Распечатать страницу

Биологические и технологические аспекты лесного хозяйства

1

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РАДИАЛЬНЫЙ ПРИРОСТ СОСНЫ В ЛЕНТОЧНЫХ БОРАХ ПРИИРТЫШЬЯ

5–10

УДК 630*111

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-5-10

А.В. Данчева¹, С.В. Залесов², Б.М. Муканов¹

¹Казахский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации, 021704, Казахстан, г. Щучинск, ул. Кирова, д. 58

²Уральский государственный лесотехнический университет, 620110, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, д. 37

a.dancheva@mail.ru

Представлены результаты дендроклиматологического исследования годичных колец сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), произрастающей в лесорастительных условиях ленточных боров Прииртышья (Восточный регион Казахстана). Рассмотрены основные причины климатической обусловленности сезонной изменчивости радиального прироста сосны. Установлено, что на ширину годичного кольца в наибольшей степени оказывает влияние температура воздуха и в наименьшей степени — количество атмосферных осадков. Тесная зависимость радиального прироста сосны от количества осадков, отмеченная в середине ХХ в. (1952–1962), резко снижалась на протяжении последующих 50 лет. Установлена общая тенденция увеличения влияния температуры воздуха (август — сентябрь) и количества осадков (август) конца вегетационного периода предшествующего года в течение последних 15–20 лет на радиальный прирост сосны обыкновенной.

Ключевые слова: сосновые древостои, радиальный прирост, климатические факторы, дендроклиматология

Ссылка для цитирования: Данчева А.В., Залесов С.В., Муканов Б.М. Влияние климатических факторов на радиальный прирост сосны в ленточных борах Прииртышья // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 5–10. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-5-10

Список литературы

[1] Муратова Е.Н., Шиятов С.Г., Залесов С.В., Мочалов С.А. Междунар. конф. «Влияние изменения климата на бореальные и умеренные леса» (Россия, Екатеринбург, 5–10 июня 2006 г.) // Лесоведение, 2007. № 1. С. 74–76.

[2] Мазепа В.С., Дэви Н.М. Образование многоствольных жизненных форм деревьев лиственницы сибирской в экотоне верхней границы леса на Полярном Урале как индикатор изменения климата // Экология, 2007. № 6. С. 471–475.

[3] Матвеев С.М. Дендроиндикация динамики состояния сосновых насаждений Центральной лесостепи. Воронеж: ВГУ, 2003. 272 с.

[4] Данчева А.В., Залесов С.В. Экологический мониторинг лесных насаждений рекреационного назначения. Екатеринбург: УГЛТУ, 2015. 152 с.

[5] Шиятов С.Г., Ваганов Е.А., Кирдянов А.В., Круглов В.Б., Мазепа В.С., Наурзбаев М.М., Хантемиров Р.М. Методы дендрохронологии. Часть I. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации. Красноярск: КрасГУ, 2000. 80 с.

[6] Rinn F. TSAP Time Series Analysis and Presentation. Version 3.0. Reference Manual. Heidelberg, 1996, р. 262.

[7] Holmes R.L. Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement // Tree-Ring Bulletin, 1983, v. 43, pp. 69–78.

[8] Cook E., Holmes R. Guide for Computer Program ARSTAN, Adapted from Users Manual for Program ARSTAN. Laboratory of Tree-Ring Research. University of Arizona, 1986, pp. 50–65.

[9] Cook E., Holmes R. Guide for Computer Program ARSTAN, Adapted from Users Manual for Program ARSTAN. Laboratory of Tree-Ring Research. University of Arizona, 1986, pp. 50–65.

[10] Шиятов С.Г. Дендрохронология верхней границы леса на Урале. М.: Наука, 1986. 136 с.

[11] Гусев А.В., Залесов С.В., Сарсекова Д.Н. Методика определения перспективности интродукции древесных растений // Материалы VII Междунар. науч.-техн. конф. «Социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса в рамках концепции 2020» (Екатеринбург, УГЛТУ, 01 января–31 декабря 2009 г.). Екатеринбург: УГЛТУ, 2009. Ч. 2. С. 271–275.

[12] Бочкарев Ю.Н. Изучение внутривековой динамики ландшафтов северной тайги Западной Сибири методами дендрохронологии // Вестник Московского университета, 2006. Сер. 5. География. № 3. С. 62–67.

[13] Румянцев Д.Е. Диагностика особенностей роста сосны и ели в южной Карелии с использованием методов дендрохронологии: автореф. дисс. ... биол. наук. М.: МГУЛ, 2004. 22 с.

[14] Datsenko N.M., Sonechkin D.M., Yang B. Solving an eigen problem to create reliable tree-ring chronologies // Журнал Сибирского федерального университета. Сер. Биология. 2013. Т. 6. № 3. С. 257–274.

[15] Шиятов С.Г. Дендрохронология верхней границы леса на Урале. М.: Наука, 1986. 136 с.

[16] Румянцев Д.Е. История и методология лесоводственной дендрохронологии. М.: МГУЛ, 2010. 109 с.

[17] Панов В.И. Связь дендрохронологии с крупными биосферными явлениями (на примере изменений ширины годичных древесных колец хвойных растений после извержений вулканов) // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Сер. Естественные и технические науки, 2015. № 7–8. С. 45–55.

[18] Вахнина И.Л. Анализ динамики ширины годичных колец сосны обыкновенной в условиях восточного Забайкалья // Изв. Иркутск. гос. ун-та. Сер. Биология. Экология. 2011. Т. 4. № 3. С. 13–17.

[19] Волков Ю.В., Тартаковский В.А. Математическая модель микроструктуры годичных слоев деревьев // Изв. Томск. политехн. ун-та, 2009. Т. 314. № 5. С. 117–120.

[20] Бенькова А.В., Тарасова В.В., Шишкин А.В. Применение дендрохронологического метода для изучения особенностей роста естественных и искусственных лесных насаждений // Лесоведение, 2006. № 2. С. 3–8.

[21] Колесников Б.П., Зубарева Р.С., Смолоногов Е.П. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1974. 177 с.

Сведения об авторах

Данчева Анастасия Васильевна — канд. с.-х. наук, нач. отдела ТОО «Казахский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации», a.dancheva@mail.ru

Залесов Сергей Вениаминович — д-р с.-х. наук, проректор по науке ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет», Zalesov@usfeu.ru

Муканов Булат Мажитович — д-р с.-х. наук, профессор, зам. ген. директора по внедрению ТОО «Казахский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации»

CLIMATIC FACTORS INFLUENCE ON RADIAL PINE GROWTH IN RIBBON PINE FORESTS IN THE IRTYSH LAND

A.V. Dancheva¹, S.V. Zalesov², B.M. Mukanov¹

¹Kazakh Scientific Research Institute of Forestry and Agroforestry (KazSRIFA), 58, Kirov st., 021704, Shchuchinsk,

Republic of Kazakhstan

²Ural State Forest Engineering University (USFEU), 37, Sibirsky tract st., 620100, Ekaterinburg, Russia

a.dancheva@mail.ru

The article presents the results of a dendroclimatological study of the Scots pine (Pinus sylvestris L.) annual rings, which grows in the conditions of the ribbon pine forests in the Irtysh region (Eastern part of Kazakhstan). The main causes of the climatic condition for the pine radial growth seasonal variability are considered. It has been established that the atmospheric temperature mainly affects the annual ring width while the amount of precipitation affects it least. A close dependence of the pine radial growth on the amount of precipitation, noted in the middle of the twentieth century (1952–1962), declined sharply over the next 50 years. The general tendency has been established that the air temperature (August - September) and rainfall (August) at the end of the growing season of the previous year have increasingly affected the radial growth of Scots pine over the past 15–20 years.

Keywords: pine stands, radial growth, climatic factors, dendroclimatology

Suggested citation: Dancheva A.V., Zalesov S.V., Mukanov B.M. Vliyanie klimaticheskikh faktorov na radial’nyy prirost sosny v lentochnykh borakh Priirtysh’ya [Climatic factors influence on radial pine growth in ribbon pine forests in the Irtysh land]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 5–10. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-5-10

References

[1] Muratova E.N., Shiyatov S.G., Zalesov S.V., Mochalov S.A. Mezhdunarodnaya konferentsiya «Vliyanie izmeneniya klimata na boreal’nye i umerennye lesa» Rossiya, Ekaterinburg, 5–10 iyunya 2006 g. [International Conference «The Impact of Climate Change on Boreal and Temperate Forests» Russia, Yekaterinburg, June 5–10, 2006]. Lesovedenie [Forest Science], 2007, no. 1, pp. 74–76.

[2] Mazepa V.S., Devi N.M. Obrazovanie mnogostvol’nykh zhiznennykh form derev’ev listvennitsy sibirskoy v ekotone verkhney granitsy lesa na Polyarnom Urale kak indikator izmeneniya klimata [The formation of multi-stemmed life forms of Siberian larch trees in the ecotone of the upper forest border in the Polar Urals as an indicator of climate change]. Ekologiya [Ecology], 2007, no. 6, pp. 471–475.

[3] Matveev S.M. Dendroindikatsiya dinamiki sostoyaniya sosnovykh nasazhdeniy Tsentral’noy lesostepi [Dendroindication of the dynamics of the state of pine plantations of the Central forest-steppe]. Voronezh: Voronezh State University, 2003, 272 p.

[4] Dancheva A.V., Zalesov S.V. Ekologicheskiy monitoring lesnykh nasazhdeniy rekreatsionnogo naznacheniya [Ecological monitoring of recreational forest plantations]. Yekaterinburg: Ural State Technical University, 2015, 152 p.

[5] Shiyatov S.G., Vaganov E.A., Kirdyanov A.V., Kruglov V.B., Mazepa V.S., Naurzbaev M.M., Khantemirov R.M. Metody dendrokhronologii. Chast’ I. Osnovy dendrokhronologii. Sbor i poluchenie drevesno-kol’tsevoy informatsii [Methods of dendrochronology. Part I. Fundamentals of Dendrochronology. Collection and receipt of tree-ring information]. Krasnoyarsk: Krasnoyarsk State University, 2000, 80 p.

[6] Rinn F. TSAP Time Series Analysis and Presentation. Version 3.0. Reference Manual. Heidelberg, 1996, р. 262.

[7] Holmes R.L. Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement // Tree-Ring Bulletin, 1983, v. 43, pp. 69–78.

[8] Cook E., Holmes R. Guide for Computer Program ARSTAN, Adapted from Users Manual for Program ARSTAN. Laboratory of Tree-Ring Research. University of Arizona, 1986, pp. 50–65.

[9] Cook E., Holmes R. Guide for Computer Program ARSTAN, Adapted from Users Manual for Program ARSTAN. Laboratory of Tree-Ring Research. University of Arizona, 1986, pp. 50–65.

[10] Shiyatov S.G. Dendrokhronologiya verkhney granitsy lesa na Urale [Dendrochronology of the upper border of the forest in the Urals]. Moscow: Nauka, 1986, 136 p.

[11] Gusev A.V., Zalesov S.V., Sarsekova D.N. Metodika opredeleniya perspektivnosti introduktsii drevesnykh rasteniy [Methods for determining the prospects of introduction of woody plants] Materialy VII mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Sotsial’no-ekonomicheskie i ekologicheskie problemy lesnogo kompleksa v ramkakh kontseptsii 2020», Ekaterinburg, UGLTU, 01 yanvarya–31 dekabrya 2009 g. [Proceedings of the VII International Scientific and Technical Conference «Socio-economic and environmental problems of the forest complex in the framework of the concept 2020», Yekaterinburg, UGLTU, January 1 to December 31, 2009]. Ekaterinburg: UGLTU, 2009, part. 2, pp. 271–275.

[12] Bochkarev Yu.N. Izuchenie vnutrivekovoy dinamiki landshaftov severnoy taygi zapadnoy sibiri metodami dendrokhronologii [The study of the centuries-old dynamics of the landscapes of the northern taiga of western Siberia by the methods of dendrochronology]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 5: Geografiya [Moscow University Physics Bulletin. Ser. 5: Geography], 2006, no. 3, pp. 62–67.

[13] Rumyantsev D.E. Diagnostika osobennostey rosta sosny i eli v yuzhnoy Karelii s ispol’zovaniem metodov dendrokhronologii [Diagnosis of the features of pine and spruce growth in southern Karelia using dendrochronology methods]. Diss. Sci. (Biol.). Moscow: MGUL, 2004, 22 p.

[14] Datsenko N.M., Sonechkin D.M., Yang B. Solving an eigen problem to create reliable tree-ring chronologies. Zhurnal Sibirskogo federal’nogo universiteta. Seriya: Biologiya [Journal of the Siberian Federal University. Series: Biology], 2013, v. 6, no. 3, pp. 257–274.

[15] Shiyatov S.G. Dendrokhronologiya verkhney granitsy lesa na Urale [Dendrochronology of the upper border of the forest in the Urals]. Moscow: Nauka, 1986, 136 p.

[16] Rumyantsev D.E. Istoriya i metodologiya lesovodstvennoy dendrokhronologii [History and methodology of forestry dendrochronology]. Moscow: MGUL, 2010, 109 p.

[17] Panov V.I. Svyaz’ dendrokhronologii s krupnymi biosfernymi yavleniyami (na primere izmeneniy shiriny godichnykh drevesnykh kolets khvoynykh rasteniy posle izverzheniy vulkanov) [The connection of dendrochronology with large biosphere phenomena (on the example of changes in the width of annual tree rings of conifers after volcanic eruptions)]. Sovremennaya nauka: aktual’nye problemy teorii i praktiki. Seriya: Estestvennye i tekhnicheskie nauki [Modern Science: Actual Problems of Theory and Practice. Series: Natural and Technical Sciences], 2015, no. 7–8, pp. 45–55.

[18] Vakhnina I.L. Analiz dinamiki shiriny godichnykh kolets sosny obyknovennoy v usloviyakh vostochnogo Zabaykal’ya [Analysis of the dynamics of the width of annual rings of Scots pine in the conditions of eastern Transbaikalia] Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Biologiya. Ekologiya [Bulletin of the Irkutsk State University. Series: Biology. Ecology]. 2011, v. 4, no. 3, pp. 13–17.

[19] Volkov Yu.V., Tartakovskiy V.A. Matematicheskaya model’ mikrostruktury godichnykh sloev derev’ev [A mathematical model of the microstructure of tree annual layers] Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta [Bulletin of the Tomsk Polytechnic University], 2009, v. 314, no. 5, pp. 117–120.

[20] Ben’kova A.V., Tarasova V.V., Shishkin A.V. Primenenie dendrokhronologicheskogo metoda dlya izucheniya osobennostey rosta estestvennykh i iskusstvennykh lesnykh nasazhdeniy [The use of the dendrochronological method for studying the growth characteristics of natural and artificial forest plantations]. Lesovedenie [ Forestry], 2006, no. 2, pp. 3–8.

[21] Kolesnikov B.P., Zubareva R.S., Smolonogov E.P. Lesorastitel’nye usloviya i tipy lesov Sverdlovskoy oblasti [Forest conditions and types of forests in the Sverdlovsk region]. Sverdlovsk: UC USSR Academy of Sciences, 1974, 177 p.

