Betula pendula Roth

А.В. Грязькин — 2023-08-02

В ходе исследования была выявлена корреляция между интенсивностью выделения сока березой и диаметром ствола, степенью развития кроны и возрастом дерева. Интенсивность выделения сока также зависела от погодных условий и способа подсочки. Объектом исследования стал спелый березовый древостой с черничным напочвенным покровом (Киришское лесничество Ленинградской области, Россия). Состав древостоя (%): 65 – березы, 21 – ели, 8 – осины, 3 – ольхи, 2 – вяза, 1 – клена. Полнота - 0,6. Проективное покрытие полога - 0,73. Средние возраст, диаметр и высота - 76 лет, 25 см и 24,3 м соответственно. Подсочка проводилась закрытым способом. Каналы находились на 30–40 см выше корневой шейки. Установлено, что интенсивность выделения сока зависит от количества каналов и их расположения. Максимальная интенсивность выделения сока из одного канала составляла 285 мл/ч, в зависимости от диаметра ствола и возраста дерева. Интенсивность выделения сока менялась в течение дня: увеличивалась с утра и до 13–14 ч дня и затем уменьшалась до позднего вечера. Ночью она была наименьшей, либо сок не выделялся, независимо от возраста дерева, степени развития кроны и диаметра ствола. При среднесуточной температуре от +3 до +6 °С в пасмурную погоду каждое дерево давало сока 0,54–1,37 л/сут., а при более высокой температуре в солнечную погоду - 2,50–6,22 л/сут. Чем выше температура воздуха и почвы, тем интенсивнее соковыделе ние. При температуре воздуха -3 °С сок замерзает. Если среднесуточная температура воздуха в течение нескольких дней держится выше +10 °С, сок начинает сбраживаться.
Для цитирования: Грязькин А.В., Данилов Д.А., Зайцев Д.А., Хоанг Минь Ань, Тхань Чан Чунг. Регуляция соковыделения при подсочке березы Betula pendula Roth // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 180–189. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-180-189

Совершенствование технологии химического ухода в лесонасаждениях

Е.М. Царев — 2023-08-02

Рассмотрены вопросы, связанные с уничтожением малоценных пород лиственных деревьев химическим путем в пользу хвойных. Обсуждаются преимущества и недостатки различных способов избавления от нежелательной растительности. В центре внимания химический уход в молодняках посредством применения арборицидов. При этом учтено, что химические вещества должны обладать избирательной способностью – сильно воздействовать на нежелательные виды растений (вызывать их отмирание) и не действовать на хозяйственно-ценные, быть безопасными для здоровья человека и лесной фауны. Исследован существующий на настоящий момент и используемый на практике способ химического ухода путем введения инъекций арборицида в зарубки на древесных стволах. В качестве альтернативных решений предлагаются устройства, подтвержденные патентами РФ, для проведения указанных видов работ. Принцип действия новых устройств основывается на сверлении древесных стволов с последующим введением инъекции арборицида в зарубки, полученные в результате сверления. Предлагаемые электрофицированные устройства для химического ухода позволяют снизить трудоемкость процесса, уменьшить физическую нагрузку на оператора при работе и переносе устройства, тем самым увеличить производительность труда. Результаты применения предложенных авторами устройств сопоставлены с результатами для устройства «Кобра», которое широко применялось в Советском Союзе, а затем начало использоваться в России. Исследование проведено в молодняках, требующих осуществления химического ухода с целью формирования хозяйственно-целесообразного состава древостоя для его последующего роста. Работы выполнены на территории арендных участков Кокшайского леса и Шулкинского лесничества в Республике Марий Эл. По результатам сравнительного эколого-лесоводственного мониторинга состояния культур хвойных пород после химического ухо да выявлены преимущества предложенного устройства по сравнению с устройством «Кобра». Материалы статьи могут быть рекомендованы арендаторам при проведении химического ухода главным образом в молодняках.
Для цитирования: Царев Е.М., Рукомойников К.П., Анисимов С.Е., Конюхова Т.А., Кренев А.В. Совершенствование технологии химического ухода в лесонасаждениях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 190–201. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-190-201

