Известия вузов. Лесной журнал

Моделирование теплового режима дорожной одежды и земляного полотна лесовозных дорог

В.И. Клевеко — 2024-10-28

Почти на всей территории лесных районов Российской Федерации в зимний период наблюдается промерзание грунтов. Воздействие отрицательных температур на пылевато-глинистые грунты становится причиной ряда неблагоприятных процессов, которые изменяют свойства самих грунтов. В число самых неблагоприятных из этих процессов входит накопление влаги в грунтах под влиянием перемещения фронта промерзания. При замерзании водонасыщенные глинистые грунты резко увеличиваются в объеме. Это приводит к появлению морозного пучения в активной зоне земляного полотна лесных дорог, что крайне негативно воздействует на конструкцию всей дорожной одежды и может повлечь за собой повреждение покрытия с резким ухудшением транспортно-эксплуатационных качеств лесных дорог. Для борьбы с морозным пучением необходимо изучение закономерностей изменения водно-теплового режима дорожных конструкций. Наибольшее значение для прогнозирования морозного пучения и разработки мероприятий по борьбе с этим явлением имеет глубина промерзания дорожной одежды и земляного полотна. В статье описаны разработанная система мониторинга температуры дорожной конструкции на глубину до 3 м и результаты измерений, позволяющие оценить изменение температуры на различной глубине от поверхности дороги и определить глубину промерзания. Всего было установлено 32 датчика с шагом 10 см. Выполнено численное моделирование процесса промерзания дорожной одежды и верхней части земляного полотна лесной дороги со сравнением результатов с показателями натурных наблюдений. Выявлена хорошая сходимость данных. По итогам опытных исследований промерзание составило 173 см, численного моделирования – 190 см. Средняя погрешность результатов численного моделирования процесса промерзания покрытия и верхней зоны земляного полотна лесной дороги – 8–10 % по сравнению с опытными данными.

Моделирование поворотного механизма гидроманипулятора лесовозного автомобиля

В.И. Посметьев — 2024-10-28

Рассмотрена значимость погрузочно-разгрузочных работ в технологическом процессе вывозки лесоматериалов лесовозными автомобилями, а также необходимость совершенствования конструкций гидроманипуляторов. Приведены наиболее рациональные пути повышения эффективности их функционирования. Представлены недостатки традиционных конструкций поворотных механизмов гидроманипуляторов, выполненных на основе реечных передач. Предложена усовершенствованная конструкция кривошипного поворотного механизма колонны гидроманипулятора от 6 гидроцилиндров. Методика исследования базируется на использовании математического моделирования. Выявлено, что накопленная энергия за 1 цикл торможения при перемещении груза составляет порядка 1442 Дж. Учитывая, что погрузка лесоматериалов осуществляется на высоте около 2 м, система рекуперации позволяет направлять около 12 % энергии поворота на операцию подъема груза. Установлено, что во всем диапазоне изменения угла окончания поворота рекуперируемая энергия изменяется всего на 7,1 % – от 1340 до 1442 Дж, а амплитуда раскачивания груза – на 1,2 % – от 0,336 до 0,340 м. С увеличением длины направляющей незначительно снижаются рекуперируемая энергия – с 1564 до 1428 Дж (на 8,7 %) – и амплитуда раскачивания груза – с 0,344 до 0,339 м (на 1,5 %). Обнаружено, что во всем угловом диапазоне рекуперируемая энергия изменяется от 1399 до 1442 Дж (на 3 %), а амплитуда раскачивания груза – от 0,3380 до 0,3393 м (на 0,4 %). Угловая неравномерность показателей эффективности рекуперации составляет не более 3 %. Для изучения влияния параметров кривошипного поворотного механизма колонны гидроманипулятора на эффективность рекуперации энергии решена задача многофакторной оптимизации. Установлено, что оптимальное расстояние от оси кривошипа до подвижных осей гидроцилиндров поворотного механизма колонны гидроманипулятора составляет 0,23–0,25 м, оптимальное смещение оси кривошипа относительно оси колонны манипулятора – 0,17–0,18 м. При этом рекуперируемая энергия за 1 цикл перемещения груза – не менее 1500 Дж, а амплитуда его раскачивания – не более 0,35 м.