Authors’ information

Dancheva Anastasiya Vasil’evna — Cand. Sci. (Agriculture), Head of Department «Kazakh research Institute of forestry and agroforestry», a.dancheva@mail.ru

Zalesov Sergey Veniaminovich — Dr. Sci. (Agriculture), Vice-rector for science of the «Ural state forest engineering University», Zalesov@usfeu.ru

Mukanov Bulat Mazhitovich — Dr. Sci. (Agriculture), Professor of the «Kazakh research Institute of forestry and agroforestry»

2

ДИНАМИКА РОСТА ЛИСТВЕННИЧНО-ЕЛОВЫХ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР К.Ф. ТЮРМЕРА

11–16

УДК 630*232

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-11-16

М.Д. Мерзленко¹, П.Г. Мельник^{1, 2}, А.Н. Маликов^{1, 3}

¹Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт лесоведения РАН (ИЛАН РАН), 140030,

Московская обл., Одинцовский р-н, с. Успенское, ул. Советская, 21

²МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д. 1

³«Центрлеспроект», Филиал ФГБУ «Рослесинфорг», 141280, Московская обл., г. Ивантеевка, ул. Заводская, д. 10

md.merzlenko@mail.ru

Приведены результаты многолетнего опыта выращивания смешанных лесных культур из лиственницы европейской и ели европейской в западном Подмосковье, в насаждении, созданном в 1863 г. лесоводом-классиком Карлом Францевичем Тюрмером на территории Порецкой лесной дачи графа Алексея Сергеевича Уварова. Изучением хода роста в этом долговременном опыте регулярно занимались лесоводы разных поколений. В настоящее время искусственный древостой перешагнул полуторавековой рубеж. Ввиду изначально большого размера постоянной пробной площади проанализированы изменения в распределении деревьев лиственницы европейской по ступеням толщины за последние 48 лет. В древостое просматривается наличие очень крупных стволов деревьев толщиной в 130-летних культурах до 76 см, а в 158-летних — 88 см. Исследования показали возможность достижения этими лесными культурами к возрасту спелости очень высоких запасов стволовой древесины — свыше 1300 м3/га, не считая поступлений от рубок промежуточного пользования. Ель европейская изначально отставала в росте по высоте от лиственницы европейской. Однако в отличие от ели второго яруса, рост по высоте ели первого яруса был стабильно синхронен (особенно в возрасте 50–110 лет) по отношению к пологу лиственницы. Как компонент искусственного дендроценоза, ель положительно укрепляет вертикальный профиль насаждения. Показано, что лиственница европейская в сочетании с елью европейской формирует долговечные искусственные древостои, однако вследствие очень больших высот деревьев лиственницы (высота отдельных экземпляров в 158 лет достигает 48 м) они подвергаются вывалам ураганными ветрами.

Ключевые слова: лиственница европейская (Larix decidua Mill.), ель европейская, тип лесных культур, динамика роста, лесоводственный эффект, интродукция, Карл Францевич Тюрмер

Ссылка для цитирования: Мерзленко М.Д., Мельник П.Г., Маликов А.Н. Динамика роста лиственнично-еловых лесных культур К.Ф. Тюрмера // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 11–16. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-11-16

Список литературы

[1] Яблоков А.С. Культура лиственницы и уход за насаждениями. М.: Гослестехиздат, 1934. 128 с.

[2] Тимофеев В.П. Лиственница в культуре. М.-Л.: Гослестехиздат, 1947. 296 с.

[3] Васильев Я.Я. Насаждения европейской лиственницы в Поречье Уваровского района Московской области // Тр. Ботанического института им. В.Л. Комарова АН СССР. Сер. 4. Вып. 1. 1950. С. 59–78.

[4] Тимофеев В.П. Роль лиственницы в поднятии продуктивности лесов. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 160 с.

[5] Рубцов М.В., Мерзленко М.Д. Лесные культуры К.Ф. Тюрмера. М.: ЦБНТИлесхоз, 1975. 42 с.

[6] Тимофеев В.П. Лесные культуры лиственницы. М.: Лесная пром-сть, 1977. 216 с.

[7] Писаренко А.И., Мерзленко М.Д. Создание искусственных лесов. М.: Агропромиздат, 1990. 270 с.

[8] Мерзленко М.Д., Коженкова А.А. Интродукция лиственницы европейской в Поречье // Науч. тр. МГУЛ, 1994. Вып. 275. С. 86–95.

[9] Thürmer K. Bewirtschaftung der Privatwaldungen // Allgemeine Forst und Jagzeitung, November, 1877, pp. 385–391.

[10] Мерзленко М.Д., Бабич Н.А. Теория и практика искусственного лесовосстановления. Архангельск: САФУ, 2011. 239 с.

[11] Родин А.Р., Мерзленко М.Д. Методические рекомендации по изучению лесных культур старших возрастов. М.: ВАСХНИЛ, 1983. 36 с.

[12] Чернов Н.Н., Соловьев В.М., Нагимов З.Я. Методические основы лесокультурных исследований. Екатеринбург: УГЛТУ, 2012. 422 с.

[13] Елфимова Е.Н. Рост культуры в даче Поречье Уваровского лесхоза // Лесное хозяйство, 1938. № 6. С. 55–61.

[14] Поляков А.Н., Ипатов Л.Ф., Успенский В.В. Продуктивность лесных культур. М.: Агропромиздат, 1986. 240 с.

[15] Рубцов М.В., Мерзленко М.Д., Глазунов Ю.Б., Николаев Д.К. Лесоводственная экскурсия в тюрмеровские леса Поречья. М.: ИЛАН РАН, 1998. 35 с.

[16] Мерзленко М.Д. Об эталонных культурах хвойных пород зоны смешанных лесов // Вестник сельскохозяйственной науки, 1978. № 6. С. 117–124.

[17] Клычников А.М., Мельник П.Г., Байков А.А. Продуктивность лиственницы в лесничестве «Загон» // Леса Евразии — Белорусское Поозерье: Материалы XII Междунар. конф. молодых ученых, посвященной 145-летию со дня рождения профессора Г.Ф. Морозова. Нац. парк «Братиславские озера», 30 сентября – 6 октября 2012 г. М.: МГУЛ, 2012. С. 168–170.

[18] Карасев Н.Н. Повышение продуктивности лесов Подмосковья путем интродукции лиственницы: автореф. дисс. … канд. с.-х. наук: 06.03.01. М., 2009. 21 с.

[19] Павловский Н.А., Мельник П.Г., Постников А.А. Продуктивность экотипов лиственницы в смешанных с елью насаждениях // Леса Евразии — Белорусское Поозерье: Материалы XII Междунар. конф. молодых ученых, посвященной 145-летию со дня рождения профессора Г.Ф. Морозова. Нац. парк «Братиславские озера», 30 сентября – 6 октября 2012 г. М.: МГУЛ, 2012. С. 193–195.

[20] Мельник П.Г., Карасев Н.Н., Лещев Г.А. Популяционно-географическая изменчивость лиственницы в фазе приспевания // Леса Евразии — Белорусское Поозерье: Материалы XII Междунар. конф. молодых ученых, посвященной 145-летию со дня рождения профессора Г.Ф. Морозова. Нац. парк «Братиславские озера», 30 сентября – 6 октября 2012 г. М., 2013. С. 189–191.

Сведения об авторах

Мерзленко Михаил Дмитриевич — д-р с.-х. наук, профессор, гл. науч. сотр. ФГБУН Институт лесоведения РАН, md.merzlenko@mail.ru

Мельник Петр Григорьевич — канд. с.-х. наук, доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал); ст. науч. сотр. ФГБУН Институт лесоведения РАН, melnik_petr@bk.ru

Маликов Александр Николаевич — аспирант, ФГБУН Институт лесоведения РАН, инженер-таксатор «Центрлеспроект», филиал ФГБУ «Рослесинфорг», klevenivo1988@mail.ru

GROWTH DYNAMICS OF LARCH-SPRUCE MIXED STANDS ESTABLISHED BY K.F. TURMER

M.D. Merzlenko¹, P.G. Melnik^{1, 2}, A.N. Malikov^{1, 3}

¹Institute of Fоrеst Science Russian Academy of Sciences, 21, Sovetskaya st., 140030, Uspenskoe, Moscow reg., Russia

²BMSTU (Mytishchi branch), 1, 1st Institutskaya st., 141005, Mytishchi, Moscow reg., Russia

³«Roslesinforg» «Tsentrlesprojekt», 10, Zavodskaya st., 141280, Ivanteevka, Moscow reg., Russia

md.merzlenko@mail.ru

The results of a long term experiment on the growth of European larch and European spruce mixed forests in the northern part of the Moscow region are presented in this article. The stand was established in 1863 by Karl Frantsevitch Turmer at the territory of Poretskaya Forest Estate that was owned by count Aleksei Sergejevitch Uvarov. Different generation of foresters observed the development of this experiment. Nowadays the stand is more than 150 years old. European Larch distribution was analysed within the last 48 years and according to different diameter classes. Such an analysis became possible due to the large area of the permanent sample plot. Large trees were observed in the stand. The maximum diameter at the age of 130 years is 76 cm. In the stands that are 158 years old the diameter is up to 88 cm. The research showed that this stands can reach rather high, more than 1300 m3/ha, stand volume excluding intermediate selection cuttings. The European Spruce initially showed poorer results in terms of height growth. However the spruce that made up the first growth level, especially at the age of 50–110 years, was synchronized with the larch canopy. Spruce improves vertical profile of such stands. The European Larch in combination with the European Spruce forms sustainable artificial stands. However and due to the height of some larch trees (up to 48 meters at the age of 158) they suffer from windfall.

Keywords: European Larch (Larix decidua Mill.), European Spruce, forest plantation type, growth dynamics, silvicultural effect, species introduction, Karl Frantsevitch Turmer

Suggested citation: Merzlenko M.D., Melnik P.G., Malikov A.N. Dinamika rosta listvennichno-elovykh lesnykh kul’tur K.F. Tyurmera [Growth dynamics of larch-spruce mixed stands established by K.F. Turmer]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 11–16. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-11-16

References

[1] Yablokov A.S. Kul’tury listvennitsy i ukhod za nasazhdeniyami [Larch cultures and planting care]. Moscow: Goslesbumizdat, 1934, 128 p.

[2] Timofeev V.P. Listvennitsa v kul’ture [Larch in culture]. Moscow–Leningrad: Goslestechizdat, 1947, 296 p.

[3] Vasil’ev Ya.Ya. Nasazhdeniya evropeyskoy listvennitsy v Porech’e Uvarovskogo rayona Moskovskoy oblasti [Planting of European larch in Porechye, Uvarovsky District, Moscow Region]. Trudy Botanicheskogo instituta im. V.L. Komarova AN SSSR [Transactions of the Botanical Institute named after V.L. Komarov Academy of Sciences of the USSR], 1950, ser. 4, v. 1, pp. 59–78.

[4] Timofeev V.P. Rol’ listvennitsy v podnyatii produktivnosti lesov [The role of larch in raising forest productivity]. Moscow: AN SSSR, 1961, 160 p.

[5] Rubtsov M.V., Merzlenko M.D. Lesnye kul’tury K.F. Tyurmera [Forest plantation K.F. Türmer]. Moscow: TsBNTIleskhoz, 1975, 42 p.

[6] Timofeev V.P. Lesnye kul’tury listvennitsy [Larch forest plantation]. Moscow: Lesnaya promyshlennost’ [Forest industry], 1977, 216 p.

[7] Pisarenko A.I., Merzlenko M.D. Sozdanie iskusstvennykh lesov [Creation of artificial forests]. Moscow: Agropromizdat, 1990, 270 p.

[8] Merzlenko M.D., Kozhenkova A.A. Introduktsiya listvennitsy evropeyskoy v Porech’e [Introduction of European larch in Porechye]. Nauchnye trudy MSFU [Scientific works of Moscow State Forest University], 1994, v. 275, pp. 86–95.

[9] Thürmer K. Bewirtschaftung der Privatwaldungen. Allgemeine Forst und Jagzeitung, November, 1877, pp. 385–391.

[10] Merzlenko M.D., Babich N.A. Teoriya i praktika iskusstvennogo lesovosstanovleniya [Theory and practice of artificial reforestation]. Arkhangel’sk: SAFU, 2011, 239 p.

[11] Rodin A.R., Merzlenko M.D. Metodicheskie rekomendatsii po izucheniyu lesnykh kul’tur starshikh vozrastov [Guidelines for the study of older forest crops]. Moscow: VASKhNIL, 1983, 36 p.

[12] Chernov N.N., Solov’ev V.M., Nagimov Z.Ya. Metodicheskie osnovy lesokul’turnykh issledovaniy [Methodological foundations of forest culture research]. Ekaterinburg: UGLTU, 2012, 422 p.

[13] Elfimova E.N. Rost kul’tury v dache Porech’e Uvarovskogo leskhoza [The growth of culture in the dacha Porechye of the Uvarov forestry]. Lesnoe khozyaystvo [Forestry], 1938, no. 6, pp. 55–61.

[14] Polyakov A.N., Ipatov L.F., Uspenskiy V.V. Produktivnost’ lesnykh kul’tur [Productivity of forest crops]. Moscow: Agropromizdat, 1986, 240 p.

[15] Rubtsov M.V., Merzlenko M.D., Glazunov Yu.B., Nikolaev D.K. Lesovodstvennaya ekskursiya v tyurmerovskie lesa Porech’ya [Silvicultural excursion to the Türmer forests of Porechye]. Moscow: ILAN RAN, 1998, 35 p.

[16] Merzlenko M.D. Ob etalonnykh kul’turakh khvoynykh porod zony smeshannykh lesov [About reference coniferous cultures of the mixed forest zone]. Vestnik sel’skokhozyaystvennoy nauki [Bulletin of Agricultural Science], 1978, no. 6, pp. 117–124.

[17] Klychnikov A.M., Melnik P.G., Baikov А.А. Produktivnost’ listvennitsy v lesnichestve «Zagon» [Larch productivity in «Zagon» forest district]. Lesa Evrazii — Belorusskoe Poozer’e: Materialy XII Mezhdunarodnoy konferentsii molodykh uchenykh, posvyashchennoy 145-letiyu so dnya rozhdeniya professora G.F. Morozova [Eurasian Forests — Belarusian Lake District (Belorusskoye Poozerie): Materials of the XII International Conference of Young Scientists, dedicated to 145th anniversary from the date of Prof. G.F. Morozov’s birth]. Moscow: MGUL, 2012, pp. 168–170.

[18] Karasev N.N. Povyshenie produktivnosti lesov Podmoskov’ya putem introduktsii listvennitsy [Increasing forest productivity in the Moscow Region by introducing larch]. Diss. Sci. (Agric.) 06.03.01. Moscow, 2009, 21 p.

[19] Pavlovsky N.A., Melnik P.G., Postnikov A.A. Produktivnost’ ekotipov listvennitsy v smeshannykh s el’yu nasazhdeniyakh [Productivity of ecotypes of larch in the stands mixed with spruce]. Lesa Evrazii — Belorusskoe Poozer’e: Materialy XII Mezhdunarodnoy konferentsii molodykh uchenykh, posvyashchennoy 145-letiyu so dnya rozhdeniya professora G.F. Morozova [Eurasian Forests — Belarusian Lake District (Belorusskoye Poozerie): Materials of the XII International Conference of Young Scientists, dedicated to 145th anniversary from the date of Prof. G.F. Morozov’s birth]. Moscow: MGUL, 2012, pp. 193–195.

[20] Melnik P.G., Karasev N.N., Leschev G.A. Populyatsionno-geograficheskaya izmenchivost’ listvennitsy v faze prispevaniya [Population and georgraphical variability of the larch in the phase of prematurity]. Lesa Evrazii — Belorusskoe Poozer’e: Materialy XII Mezhdunarodnoy konferentsii molodykh uchenykh, posvyashchennoy 145-letiyu so dnya rozhdeniya professora G.F. Morozova [Eurasian Forests — Belarusian Lake District (Belorusskoye Poozerie): Materials of the XII International Conference of Young Scientists, dedicated to 145th anniversary from the date of Prof. G.F. Morozov’s birth]. Moscow: MGUL, 2012, pp. 189–191.