Оценка перспектив развития предприятий лесного хозяйства Республики Башкортостан

С.А. Коньшакова — 2023-08-02

Высокий уровень энерговооруженности и технической обеспеченности лесозаготовок наряду с передовыми технологиями обеспечивают конкурентоспособность предприятия. Вместе с тем сегодняшнее состояние материально-технической базы организаций лесного хозяйства регионов является, как правило, неудовлетворительным. Значительная технико-технологическая отсталость материально-технической базы обусловлена спецификой современной организации лесного хозяйства. С целью обеспечения эффективности производственной деятельности организаций лесного хозяйства регионов на основе повышения уровня энерговооруженности и технической обеспеченности лесозаготовок необходимо проведение соответствующих исследований. Методологические основы оценки леса как экосистемы являются актуальным направлением теоретических и прикладных исследований. В мировой и отечественной практике при оценке природных ресурсов используют 3 основных подхода: сравнительный, затратный и доходный. Применение методологии стоимостной оценки к природным ресурсам позволяет получить гибкую систему показателей с возможностью оценить природные ресурсы в зависимости от объема доступной информации и практических целей. С позиций пространственной экономики нами предлагается разработать пилотный проект повышения эффективности производственной деятельности государственных автономных учреждений лесного хозяйства Республики Башкортостан. Проект призван дать практические рекомендации по выделению 2–3 групп организаций лесного хозяйства в зависимости от их рейтинга. Для оценки рейтинга лесхозов нами использован экспертный подход. В его основу положены оценки, данные нами ранее предприятиям лесного хозяйства Республики Башкортостан (государственные автономные учреждения). Значения количественных критериев включают оценки экспертов и статистическую информацию из различных источников, таких как отчеты, справочники, результаты обследований, опросов и т. п. Критерии были разбиты на 2 группы: количественные (наличие лесозаготовительной техники, транспортная до ступность, расчетная лесосека) и качественные (состояние лесозаготовительной техники, ремонтная база и организация управления). По результатам интегральной оценки лесхозы распределены по 4 группам. На основании выполненной оценки целесообразно выделение «точек роста» при реализации пилотного проекта материально-технической модернизации предприятий лесного хозяйства.
Для цитирования: Коньшакова С.А., Булхов Н.А., Заикин А.Н., Кузнецов С.Г., Сиваков В.В. Оценка перспектив развития предприятий лесного хозяйства Республики Башкортостан // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 202–214. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-202-214

Дифференциация плюсовых деревьев сосны обыкновенной по состоянию ксилемы

Н.Н. Бессчетнова — 2023-08-02

Важным моментом при создании лесосеменных плантаций является формирование их оптимального состава, позволяющего избежать проявлений инбредной депрессии получаемого на них семенного материала, которая возникает вследствие скрещивания между близкородственными плюсовыми деревьями. Этот негативный эффект можно снизить путем обеспечения наследственной гетерогенности материала для создания лесосеменных плантаций. Цель работы – дать сравнительную оценку плюсовых деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) как одной из наиболее значимых в хозяйственном плане древесных пород на Европейском континенте по их физиологическому состоянию. Изучено образование и одревеснение ксилемы плюсовых деревьев, выделенных в Нижегородской области России. Проведено гистохимическое исследование с использованием реакции флороглюцина на лигнин. Фенотипические различия в физиологическом состоянии плюсовых деревьев проявились на выровненном экологическом фоне, что указывает на их генотипический детерминизм. Данный факт подтвержден дисперсионным анализом. Доля влияния различий между собственно плюсовыми деревьями составила от 25,16±8,91 до 53,98±5,48 %. По результатам факторного и кластерного анализа выполнено объединение плюсовых деревьев на основе сходства по всему комплексу оценок состояния ксилемы. Идентифицированы объекты, статисти чески наиболее удаленные от остальных в многомерном пространстве признаков. Наследственный характер различий, установленных между плюсовыми деревьями, позволяет рассматривать их группирование по кластерам как генотипически обусловленное. Результаты исследования дают возможность обоснованно подходить к формированию ассортимента клоновых лесосеменных плантаций сосны обыкновенной.
Для цитирования: Besschetnova N.N., Besschetnov V.P., Babich N.A., Bryntsev V.A. Differentiation of Plus Trees of Scots Pine by Xylem Conditions // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 9–25. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-9-25