Инженерный расчет гибких оболочек лесосплавных опор

С.В. Посыпанов — 2024-10-28

В настоящее время актуальным является вопрос доставки древесного сырья из удаленных лесных массивов, где находятся его наиболее крупные объемы. Зачастую эта доставка экономически оправдана только при использовании сети средних и малых рек с применением экологически безопасных технологий. На таких реках предпочтительно для крепления лесосплавных объектов использование мобильных, в частности береговых наполняемых, опор. Приведено описание новой модификации такой опоры, отличающейся от прототипа емкостью, имеющей гибкую оболочку. Это позволяет существенно уменьшить расход материала на создание емкости, габариты опоры в транспортном положении, изготавливать опоры любого реалистичного размера. Выбор наиболее рационального варианта такой емкости предполагает научное обоснование ее параметров. Цель исследования – разработка научных основ для этого обоснования. Теоретическим путем получены аналитические формулы для определения основных геометрических характеристик поперечного сечения рассматриваемой емкости. Данные формулы полезны при научных исследованиях, однако их применение очень проблематично в рамках практических инженерных расчетов. Это объясняется зависимостью указанных характеристик в них от эллиптических интегралов и параметров, которые в инженерной практике замерить очень сложно. Выполнив вычисления по этим формулам для единичной площади поперечного сечения, получили его удельные геометрические характеристики при различных формах, т. е. при различных отношениях ширины к высоте наполняемой емкости. Результатами расчетов стали аппроксимирующие зависимости, связывающие названные характеристики с указанным отношением – коэффициентом формы. Умножение удельных характеристик на квадратный корень площади поперечного сечения дает абсолютные значения соответствующих характеристик. Итогом стали удобные для практического использования формулы, позволяющие определять ширину и высоту наполняемой емкости, ширину ее основания, периметр поперечного сечения, высоты линии нулевого давления и крайней боковой точки сечения над основанием емкости. Точности вычислений по этим и аналитическим формулам почти одинаковы. Получена формула для определения удельного натяжения гибкой оболочки емкости. Установлены характер и степень влияния коэффициента формы и длины емкости на ее другие геометрические характеристики. Разработан алгоритм обоснования ключевых параметров наполняемой емкости, имеющей гибкую оболочку, с применением описанных результатов.

Конструкционные плиты из гидродинамически активированной коры сосны (Pinus sylvestris) без связующих веществ

В.Д. Эскин — 2024-10-28

Кора является крупнотоннажным отходом для целого ряда технологий деревопереработки, требующим эффективного применения. Одно из перспективных направлений использования коры – производство плит без синтетических связующих. Проведены исследования по получению конструкционных плит из коры сосны Pinus sylvestris без связующего. Способ основан на предварительной гидродинамической активации коры. Исходная кора проходит первичное измельчение в молотковой дробилке. После этого смешивается с водой в концентрации 6 %. Затем производится активация полученной массы в роторно-пульсационном диспергаторе, из нее формируется ковер, проводится холодная подпрессовка, а потом горячее прессование. В качестве критерия оценки степени активации массы принята водоудерживающая способность. Определены зависимости: между продолжительностью обработки и водоудерживающей способностью; прочностью плит и водоудерживающей способностью. Последнее позволило получить оптимальное значение показателя водоудерживающей способности – 290 %. Для разработки наилучшего режима горячего прессования был проведен многофакторный эксперимент. В результате найден оптимальный режим прессования плит: температура – 190 °С; удельная продолжительность процесса – 2,8 мин/мм; давление прессования – 4,4 МПа. Свойства плит, изготовленных при данном режиме: плотность – 980 кг/м 3 ; предел прочности при изгибе – 24 МПа; разбухание при вымачивании в течение 24 ч – 5 %; водопоглощение – 9 %. Плиты после вымачивания и последующего высушивания до влажности 5 % сохраняют 75 % от прочности до вымачивания. При этом геометрические размеры возвращаются к первоначальным. Полученные плиты могут применяться в качестве листового отделочного и конструкционного материала, в домостроении – в качестве подложки напольных и кровельных материалов, при производстве мебели, особенно в тяжелых температурно-влажностных условиях. Проведенные исследования показывают возможность изготовления плитных материалов с высокими эксплуатационными свойствами из коры сосны без связующих веществ.