Authors’ information

Merzlenko Mikhail Dmitriyevich — Dr. Sci. (Agricultural), Professor, Chief Scientist of the Institute of Fоrеst Science Russian Academy of Sciences, md.merzlenko@mail.ru

Melnik Petr Grigoryevich — Cand. Sci. (Agricultural), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), Senior Staff Scientist, Institute of Fоrеst Science Russian Academy of Sciences, melnik_petr@bk.ru

Malikov Aleksander Nikolaevich — Pg., Institute of the Fоrеst Science Russian Academy of Sciences, tax engineer of the «Tsentrlesprojekt» «Roslesinforg», klevenivo1988@mail.ru

3

АНАЛИЗ И РЕСУРСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФЛОРЫ ОКРЕСТНОСТЕЙ КАРМАНОВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

17–22

УДК 630.582

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-17-22

Н.Н. Минина, Л.И. Гилимшина

ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет» (Бирский филиал), 452453, Башкортостан, г. Бирск, ул. Интернациональная, д. 10

mnn27@mail.ru

Представлены данные, полученные в результате изучения флоры окрестностей Кармановского водохранилища Республики Башкортостан. Установлено наличие 13 видов деревьев, 3 вида кустарников, 96 видов травянистых растений — всего 113 видов. Проведен систематический анализ, позволивший определить, что на изученной территории наиболее распространены семейства Asteraceae, Fabaceae, Poaceae, Brassicaceae, Polygonaceae. Отмечено, что по типам опыления преобладают энтомофильные (51 вид) и самоопыляющиеся растения (34 вида). Установлено преобладание светолюбивых (60 видов) и теневыносливых (49 видов) растений. Обнаружены тенелюбивые растения (4 вида). Определены группы таких растений, как светолюбивые Betula pendula Roth., Larix sibirica L., Pinus silvestris L., которые произрастают в разреженных посадках, тенелюбивые — Acer negundo L., Tilia cordata Mill. и травянистые растения степей — Plantago major L., Phleum nodosum L. Приведена ресурсная характеристика исследуемых видов растений. Перечислены лекарственные растения, встречающиеся в рассматриваемой флоре, например Crataegus sanguinea, Quercus robur L., Viburnum opulus L., Tilia cordata L., Rubus idaeus L., Sorbus aucuparia L., Pinus sylvestris L., Padus avium Mill., Rosa majalis Herrm., Equisetum arvense L., Hypericum perforatum L. и др.

Ключевые слова: флора, анализ флоры, систематический анализ, таксономический анализ, жизненные формы

Ссылка для цитирования: Минина Н.Н., Гилимшина Л.И. Анализ и ресурсная характеристика флоры окрестностей Кармановского водохранилища Республики Башкортостан // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 17–22. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-17-22

Список литературы

[1] Антипин И.А., Минина Н.Н. Анализ флоры с. Прибельский муниципального района Кармаскалинский район Республики Башкортостан по жизненным формам // Сб. статей Междунар. науч.-практ. конф. «Внедрение результатов инновационных разработок: проблемы и перспективы», 15 августа 2017 г., г. Уфа. В 2 ч. Ч.2. Уфа: АЭТЕРНА, 2017. С. 29–33.

[2] Наумова Л.Г., Миркин Б.М., Мулдашев А.А., Мартыненко В.Б., Ямалов С.М. Флора и растительность Башкортостана. Уфа: БГПУ, 2011. 174 с.

[3] Растительный мир Башкортостана. URL: http://www. uralgeo.net/flora_ba (дата обращения 04.04.2018).

[4] Флора. URL: http://greendom.net/link.html (дата обращения 01.05.2018).

[5] Флора и растительность Башкортостана. URL: http:// herba.msu.ru/shipunov/school/books/

naumova2011_flora_i_rastitelnost_baschkortostana.pdf (дата обращения 22.04.2018).

[6] Индикаторная роль растительности при экологических исследованиях. URL: http://www.eco.nw.ru/lib/ data/10/07/020710.htm (дата обращения 18.04.2018).

[7] Азанов А. Бассейновый совет в Уфе: водные ресурсы Башкортостана // Табигат, 2013. № 1. С. 10–11.

[8] Арамелева О. Состояние водных ресурсов в цифрах и фактах // Табигат, 2012. № 2. С. 12–13.

[9] Хасанова Д.Н., Шакирова С.М., Исянбаев М.Н. Рациональное использование водных ресурсов как фактор устойчивого социально-экономического развития региона (на примере Республики Башкортостан) // Современные проблемы науки и образования, 2014. № 5. С. 78–85.

[10] Загитова Л.Р. Особенности формирования водных ресурсов Республики Башкортостан // Медицина труда и экология человека, 2016. № 2. С. 38–43.

[11] Зинатуллина В.Р., Минина Н.Н. Флора Аскинского района деревни Бильгиш // Сб. статей Междунар. науч.-практ. конф. «Проблемы современных интеграционных процессов и пути их решения». (3 апреля 2017 г., г. Казань). В 2 ч. Ч. 2. Уфа: МЦИИ Омега Сайнс, 2017. С. 3–5.

[12] Носов С.И., Хасанова Д.Н., Юлаева Г.Н. Экономическая оценка водных ресурсов в управлении природопользованием // Современные проблемы управления проектами в инвестиционно-строительной сфере и природопользовании / под ред. В.И. Ресина, 2017. С. 124–129.

[13] Хасанова Д.Н. Водные ресурсы Республики Башкортостан: проблемы потребления, охраны и обеспеченности // сб. науч. тр. «Актуальные вопросы университетской науки». Уфа, 2016. С. 404–415.

[14] Козлова Г.Г., Онина С.А., Минина Н.Н., Михайлова А.С. Определение содержания селена и тяжелых металлов в растительном сырье и прикорневой почве // Проблемы региональной экологии, 2018. № 4. С. 22–24.

[15] Минина Н.Н., Гилимшина Л.И. Флора окрестностей Кармановского водохранилища Республики Башкортостан // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию Горно-Алтайского государственного университета «Трансграничные регионы в условиях глобальных изменений: современные вызовы и перспективы развития», 26–28 ноября 2019. Горно-Алтайск: ГАГУ, 2019. С. 112–115.

[16] Козлова Г.Г., Зинов А.С., Минина Н.Н., Онина С.А., Усманов С.М. Сравнительная характеристика некоторых химических показателей воды озер Подворное, Долгое и Широкое Бирского района Республики Башкортостан // Современные проблемы науки и образования, 2017. № 5. С. 357.

[17] Minigazimov N., Khaidarshina E., Abdrahmanov R., Safarova V., Shaidullina G., Khasanova L., Mustafin R., Zagitova L., Kutliyarov D., Kutliyarov A. City snow dumps of a large industrial centre as a source of surface water pollution (on the example of Ufa city) // Asian Journal of Water, Environment and Pollution, 2019, t. 16, no. 2, pp. 51–58.

[18] Mustafin R.F., Ryzhkov I.B., Sultanova R.R., Khabirov I.K., Khasanova L.M., Zagitova L.R., Asylbaev I.G., Kutliyarov D.N., Zubairov R.R., Rayanova A.R. Assessment of slope stability in coastal water protection zones // Journal of Engineering and Applied Sciences, 2018, t. 13, no. S10, pp. 8331–8337.

[19] Zagitova L.R., Minigazimov N.S., Khaidarshina E.T., Kutliyarov D.N., Kutliyarov A.N. Impact of anthropogenic factors on runoff formation in the Southern Urals // Asian Journal of Water, Environment and Pollution, 2019, t. 16, no. 4, pp. 7–15.

[20] Исянбаев М.Н. Стратегия развития территориальных социально-экономических систем региона: приоритетные направления, механизмы реализации // Проблемы востоковедения, 2018. № 3 (81). С. 21–26.

Сведения об авторах

Минина Наталья Николаевна — канд. биол. наук, доцент ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет» (Бирский филиал), mnn27@mail.ru

Гилимшина Лейла Илшатовна — магистрант ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет» (Бирский филиал)

ANALYSIS AND RESOURCE CHARACTERISTICS OF FLORA SURROUNDING KARMANOVO RESERVOIR IN BASHKORTOSTAN REPUBLIC

N.N. Minina, L.I. Gilimshinа

Bashkir State University (Birsk branch), 10, st. International, Birsk, Bashkortostan, 452453, Russia

mnn27@mail.ru

The article presents data on the study of the flora of the neighborhoods of the Karmanovsky reservoir of the Republic of Bashkortostan. This flora contains 113 species of plants: 13 species of trees, 3 species of shrubs, 96 species of herbaceous plants. In a systematic analysis, it was determined that the most represented families in the study area are representatives of Asteraceae, Fabaceae, Poaceae, Brassicaceae, Polygonaceae. It is noted that by pollination types in the flora of the vicinity of the Karmanovsky reservoir, plants pollinated with insects prevail — 51 species, and self-pollinating plants — 34 species. As a result of the analysis of the flora of the neighborhoods of the Karmanovsky reservoir, light-loving plants (60 species) and shade-tolerant plants prevail (49 species), shade-loving species are found (4 species), for example, many trees and shrubs belong to the group of light-loving plants, for example, Betula pendula Roth., Larix sibirica L., Pinus silvestris L., which grow in Ezhzhennye landings. These include herbaceous plants of the steppes (Plantago major L., Phleum nodosum L.). Shade-loving — Acer negundo L., Tilia cordata Mill., etc. The paper presents data on the resource characteristics of the studied plant species. In the flora of the vicinity of the Karmanovsky reservoir there are rocks with hard (Quercus robur L., Acer negundo L., Acer platanoides L.) and soft wood (Tilia cordata Mill., Betula pendula L.). A list of medicinal plants found in this flora is given, for example, Crataegus sanguinea, Quercus robur L., Viburnum opulus L., Tilia cordata L., Rubus idaeus L., Sorbus aucuparia L., Pinus sylvestris L., Padus avium Mill., Rosa majalis Herrm., Equisetum arvense L., Hypericum perforatum L., etc.

Keywords: flora, flora analysis, systematic analysis, taxonomic analysis, life forms

Suggested citation: Minina N.N., Gilimshinа L.I. Analiz i resursnaya kharakteristika flory okrestnostey Karmanovskogo vodokhranilishcha Respubliki Bashkortostan [Analysis and resource characteristics of flora surrounding Karmanovo reservoir in Bashkortostan Republic]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 17–22. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-17-22

References

[1] Antipin I.A., Minina N.N. Analiz flory s. Pribel’skiy munitsipal’nogo rayona Karmaskalinskiy rayon Respubliki Bashkortostan po zhiznennym formam [Flora analysis Pribelsky municipal district Karmaskalinsky district of the Republic of Bashkortostan on life forms] Sb. statey Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Vnedrenie rezul’tatov innovatsionnykh razrabotok: problemy i perspektivy» [Introduction of the results of innovative developments: problems and prospects a collection of articles of the International Scientific and Practical Conference (August 15, 2017, Ufa). In 2 hours. Part 2]. Ufa: AETERNA, 2017, pp. 29–33.

[2] Naumova L.G., Mirkin B.M., Muldashev A.A., Martynenko V.B., Yamalov S.M. Flora i rastitel’nost’ Bashkortostana [Flora and vegetation of Bashkortostan: studies. allowance]. Ufa: BSPU, 2011, 174 p.

[3] Rastitel’nyy mir Bashkortostana [The flora of Bashkortostan]. Available at: http://www.uralgeo.net/flora_ba (accessed 04.04.2018).

[4] Flora [Flora]. Available at: http://greendom.net/link.html (accessed 01.05.2018).

[5] Flora i rastitel’nost’ Bashkortostana [Flora and vegetation of Bashkortostan]. Available at: http://herba.msu.ru/shipunov/ school/books/naumova2011_flora_i_rastitelnost_baschkortostana.pdf (accessed 22.04.2018).

[6] Indikatornaya rol’ rastitel’nosti pri ekologicheskikh issledovaniyakh [The indicator role of vegetation in environmental studies]. Available at: http://www.eco.nw.ru/lib/data/10/07/020710.htm (accessed 18.04.2018).

[7] Azanov A. Basseynovyy sovet v Ufe: vodnye resursy Bashkortostana [Basin Council in Ufa: the water resources of Bashkortostan]. Tabigat, 2013, no. 1, pp. 10–11.

[8] Arameleva O. Sostoyanie vodnykh resursov v tsifrakh i faktakh [The state of water resources in facts and figures]. Tabigat, 2012, no. 2, pp. 12–13.

[9] Khasanova D.N., Shakirova S.M., Isyanbaev M.N. Ratsional’noe ispol’zovanie vodnykh resursov kak faktor ustoychivogo sotsial’no-ekonomicheskogo razvitiya regiona (na primere Respubliki Bashkortostan) [Rational use of water resources as a factor of sustainable socio — economic development of the region (on the example of the Republic of Bashkortostan)] Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education]. 2014, no. 5, pp. 78–85.

[10] Zagitova L.R. Osobennosti formirovaniya vodnykh resursov Respubliki Bashkortostan [Features of the formation of water resources of the Republic of Bashkortostan] Meditsina truda i ekologiya cheloveka [Occupational medicine and human ecology], 2016, no. 2, pp. 38–43.

[11] Zinatullina V.R., Minina N.N. Flora Askinskogo rayona derevni Bil’gish [Flora of the Askinsky district of the Bilgish village] Sbornik statey Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Problemy sovremennykh integratsionnykh protsessov i puti ikh resheniya» [Problems of modern integration processes and ways to solve them. Collection of articles of the International Scientific and Practical Conference], April 3, 2017, Kazan, part 2. Ufa: MTsII Omega Sayns, 2017, pp. 3–5.

[12] Nosov S.I., Khasanova D.N., Yulaeva G.N. Ekonomicheskaya otsenka vodnykh resursov v upravlenii prirodopol’zovaniem [Economic assessment of water resources in nature management] Sovremennye problemy upravleniya proektami v investitsionno-stroitel’noy sfere i prirodopol’zovanii [Modern problems of project management in the investment and construction industry and environmental management]. Ed. V.I. Resin, 2017, pp. 124–129.

[13] Khasanova D.N. Vodnye resursy Respubliki Bashkortostan: problemy potrebleniya, okhrany i obespechennosti [Water resources of the Republic of Bashkortostan: problems of consumption, protection and security] Sb. nauch. tr. «Aktual’nye voprosy universitetskoy nauki» [«Actual issues of university science»]. Ufa, 2016, pp. 404–415.

[14] Kozlova G.G., Onina S.A., Minina N.N., Mikhaylova A.S. Opredelenie soderzhaniya selena i tyazhelykh metallov v rastitel’nom syr’e i prikornevoy pochve [Determination of the content of selenium and heavy metals in plant raw materials and basal soil]. Problemy regional’noy ekologii [Problems of Regional Ecology], 2018, no. 4, pp. 22–24.

[15] Minina N.N., Gilimshina L.I. Flora okrestnostey Karmanovskogo vodokhranilishcha Respubliki Bashkortostan [Flora of the surroundings of the Karmanovsky reservoir of the Republic of Bashkortostan] Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy 70-letiyu Gorno-Altayskogo gosudarstvennogo universiteta «Transgranichnye regiony v usloviyakh global’nykh izmeneniy: sovremennye vyzovy i perspektivy razvitiya» [Materials of the International scientific-practical conference dedicated to the 70th anniversary of the Gorno-Altai State University «Transboundary regions in the context of global changes: modern challenges and development prospects»] November 26–28, 2019, pp. 112–115 .

[16] Kozlova G.G., Zinov A.S., Minina N.N., Onina S.A., Usmanov S.M. Sravnitel’naya kharakteristika nekotorykh khimicheskikh pokazateley vody ozer Podvornoe, Dolgoe i Shirokoe Birskogo rayona Respubliki Bashkortostan [A comparative characteristic of some chemical indicators of water in the Podvornoye, Dolgoye and Shirokoye lakes of the Birsk District of the Republic of Bashkortostan] Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern Problems of Science and Education], 2017, no. 5, p. 357.

[17] Minigazimov N., Khaidarshina E., Abdrahmanov R., Safarova V., Shaidullina G., Khasanova L., Mustafin R., Zagitova L., Kutliyarov D., Kutliyarov A. City snow dumps of a large industrial center as a source of surface water pollution (on the example of Ufa city). Asian Journal of Water, Environment and Pollution, 2019, t. 16, no. 2, pp. 51–58.

[18] Mustafin R.F., Ryzhkov I.B., Sultanova R.R., Khabirov I.K., Khasanova L.M., Zagitova L.R., Asylbaev I.G., Kutliyarov D.N., Zubairov R.R., Rayanova A.R. Assessment of slope stability in coastal water protection zones. Journal of Engineering and Applied Sciences, 2018, t. 13, no. S10, pp. 8331–8337.

[19] Zagitova L.R., Minigazimov N.S., Khaidarshina E.T., Kutliyarov D.N., Kutliyarov A.N. Impact of anthropogenic factors on runoff formation in the Southern Urals. Asian Journal of Water, Environment and Pollution, 2019, t. 16, no. 4, pp. 7–15.