Сравнительная оценка физико-механических свойств древесины различных климатипов сосны обыкновенной

С.В. Ребко — 2023-08-02

Для эффективного и рационального использования в производстве древесины сосны обыкновенной различного географического происхождения необходимо знать ее физико-механические свойства. Целью исследования является определение физических (плотность древесины в абсолютно сухом состоянии и при 12%-й влажности) и механических (прочность древесины при сжатии вдоль волокон и при статическом изгибе) свойств древесины 17 климатических экотипов сосны и проведение сравнительного анализа полученных показателей в отдельности для каждого происхождения и при их группировке по подвидам в соответствии с классификацией Л.Ф. Правдина. Диапазон географического происхождения мест заготовки семян – от 47 до 62° с. ш. и от 22 до 85° в. д. Для проведения исследований была использована современная универсальная испытательная машина MTS Insight 100. Установлено, что плотность древесины в абсолютно сухом состоянии варьирует от 370 (курский климатип) до 524 кг/м³(волгоградский климатип), при 12%-й влажности – от 397 (курский климатип) до 550 кг/м³(волгоградский климатип). Прочность древесины исследуемых климатипов при сжатии вдоль волокон составила от 32 (курский климатип) до 54 МПа (волгоградский климатип), при статическом изгибе – от 55 до 92 МПа у вологодского и ульяновского климатипов соответственно. Максимальная плотность древесины при 12%-й влажности характерна для подвида сосны обыкновенной европейской и составляет 497±8 кг/м³, минимальное значение данного показателя у сосны обыкновенной сибирской – 423±30 кг/м³. Промежуточное положение занимают сосны лапландская и лесостепная со значениями 483±16 и 464±12 кг/м3 соответственно. Прочность древесины при сжатии вдоль волокон у исследуемых подвидов составила от 47±1 (европейская) до 33±4 МПа (сибирская), у сосны лапландской – 44±2 МПа и несколько ниже у сосны лесостепной – 42±2 МПа. Максимальная прочность древесины при статическом изгибе характерна для сосны европейской – 78±4 МПа, а минимальная – для сосны сибирской – 61±14 МПа. Данный показатель имеет равные значения для сосны лесостепной и лапландской – 72±4 МПа.
Для цитирования: Ребко С.В., Мельник П.Г., Козел А.В., Поплавская Л.Ф., Тупик П.В., Носников В.В. Сравнительная оценка физико-механических свойств древесины различных климатипов сосны обыкновенной // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 26–40. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-26-40

Интродукция кедра и лиственницы в условиях Кольского Заполярья

Л.Г. Исаева — 2023-08-02

Цель – изучить историю создания и произрастания интродуцентов Pinus sibirica Du Tour и Larix sibirica Ledeb. в Мурманской области и их состояние на особо охраняемых природных территориях. Кедр сибирский в Заполярье впервые обнаружен в 1911 г., лиственница сибирская – в 1925 г. Посевы кедра и лиственницы на территории региона активно производились в 1930-е и 1950–60-е гг. Многие участки с кедром и лиственницей охраняются как памятники природы регионального значения. Рассмотрено состояние кедров и лиственниц на землях 9 памятников природы регионального значения и Лапландского государственного природного биосферного заповедника. Исследуемые породы занимают здесь площадь примерно 70 га. Сделан сплошной или выборочный перечет деревьев и подроста с измерением высоты и диаметра. Высота исследуемых кедров варьирует от 0,02 до 18,00 м, лиственниц – от 0,01 до 18,00 м; диаметр кедров находится в диапазоне 0,3…31,7 см, лиственницы – 0,4…38,3 см. Показано, что хвойные интродуценты хорошо акклиматизировались в природных условиях Арктики, увеличивают биоразнообразие лесных экосистем и повышают их эстетичность. В условиях Кольского Севера кедр сибирский и лиственница сибирская плодоносят, идет естественное возобновление. Рекомендуется регулярно следить за состоянием кедра сибирского и лиственницы сибирской, произрастающих здесь, проводить необходимый уход. При включении участков с произрастанием исследованных видов в особо охраняемую природную территорию необходимо изучать их состояние, местоположение, доступность, целенаправленность использования. Оценка эффективности существующих лесных памятников природы позволит более рационально подойти к сохранению для Заполярья ценных древесных пород кедра и лиственницы.
Для цитирования: Исаева Л.Г., Ершов В.В., Урбанавичюс Г.П., Боровичев Е.А. Интродукция кедра и лиственницы в условиях Кольского Заполярья // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 41–57. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-41-57