Адаптация форм Pinus sylvestris с разным цветом семян на избыточно увлажненных почвах

С.Н. Тарханов — 2024-10-28

Исследованы адаптивные изменения биохимических показателей разных форм сосны в условиях постоянного избыточного увлажнения почв в северных широтах европейской части России. Показано влияние сезонной изменчивости на динамику фотосинтетического пигментного комплекса форм сосны с разной окраской семян. Установлено, что повышенная температура в начале осени способствует накоплению хлорофилла, и это может негативно сказаться на закаливании деревьев при подготовке к перезимовке. Доля хлорофиллов, локализованных в светособирающих комплексах хлоропластов, колеблется с мая по ноябрь от 43 до 60 %, что связано с адаптацией фотосинтетического аппарата деревьев разных форм к световым условиям высоких широт и другим экологическим факторам. Определено, что антоцианы значительно больше накапливаются в хвое сосны осенью: их антиоксидантная роль в этот сезон повышается. Выявлено, что пероксидазная активность в 1-летней хвое усиливается в осенний период. Это можно рассматривать как защитную реакцию разных форм сосны, препятствующую развитию неконтролируемых процессов при ограниченном снабжении органов кислородом. Отмечено значительное образование водорастворимых белков в хвое сосны с темной окраской семян в связи с ухудшением погодных условий. Эта форма по сравнению с сосной со светлыми семенами, вероятно, сильнее реагирует на действие стрессовых факторов, усиливающих гипоксию корневой системы. Сделан вывод о том, что концентрация пролина в хвое – очень изменчивый показатель, резко реагирующий на действие стрессовых факторов. Общие тенденции в сезонной динамике показателя не выявлены. Установлено, что содержание аскорбиновой кислоты в хвое деревьев разных форм сосны в конце весны существенно меньше, чем в летний и осенний сезоны. Это свидетельствует о развитии защитных механизмов для предотвращения окислительного стресса при неблагоприятных метеоусловиях.

Укореняемость черенков хвойных видов дендрофлоры Прибайкалья

Е.Н. Киселева — 2024-10-28

Активное развитие производства негативно сказывается на экологии. Ежегодно для нужд производства вырубаются миллионы кубометров леса. Эти объемы необходимо восстанавливать, поэтому исследования в области возобновления лесов актуальны и важны. Цель данного исследования – оценка технологии укоренения хвойных пород деревьев при летнем черенковании. Рассмотрены различные сроки зеленого черенкования хвойных деревьев представителей семейства Pinaceae (Pinus sylvestris L., Picea obovata Ledeb., Picea obovata var. coerulea Malyschev, Pinus sibirica Du Tour). Черенки заготавливали с 3-й декады июня по конец июля. Черенкование осуществляли в разных условиях: в теплице с туманной установкой и климатической камере с ручным поливом. Использовали несколько способов подготовки черенков к посадке: с удалением хвои на нижней части черенка и без удаления. Испытываемые черенки перед посадкой обрабатывали препаратом корнеобразования «Корневин» (контрольный вариант – без обработки). В результате исследования определены оптимальные сроки черенкования хвойных пород деревьев для Прибайкалья – 3-и декады июня и июля. Установлен минимальный период укоренения черенков – 155 дней. Отмечено, что черенки, у которых хвоя на нижней части не удалялась, укоренялись быстрее. Доля укоренения у них выше на 10 %. Наилучшая укореняемость зафиксирована у черенков, полученных от растений Picea obovata Ledeb., P. obovata var. coerulea Malyschev – 22–30 %. Черенки от Pinus sylvestris L. и P. sibirica Du Tour имеют очень низкую долю укоренения – менее 1 %. Для определения качества укоренения были сняты биометрические показатели образованных корней. Мощными корнями характеризуются черенки, высаженные в 3-й декаде июня в культивационные гряды с регулированным туманообразованием.