[20] Isyanbaev M.N. Strategiya razvitiya territorial’nykh sotsial’no-ekonomicheskikh sistem regiona: prioritetnye napravleniya, mekhanizmy realizatsii [The development strategy of the territorial socio-economic systems of the region: priority areas, implementation mechanisms]. Problemy vostokovedeniya [Problems of Oriental Studies], 2018, no. 3 (81), pp. 21–26.

Authors’ information

Minina Natalya Nikolaevna — Cand. Sci. (Biologi), Associate Professor of the Federal State Budget Educational Establishment of the Higher Education (Birsk branch) mnn27@mail.ru

Gilimshina Leila Ilshatovna — student of the Federal State Budget Educational Establishment of the Higher Education Bashkir State University (Birsk branch)

4

СТРУКТУРА ЛИСТА ОСИНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ POPULUS TREMULA L. И ОСИНЫ ГИБРИДНОЙ (POPULUS TREMULA L. × POPULUS TREMULOIDES MICHX.) (SALICACEAE) В КЛОНОВОМ АРХИВЕ

23–28

УДК 582.681.81-145:581.81:630*165.7

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-23-28

С.Н. Плюснина, А.Л. Федорков

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, 167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 28

pljusnina@ib.komisc.ru

Приведены данные по площади и анатомической структуре листа семи клонов осины гибридной (Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx.) и семи клонов осины обыкновенной Populus tremula L. в возрасте 10 лет, произрастающих в клоновом архиве Института биологии Коми НЦ УрО РАН (г. Сыктывкар, Республика Коми). Показано, что площадь листа гибрида превосходит площадь листа осины обыкновенной на 44,6 % (p < 0,0001), а толщина листа — на 8,8 % (p < 0,0001). Получены и проанализированы данные морфометрии клеток и тканей листа, на основании которых высказано предположение о том, что увеличение морфологических параметров листа осины гибридной относительно материнской породы связано с ростом числа преимущественно антиклинальных клеточных делений при формировании листовой пластинки. Установлено, что толщина эпидермы, столбчатого и губчатого мезофилла, высота клеток столбчатого мезофилла и число рядов клеток губчатого мезофилла в листе осины гибридной статистически значимо превосходят таковые у осины обыкновенной.

Ключевые слова: Populus tremula L., Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx., клоны, площадь листа, анатомия листа

Ссылка для цитирования: Плюснина С.Н., Федорков А.Л. Структура листа осины обыкновенной Populus tremula L. и осины гибридной (Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx.) (Salicaceae) в клоновом архиве // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 23–28. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-23-28

Список литературы

[1] Jansons A., Zeps M., Rieksts-Riekstinš J., Matisons R., Krišäns O. Height increment of hybrid aspen Populus tremula × P. tremuloides as a function of weather conditions in south-western part of Latvia // Silva Fennica, 2014, v. 48, no. 5. Article id. 1124. DOI: 10.14214/sf.1124

[2] Pliūra A., Sushockas V., Sarsekova D., Gudynaite V. Genotypic variation and heritability of growth and adaptive traits, and adaptation of young poplar hybrids at northern margins of natural distribution of Populus nigra in Europe // Biomass and Bioenergy, 2014, vol. 70, pp. 513–529. DOI: 10.1016/j.biombioe.2014.09.011

[3] Zeps M., Adamovics A., Smilga Ja., Sisenis L. Productivity and quality of Hybrid aspen at the age of 18 years // Research for Rural Development, 2016, v. 2, pp. 55–61.

[4] Rytter L., Rytter R-M. Productivity and sustainability of hybrid aspen (Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx.) root sucker stands with varying management strategies // Forest Ecology and Management, 2017, v. 401, pp. 223–232. DOI: 10.1016/j.foreco.2017.07.020

[5] Stener L-G., Rungis D., Belevich V., Malm J. Change of clonal frequency in the second root sucker generation of hybrid aspen // Forest Ecology and Management, 2018, v. 408, pp. 174–182. DOI: 10.1016/j.foreco.2017.10.034

[6] Stener L.-G., Westin J. Early growth and phenology of hybrid aspen and poplar in clonal field tests in Scandinavia // Silva Fennica, 2017, v. 51, no. 3. Article id. 5656. DOI: 10.14214/sf.5656

[7] Hytönen J., Beuker E., Viherä-Aarnio A. Clonal variation in basic density, moisture content and heating value of wood, bark and branches in hybrid aspen // Silva Fennica, 2018, vol. 52, no. 2. Article id. 9938. DOI:10.14214/sf.9938

[8] Федорков А.Л. Жизненное состояние и высота деревьев гибридной осины в клоновом архиве // Лесоведение, 2016. № 3. С. 195–198.

[9] Бойцов А.К., Жигунов А.В., Григорьев А.А., Бондаренко А.С. Оценка перспективного использования клонов гибридных тополей и осины для плантационного лесовыращивания в условиях Северо-Запада России. // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: материалы междунар. науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 24–26 мая 2017 г.). Т. 1. СПб.: СПбГЛТУ, 2018. С. 40–43.

[10] Tullus A., Rytter L., Tullus T., Weih M., Tullus H. Short-rotation forestry with hybrid aspen (Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx.) in Northern Europe // Scandinavian Journal of Forest Research, 2012, v. 27, pp. 10–29.

DOI: 10.1080/02827581.2011.628949

[11] Li B., Howe G. T., Wu R. Developmental factors responsible for heterosis in aspen hybrids (Populus tremuloides × × P. tremula) // Tree Physiology, 1998, no. 18, pp. 29–36.

[12] Ma H., Dong Y., Chen Z., Liao W., Lei B., Gao K., Li S., An X. Variation in the Growth Traits and Wood Properties of Hybrid White Poplar Clones // Forests, 2015, v. 6,

1120. 1107–1120. DOI: 10.3390/f6041107

[13] Царев А.П., Царева Р.П., Царев В.А., Ленченкова О.Ю., Милигула Е.Н. Сортоиспытание и отбор гибридов тополя для полезащитных насаждений // Лесотехнический журнал, 2019. Т. 9. № 1 (33). С. 93–102.

[14] Orlović S., Guzina V., Krstić B., Merkulov L. Genetic Variability in Anatomical, Physiological and Growth Characteristics of Hybrid Poplar (Populus x euramericana Dode (GUINIER)) and Eastern Cottonwood (Populus deltoides Bartr.) Clones // Silvae Genetica, 1998, v. 47, no. 5, pp. 183–190.

[15] Al Afas N., Marrona N., Ceulemans R. Variability in Populus leaf anatomy and morphology in relation to canopy position, biomass production, and varietal taxon // Ann. For. Sci, 2007, v. 64, pp. 521–532.

[16] Свалов Н.Н. Вариационная статистика. М.: Лесная промышленность, 1977. 176 с.

[17] Эзау К. Анатомия семенных растений. В 2 кн. Кн. 2. М.: Мир, 1980. 560 с.

[18] Ivanov L.A., Ivanova L.A., Ronzhina D.A. Changes in the specific density of leaves of Eurasian plants along the aridity gradient // Doklady Biological Sciences, 2009, v. 428, no. 1, pp. 430–433.

[19] Миракилов Х.М., Гиясидинов Б.Б., Абдуллаев Х.А., Каримов Х.Х., Солиева Б.А., Эргашева Э.А., Каспарова И.С. Удельная поверхностная плотность листа стародавних и современных сортов тонковолокнистого хлопчатника // Доклады Академии наук Республики Таджикистан, 2013. Т. 56, № 3. С. 250–255.

[20] Придача В.Б., Новичонок Е.В., Николаева Н.Н., Иванова Д.С., Сазонова Т.А. Влияние аммонийного азота на морфофизиологические показатели двух форм Betula pendula (Betulaceae) // Растительные ресурсы, 2018.

Т. 54, № 2. С. 213–235.

Сведения об авторах

Плюснина Светлана Николаевна — канд. биол. наук, науч. сотр. Института биологии Коми НЦ УрО РАН, pljusnina@ib.komisc.ru

Федорков Алексей Леонардович — д-р. биол. наук, вед. науч. сотр. Института биологии Коми НЦ УрО РАН, fedorkov@ib.komisc.ru

LEAF STRUCTURE OF EUROPEAN ASPEN POPULUS TREMULA L. AND HYBRID ASPEN POPULUS TREMULA L. × POPULUS TREMULOIDES MICHX.) (SALICACEAE) IN CLONE BANK

S.N. Plyusnina, A.L. Fedorkov

Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural branch of the RAS, 28, Kommunisticheskaya st., 167982, Syktyvkar, Russia

pljusnina@ib.komisc.ru

The article presents data on the size and anatomical structure of seven aspen hybrid clone leaf (Populus tremula L. × × Populus tremuloides Michx.) and seven clones of the European aspen Populus tremula L. at the age of 10 years, growing in the clone bank at the Institute of Biology in the Komi Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (g. Syktyvkar, Komi Republic). It was shown that the leaf size of the hybrid exceeds the leaf size of the European aspen by 44,6 % (p < 0,0001), and the leaf thickness by 8.8 % (p < 0,0001). Morphometric data on cells and leaf tissues were obtained and analyzed, on the basis of which it was suggested that the increase in the morphological parameters of the aspen hybrid leaf relative to the parent breed is associated with an increase in the number of predominantly anticlinal cell divisions during leaf blade formation. It has been established that the thickness of the epidermis, columnar and spongy mesophyll, the height of columnar mesophyll cells and the number of rows of spongy mesophyll cells in the hybrid aspen leaf are statistically significantly greater than those of the European aspen.

Keywords: Populus tremula L., Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx., сlones, leaf area, leaf anatomy

Suggested citation: Plyusnina S.N., Fedorkov A.L. Struktura lista osiny obyknovennoy Populus tremula L. i osiny gibridnoy (Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx.) (Salicaceae) v klonovom arkhive [Leaf structure of european aspen Populus tremula L. and hybrid aspen (Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx.) (Salicaceae) in clone bank]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 23–28. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-23-28

References

[1] Jansons A., Zeps M., Rieksts-Riekstinš J., Matisons R., Krišäns O. Height increment of hybrid aspen Populus tremula × × P. tremuloides as a function of weather conditions in south-western part of Latvia. Silva Fennica, 2014, v. 48, no. 5. Article id. 1124. DOI: 10.14214/sf.1124

[2] Pliūra A., Sushockas V., Sarsekova D., Gudynaite V. Genotypic variation and heritability of growth and adaptive traits, and adaptation of young poplar hybrids at northern margins of natural distribution of Populus nigra in Europe. Biomass and Bioenergy, 2014, vol. 70, pp. 513–529. DOI: 10.1016/j.biombioe.2014.09.011

[3] Zeps M., Adamovics A., Smilga Ja., Sisenis L. Productivity and quality of Hybrid aspen at the age of 18 years. Research for Rural Development, 2016, v. 2, pp. 55–61.

[4] Rytter L., Rytter R-M. Productivity and sustainability of hybrid aspen (Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx.) root sucker stands with varying management strategies. Forest Ecology and Management, 2017, v. 401, pp. 223–232.

DOI: 10.1016/j.foreco.2017.07.020

[5] Stener L-G., Rungis D., Belevich V., Malm J. Change of clonal frequency in the second root sucker generation of hybrid aspen. Forest Ecology and Management, 2018, v. 408, pp. 174–182. DOI: 10.1016/j.foreco.2017.10.034

[6] Stener L.-G., Westin J. Early growth and phenology of hybrid aspen and poplar in clonal field tests in Scandinavia. Silva Fennica, 2017, v. 51, no. 3. Article id. 5656. DOI: 10.14214/sf.5656

[7] Hytönen J., Beuker E., Viherä-Aarnio A. Clonal variation in basic density, moisture content and heating value of wood, bark and branches in hybrid aspen. Silva Fennica, 2018, vol. 52, no. 2. Article id. 9938. DOI:10.14214/sf.9938

[8] Fedorkov A. L. Zhiznennoe sostoyanie i vysota derev’ev gibridnoy osiny v klonovom arkhive [Vitality and height of quaking aspen trees in the clone aschive]. Lesovedenie [Forest science], 2016, no. 3, pp. 195–198.

[9] Boytsov A.K., Zhigunov A.V., Grigoriev A.A., Bondarenko A.S. 2018. Otsenka perspektivnogo ispol’zovaniya klonov gibridnykh topoley i osiny dlya plantatsionnogo lesovyrashchivaniya v usloviyakh Severo-Zapada Rossii [Evaluation of the prospective use of hybrid poplar and aspen clones for plantation growing under conditions of North-West Russia]. Lesa Rossii: politika, promyshlennost, nauka, obrazovaniye: Materialy mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii [Forests of Russia: politics, industry, science, education: materials of the international scientific and technical conference], May 24–26, 2017, v. 1. St. Petersburg: SPbGLTU, 2018, pp. 40–43.

[10] Tullus A., Rytter L., Tullus T., Weih M., Tullus H. Short-rotation forestry with hybrid aspen (Populus tremula L. × Populus tremuloides Michx.) in Northern Europe. Scandinavian Journal of Forest Research, 2012, v. 27, pp. 10–29.

DOI: 10.1080/02827581.2011.628949

[11] Li B., Howe G. T., Wu R. Developmental factors responsible for heterosis in aspen hybrids (Populus tremuloides × P. tremula). Tree Physiology, 1998, no. 18, pp. 29–36.

[12] Ma H., Dong Y., Chen Z., Liao W., Lei B., Gao K., Li S., An X. Variation in the Growth Traits and Wood Properties of Hybrid White Poplar Clones. Forests, 2015, v. 6, pp. 1107–1120. DOI: 10.3390/f6041107

[13] Tsarev A.P., Tsareva R.P., Tsarev V.A., Lenchenkova O.Yu., Miligula E.N. Sortoispytanie i otbor gibridov topolya dlya polezashchitnykh nasazhdeniy Varietal testing and selection of poplar hybrids for shelterbelts] Lesnoy vestnik / Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forestry magazine], 2019, t. 9, no. 1 (33), pp. 93–102.

[14] Orlović S., Guzina V., Krstić B., Merkulov L. Genetic Variability in Anatomical, Physiological and Growth Characteristics of Hybrid Poplar (Populus × euramericana Dode (Guinier)) and Eastern Cottonwood (Populus deltoides Bartr.) Clones. Silvae Genetica, 1998, v. 47, no. 5, pp. 183–190.

[15] Al Afas N., Marrona N., Ceulemans R. Variability in Populus leaf anatomy and morphology in relation to canopy position, biomass production, and varietal taxon. Ann. For. Sci, 2007, v. 64, pp. 521–532.

[16] Svalov N.N. Variatsionnaya statistika [Variation statistics]. Moscow: Lesnaya promyshlennost’ [Forest industry], 1977, p. 176.

[17] Ezau K. Anatomiya semennykh rasteniy [Anatomy of seed plants]. Book 2. Moscow: Mir, 1980, 560 p.

[18] Ivanov L.A., Ivanova L.A., Ronzhina D.A. Changes in the specific density of leaves of Eurasian plants along the aridity gradient. Doklady Biological Sciences, 2009, v. 428, no. 1, pp. 430–433.

[19] Mirakilov Kh.M., Giyasidinov B.B., Abdullaev Kh. A., Karimov Kh.H., Solieva B.A., Ergasheva E.A., Kasparova I.S. Udel’naya poverkhnostnaya plotnost’ lista starodavnikh i sovremennykh sortov tonkovoloknistogo khlopchatnika [Specific leaf weght of obsolete and modern longstaple cotton cultivars]. Doklady Akademii nauk Respubliki Tadzhikistan [Reports of the Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan], 2013, v. 56, no. 3, pp. 250–255.

[20] Pridacha V.B., Novichonok E.V., Nikolaeva N.N., Ivanova D.S., Sazonova T.A. Vliyanie ammoniynogo azota na morfofiziologicheskie pokazateli dvukh form Betula pendula (Betulaceae). [Effects of ammonium nitrogen on morphophysiological parameters of two Betula pendula (Betulaceae) forms]. Rastitel’nye resursy [Plant resources], 2018, v. 54, no. 2, pp. 213–235.