Изменчивость биохимических признаков Pinus sylvestris (Pinaceae) при адаптации форм в условиях избыточного увлажнения

С.Н. Тарханов — 2023-08-02

Хвойные характеризуются определенной индивидуальной изменчивостью содержания стрессовых метаболитов, которая может являться результатом генотипических различий или расхождений в условиях произрастания отдельных деревьев. Цель исследования – оценка изменчивости биохимических признаков у форм сосны обыкновенной, различающихся цветом мужских стробилов, при адаптации этих форм в условиях постоянного избыточного увлажнения почв северной тайги. Изучение динамики метаболических показателей у форм сосны обыкновенной проведено в кустарничково-сфагновых сосняках на болотных верховых почвах в районе устья р. Северной Двины (северная подзона тайги). У 10 деревьев сосны каждой из выделенных по цвету мужских стробилов форм отобраны образцы хвои на побегах, формирующихся в текущем году – в июле–ноябре 2018 г. В лабораторных условиях определено содержание фотосинтетических пигментов, антоцианов, аскорбиновой кислоты, пролина, водорастворимых белков, а также уровень pH. Установлено, что в засушливый летний период синтез хлорофиллов в хвое текущего года формирования снижается у деревьев обеих форм. Благоприятный температурный режим осенью способствует увеличению длительности накопления фотосинтетических пигментов, что в целом может отрицательно сказаться на подготовке деревьев к перезимовке. Значительных различий краснопыльниковой и желтопыльниковой форм по содержанию хлорофиллов и каротиноидов, антоцианов, аскорбиновой кислоты, свободного пролина, водорастворимых белков и pH формирующейся молодой хвои не обнаружено. Выявлено сходство в адаптации этих форм к постоянному избыточному увлажнению почв в условиях северной тайги. Обнаружено существенное влияние сезонного фактора на динамику биохимических показателей у деревьев исследуемых форм. Высокая температура воздуха в летний период приводит к более активному накоплению аскорбиновой кислоты, пролина и антоцианов в хвое, а следовательно, к повышению ее антиоксидантной активности и развитию защитных механизмов, направленных на предотвращение окислительного стресса в этих условиях. Повышение содержания водорастворимых белков в хвое в октябре–ноябре способствует усилению криозащитных функций при подготовке деревьев к перезимовке. Уровни индивидуальной изменчивости содержания аскорбиновой кислоты и пролина в хвое сосны с желтым цветом микростробилов при установлении отрицательных температур в ноябре существенно выше, чем у сосны с красными микростробилами. Это связано с нормой реакции деревьев разных форм на влияние отрицательных температур.
Для цитирования: Тарханов С.Н., Пинаевская Е.А., Аганина Ю.Е., Пахов А.С. Изменчивость биохимических признаков Pinus sylvestris (Pinaceae) при адаптации форм в условиях избыточного увлажнения // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 58–75. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-58-75

Создание лесных культур сосны крымской (Pinus pallasiana D. Don) на бугристых песках в степной зоне России