Особенности роста сосны обыкновенной в условиях Красноярской лесостепи

В.В. Иванов — 2024-10-28

Изучены особенности роста сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на примере одновозрастного соснового насаждения с высокой полнотой. Многолетние исследования проведены на постоянной пробной площади. Данные по объекту собраны начиная с его 37-летнего возраста и заканчивая возрастом 55 лет. Проанализированы характеристики отдельных деревьев и всего насаждения за период роста в отсутствие внешних воздействий (рубок, ветровалов, повреждений вредителями и др.) и после проведения рубок ухода. Рассмотрено влияние величины доступного для дерева ресурса на формирование крон, корневой системы и стволовой древесины. Величиной доступного ресурса служила площадь области доминирования. Корневая система сосны изучаемых насаждений имеет компактные размеры и, несмотря на высокую полноту древостоя, благодаря значительному содержанию питательных веществ в почве и отсутствию дефицита влаги в достаточной мере обеспечивает интенсивный рост деревьев, соответствующий условиям I класса бонитета. Установлено, что в данных условиях средняя площадь корневой системы соразмерна средней площади области доминирования. Показано, что диаметр ствола на высоте 1,3 м в отсутствие внешних воздействий существенно зависит от площади области доминирования. Коэффициент корреляционной связи этих показателей для изучаемого насаждения в его 37-летнем возрасте составляет 0,89. Методами дендрохронологии изучено влияние рубок на годичный радиальный прирост. Выявлено, что на следующий после рубки год он повысился в 1,3–2,0 раза в зависимости от увеличения площади области доминирования. Предложен метод расчета коэффициента конкуренции как доли ресурса, необходимого для свободного роста дерева, которая перераспределяется между его ближайшими соседями. Многолетние наблюдения показали, что при коэффициентах конкуренции, превышающих 0,6–0,7, темпы роста по диаметру ствола существенно снижаются, у деревьев формируется разреженная крона протяженностью менее 40 % от высоты дерева. Это, в свою очередь, приводит к отставанию в росте и переходу к угнетенному состоянию. Данные о коэффициентах конкуренции могут быть использованы для своевременного принятия решений о рубке и ее интенсивности.

Иглоподобные листовые органы хвойных. Часть II. Моделирование площади поверхности иглы

С.И. Тарасов — 2024-10-28

В эколого-физиологических исследованиях растительного покрова преобладающее участие листьев в процессах фотосинтеза, транспирации и дыхания определяет ключевую роль такого морфометрического параметра, как площадь поверхности листа. Оценка площади иглоподобных листовых органов хвойных часто требует индивидуального подхода. Многообразие форм игл хвои детерминируется видовой принадлежностью, морфологической структурой, экологическими условиями и возрастом и, в свою очередь, определяет многообразие методов оценки площади поверхности хвои. Поэтому поиск простых стандартных методов установления площади поверхности листовых органов хвойных для физиологов растений является актуальной задачей. Цель работы – создать универсальную модель оценки площади поверхности иглы (хвоинки), не зависящую от видовой принадлежности. Для достижения цели использовалась предложенная авторами модель поперечного сечения иглы, основанная на трансформации периметра поперечного сечения в эквивалентную окружность, периметр которой связан с параметрами поперечного сечения иглы до трансформации. Для оценки площади поверхности иглы возможно аппроксимировать хвоинку геометрическим телом, представляющим собой комбинацию эллипсоида вращения, конуса и цилиндра, при этом радиус цилиндра оценивается с использованием модели поперечного сечения иглы. Модель позволяет оценивать площадь поверхности иглы по 4 ее морфометрическим параметрам: толщине, ширине, длине средней части и общей длине. Полная верификация предлагаемой в статье модели оказалась неосуществимой из-за того, что нет методов точной оценки площади поверхности иглы. На хвое пихты сибирской (Abies sibirica L.) и можжевельника обыкновенного (Juniperus communis L.), а также плодах банана (Musa paradisiaca L.) проведено сравнение разработанного метода с другими методами оценки площади поверхности иглоподобных образцов, показана хорошая предсказательная способность модели. Ее можно охарактеризовать как универсальную с теоретической относительной погрешностью не более 5 %.