Authors’ information

Plyusnina Svetlana Nikolaevna — Cand. Sci. (Biology), Researcher of the Institute of Biology of Komi Scientific Centre of the Ural branch of the Russian Academy of Sciences, pljusnina@ib.komisc.ru

Fedorkov Alexey Leonardovich — Dr. Sci. (Biology), Leading Researcher of the Institute of Biology of Komi Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, fedorkov@ib.komisc.ru

5

МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕРПРЕТАЦИИ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ МОНИТОРИНГОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

29–36

УДК 528.7

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-29-36

В.Г. Аковецкий¹, А.В. Афанасьев²

¹РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, 119991, г. Москва, Ленинский пр-т, д. 65, корп. 1

²МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д. 1

geoinforisk@mail.ru

Предложена новая двухуровневая технология проведения комплексного мониторинга леса. Здесь на первом уровне осуществляется локальное зонирование территорий пожарной опасности, лесозащитное зонирование посредством классификационных индексов с многозональных космических изображений. На втором уровне наблюдения выделенных участков проводятся посредством детальных изображений высокого разрешения, получаемых беспилотными летательными аппаратами. Применение предложенной технологии дает возможность в большинстве случаев заменить съемку со станций наземного базирования на съемку с беспилотных летательных аппаратов, что существенно повышает производительность, точность и надежность проведения мониторинга.

Ключевые слова: дистанционное зондирование, аэрокосмический мониторинг, спектральный индекс, геоинформационная среда, геоинформационная система

Ссылка для цитирования: Аковецкий В.Г., Афанасьев А.В. Методы и технологии интерпретации аэрокосмических мониторинговых наблюдений лесной растительности // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 29–36. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-29-36

Список литературы

[1] Рязанцева Н.Е., Аковецкий В.Г., Зубалий А.М., Бурникова Ю.Н., Гайкович Б.А., Занин В.Ю., Шокина О.И. Методы экологических исследований. М.: ИНФРА-М, 2019. 474 c.

[2] Хамедов В.А., Мазуров Б.Т. Разработка методических вопросов создания системы спутникового мониторинга состояния лесных экосистем в условиях воздействия нефтегазового комплекса территории Западной Сибири // Вестник СГУГиТ, 2015. Вып. 3 (31). С. 16–31.

[3] Мазуров Б.Т., Аврунев Е.И., Хамедов В.А. Оперативный мониторинг лесных земель северных регионов на основе использования оптических и радарных космических снимков // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2017. Т. 14. № 4. С. 103–111.

[4] Бахтинова Е.В., Соколов А.Ю., Никольский Д.Б., Кантемиров Ю.И. Полуавтоматическое выявление вырубок леса на мультивременных радарных и радарно-оптических цветных композитах // Геоматика, 2012. № 1. С. 52–55.

[5] Хамедов В.А. Мониторинг состояния лесных экосистем в условиях воздействия нефтегазового комплекса // Решетневские чтения, 2013. Т. 2. С. 265–267.

[6] Хамедов В.А. Сравнение методов обнаружения лесных гарей по оптическим и радиолокационным снимкам // Вестник СГУГиТ, 2016. Вып. 3 (35). С. 43–54.

[7] Хамедов В.А., Мазуров Б.Т. Оценка точности определения площадей лесных рубок с использованием снимков с российского космического аппарата «Ресурс-П» № 1 // Вестник СГУГиТ, 2015. Вып. 4 (32). С. 42–50.

[8] Брыксин В.М., Евтюшкин А.В., Еремеев А.В., Макеева М.А., Хамедов В.А. Автоматизированная система спутникового мониторинга пожарной обстановки в технологических коридорах трубопроводов и лесах ХМАО // Оптика атмосферы и океана, 2009. Т. 22. № 1. С. 90–95.

[9] Копылов В.Н., Полищук Ю.М., Хамедов В.А. Геоинформационная технология оценки последствий лесных пожаров с использованием данных дистанционного зондирования // Геоинформатика, 2006. № 1. С. 56–61.

[10] Копылов В.Н., Хамедов В.А. Информационная технология оперативного обнаружения лесных пожаров // Материалы науч.-практ. семинара «Проблемы природной безопасности Югры: мониторинг и прогнозирование экстремальных гидрометеорологических явлений и лесных пожаров» (Ханты-Мансийск, 9–10 июня 2008 г.). Ханты-Мансийск: ОАО «Информационно-издательский центр», 2008. С. 18–23.

[11] Аковецкий В.Г. Аэрокосмический мониторинг месторождений нефти и газа. М.: Недра-Бизнесцентр, 2008, 454 с.

[12] Украинский П.А. Динамика спектральных свойств зарастающих травяных гарей // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2013. Т. 10. № 4. С. 229–238.

[13] Zanter K. Landsat 8 (L8) Data Users HandbooK. Sioux Falls, South Dakota: EROS, 2016, 106 p.

[14] Coeurdevey L.,Soubirane J. SPOT 6/7 Imagery // User Guide, 2013, July 8, 120 p.

[15] Coeurdevey L., Gabriel-Robez C., Pléiades Imagery // User Guide, 2012, October 18, 118 p.

[16] Курбанов Э.А. Решение вопросов космического мониторинга лесных гарей в комплексных пакетах ENVI и ArcGIS // Геоматика, 2012. № 4. С. 82–92.

[17] Архипкин О.П., Спивак Л.Ф., Сагатдинова Г.Н. Пятилетний опыт оперативного космического мониторинга пожаров в Казахстане // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2007. Т. 1. С. 103–110.

[18] Барталев С.А., Егоров В.А., Крылов А.М., Стыценко Ф.В., Ховратович Т.С. Исследование возможностей оценки состояния поврежденных пожарами лесов по данным многоспектральных спутниковых измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2010. Т. 7. № 3. С. 215–225.

[19] Rouse J.W, Haas R.H., Scheel J.A., Deering D.W. Monitoring Vegetation Systems in the Great Plains with ERTS // Proceedings 3rd Earth Resource Technology Satellite (ERTS) Symposium, 1974, vol. 1, p. 48–62.

[20] Key C.H. Benson N. Landscape Assessment: Ground measure of severity, the Composite Burn Index; and Remote sensing of severity, the Normalized Burn Ratio // Firemon: Fire Effects Monitoring and Inventory System. Ogden, UT: USDA Forest Service, Rocky Mountain Research Station, 2006, pp. 1–51.

[21] Chuvieco E., Pilar M.M., Palacios A. Assessment of different spectral indices in the red-nearinfrared spectral domain for burned land discrimination // Remote Sensing of Environment, 2002, v. 112, pp. 2381–2396.

Сведения об авторах

Аковецкий Виктор Геннадьевич — д-р техн. наук, профессор кафедры «Геоэкология» РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, geoinforisk@mail.ru

Афанасьев Алексей Викторович — канд. техн. наук, доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), afanasyev-av@yandex.ru

METHODS AND TECHNOLOGIES FOR FOREST VEGETATION AEROSPACE MONITORING INTERPRETATION

V.G. Akovetsky¹, A.V. Afanasyev²

¹Gubkin Oil and Gas University (NRU) Gubkina, 65, Leninsky av., 119991, Moscow, Russia

²BMSTU (Mytishchi branch), 1, 1st Institutskaya st., 141005, Mytishchi, Moscow reg., Russia

geoinforisk@mail.ru

A new two-level technology for integrated forest monitoring is proposed. Here, at the first level, local zoning of fire hazard areas, forest protection zoning by means of classification indices from multizone space images is carried out. At the second level, observations of the selected areas are carried out through high-resolution detailed images obtained by unmanned aerial vehicles. The application of the proposed technology makes it possible in most cases to replace the survey from ground-based stations with the survey from unmanned aerial vehicles, which significantly increases the performance, accuracy and reliability of monitoring.

Keywords: remote sensing, aerospace monitoring, spectral index, geo-information environment, geographic information system

Suggested citation: Akovetsky V.G., Afanasyev A.V. Metody i tekhnologii interpretatsii aerokosmicheskikh monitoringovykh nablyudeniy lesnoy rastitel’nosti [Methods and technologies for forest vegetation aerospace monitoring interpretation]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 29–36. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-29-36

References

[1] Ryazantseva N.E., Akovetsky V.G., Zubaliy A.M., Burnikova Yu.N., Gaykovich B.A., Zanin V.Yu., Shokina O.I. Metody ekologicheskikh issledovaniy [Environmental research methods]. Moscow: INFRA-M, 2019, 474 p.

[2] Khamedov V.A., Mazurov B.T. Razrabotka metodicheskikh voprosov sozdaniya sistemy sputnikovogo monitoringa sostoyaniya lesnykh ekosistem v usloviyakh vozdeystviya neftegazovogo kompleksa territorii Zapadnoy Sibiri [Development of methodological issues of creating a satellite monitoring system for the state of forest ecosystems under the influence of the oil and gas complex in Western Siberia]. Vestnik SGUGiT, 2015, iss. 3 (31), pp. 16–31.

[3] Mazurov B.T., Avrunev E.I., Khamedov V.A. Operativnyy monitoring lesnykh zemel’ severnykh regionov na osnove ispol’zovaniya opticheskikh i radarnykh kosmicheskikh snimkov [Operational monitoring of forest lands in the northern regions based on the use of optical and radar satellite images]. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa [Modern Problems of Remote Sensing of the Earth from Space], 2017, v. 14, no. 4, pp. 103–111.

[4] Bakhtinova E.V., Sokolov A.Yu., Nikol’skiy D.B., Kantemirov Yu.I. Poluavtomaticheskoe vyyavlenie vyrubok lesa na mul’tivremennykh radarnykh i radarno-opticheskikh tsvetnykh kompozitakh [Semi-automatic detection of deforestation on multi-time radar and radar-optical color composites]. Geomatika, 2012, no. 1, pp. 52–55.

[5] Khamedov V.A. Monitoring sostoyaniya lesnykh ekosistem v usloviyakh vozdeystviya neftegazovogo kompleksa [Monitoring the state of forest ecosystems under the influence of the oil and gas complex]. Reshetnevskie chteniya [Reshetnev readings], 2013, v. 2, pp. 265–267.

[6] Khamedov V.A. Sravnenie metodov obnaruzheniya lesnykh garey po opticheskim i radiolokatsionnym snimkam [Comparison of methods for detecting forest burns by optical and radar images]. Vestnik SGUGiT, 2016, iss. 3 (35), pp. 43–54.

[7] Khamedov V.A., Mazurov B.T. Otsenka tochnosti opredeleniya ploshchadey lesnykh rubok s ispol’zovaniem snimkov s rossiyskogo kosmicheskogo apparata «Resurs-P» № 1 [Evaluation of the accuracy of determining the area of forest felling using images from the Russian spacecraft Resource-P No. 1]. Vestnik SGUGiT, 2015, iss. 4 (32), pp. 42–50.

[8] Bryksin V.M., Evtyushkin A.V., Eremeev A.V., Makeeva M.A., Khamedov V.A. Avtomatizirovannaya sistema sputnikovogo monitoringa pozharnoy obstanovki v tekhnologicheskikh koridorakh truboprovodov i lesakh KhMAO [Automated system for satellite monitoring of the fire situation in the technological corridors of pipelines and forests of the Khanty-Mansi Autonomous Okrug]. Optika atmosfery i okeana [Optics of the atmosphere and ocean], 2009, v. 22, no. 1, pp. 90–95.

[9] Kopylov V.N., Polishchuk Yu.M., Khamedov V.A. Geoinformatsionnaya tekhnologiya otsenki posledstviy lesnykh pozharov s ispol’zovaniem dannykh distantsionnogo zondirovaniya [Geoinformation technology for assessing the consequences of forest fires using remote sensing data]. Geoinformatika [Geoinformatics], 2006, no. 1, pp. 56–61.

[10] Kopylov V.N., Khamedov V.A. Informatsionnaya tekhnologiya operativnogo obnaruzheniya lesnykh pozharov [Information technology for operational detection of forest fires] Materialy nauch.-prakt. seminara «Problemy prirodnoy bezopasnosti Yugry: monitoring i prognozirovanie ekstremal’nykh gidrometeorologicheskikh yavleniy i lesnykh pozharov» [Materials scientific.- practical. Seminar «Problems of Natural Security of Ugra: Monitoring and Forecasting of Extreme Hydrometeorological Phenomena and Forest Fire»] Khanty-Mansiysk, June 9–10, 2008. Khanty-Mansiysk: OJSC «Information and Publishing Center», 2008, pp. 18–23.

[11] Akovetsky V.G. Aerokosmicheskiy monitoring mestorozhdeniy nefti i gaza [Aerospace monitoring of oil and gas fields]. Moscow: Nedra Business Center, 2008, 454 p.

[12] Ukrainskiy P.A. Dinamika spektral’nykh svoystv zarastayushchikh travyanykh garey [Dynamics of the spectral properties of overgrown grass burns]. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa [Modern Problems of Remote Sensing of the Earth from Space], 2013, v. 10, no. 4, pp. 229–238.

[13] Zanter K. Landsat 8 (L8) Data Users HandbooK. Sioux Falls, South Dakota: EROS, 2016, 106 p.

[14] Coeurdevey L., Soubirane J. SPOT 6/7 Imagery. User Guide, 2013, July 8, 120 p.

[15] Coeurdevey L., Gabriel-Robez C., Pléiades Imagery. User Guide, 2012, October 18, 118 p.

[16] Kurbanov E.A. Reshenie voprosov kosmicheskogo monitoringa lesnykh garey v kompleksnykh paketakh ENVI i ArcGIS [The solution of issues of space monitoring of forest burns in integrated packages ENVI and ArcGIS]. Geomatika, 2012, no. 4, pp. 82–92.

[17] Arkhipkin O.P., Spivak L.F., Sagatdinova G.N. Pyatiletniy opyt operativnogo kosmicheskogo monitoringa pozharov v Kazakhstane [Five-year experience of operational space-based fire monitoring in Kazakhstan]. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa [Modern Problems of Remote Sensing of the Earth from Space], 2007, v. 1, pp. 103–110.

[18] Bartalev S.A., Egorov V.A., Krylov A.M., Stytsenko F.V., Khovratovich T.S. Issledovanie vozmozhnostey otsenki sostoyaniya povrezhdennykh pozharami lesov po dannym mnogospektral’nykh sputnikovykh izmereniy [Investigation of the possibilities of assessing the state of forests damaged by fires according to multispectral satellite measurements]. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa [Modern Problems of Remote Sensing of the Earth from Space], 2010, v. 7, no. 3, pp. 215–225.

[19] Rouse J.W., Haas R.H., Scheel J.A., Deering D.W. Monitoring Vegetation Systems in the Great Plains with ERTS. Proceedings 3rd Earth Resource Technology Satellite (ERTS) Symposium, 1974, v. 1, pp. 48–62.

[20] Key C.H. Benson N. Landscape Assessment: Ground measure of severity, the Composite Burn Index; and Remote sensing of severity, the Normalized Burn Ratio. Firemon: Fire Effects Monitoring and Inventory System. Ogden, UT: USDA Forest Service, Rocky Mountain Research Station, 2006, pp. 1–51.

[21] Chuvieco E., Pilar M.M., Palacios A. Assessment of different spectral indices in the red-nearinfrared spectral domain for burned land discrimination. Remote Sensing of Environment, 2002, v. 112, pp. 2381–2396.

Authors’ information

Akovetskiy Viktor Gennad’evich — Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Department «Geoecology» of the National University of Oil and Gas «Gubkin University», geoinforisk@mail.ru

Afanas’ev Aleksey Viktorovich — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), afanasyev-av@yandex.ru

6

АЛЛЕЛОТОКСИЧНОСТЬ ПОЧВ, МЕХАНИЗМЫ ЕЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ СНИЖЕНИЯ

37–42

УДК 631.45

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-37-42

Г.Н. Федотов^{1, 2}, В.С. Шалаев², Ю.П. Батырев²

¹Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, Факультет почвоведения, МГУ

²МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д. 1

gennadiy.fedotov@gmail.com

Рассмотрено явление аллелотоксичности почв и его негативное влияние на развитие растений. Показано, что исследование химического состава почв не позволяет однозначно определять наличие аллелотоксичности у почв и ее величину. Поэтому для изучения аллелотоксичности почв необходимо использовать методы биотестирования. Установлено, что использование для борьбы с аллелотоксичностью почв только севооборотов не позволяет полностью решить проблему почвоутомления. Сделан вывод о том, что для снижения аллелотоксичности почв необходимо разработать методы, в основе которых может лежать снижение концентрации аллелотоксинов в почвах путем активации развития микроорганизмов, способных использовать аллелотоксины в качестве источников углерода, или закрепление аллелотоксинов (снижение их активности) в гумусовой матрице почвенных гелей.