Т.А. Турчина — 2023-08-02

На песках и песчаных почвах степной зоны европейской части России в период 2009–2020 гг. создавались лесные культуры сосны крымской (Pinus pallasiana D. Don). При анализе причин низкой эффективности лесовосстановления авторами предложена гипотеза о том, что правила посадки, рекомендуемые для сосны обыкновенной в части величины заглубления корневой шейки и обычно применяемые для сосны крымской, для последней могут быть неприемлемыми. Цель работы – на основе анализа динамики приживаемости и сохранности растений в лесных культурах на бугристых песках обосновать необходимость заглубления корневой шейки сеянцев и наиболее оптимальную величину заглубления. Экспериментальные лесные культуры созданы в 2017 г. Испытаны варианты глубины расположения корневой шейки растений относительно поверхности почвы 0, 2, 4, 6 см и до начала охвоенной части сеянца. Контролем служили лесные культуры, созданные механизированным способом, при котором глубина посадки растений составляла 6 см и более. При посадке вручную максимальная приживаемость (94,2–94,6 % в 1-й год) и сохранность растений (67,0–94,6 % на 4-й год), а также их наиболее равномерное распределение по лесокультурной площади (коэффициент вариации – 6,6–28,8 %) выявлены в вариантах с глубиной посадки 2 и 4 см. Отсутствие заглубления и глубокая посадка (на 6 см) приводят к уменьшению приживаемости и сохранности растений на 7,6–18,6 % и увеличению диапазона варьирования этих показателей (10,2–60,6 %). При механизированной посадке с заглублением корневой шейки на 6 см и более количество сохранившихся растений минимально (58,4 и 32,7 % – в 1-й и 4-й годы соответственно), а вариация показателя максимальная (30,5–70,1 %). Аналитическое выравнивание возрастной динамики густоты показало, что прогнозируемая густота не достигнет нормативной величины в вариантах при отсутствии заглубления и при глубокой посадке сеянцев. Установленные статистически значимые различия приживаемости лесных культур на протяжении всего периода наблюдений (tф = 2,12–4,38 > t05 = 2,12–2,45) свидетельствуют о целесообразности заглубления корневой шейки при посадке растений. Оптимальной ее величиной следует считать 2–4 см, но не более чем до начала охвоенной части сеянца.
Для цитирования: Турчина Т.А., Банникова О.А. Создание лесных культур сосны крымской (Pinus pallasiana D. Don) на бугристых песках в степной зоне России // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 76–92. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-76-92

Влияние стимуляторов на всхожесть семян и рост сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.)

В.Ю. Острошенко — 2023-08-02

Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) является перспективным интродуцентом, который может быть использован для восстановления лесных насаждений в южной части Приморского края. Данная древесная порода имеет водорегулирующее и горноукрепительное значение. Широко применяется в народном хозяйстве. Однако рубка леса приводит к сокращению площади ее произрастания. Один из способов ускоренного восстановления сосны обыкновенной – использование стимуляторов роста. Цель настоящей работы – исследование воздействия препаратов натурального (Циркон, Экопин, Рибав-Экстра), а также синтетического (Крезацин, Эпин-Экстра) происхождения на грунтовую всхожесть семян и биометрические показатели 1–2-летних сеянцев сосны обыкновенной: высоту, диаметр корневой шейки, длину мочки корня и биомассу. Перед посевом семена в течение 1 ч. замачивали в растворе KMnO4 (0,5 %), а затем в растворах стимуляторов роста, концентрация которых составляла 1·4·10–3 мл/л, в течение 20 ч. В качестве контроля служили семена, не обработанные стимуляторами. На 15-й день определяли грунтовую всхожесть. В рамках того же опыта выявляли эффективность стимуляторов при корневой подкормке 1–2-летних сеянцев. Концентрации растворов – 0,2 и 0,1 мл/л воды. Для сравнения использовали сеянцы, подкормка которых не осуществлялась. Установлено, что значительный эффект на грунтовую всхожесть семян оказали препараты Крезацин, Рибав-Экстра и Экопин – всхожесть 92,7–94,0 %. Превышение по отношению к контролю – 5,7–7,2 %. При выращивании сеянцев сосны обыкновенной наиболее эффективны стимуляторы роста Крезацин, Рибав-Экстра, Циркон и Экопин.
В 1-й год роста отмечено увеличение показателей высоты сеянцев на 20,3–43,5 %, диаметра у корневой шейки – на 22,2–38,9 %, длины мочки корня – на 23,5–52,9 %. Во 2-й год роста эти показатели превышали контроль на 18,4–75,5; 2,9–11,8 и 15,0–36,1 % соответственно. Биомасса 2-летних сеянцев в случае применения указанных стимуляторов увеличилась в сравнении с контрольной группой на 63,7–185,2 %. Концентрация раствора 0,1 мл/л более эффективна. Двулетние сеянцы сосны обыкновенной, выращенные с применением корневой подкормки растворами с указанными выше препаратами, по биометрическим показателям соответствуют требованиям Правил лесовосстановления 2020 г., существенно превышая обозначенные там значения. Данные сеянцы можно использовать для закладки лесных массивов и в озеленении районов населенных пунктов.
Для цитирования: Острошенко В.Ю., Острошенко Л.Ю. Влияние стимуляторов на всхожесть семян и рост сеянцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 93–104. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-93-104