Обобщенные модели фитомассы деревьев ивы (род Salix L.): мета-анализ

А.А. Парамонов — 2024-10-28

Изменение климата оказывает негативное воздействие на окружающую среду, в т. ч. на лесные экосистемы. Однако леса не только являются пассивными объектами, на которые направлено влияние изменения климата, но и благодаря своей способности поглощать и накапливать углерод могут сами существенно воздействовать на этот процесс. Связывание углерода лесными экосистемами играет важную роль в смягчении последствий изменения климата. Поэтому необходимо знание о количестве углерода, запасенного в лесной фитомассе, и все более актуальным становится точное определение фитомассы лесных деревьев. Вследствие поглощения углекислого газа в процессе роста растений и его высвобождения при сжигании древесины лес является источником углеродно-нейтральной энергии. Идея использования фитомассы в качестве источника энергии для замены ископаемого топлива наиболее перспективна в отношении быстрорастущих пород. К ним относятся ивы (род Salix L.), произрастающие в Европе, Азии, Америке и Африке и встречающиеся от тундры до тропиков. Ива успешно применяется как топливо во многих странах, она показывает превосходные рост и продуктивность даже на ювенильных стадиях и при определенных климатических условиях среди древесных растений характеризуется самой высокой способностью преобразовывать солнечное излучение в фитомассу. Короткоротационные плантации не представляют собой экологически перспективный энергетический ресурс для снижения уровня парниковых газов. Поскольку разработка моделей фитомассы – трудоемкий процесс, применяются так называемые обобщенные мета-модели. Цель настоящего исследования состоит в построении обобщенных моделей надземной фитомассы и фитомассы фракций (листва, ветви, ствол, корни) деревьев ивы на основе мета-анализа данных. В ходе работы построены модели для оценки надземной фитомассы деревьев как по диаметру у основания ствола, так и по диаметру на высоте груди, информативность которых близка к функциональной, а смещения составляют лишь около 2 %. Поскольку каждая фракция фитомассы обладает специфичной углерододепонирующей способностью и вносит разный вклад в углеродный баланс, разработаны обобщенные модели для оценки массы листвы, ветвей, стволов и корней в связи с надземной фитомассой деревьев, объясняющие от 82 % (для листвы) до 99 % (для стволов и корней) общей изменчивости фитомассы.

Концентрация химических элементов в хвое Larix gmelinii и листьях Betula pendula

В.П. Макаров — 2024-10-28

В Забайкальском крае предприятия горнодобывающей промышленности существенно загрязняют окружающую среду химическими элементами. В этих условиях большое значение имеет мониторинг состояния окружающей среды, в т. ч. с помощью растений-индикаторов. Из числа древесных растений наиболее распространены в крае лиственница Гмелина (Larix gmelinii (Rupr.) Kuzen.) и береза повислая (Betula pendula Roth.). На примере Быстринского Cu–Au–Fe скарново-порфирового месторождения исследована концентрация 46 химических элементов в хвое лиственницы Гмелина и листьях березы повислой, а также содержание этих элементов в почве. Цель исследования – выявить видовые различия растений в накоплении элементов и перспективу использования растений как индикаторов загрязнения окружающей среды. Научные работы проведены на 11 пробных площадях в природных растительных сообществах вблизи объектов предприятия в августе 2022 г. Образцы почвы и растений отбирали в одно время, на одних и тех же участках. Химический анализ образцов проведен с использованием «Методики выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой» (ПНД Ф 16.1:2.3:3.11–98). Установлены различия концентрации элементов в растениях по отношению к кларку наземных растений. Статистически значимо бÓльшая по сравнению с хвоей лиственницы концентрация K, Ca, P, Mg, Fe, Ba, Zn, Na, Rb, Ni, Co, Ga, Sn, Y, Zr, Cd и Nb обнаружена в листьях березы, и, напротив, бо́льшая, чем в листьях березы, концентрация Sc, W и Hg – в хвое лиственницы. Установлены достоверные различия растений по коэффициенту биологического поглощения Se, P, Sn, Ca, Mn, Sr, Cd, Mg, K, W, Ni, Zn, Sc, Rb, Na и Nb. Знания об особенностях накопления химических элементов в органах растений могут быть использованы для биомониторинга загрязнения окружающей среды и, возможно, для фиторемедиации загрязненных грунтов.