Ключевые слова: аллелотоксичность почв, ингибирование почвами развития проростков семян, снижение аллелотоксичности, микроорганизмы, гумусовая матрица почвенных гелей и закрепление в ней аллелотоксинов

Ссылка для цитирования: Федотов Г.Н., Шалаев В.С., Батырев Ю.П. Аллелотоксичность почв, механизмы ее возникновения и возможные пути снижения // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 37–42. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-37-42

Список литературы

[1] Гродзинский А.М., Богдан Г.П., Головко Э.А., Дзюбенко Н.Н., Мороз П.А., Прутенская Н.И. Аллелопатическое почвоутомление. Киев: Наукова думка, 1979. 248 с.

[2] Красильников Н.А. Микроорганизмы почвы и высшие растения. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 464 с.

[3] McCalla T.M., Haskins F.A. Phytotoxic Substances from Soil Microorganisms and Crop Residues // Bacteriological Reviews, 1964, v.28, no.2, pp. 181–207.

[4] Коношина С.Н. Влияние различных способов использования почвы на ее аллелопатическую активность. Дисс. … канд. с.-х. наук. Орел, 2000. 145 с.

[5] Лобков В.Т. Использование почвенно-биологического фактора в земледелии. Орел: Орловский ГАУ, 2017. 166 с.

[6] Лобков В.Т. Почвоутомление при выращивании полевых культур. М.: Колос, 1994. 112 с.

[7] Blum U. Allelopathy: A Soil System Perspective // Allelopathy. A Physiological Process with Ecological Implications. Eds. M.J. Reigosa, N. Pedrol, L. Gonzalez. Netherlands: Springer, 2006, pp. 299–340.

[8] Vokou D., Chalkos D. and Karamanoli K. Microorganisms and Allelopathy: A One-Sided Approach // Allelopathy. A Physiological Process with Ecological Implications. Eds. M.J. Reigosa, N. Pedrol, L. Gonzalez. Netherlands: Springer, 2006, pp. 341–371.

[9] Млечко Е.А., Мотренко А.В. Аллелопатическое действие водного экстракта шалфея эфиопского (Salvia Aethiopis L.) на прорастание семян тест-растений // Вестник ВолГУ, 2015. Сер. 9. Вып. 13. С. 10–14.

[10] Симагина Н.О. Аллелопатический потенциал древесных растений // Уч. зап. Таврич. нац. ун-та им. В.И. Вернадского. Сер. Биология, химия, 2013. Т. 26(65). № 1. С. 186–193.

[11] Reigosa M.J., Pedrol N., Gonzalez L. Allelopathy. A Physiological Process with Ecological Implications. Netherlands: Springer, 2006, 637 p.

[12] Cheng F., Cheng Z. Research Progress on the use of Plant Allelopathy in Agriculture and the Physiological and Ecological Mechanisms of Allelopathy // Frontiers in Plant Science, 2015, v. 6, article 1020.

[13] Ghulam J., Shaukat M., Arshad N.C., Imran H., Muhammad A. Allelochemicals: sources, toxicity and microbial transformation in soil — a review // Annals of Microbiology, 2008, 58 (3), pp. 351–357.

[14] Зинченко М.К., Селицкая О.В. Биологическая токсичность серой лесной почвы в зависимости от систем удобрений // Агрохимический вестник, 2011. № 5. С. 38–40.

[15] Мирчинк Т.Г. Почвенная микология. М.: МГУ, 1988. 220 с.

[16] Шутко А.П. Биологическое обоснование оптимизации системы защиты озимой пшеницы от болезней в Ставропольском крае. Автореф. дисс. … д-ра с.-х. наук. СПб.; Пушкин, 2013. 41 с.

[17] Рудаков В.О., Рудаков О.Л. Природа почвенных фитоксикозов и проблема защиты растений // Агро ХХI, 2009. № 1–3. С. 11–13.

[18] Rice E.L. Allelopathy. New York, London: Academic Press, 1984. 422 p.

[19] ГОСТ Р ИСО 22030–2009. Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фитотоксичность в отношении высших растений. URL: http://docs.cntd.ru/ document/1200077669 (дата обращения 18.02.2019).

[20] Федотов Г.Н., Шалаев В.С., Батырев Ю.П., Горепекин И.В. Методика для оценки эффективности действия стимуляторов прорастания семян // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2018. № 5. С. 3–10.

[21] Кустова О.К. Аллелопатическое влияние послеуборочных остатков OCIMUM BASILICUM L // Промышленная ботаника, 2007. Вып. 7. С. 204–207.

[22] Передериева В.М., Власова О.И., Шутко А.П.. Аллелопатические свойства сорных растений и их растительных остатков в процессе минерализации // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 2011. № 73. URL: http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/11.pdf (дата обращения 18.02.2019).

[23] Черняк Д.М. Аллелопатические свойства почв многолетних интродукционных насаждений Heracleum Sosnowskyi И Heracleum Moellendorffii // Современные проблемы науки и образования, 2017. № 5. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=26901 (дата обращения 18.02.2019).

[24] Abbas T., Zahir Z.A., Naveed M. Bioherbicidal activity of allelopathic bacteria against weeds associated with wheat and their effects on growth of wheat under axenic conditions // International Organization for Biological Control (IOBC), 2017. DOI: 10.1007/s10526-017-9836-6

[25] Jabran K., Mahajan G., Sardana V., B.S. Chauhan B.S. Allelopathy for weed control in agricultural systems // Crop Protection, 2015, v. 72, р. 57–65.

[26] Annemieke van der Meulen A review of weed management in wheat using crop competition // Crop Protectionm, 2016, р. 1–7.

[27] Farooq M., Bajwa A.A., Cheema S.A., Cheema Z.A. Application of allelopathy in crop production // Int. J. Agric. Biol., 2013, v. 15, pp. 1367–1378.

[28] Li Y.P., Feng Y.L., Chen Y.J., Tian Y.H. Soil microbes alleviate allelopathy of invasive plants // Sci. Bull., 2015, v. 60(12), pp. 1083–1091.

[29] Norouzi Y., Mohammadi G.R. and Nosratti I. Soil factors affecting the allelopathic activities of some plant species // J. Appl. Environ. Biol. Sci., 2015, 5(8), pp. 285–290.

[30] Федотов Г.Н., Добровольский Г.В. Возможные пути формирования нано- и микроструктур в гумусовых веществах почвенных гелей // Почвоведение, 2012. № 8. С. 908–920.

[31] Федотов Г.Н., Шоба С.А., Поздняков А.И., Пузанова А.Е. Структурный переход в гумусовой матрице почвенных гелей и его влияние на свойства почв // Почвоведение, 2014. № 9. С. 1056–1067.

[32] Стаценко А.П., Гришин Г.Е., Чернышов В.Е. Способ оценки почвоутомления. Патент РФ 2181238, 2002. URL: http://www.freepatent.ru/patents/2181238 (дата обращения 18.02.2019).

Сведения об авторах

Федотов Геннадий Николаевич — вед. науч. сотр., д-р биол. наук, Факультет почвоведения, МГУ имени М.В. Ломоносова, gennadiy.fedotov@gmail.com

Шалаев Валентин Сергеевич — гл. науч. сотр., д-р техн. наук, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), shalaev@mgul.ac.ru

Батырев Юрий Павлович — доцент, канд. техн. наук, МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), batyrev@mgul.ac.ru

ALLELOTOXICITY OF SOILS, MECHANISMS OF ITS OCCURRENCE AND POSSIBLE WAYS OF REDUCTION

G.N. Fedotov^{1, 2}, V.S. Shalaev², Yu.P. Batyrev²

¹M.V. Lomonosov Moscow State University, Faculty of Soil Science, GSP-1, 1, p. 12, Leninskie Gory, 119991, Moscow, Russia

²BMSTU (Mytishchi branch), 1, 1st Institutskaya st., 141005, Mytishchi, Moscow reg., Russia

gennadiy.fedotov@gmail.com

The phenomenon allelotoxicity of soils and its negative impact on plant development is considered. It is shown that the study of the soils chemical composition does not allow to determine unambiguously the presence of allelotoxicity in soils and its value. Therefore, it is necessary to use biotesting methods to study allelotoxicity of soils. It is established that the use of crop rotations only to combat soil allelotoxicity does not completely solve the problem of soil fatigue. It is concluded that to reduce a soils allelotoxicity is nec-essary to develop methods, which can be reduced concentration of allelotoxins in the soil by activating growth of microorganisms capable to use allelotoxicity as sources of carbon or consolidation of allelotoxins (reduction of activity) in the humic matrix of soil gels.

Keywords: allelotoxicity of soils, soil inhibition seed sprout growth, reducing toxicity, microorganisms, humic matrix of soil gels and fixing it allelotoxins

Suggested citation: Fedotov G.N., Shalaev V.S., Batyrev Yu.P. Allelotoksichnost’ pochv, mekhanizmy ee vozniknoveniya i vozmozhnye puti snizheniya [Allelotoxicity of soils, mechanisms of its occurrence and possible ways of reduction]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 37–42. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-37-42

References

[1] Grodzinskiy A.M., Bogdan G.P., Golovko E.A., Dzyubenko N.N., Moroz P.A., Prutenskaya N.I. Al-lelopaticheskoe pochvoutomlenie [Allelopathic soil fatigue]. Kiev: Naukova dumka, 1979, 248 p.

[2] Krasil’nikov N.A. Mikroorganizmy pochvy i vysshie rasteniya [Soil microorganisms and higher plants]. Moscow: AN SSSR, 1958, 464 p.

[3] McCalla T.M., Haskins F.A. Phytotoxic Substances from Soil Microorganisms and Crop Residue. Bacteriological Reviews, 1964, v. 28, no. 2, pp. 181–207.

[4] Konoshina S.N. Vliyanie razlichnykh sposobov ispol’zovaniya pochvy na ee allelopaticheskuyu aktiv-nost’ [Influence of different methods soil use on its allelopathic activity]. Dis. … kand. s.-kh. nauk. Orel, 2000, 145 p.

[5] Lobkov V.T. Ispol’zovanie pochvenno-biologicheskogo faktora v zemledelii: monografiya [The use of soil and biological factors in agriculture]. Orel: OGAU, 2017, 166 p.

[6] Lobkov V.T. Pochvoutomlenie pri vyrashchivanii polevykh kul’tur [Soil fatigue in cultivation of field crops]. Moscow: Kolos, 1994, 112 p.

[7] Blum U. Allelopathy: A Soil System Perspective. Allelopathy. A Physiological Process with Ecological Implications. Eds. M.J. Reigosa, N. Pedrol, L. Gonzalez. Netherlands: Springer, 2006, pp. 299–340.

[8] Vokou D., Chalkos D. and Karamanoli K. Microorganisms and Allelopathy: A One-Sided Approach. Allelopathy. A Physiological Process with Ecological Implications. Eds. M.J. Reigosa, N. Pedrol, L. Gonzalez. Netherlands: Springer, 2006, pp. 341–371.

[9] Mlechko E.A., Motrenko A.V. Allelopaticheskoe deystvie vodnogo ekstrakta shalfeya efiopskogo ( Salvia Aethiopis L.) na prorastanie semyan test-rasteniy [Allelopathic effect of aqueous extract of Ethiopian sage (Salvia Aethiopis L.) on seeds germination of test plants]. Vestnik VolGU, 2015, ser. 9, v. 13, pp. 10–14.

[10] Simagina N.O. Allelopaticheskiy potentsial drevesnykh rasteniy [Allelopathic potential of woody plants]. Uchenye zapiski Tavricheskogo natsional’nogo universiteta im. V.I. Vernadskogo. Ser. Biologiya, khimiya [Scientific notes of Taurida National University. IN AND. Vernadsky. Ser. Biology, Chemistry], 2013, t. 26(65), no. 1, pp. 186–193.

[11] Reigosa M.J., Pedrol N., Gonzalez L. Allelopathy. A Physiological Process with Ecological Implications. Netherlands: Springer, 2006, 637 p.

[12] Cheng F., Cheng Z. Research Progress on the use of Plant Allelopathy in Agriculture and the Physiological and Ecological Mechanisms of Allelopathy. Frontiers in Plant Science, 2015, v. 6, article 1020.

[13] Ghulam J., Shaukat M., Arshad N.C., Imran H., Muhammad A. Allelochemicals: sources, toxicity and microbial transformation in soil — a review. Annals of Microbiology, 2008, 58 (3), pp. 351–357.

[14] Zinchenko M.K., Selitskaya O.V. Biologicheskaya toksichnost’ seroy lesnoy pochvy v zavisimosti ot sistem udobreniy [The biological toxicity of grey forest soil depending on the fertilizers system]. Agrokhimicheskiy vestnik [Agrochemical Herald], 2011, no. 5, pp. 38–40.

[15] Mirchink T.G. Pochvennaya mikologiya [Soil Mycology]. Moscow: MSU, 1988, 220 p.

[16] Shutko A.P. Biologicheskoe obosnovanie optimizatsii sistemy zashchity ozimoy pshenitsy ot bolezney v Stavropol’skom krae [Biological basis of protection system optimization of winter wheat against diseases in the Stavropol region]. Dis. … Dr. Sci. (Agric.). SPb., Pushkin, 2013, 41 p.

[17] Rudakov V.O., Rudakov O.L. Priroda pochvennykh fitoksikozov i problema zashchity rasteniy [The nature of the soil phytotoxicity and the problem of plant protection]. Agro XXI, 2009, no. 1–3, pp. 11–13.

[18] Rice E.L. Allelopathy. New York, London: Academic Press, 1984, 422 p.

[19] GOST R ISO 22030–2009. Kachestvo pochvy. Biologicheskie metody. Khronicheskaya fitotoksichnost’ v otnoshenii vysshikh rasteniy. Available at: http://docs.cntd.ru/document/1200077669 (accessed 18.02.2019).

[20] Fedotov G.N., Shalaev V.S., Batyrev Yu.P., Gorepekin I.V. Metodika dlya otsenki effektivnosti deystviya stimulyatorov prorastaniya semyan [Methods for evaluating the effectiveness of seed germination stimulants]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2018, no. 5, pp. 3–10.

[21] Kustova O.K. Allelopaticheskoe vliyanie posleuborochnykh ostatkov Ocimum Basilicum L [Allelopathic effect of post-harvest residues of Ocimum Basilicum L]. Promyshlennaya botanika [Industrial Botany], 2007, v. 7, pp. 204–207.

[22] Perederieva V. M., Vlasova O. I., Shutko A. P. 2011. Allelopaticheskie svoystva sornykh rasteniy i ikh rastitel’nykh ostatkov v protsesse mineralizatsii [Allelopathy properties of weeds and plant residues in the process of mineralization]. Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Scientific Journal of KubSAU], no. 73. Available at: http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/11.pdf (accessed 18.02.2019).

[23] Chernyak D.M. Allelopaticheskie svoystva pochv mnogoletnikh introduktsionnykh nasazhdeniy Heracleum Sosnowskyi i Heracleum Moellendorffii [Allelopathic properties of soils long-term introduction plantings]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education], 2017. no. 5. Available at: https://science-education.ru/ru/article/ view?id=26901. (accessed 18.02.2019).

[24] Abbas T., Zahir Z.A., Naveed M. Bioherbicidal activity of allelopathic bacteria against weeds associated with wheat and their effects on growth of wheat under axenic conditions. International Organization for Biological Control (IOBC), 2017.

DOI: 10.1007/s10526-017-9836-6 (accessed).

[25] Jabran K., Mahajan G., Sardana V., B.S. Chauhan B.S. Allelopathy for weed control in agricultural systems. Crop Protection, 2015, v. 72, р. 57–65.