Воздействие климатических факторов на приросты сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на побережье Кандалакшского залива Белого моря

А.Е. Кухта — 2023-08-02

Цель данной работы – сравнительный анализ изменчивости линейных и радиальных приростов сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L). побережья Кандалакшского залива Белого моря в зависимости от условий произрастания, а также оценка отклика этого вида на воздействия температур и осадков текущего и предыдущего вегетационных сезонов. Использованы стандартные способы измерений и анализа данных. В качестве показателя отклика древостоев на воздействия факторов среды обитания служила динамика приростов в высоту и по диаметру. Проведена статистическая оценка вариабельности приростов в зависимости от типа местообитания, а также оценка связи биометрических показателей древостоев с суммами осадков и средними температурами. Для рядов индексов линейных приростов выявлены значимые отличия между различными биотопами; для радиальных – не выявлены. Таким образом, по рядам радиальных приростов возможно проводить наблюдения за типичным поведением изменчивости деревьев вне зависимости от типа биотопа. Это дает основание к осуществлению долгосрочного ретроспективного анализа взаимоотношений древостоев и среды с использованием древесно-кольцевых хронологий без учета условий произрастания. Подтверждена роль осадков как лимитирующего фактора для радиальных и линейных приростов в ходе фенофазы роста междоузлий и развития ранней древесины. Лимитирующая роль температур обнаружена для радиальных приростов лишь на этапах формирования поздней древесины и накопления ресурсов для роста в следующем вегетационном сезоне. Выявлена высокая чувствительность к воздействиям климатических факторов линейных приростов, что обуславливает их бо́льшую информативность в качестве критерия оценки состояния лесных экосистем для коротких (до 30 лет) периодов. Однако это, в свою очередь, диктует невозможность формирования многолетних рядов, как для радиальных приростов, что является существенным ограничением прииспользовании данного метода. Сделано заключение о том, что выбор методов анализа по линейным или по радиальным приростам определяется целями планируемого исследования – мониторинга лесных экосистем в современных условиях изменения климата или долгосрочного палеоклиматического анализа.
Для цитирования: Кухта А.Е., Максимова О.В., Кузнецова В.В. Воздействие климатических факторов на приросты сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на побережье Кандалакшского залива Белого моря // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 105–119. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-105-119

Получение биокомпозитов с полимерной фазой пластифицированных ацетатов целлюлозы с различной степенью ацетилирования