Влияние насаждений Quercus robur L. и Juglans rupestris Engelm. на свойства степных почв

О.Е. Клименко — 2024-10-28

Целью исследования было определить состояние Quercus robur L. и Juglans rupestris Engelm. и их влияние на свойства сегрегационных черноземов. Исследование проводили в 2020–2021 гг. в степном Крыму. Контролем служила многолетняя травянистая залежь. Для характеристики общего состояния деревьев использовали 4-балльную шкалу оценки состояния интродуцентов. Для анализа почв применяли стандартные методы. Установлены лучшая сохранность и большее количество 50-летних растений в отличном и хорошем состоянии для Q. robur (67 и 56 % соответственно) по сравнению с J. rupestris (48 и 42 % соответственно) в данных экологических условиях, что объясняется бÓльшими адаптационными возможностями дуба как аборигенного вида. Обе древесные культуры влияли на свойства почв. В их фитоценозах образовалась подстилка, более значительная под J. rupestris, темногумусовый горизонт также оказался более мощным под насаждением J. rupestris (80 см), чем под Q. robur и залежью (72 и 70 см соответственно). Под Q. robur плотность почвы ниже, чем под J. rupestris, на 0,02–0,18 г/см3. Под древесными растениями произошло улучшение структуры почвы: снижение количества глыбистых агрегатов, увеличение числа агрономически ценных и зернистых частиц. Максимальным коэффициент структурности был в почве под дубом (4,4–6,6), что превышало контроль в 2,5–4,9 раза. Под древесными растениями из профиля почвы значительно вымыты карбонаты, особенно под J. rupestris. Величина рНН2О щелочной почвы под древесными растениями снизилась на 0,2–0,4 и была тесно связана с карбонатностью (r = 0,83–0,91). Содержание гумуса под обеими породами существенно выше, чем под залежью, – на 0,30–0,86 %. Облесение обусловило накопление валовых форм элементов питания, в большей степени под J. rupestris, снижалось соотношение C:N. Древесные породы запасали больше мобильных форм элементов питания в почве. В древесных ценозах отмечено рассоление почвы. Таким образом, J. rupestris и Q. robur экологически устойчивы в условиях центральной степи Крыма и могут быть использованы для повышения лесистости в степных районах. Это будет способствовать улучшению плодородия почвы.

Формирование вторичного ареала караганы древовидной в лесопарках г. Екатеринбурга

Е.А. Тишкина — 2024-10-28

Статья посвящена анализу распространения и особенностей эколого-биологической приуроченности караганы древовидной Caragana arborescens Lam. в лесных парках г. Екатеринбурга. Насаждения с караганой изучены в 14 из 15 лесных парков города: Калиновском, Железнодорожном, Карасье-Озерском, Московском, Нижне-Исетском, Санаторном, Уктусском, Шувакишском, Южном, Шарташском, им. Лесоводов России, Оброшинском, Центральном и Юго-Западном – на площади 12 077 га на основе повыдельной электронной базы данных. Онтогенез вида и его мофологические особенности изучены в 10 локальных местообитаниях на примере 2 лесопарков – им. Лесоводов России с наибольшей численностью караганы и Уктусского с минимальной. Формирование вторичного ареала караганы в лесных парках г. Екатеринбурга зависит от присутствия поблизости генеративных особей. Максимальная площадь произрастания установлена в лесопарке им. Лесоводов России (98,6 га), минимальная – в Юго-Западном (0,4 га). Площадь распространения обусловлена площадью посадок, которые были проведены в 1970–1980 гг., это подтверждают и наши исследования в лесных парках. C. arborescens предпочитает селиться в разнотравных (67,8 %) и ягодниковых (26,8 %) сосняках при полноте древостоя 0,6–0,7, являясь гелиосциофитом. Количество деревьев караганы в местообитаниях увеличивается с ростом полноты древостоя от 404 до 1359 растений. При полноте соснового древостоя 0,3–0,5 количество караганы снижается, а при 0,1–0,2 она исчезает. Распространение C. arborescens зависит и от возрастных категорий и продуктивности лесных насаждений, она произрастает преимущественно в спелых сосновых (68,8 %) высокобонитетных (2-й класс бонитета – 62,3 %) насаждениях. В онтогенезе караганы установлены 2 периода и 6 возрастных состояний, при этом преобладает прегенеративная фракция. Исследованные местообитания являются нормальными, неполночленными, но способными к самоподдержанию, т. к. при благоприятных условиях особи размножаются самосевом. Жизненные формы караганы древовидной формируются на открытых местах в виде аэроксильного кустарника, в сосновых лесах – деревца. Внедрения C. arborescens в парках Екатеринбурга единичны и в настоящий момент биологической опасности для лесных экосистем не представляют.