[26] Annemieke van der Meulen A review of weed management in wheat using crop competition. Crop Protectionm, 2016, р. 1–7.

[27] Farooq M., Bajwa A.A., Cheema S.A., Cheema Z.A. Application of allelopathy in crop production. Int. J. Agric. Biol., 2013, v. 15, pp. 1367–1378.

[28] Li Y.P., Feng Y.L., Chen Y.J., Tian Y.H. Soil microbes alleviate allelopathy of invasive plants. Sci. Bull., 2015, v. 60(12),

1091. 1083–1091.

[29] Norouzi Y., Mohammadi G.R. and Nosratti I. Soil factors affecting the allelopathic activities of some plant species. J. Appl. Environ. Biol. Sci., 2015, 5(8), pp. 285–290.

[30] Fedotov G.N., Dobrovol’skiy G.V. Vozmozhnye puti formirovaniya nano- i mikrostruktur v gumu-sovykh veshchestvakh pochvennykh geley [Possible ways formation of nano-and microstructures in humus substances of soil gels]. Pochvovedenie [Eurasian Soil Science], 2012, no. 8, pp. 908–920.

[31] Fedotov G.N., Shoba S.A., Pozdnyakov A.I., Puzanova A.E. Strukturnyy perekhod v gumusovoy matritse pochvennykh geley i ego vliyanie na svoystva pochv. Pochvovedenie [Eurasian Soil Science], 2014, no. 9, pp. 1056–1067.

[32] Statsenko A.P., Grishin G.E., Chernyshov V.E. Sposob otsenki pochvoutomleniya [Estimation method of soil fatigue]. Patent RU 2181238, 2002. Available at: http://www.freepatent.ru/patents/2181238 (accessed 18.02.2019).

Authors’ information

Fedotov Gennadiy Nikolaevich — Senior Researcher, Dr. Sci. (Biology), Lomonosov Moscow State University, gennadiy.fedotov@gmail.com

Shalaev Valentin Sergeevich — Dr. Sci. (Tech.) Professor of the BMSTU (Mytishchi branch),

shalaev@mgul.ac.ru

Batyrev Yuriy Pavlovich — Cand. Sci. (Tech.) Associated Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), batyrev@mgul.ac.ru

Деревообработка и химическая переработка древесины

7

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ ГЕВЕИ БРАЗИЛЬСКОЙ (HEVEA BRASILIENSIS MÜLL. ARG.)

43–50

УДК 630.30

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-43-50

Золтан Борчок¹, Шриваро Сутон², Золтан Пастори¹

¹Инновационный центр, Шопронский университет, г. Шопрон, ул. Байчи-Жилински, 4, Венгрия, 9400

²Материаловедение и инженерная программа, Школа инженерии и ресурсов, Университет Валайлак, район Тасала, Накхон Си Таммарат, Таиланд, 80160

borcsok.zoltan@uni-sopron.hu

Представлены результаты исследования влияния температуры и продолжительности термической обработки (при 180 и 220 °С в течение 15, 25 и 35 ч) на строение древесины гевеи бразильской (Hevea brasiliensis Müll. Arg.). Использован метод сканирующей электронной микроскопии для получения электронных микрофотографий в целях измерения толщины двойной клеточной стенки и размера люмена. Рассчитаны соотношения люмен/стенка для волокон и паренхимных клеток в радиальном и тангенциальном направлениях. Результаты работы показали, что термообработка при 180 °С не влияла или оказывала незначительное влияние на строение древесины гевеи бразильской в течение любой продолжительности обработки. Термическая обработка при 220 °С в большей мере повлияла на структуру растения: уменьшилась толщина двойной клеточной стенки, но диаметр люмена не изменился, поэтому значение отношения люмен/клеточная стенка увеличилось. Сделан вывод о том, что длительность термообработки оказывает лишь незначительное влияние на изменения в строении древесины гевеи бразильской.

Ключевые слова: термическая обработка, анатомия древесины, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), волокно, паренхима, двойная клеточная стенка, люмен клетки, соотношение люмен/стенка

Ссылка для цитирования: Борчок З., Сутон Ш., Пастори З. Влияние термической обработки на строение древесины гевеи бразильской (Hevea brasiliensis Müll. Arg.) // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 43–50. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-43-50

Список литературы / References

[1] Naji H.R., Sahri M.H., Nobuchi T., Bakar E.S. Clonal and planting density effects on some properties of rubberwood (Hevea brasiliensis Muell. Arg.). BioResources, 2012, no. 7(1), pp. 189–202.

[2] Luostarinen K., Hakkarainen K., Kaksonen H. Wood anatomy of seed and basal bud originated downy birches (Betula pubescens Ehrh.) grown at four different sites. Silva Fennica, 2017, no. 51(1), article id. 1694. 20 pp. DOI: 10.14214/sf.1694

[3] Hietala S., Maunu S.L., Sundholm F., Jämsa S., Viitaniemi P. Structure of thermally modified wood studied by liquid state NMR measurements. Holzforschung, 2002, no. 56(5), pp. 522–528.

[4] Ahmed S.A., Sehlstedt-Persson M., Hansson L., Morén T. Evaluation of preservative distribution in thermally modified European aspen and birch boards using computed tomography and scanning electron microscopy. J. of Wood Science, 2013, no. 59(1), pp. 57–66. DOI: 10.1007/s10086-012-1299-x

[5] Gunduz G., Oral M.A., Akyuz M., Aydemir D., Yaman B., Asik N., Bulbul A.S., Allahverdiyev S. Physical, morphological properties and raman spectroscopy of chestnut blight diseased Castanea sativa Mill. wood. CERNE, 2016, no. 22(1), pp. 43–58. DOI: 10.1590/01047760201622012101

[6] Kocaefe D., Huang X., Kocaefe Y. Study of the degradation of heat-treated jack pine under different artificial weathering conditions. Internatinal J. of Energy and Environment, 2013, no. 7(3), pp. 97–106.

[7] Andersson S., Serimaa R., Väänänen T., Paakkari T., Jämsä S., Viitaniemi P., X-ray scattering studies of thermally modified Scots pine (Pinus sylvestris L.). Holzforschung, 2005, no. 59(4), pp. 422–427.

[8] Awoyemi L., Jones I.P. Anatomical explanations for the changes in properties of western red cedar (Thuja plicata) wood during heat treatment. Wood Science and Technology, 2011, no. 45, pp. 261–267. DOI: 10.1007/s00226-010-0315-9

[9] Batista D.C., Paes J.B., de Muñiz G.I.B., Nisgoski S., Oliveira J.T.S. Microstructural aspects of thermally modified Eucalyptus grandis wood. Maderas. Ciencia y tecnología, 2015, no. 17(3), pp. 525–532. DOI: 10.4067/S0718-221X2015005000047

[10] Bakar B.F.A., Hiziroglu S., Tahir P.M. Properties of some thermally modified wood species. Materials and Design, 2013, no. 43, pp. 348–355. DOI: 10.1016/j.matdes.2012.06.054

[11] Boonstra M.J. A two-stage thermal modification of wood. Ph.D. dissertation in cosupervision Ghent University and Université Henry Poincaré - Nancy 1, 2008, 297 p.

[12] Boonstra M.J., Rijsdijk J.F., Sander C., Kegel B., Tjeerdsma B., Militz H. Microstructural and physical aspects of heat treated wood, Part 1: Softwoods. Maderas. Ciencia y Tecnología, 2006, no. 8(3), pp. 193–208.

[13] Boonstra M.J., Rijsdijk J.F., Sander C., Kegel B., Tjeerdsma B., Militz H. Microstructural and physical aspects of heat treated wood, Part 2: Hardwoods. Maderas. Ciencia y Tecnología, 2006, no. 8(3), pp. 209–217.

[14] Ling Z., Ji Z., Ding D., Cao J., Xu F. Microstructural and topochemical characterization of thermally modified poplar (Populus cathayaha) cell wall. BioResources, 2016, no. 11(1), pp. 786–799.

[15] Biziks V., Andersons B., Beļkova Ļ., Kapača E., Militz H. Changes in the microstructure of birch wood after hydrothermal treatment. Wood Science and Technology, 2013, no. 47, pp. 717–735. DOI 10.1007/s00226-013-0531-1

 [16] Bernabei M., Salvatici M.C. In situ ESEM observations of spruce wood (Picea abies Karst.) during heat treatment. Wood Science and Technology, 2016, no. 50(4), pp. 715–726. DOI 10.1007/s00226-016-0808-2

[17] Gilani M.S., Fife J.L., Boone M.N., Wakili K.G. Dynamics of microcrack propagation in hardwood during heat treatment investigated by synchrotronbased X-ray tomographic microscopy. Wood Science and Technology, 2013, no. 47, pp. 889–896. DOI 10.1007/s00226-013-0545-8

[18] LeVan S.L. Thermal degradation. Ed. A.P. Schniewind Concise encyclopedia of wood and wood-based materials, Elmsford, NY, Pergamon Press, 1989, pp. 271–273.

[19] Werner K., Pommer L., Broström M. Thermal decomposition of hemicelluloses. J. of Analytical and Applied Pyrolysis, 2014, no. 110, pp. 130–137. DOI: 10.1016/j.jaap.2014.08.013

[20] Xing D., Li J. Effect of heat treatment on thermal decomposition and combustion performance of Larix spp. wood. BioResources, 2014, no. 9(3), pp. 4274–4287.

[21] Ramiah M.V. Thermogravimetric and differential thermal analysis of cellulose, hemicellulose, and lignin. J. of Applied Polymer Science, 1970, no. 14, pp. 1323–1337.

[22] Zoltán Gy., Bak M., Farkas P. Rubberwood – Hevea brasiliensis (In Hungarian). Ed. S. Molnár, P. Farkas, Z. Börcsök, Gy. Zoltán, Földünk ipari fái (‘Industrial woods’), 2016, ERFARET, Sopron, Hungary, ISBN 978-963-12-5239-2, pp: 242–244.

Сведения об авторах

Борчок Золтан — исследователь Инновационного центра, Шопронский университет, г. Шопрон, Венгрия, borcsok.zoltan@uni-sopron.hu

Сутон Шриваро — исследователь Школы инженерии и ресурсов, Университет Валайлак, Таиланд, ssuthon@wu.ac.th

Пастори Золтан — директор Инновационного центра, Шопронский университет, г. Шопрон, Венгрия, pasztory.zoltan@uni-sopron.hu

EFFECT OF HEAT TREATMENT ON SOME CELLULAR PROPERTIES OF RUBBERWOOD (HEVEA BRASILIENSIS MÜLL. ARG.)

Zoltán Börcsök¹, Srivaro Suthon², Zoltán Pásztory¹

¹University of Sopron, Innovation Center 4, Bajcsy Zs. Sopron H-9400, Hungary

²Materials Science and Engineering Program, School of Engineering and Resources, Walailak University, Thasala district, Nakhon Si Thammarat 80160, Thailand

borcsok.zoltan@uni-sopron.hu

The effect of different treatment temperatures and different treatment durations on the certain anatomical properties of the rubberwood (Hevea brasiliensis Müll. Arg.) was examined. Rubberwood samples were treated at 180 ° and 220 °C for 15, 25 and 35 hours. SEM pictures were taken to measure double cell walls, cell lumens; and the lumen/ wall ratio was calculated for fiber and parenchyma cells, in radial and tangential directions. Treatment at 180 °C had no or only a slight effect on the anatomy of rubberwood for any treatment duration. The treatment at 220 °C has an effect on the anatomy of rubberwood: the double cell wall size decreased, the lumen diameter did not change, so the lumen/cell wall ratio increased. The treatment duration has only a slight effect on the changes.

Keywords: heat treatment, wood anatomy, SEM, fiber, parenchyma, double cell wall, cell lumen, lumen/wall ratio

Suggested citation: Börcsök Z., Suthon S., Zoltán Pásztory Z. Vliyanie termicheskoy obrabotki na stroenie drevesiny gevei brazil’’skoy (Hevea brasiliensis Müll. Arg.) Effect of heat treatment on some cellular properties of rubberwood (Hevea brasiliensis Müll. Arg.)]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 43–50.

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-43-50

Authors’ information

Börcsök Zoltán — PhD, Researcher of Innovation Center, University of Sopron, Sopron, Hungary, borcsok.zoltan@uni-sopron.hu

Suthon Srivaro — PhD, Researcher of School of Engineering and Resources, Walailak University, Thailand, ssuthon@wu.ac.th

Pásztory Zoltán — PhD, Director of Innovation Center, University of Sopron, Sopron, Hungary, pasztory.zoltan@uni-sopron.hu

8

СУШКА КРУПНОМЕРНЫХ ПИЛО- И ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

51–56

УДК 674.037.4

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-51-56

В.П. Галкин¹, Г.Н. Курышов¹, А.А. Косарин², С.А. Моисеев¹, Д.И. Деянов¹

¹МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д. 1

²ООО «Форскад», 121359, г. Москва, ул. Партизанская, д. 40

kosarin2008@yandex.ru

Приведен обзор публикаций по сушке крупномерных пило- и лесоматериалов (бруса, оцилиндрованного бревна) в сушильных камерах с использованием энергии электрического поля сверхвысоких частот в среде перегретого пара, гидрофильных жидкостях, вакуума в сочетании с конвективным нагревом древесины. Представлено описание процесса сушки в период с 2014 по 2019 г. в конвективной опытно-промышленной сушильной камере, оснащенной импульсными режимами, в лаборатории кафедры «Древесиноведение и технологии деревообработки» Мытищинского филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сушке подвергались единичные сортименты бруса сечением 100×100, 100×150, 150×150 и 200×200 мм длиной до 2 м, а также оцилиндрованные бревна диаметром 200 и 220 мм длиной 2 м. Кроме этого, с использованием импульсных режимов были высушены образцы окоренных бревен из древесины сосны диаметром от 180 до 280 мм, используемых для изготовления деревянных опор для линий электропередач. В этот же период была проведена сушка импульсным режимом образцов окоренных бревен из древесины липы диаметром от 320 до 350 мм. В процессе всех сушек начальная, текущая, послойная и конечная влажность определялась в соответствии с ГОСТ 16588, изучалось влияние режимных параметров на размеры трещин усушки и т. д. Сделан вывод о возможности использования импульсных режимов в производственных условиях.

Ключевые слова: крупномерные пиломатериалы, брус, крупномерные лесоматериалы, оцилиндрованные и окоренные бревна, импульсная сушка, режимы сушки

Ссылка для цитирования: Галкин В.П., Курышов Г.Н., Косарин А.А., Моисеев С.А., Деянов Д.И. Сушка крупномерных пило- и лесоматериалов // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 51–56. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-51-56

Список литературы

[1] Селюгин Н.С. Сушка древесины. Л.: Гослестехиздат, 1940. 548 с.

[2] Бирюков В.А. Технология скоростной сушки сосновых брусьев с применением диэлектрического и конвекционного нагрева: дисс. ... канд. тех. наук. Л., 1951, 177 с.

[3] Дьяконов К.Ф., Горяев А.В. Сушка древесины токами высокой частоты. М.: Лесн. пром-сть, 1981. 168 с.

[4] Расев А.И. Микроволновая сушка древесных сортиментов (брус, оцилиндрованное бревно) // Науч. тр. МГУЛ. Вып. 335, 2007. С. 47–49.

[5] Богданов Е.С., Козлов В.А., Кунтыш В.Б, Мелехов В.И. Справочник по сушке древесины. М.: Лесная пром- сть, 1990. 304 с.

[6] Сафин Р.Р., Хасаншин Р.Р., Хайдаров С.А., Сафин Р.Г. Сушка в технологическом процессе производства оцилиндрованных бревен домостроения. Казань: КГУ, 2004. С. 160–163.

[7] Расев А.И., Курышов Г.Н. Технология сушки пиломатериалов в аэродинамических камерах // Деревообработка в России, 1998. № 1. С. 3–4.

[8] Лукаш А.А., Гришина Е.С. Интенсификация процесса сушки оцилиндрованных бревен // ИВУЗ Лесной журнал, 2014. № 2. С. 86–93.