А.Е. Шкуро — 2023-08-02

С ростом цен на синтетические термопластичные полимеры, получаемые из нефтяного и газового сырья, ожидается увеличение объемов практического применения древесно-полимерных композитов природных возобновляемых полимеров и их производных (биокомпозитов). Необходимость замены в композиционных материалах таких синтетических полимеров, как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и других, связана и с их экологической опасностью в связи с низкой степенью разложения в природных средах (грунте, воде, воздухе). Дополнительной проблемой для производителей древесно-полимерных композитов являются требования законодательных актов организации самостоятельного обезвреживания всех отходов производства. Одними из перспективных материалов для практического применения в производстве древесно-полимерных композитов являются связующие на основе пластифицированных ацетатов целлюлозы. Отечественными и зарубежными учеными изучено влияние степени ацетилирования ацетатов целлюлозы на свойства полимерных материалов без лигноцеллюлозных наполнителей. Нет сведений об использовании для получения древесно-полимерных композитов отходов ацетатов целлюлозы. В данной статье представлены результаты исследования по получению горячим прессованием биокомпозитов с полимерной фазой пластифицированных ацетатов целлюлозы различной степени ацетилирования и наполнителями: древесной мукой и отходами ацетатной фотопленки. Разработаны адекватные для доверительной вероятности более 0,9 экспериментально-статистические зависимости влияния степени ацетилирования ацетатов целлюлозы и содержания наполнителей в биокомпозитах на их свойства: разложение в активированном грунте, водопоглощение, прочность при изгибе, твердость по Бринеллю и др. По некоторым показателям полученные биокомпозиты не уступают эталонному древесно-полимерному композиту с фазой полиэтилена высокой плотности с содержанием древесной муки 50 %. Выведенные зависимости позволяют прогнозировать изменения свойств биокомпозитов при разных степенях ацетилирования пластифицированного ацетата целлюлозы и содержании в них наполнителя, а также решать задачи по выбору оптимального химического состава древесно-полимерного композита для изготовления методом горячего прессования конкретного изделия.
Для цитирования: Шкуро А.Е., Глухих В.В., Усова К.А., Чирков Д.Д., Захаров П.С., Вураско А.В. Получение биокомпозитов с полимерной фазой пластифицированных ацетатов целлюлозы с различной степенью ацетилирования // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 155–168. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-155-168

Структурно-морфологические свойства вторичного волокна из влагопрочного сырья при мягком размоле. Часть 2. Характеристика волокнистой мелочи

А.А. Пенкин — 2023-08-02

Процесс размола волокнистой массы из вторичного волокнистого сырья в зависимости от режима связан со значительным изменением структурно-морфологических характеристик вторичного волокна и возникновением дополнительных количеств волокнистой мелочи. Последняя оказывает существенное влияние на свойства волокнистой массы, технологический процесс изготовления бумаги и показатели качества получаемой продукции. Степень влияния волокнистой мелочи на качество продукции и процесс ее изготовления, в свою очередь, зависит от структурно-морфологических свойств частиц мелочи. Цель работы – исследование структурно-морфологических свойств волокнистой мелочи, содержащейся во вторичном волокне из влагопрочного сырья, образующейся в процессе мягкого размола волокнистой массы. Вторичное волокно получено в результате роспуска влагопрочной тиссью на основе беленой сульфатной целлюлозы по нескольким вариантам: в условиях тепловой обработки массы в присутствии едкого натра (NaOH), в условиях реагентно-щелочной обработки с применением в качестве активаторов роспуска персульфата натрия (NaOH + Na₂S₂O₈) и моноперсульфата калия (NaOH + KHSO₅). С использованием оптического анализатора L&W Fiber Tester установлено, что при мягком размоле волокнистой массы, полученной в условиях ускоренного роспуска влагопрочной макулатуры с применением персульфата натрия и моноперсульфата калия, происходит незначительное увеличение доли мелочи – в среднем на 0,20…0,28 % по длине и на 0,9…1,5 % по количеству частиц мелочи. Волокнистая мелочь представляет собой относительно прямые частицы (средневзвешенный по длине фактор формы – 93,5…94,0 %), обладающие малой полидисперсностью (отношение средневзвешенного по длине и среднеарифметического значения длины – 1,08…1,09). Средний коэффициент вытянутости частиц мелочи составляет около 7, в отдельных классах длины – до 8…9. Микрофотографии поверхности бумаги – результаты работы сканирующего электронного микроскопа, – а также значения средних длины частиц волокнистой мелочи (132…134 мкм) и ширины вторичных волокон (29,7…30,0 мкм) показывают, что мелочь способна участвовать в дополнительном межволоконном связеобразовании посредством формирования мостиков между волокнами в зоне их потенциального контакта.
Для цитирования: Пенкин А.А., Казаков Я.В. Структурно-морфологические свойства вторичного волокна из влагопрочного сырья при мягком размоле. Часть 2. Характеристика волокнистой мелочи // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 169–179. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-169-179