Биологическая активность горных почв Западного Кавказа после сведения леса

А.К. Шхапацев — 2024-10-28

Проведено исследование комплекса показателей, характеризующих экологическое состояние лесных почв гор Северо-Западного Кавказа под широколиственными и смешанными лесами. Цель исследования состояла в оценке изменения биологической активности почв разного генезиса после сведения леса. Объектами изучения были дерново-карбонатные, серые лесные и серые лесостепные почвы лесных и нарушенных экосистем Республики Адыгеи на высотах от 500 до 1635 м над ур. м. Рассматривали участки вырубок с разным возрастом после сведения леса – от 10 до 40 лет. Анализируемые показатели: содержание общего и активного углерода, активность почвенных ферментов (каталаза, инвертаза, дегидрогеназа, уреаза, фосфатаза), численность бактерий, а также интегральный показатель биологических свойств почвы. Оценивали сопряженность этих показателей с гидротермическими условиями, плотностью почвы, сопротивлением пенетрации, реакцией среды, гидролитической кислотностью, суммой поглощенных оснований и другими параметрами почв. Уровень биологической активности почв вырубок низкогорий Адыгеи зависит от рельефа и сроков восстановления после сведения леса. Даже после нескольких десятилетий возобновления древесной растительности на склонах 12–15° не происходит полного возврата биологической активности до значений серых лесных почв фоновой лесной территории. Через 40 лет после рубки леса интегральный показатель биологических свойств серой лесной почвы все еще на 17 % меньше, чем на контрольном участке. Биологическая активность послелесных почв может изменяться по 3 основным направлениям. На крутых склонах при сильном нарушении почвенно-растительного покрова при работе тяжелой техники интегральный показатель биологических свойств почв уменьшается на 25–40 % и более без тенденции к восстановлению. При среднем уровне нарушений на участках с незначительными уклонами после первоначального снижения показателей почв следует их восстановление до контрольных значений. Восстановительные сукцессии с интенсивным развитием травянистой флоры и дернового процесса при слабом нарушении могут привести к увеличению биологической активности выше контрольных значений уже через 2–3 года. Комплексные биодиагностические исследования с использованием интегрального показателя биологического состояния почвы выявили в целом повышенную устойчивость почв низкогорий (серых лесных и лесостепных) по сравнению с почвами среднегорий Адыгеи (дерново-карбонатными почвами). Основным фактором деградации, снижающим биологическую активность нарушенных рубкой почв, является эрозия.

Совершенствование технологического цикла клонального микроразмножения Rubus chamaemorus L.

А.М. Антонов — 2024-10-28

Приведены результаты исследования микроклонального размножения морошки приземистой (Rubus chamaemorus L.) форм Ленинградская и Кондинская на этапах собственно микроразмножения и укоренения микропобегов в культуре in vitro. R. chamaemorus – одно из самых востребованных болотных ягодных растений стран Северной Европы и северных регионов России, обладающее высокоценными пищевыми и фармакологическими свойствами. Для интенсификации промышленного ягодоводства в России и удовлетворения рыночного спроса на ягодную продукцию в условиях импортозамещения необходимо использование высокотехнологичных способов получения посадочного материала. Для сохранения ценного генофонда и ускоренного производства большого количества оздоровленного посадочного материала форм R. chamaemorus требуются совершенствование и оптимизация технологий микроклонального размножения данного вида. Наибольшие число (в среднем 9,6–9,9 шт.) и суммарная длина (16,4–19,5 см) микропобегов R. chamaemorus в культуре in vitro на этапе собственно микроразмножения наблюдались на культуральной среде Мурасиге–Скуга. Повышение концентрации препарата «Дропп» от 0,1 до 0,2 мг/л в культуральной среде способствовало увеличению числа микропобегов R. chamaemorus (в среднем в 1,8– 2,4 раза), их суммарной длины у формы Кондинская (в 1,25 раза) и ее уменьшению у формы Ленинградская (в 1,1 раза). Наибольшие число (в среднем 3,9–4,6 шт.) и суммарная длина (13,2–14,0 см) корней R. chamaemorus на этапе укоренения микропобегов in vitro отмечены на культуральной среде Мурасиге–Скуга. Повышение концентрации индолилмасляной кислоты от 0,5 до 1,0 мг/л в культуральной среде способствовало росту числа корней (в среднем в 1,4 раза) R. chamaemorus и снижению их суммарной длины (в 1,15–1,25 раза).