Усталостная прочность ленточных пил

Г.Ф. Прокофьев — 2023-08-02

Один из крупных недостатков ленточнопильных станков – низкая долговечность ленточных пил. Во время работы из-за усталостных явлений в межзубовых впадинах ленточных пил образуются трещины, которые, развиваясь, приводят к разрушению пил. Прочность ленточных пил считается обеспеченной, если коэффициент запаса прочности не менее требуемого. Рекомендовано принимать коэффициент запаса прочности равным 2. Выполнены расчеты на прочность ленточных пил с использованием схематизированной диаграммы предельных амплитуд. Выведена формула для расчета коэффициента запаса прочности ленточной пилы. По представленной формуле рассчитан коэффициент запаса прочности ленточных пил, изготовленных по ГОСТ 6532–77, которые применяются в делительных ленточнопильных станках. Полученный коэффициент запаса прочности – 1,44. Для ленточных пил данное значение является крайне низким, так как намного меньше требуемого. Для продолжительной и надежной эксплуатации ленточных пил необходима их регулярная заточка не только для обеспечения требуемой остроты зубьев, но и для обточки межзубовых впадин с целью удаления дефектного слоя, образующегося из-за усталостных явлений. Приводятся и другие рекомендации для повышения долговечности ленточных пил. Дана оценка долговечности пил ленточнопильного станка нового типа с криволинейными аэростатическими направляющими и зубьями, оснащенными твердым сплавом. Расчеты показали, что коэффициент запаса прочности в этом случае – 2,4, и возможна длительная и надежная эксплуатация такого станка без периодической обработки межзубовых впадин. Таким образом, ленточные пилы имеют низкую долговечность, вызванную их повышенным аварийным расходом. Это негативно отражается на их износостойкости, увеличивает затраты на подготовку и приобретение, поэтому полученные результаты имеют практическую ценность.
Для цитирования: Прокофьев Г.Ф., Коваленко О.Л. Усталостная прочность ленточных пил // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 136–145. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-136-145

Формирование секторных полей остаточных термопластических напряжений в полотне круглой пилы

В.И. Мелехов — 2023-08-02

Эффективность работы круглопильного станка определяется работоспособностью и эксплуатационной надежностью дереворежущего инструмента. В процессе работы полотно круглой пилы подвергается сложному воздействию силовых и температурных факторов. Способность пилы противодействовать возмущающим силам резания складывается из жесткости и устойчивости ее полотна. Круглая пила представляет собой тонкий стальной диск с центральным отверстием и зубчатой режущей кромкой. Диск круглой пилы имеет 3 зоны: периферийную, среднюю и центральную. Наибольшее влияние на устойчивость полотна пилы оказывают средняя и периферийная части диска. Для придания пиле работоспособности в ее полотне формируют созданием пластической деформацией граничных радиальных полосовых участков секторные зоны. В отечественной и мировой практике обработка таких участков выполняется проковкой. Нормированные напряжения в полотне круглой пилы получают локальным механическим контактным воздействием рабочего органа пилоправного инструмента по размеченным радиусам полотна пилы с формированием полосовых участков пластической деформации металла с нормально направленными к радиусу разносторонними напряжениями. При этом со стороны смежных секторов появляются контрнапряжения, приводящие к взаимному «отталкиванию» секторов и появлению напряжений сжатия, компенсирующих силы центробежного ускорения, температурного нагрева отдельных зон полотна пилы, внешних продольных и поперечных изгибающих сил, возникающих в полотне пилы при обработке древесины. Суммарное взаимодействие всех смежных секторов обеспечивает натяжение полотна пилы и устойчивость инструмента. Создание радиальных полосовых участков проковкой имеет существенные недостатки, для устранения которых предложен принципиально новый подход – формирование секторных полей остаточных напряжений в полотне пилы тепловым воздействием, заключающимся в создании нормированных остаточных термопластических напряжений в пильном полотне кратковременным (1–2 с) концентрированным тепловым воздействием на массивы локальных радиально расположенные по полотну пилы полосовых участков. В результате проведенных исследований определены границы участков теплового воздействия на полотно пилы и диапазон температур, обеспечивающий формирование нормированных остаточных термопластических напряжений в полотне круглой пилы при концентрированном импульсном нагреве массива радиальных полосовых участков.
Для цитирования: Мелехов В.И., Соловьев И.И. Формирование секторных полей остаточных термопластических напряжений в полотне круглой пилы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 146–154. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-146-154