Эффект интенсивного окисления сероводорода дымовых газов содорегенерационного котла при производстве целлюлозы

С.В. Анискин — 2024-10-28

Несмотря на переход к шведской технологии регенерации черного щелока предприятий по производству целлюлозы, даже в тех регионах России, где достигнуты нормативные среднесуточные показатели по содержанию в воздухе населенных мест сероводорода и метилмеркаптана, остается ряд проблем с выбросами восстановленной серы. Во многих городах разовые концентрации восстановленной серы, особенно в ночное время суток, могут превышать допустимые. Кроме выбросов дымовых газов содорегенерационных котлов, существуют другие, менее интенсивные источники вредных выбросов в варочном, выпарном и лесохимическом цехах, в цехах каустизации и регенерации извести, есть выбросы из неорганизованных источников, с открытой поверхности сооружений очистки сточных вод. Население, живущее рядом с такими предприятиями, ощущает неприятный запах метилмеркаптана. Данное исследование направлено на разработку новой, применимой для разных источников технологии снижения газовых выбросов восстановленной серы в окружающую среду. Представлены результаты испытания промышленной установки очистки газовых выбросов содорегенерационного котла в скруббере с форсуночным орошением. На основании измерений технологических параметров режима работы газоочистной установки и определения состава орошающего раствора выполнен анализ полученных результатов. Во время испытаний был получен эффект высокой степени улавливания сероводорода при низком рН. Установлено, что улавливание сероводорода происходило в результате его окисления до попадания в орошающий раствор в мелких каплях конденсата, образующегося на микронных пылинках сульфата и карбоната натрия. Проведено сравнение результатов настоящей работы с результатами исследований Стенфордского университета и института океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Проанализирована возможность образования пероксида водорода в условиях наших испытаний в поверхностном слое мелких капель, которые образуются в процессе конденсации паров воды на частицах пыли. Определена предполагаемая причина полученного эффекта, которая заключается в термомеханической деформации поверхностного слоя капель.

Результаты исследования взаимосвязи вязкости и механической прочности беленой лиственной сульфатной целлюлозы

Т.А. Королева — 2024-10-28

Проведена оценка взаимосвязи вязкости и механической прочности промышленных образцов лиственной сульфатной беленой целлюлозы. Для производства данного вида полуфабриката использовали древесину березы и осины, которая была заготовлена на территории Северо-Западного региона Российской Федерации. Вязкость раствора высокомолекулярных полимеров дает представление о средней длине волокон и, соответственно, об их степени деструкции. В свою очередь, от длины волокна в значительной мере зависят механические свойства волокнистого полуфабриката и прочность изготовленной из него продукции. В связи с тем, что для определения вязкости раствора высокомолекулярных полимеров требуется не более 2 ч, а для получения стандартных характеристик механической прочности 8–10 ч, анализ вязкости можно считать экспресс-методом, дающим информацию о механической прочности полуфабриката. В представленной работе вязкость полуфабриката определялась в соответствии с международным стандартом ISO 5351:2010 в растворе куприэтилендиамина. Для промышленных образцов лиственной беленой сульфатной целлюлозы с вязкостью более 800 мл/г были выявлены высокие значения характеристик механической прочности. Для образцов целлюлозы установлена корреляционная связь только между числом двойных перегибов и вязкостью. Дальнейшее исследование выполнено для образцов беленой лиственной сульфатной целлюлозы с различной степенью деструкции волокна, которые были изготовлены при варьировании параметров обработки гипохлоритом натрия. Результаты позволили получить диапазон значений критической вязкости для беленой лиственной сульфатной целлюлозы, который составил 600...700 мл/г, и полиномиальную зависимость между сопротивлением раздиранию, разрывной длиной, числом двойных перегибов и вязкостью при высоком коэффициенте достоверности аппроксимации данных – не менее 0,89. Показано, что вязкость может стать аналитическим инструментом в экспресс-диагностике механической прочности волокнистого полуфабриката на промежуточных стадиях производства беленой лиственной сульфатной целлюлозы и при контроле качества готового полуфабриката.