[9] Расев А.И., Курышов Г.Н., Чучков С.А., Ляшенко С.В. Способ сушки пиломатериалов. Пат. 2027127 РФ МПК F26B3/04 / Заявитель и патентообладатель МГУЛ, опубл. 20.01.95 г. Бюл. № 35.

[10] Косарин А.А. Технология импульсной сушки пиломатериалов: дис… канд. техн. наук. М.: МГУЛ, 2012. 164 с.

[11] Петяйкина Е.Г., Курышов Г.Н., Косарин А.А. Импульсная сушка бруса хвойных пород древесины // Науч. тр. МГУЛ. Вып. 370, 2014. С. 61–66.

[12] Самойлова Е.А., Курышов Г.Н., Косарин А.А. Импульсная сушка крупных древесных сортиментов (брус сечением 150×150 мм) // Научные труды МГУЛ. Вып. 381, 2016. С. 67–70.

[13] Курышов Г.Н., Косарин А.А., Расева Е.А. Способ импульсной сушки пиломатериалов. Пат. № 2607923 РФ / Заявитель и патентообладатель МГУЛ, опубл. 11.01.2017 г. Бюл. № 2.

[14] Косарин А.А., Курышов Г.Н., Расева Е.А. Способ импульсной сушки пиломатериалов. Пат. № 2615854 РФ / Заявитель и патентообладатель МГУЛ, опубл. 01.12.2017 г. Бюл. № 34.

[15] Новичков М.П., Курышов Г.Н., Косарин А.А. Импульсная сушка оцилиндрованного бревна // Тез. докл. науч.-техн. конф. МФ МГТУ им. Н.Э. Баумана (июнь 2017, Красноярск). Красноярск: Научно-инновационный центр, 2017. 244 с.

[16] Курышов Г.Н., Косарин А.А., Косарина А.А. Способ импульсной сушки. Пат. № 2637288 РФ / Заявитель и патентообладатель Курышов Г.Н., Косарин А.А., Косарина А.А., опубл. 01.12.2017. Бюл. № 34.

[17] Иванов Д.А., Курышов Г.Н., Косарин А.А. Импульсная сушка окоренного бревна // Сб. тез. докл. Всерос. студ. конф. «Студенческая научная весна» (МФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, апрель 2018). М.: Издательский дом «Научная библиотека», 2018. 506 с.

[18] Минина Е.А., Чемоданов А.Н. Современные проблемы сушки лесоматериалов // Veda a technologie: krokdo budoucnosti – 2016, Materialy XII Mezinarodni Vedecko- Prakticka Konference «Moderní Vymoženosti Vědy – 2016» (Praha, 22–30 января 2016 г.). Praha: Publishing House «Education and Science», 2016, pp. 81–83.

[19] Расев А.И. Сушка древесины. М.: Лань, 2010. 416 с.

[20] Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. М.: Лесная пром-сть, 1968. 448 с.

Сведения об авторах

Галкин Владимир Павлович — д-р техн. наук, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), vgalkin@mgul.ac.ru

Курышов Григорий Николаевич — канд. техн. наук, доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), kuryshov@mgul.ac.ru

Косарин Анатолий Александрович — канд. техн. наук, доцент, заместитель директора ООО «Форсклад», kosarin2008@yandex.ru

Моисеев Сергей Андреевич — студент МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), d.dejanov@yandex.ru

Деянов Дмитрий Игоревич — студент МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), d.dejanov@yandex.ru

LARGE SIZED WOOD AND TIMBER SEASONING

V.P. Galkin¹, G.N. Kuryshov¹, A.A. Kosarin², S.A. Moiseev¹, D.I. Deyanov¹

¹BMSTU (Mytishchi branch), 1, 1st Institutskaya st., 141005, Mytishchi, Moscow reg., Russia

²OOO «Forcklad», 40, Partizanskaya st., Moscow, 121359, Russia

kosarin2008@yandex.ru

A review of publications on seasoning large-sized wood and timber (timber, logs) in drying chambers using the energy of super-high frequency electric field in an environment of superheated steam, hydrophilic liquids, vacuum in combination with convective heating of wood is presented. A description of the seasoning process in the period from 2014 to 2019 in a convective pilot industrial drying chamber equipped with pulse modes in the laboratory of the Department of Wood Science and Woodworking Technology at Mytishchi branch of MSTU named after N.E. Bauman. Single timber assortments of 100 × 100, 100 × 150, 150 × 150 and 200 × 200 mm sections up to 2 m long, as well as logs with a diameter of 200 and 220 mm and 2 m long, were subjected to seasoning. In addition, samples were dried using pulsed modes barked pine wood logs with a diameter of 180 to 280 mm used for the manufacture of power lines wooden poles. In the same period, pulsed drying was carried out on samples of barked linden wood with a diameter of 320 to 350 mm. In the course of all dryings, the initial, current, layer-by-layer and final humidity was determined in accordance with GOST 16588, the influence of operating parameters on the dimensions of drying cracks was studied. It was concluded that pulsed conditions can be used in manufacture conditions.

Keywords: large-sized lumber, timber, large-sized timber, round and barked logs, impulse drying, drying modes

Suggested citation: Galkin V.P., Kuryshov G.N., Kosarin A.A., Moiseev S.A., Deyanov D.I. Sushka krupnomernykh pilo- i lesomaterialov [Large sized wood and timber seasoning]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 51–56. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-51-56

References

[1] Selyugin N.S. Sushka drevesiny [Wood drying]. Leningrad: Goslestekhizdat, 1940, 548 p.

[2] Biryukov V.A. Tekhnologiya skorostnoy sushki sosnovykh brus’ev s primeneniem dielektricheskogo i konvektsionnogo nagrev [Technology of high-speed drying of pine beams using dielectric and convection heating] Diss. Cand. Sci. (Tech.). Leningrad, 1951, 177 p.

[3] D’yakonov K.F., Goryaev A.V. Sushka drevesiny tokami vysokoy chastoty [Drying wood with high frequency currents]. Moscow: Lesn. prom-st’ [Forest industry], 1981, 168 p.

[4] Rasev A.I. Mikrovolnovaya sushka drevesnykh sortimentov (brus, otsilindrovannoe brevno) [Microwave drying of wood assortments (timber, logs)] Nauchnye trudy MGUL [Scientific works of Moscow State Forest University], 2007, v. 335, pp. 47–49.

[5] Bogdanov E.S., Kozlov V.A., Kuntysh V.B, Melekhov V.I. Spravochnik po sushke drevesiny [Handbook of wood drying]. Moscow: Lesnaya prom-st’ Publ. [Forest Industry], 1990, 304 p.

[6] Safin R.R., Khasanshin R.R., Khaydarov S.A., Safin R.G. Sushka v tekhnologicheskom protsesse proizvodstva otsilindrovannykh breven domostroeniya [Drying in the manufacturing process of rounded logs of house building]. Kazan: KSU, 2004, pp. 160–163.

[7] Rasev A.I., Kuryshov G.N. Tekhnologiya sushki pilomaterialov v aerodinamicheskikh kamerakh [Technology of drying sawn timber in aerodynamic chambers]. Woodworking in Russia, 1998, no. 1, pp. 3–4.

[8] Lukash A.A., Grishina E.S. Intensifikatsiya protsessa sushki otsilindrovannykh breven [The intensification of the drying process of logs]. IVUZ Lesnoy zhurnal [IVUZ Forest Journal], 2014, no. 2, pp. 86–93.

[9] Rasev A.I., Kuryshov G.N., Chuchkov S.A., Lyashenko S.V. Sposob sushki pilomaterialov [The method of drying lumber]. Pat. 2027127 RF IPC F26B3. 04. applicant and patent holder MGUL, publ. 01/20/95, Bull. 35.

[10] Kosarin A.A. Tekhnologiya impul’snoy sushki pilomaterialov [Pulse drying technology for lumber]. Diss ... Cand. Sci. Tech. Moscow: MGUL, 2012, 164 p.

[11] Petyaykina E.G., Kuryshov G.N., Kosarin A.A. Impul’snaya sushka brusa khvoynykh porod drevesiny [Pulse drying of coniferous timber timber] Nauchnye trudy MSFU [Scientific works of Moscow State Forest University], 2014, iss. 370, pp. 61–66.

[12] Samoylova E.A., Kuryshov G.N., Kosarin A.A. Impul’snaya sushka krupnykh drevesnykh sortimentov (brus secheniem 150×150 mm) [Pulse drying of large wood assortments (timber with a cross-section of 150 × 150 mm)] Nauchnye trudy MGUL [Scientific works of Moscow State Forest University], 2016, iss. 381, pp. 67–70.

[13] Kuryshov G.N., Kosarin A.A., Raseva E.A. Sposob impul’snoy sushki pilomaterialov [The method of pulsed drying of lumber]. Pat. No. 2607923 of the Russian Federation. Applicant and patent holder of Moscow State Forest University, publ. January 11, 2017, bull. 2.

[14] Kosarin A.A., Kuryshov G.N., Raseva E.A. Sposob impul’snoy sushki pilomaterialov [The method of pulsed drying of lumber]. Pat. No. 2615854 of the Russian Federation. Applicant and patent holder of Moscow State Forest University, publ. 12/01/2017, bull. 34.

[15] Novichkov M.P., Kuryshov G.N., Kosarin A.A. Impul’snaya sushka otsilindrovannogo brevna [Pulse drying of logs] Tezisy dokladov. Nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya MF MGTU im. Baumana N.E. Iyun’ 2017 [Abstracts of reports. Scientific and Technical Conference of the Moscow State Technical University named after Bauman N.E.], June 2017. Krasnoyarsk: Research and Innovation Center, 2017, 244 p.

[16] Kuryshov G.N., Kosarin A.A., Kosarina A.A. Sposob impul’snoy sushki [Pulse drying method]. Pat. No. 2637288 RF. Applicant and patent holder Kuryshov G.N., Kosarin A.A., Kosarin A.A., publ. 12/01/2017, bull. 34.

[17] Ivanov D.A., Kuryshov G.N., Kosarin A.A. Impul’snaya sushka okorennogo brevna [Pulse drying of barked logs] Sbornik tezisov dokladov. Vserossiyskaya studencheskaya konferentsiya «Studencheskaya nauchnaya vesna» [Abstracts of reports. All-Russian Student Conference «Student Scientific Spring»]. Moscow: Scientific Library Publishing House, 2018, 506 p.

[18] Minina E.A., Chemodanov A.N. Sovremennye problemy sushki lesomaterialov [Modern problems of drying timber]. Science and Technology: A Step to the Future – 2016. Materials XII International Science-Practical Conference. «Moderní Vymoženosti Vědy – 2016», Praha, 22–30 yanvarya 2016 g. Praha: Publishing House «Education and Science», 2016, pp. 81–83.

[19] Rasev A.I. Sushka drevesiny [Hydrothermal treatment and preservation of wood]. Moscow: Lan’, 2010, 416 p.

[20] Sergovskiy P.S. Gidrotermicheskaya obrabotka i konservirovanie drevesiny [Hydrothermal treatment and preservation of wood]. Moscow: Lesnaya prom-st’ Publ. [Forest Industry], 1968, 448 p.

Authors’ information

Galkin Vladimir Pavlovich — Dr. Sci. (Tech.), Professor of the BMSTU (Mytishchi branch),

Kuryshov Grigoriy Nikolaevich — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), kuryshov@mgul.ac.ru

Kosarin Anatoliy Aleksandrovich — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor, Deputy Director «Forcklad», kosarin2008@yandex.ru

Moiseev Sergey Andreevich — Student of the BMSTU (Mytishchi branch), d.dejanov@yandex.ru

Deyanov Dmitriy Igorevich — Student of the BMSTU (Mytishchi branch), d.dejanov@yandex.ru

9

К ВОПРОСУ СТАНДАРТИЗАЦИИ МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЛЕСКА ПРОЗРАЧНЫХ ЛАКОВЫХ ПОКРЫТИЙ НА ДРЕВЕСИНЕ И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛАХ

57–67

УДК 684.4.059.1

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-57-67

Б.М. Рыбин¹, И.А. Завражнова¹, Д.Б. Рыбин²

¹МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д. 1

²ООО «Тимберланд», 141805, Московская обл., Дмитровский р-н, рабочий поселок Некрасовский, ул. Северная, д. 10

rybin@mgul.ac.ru

В основу разработки государственного стандарта на метод определения блеска высокоглянцевых, глянцевых и матовых покрытий был положен стандарт ИСО 2813: 2014. В нем предусматривается использование блескомеров с различными углами падения-отражения света 20°, 60° и 85°. Известно, что при определении блеска покрытий на древесной подложке необходимо корректировать показания блескомеров на светлоту древесины. Это вызвано тем, что на фотоприемник попадают не только лучи света, отраженные поверхностью контролируемого покрытия, но и лучи, прошедшие прозрачное покрытие и отраженные древесной подложкой. Чем больше светлота поверхности древесины, тем выше показания блескомера при прочих равных условиях состояния поверхностей контролируемых покрытий. Для учета влияния светлоты поверхности древесины предлагается в разрабатываемом стандарте использовать блескомер с углом падения-отражения света 45°. С помощью него будет возможно определить диффузную составляющую отраженного света от поверхности древесины и скорректировать по ней показания блескомеров. Для блескомера с углом падения-отражения света 20°, используемого для определения блеска высокоглянцевых покрытий, такая коррекция показаний составит 20 % от величины диффузной составляющей. Для блескомера на 60°, используемого для определения блеска глянцевых покрытий, коррекция показаний составит 10 % от величины диффузной составляющей. Блескомер на угол 85° предлагается для оценки блеска матовых покрытий. Его показания не корректируются на светлоту древесины, т. к. при таком угле падения-отражения света величина диффузной составляющей от древесины незначительна. Унификация методик определения блеска прозрачных покрытий, использование равнозначных блескомеров, а также детальная проработка факторов, оказывающих влияние на точность приборной оценки, делает предлагаемый государственный стандарт конкурентно способным как в отечественной так и в зарубежной практике для оценки качества покрытий по блеску поверхностей на деталях, узлах и изделиях из древесины и древесных материалов.

Ключевые слова: блеск покрытия, светлота древесины, стандартизация метода

Ссылка для цитирования: Рыбин Б.М., Завражнова И.А., Рыбин Д.Б. К вопросу стандартизации метода определения блеска прозрачных лаковых покрытий на древесине и древесных материалах // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 57–67. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-57-67

Список литературы

[1] Рыбин Б.М. Разработка метода контроля степени матовости прозрачных лаковых покрытий // Науч. тр. МЛТИ, 1980. Вып. 124. С. 107–111.

[2] Буглай Б.М., Рыбин Б.М. О методах оценки блеска матированных покрытий // Деревообрабатывающая промышленность, 1981. № 10. С. 2–5.

[3] Рыбин Б.М. Исследование возможностей применения щуповых методов для оценки матовых покрытий // Науч. тр. МЛТИ, 1980. Вып. 117. С. 57–61.

[4] Буглай Б.М., Рыбин Б.М. Древесина. Метод определения степени матовости прозрачных лаковых покрытий. РТМ. М.: ВПКТИМ, 1981. 18 с.

[5] Буглай Б.М., Рыбин Б.М. Древесина. Метод определения степени матовости прозрачных лаковых покрытий. Методические рекомендации. М.: МЛТИ, 1983. 18 с.

[6] Рыбин Б.М. Исследование влияния светлоты подложки на показания прибора ФБ-2 при оценке блеска зеркальных лаковых покрытий // Науч. тр. МЛТИ, 1981. Вып. 140. С. 39–42.

[7] Рыбин Б.М. Исследование влияния светлоты подложки на показания фотоэлектрических блескомеров при оценке блеска прозрачных лаковых покрытий // Тез. докл. науч.-техн. конф.: «Перспективные материалы, конструкции и технологии в производстве мебели и строительных изделий». Стара Загора, Болгария, 1988. С. 25.

[8] Онегин В.И. Свойства древесины, учитываемые при формировании защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов // Изв. высших учеб. заведений. Лесной журнал, 2015. № 6 (348). С. 116–127.

[9] Топорец А.С. Фотометрический метод определения средней высоты микронеровностей шероховатой поверхности // Оптико-механическая промышленность, 1969. № 6. С. 60–64.

[10] Рыбин Б.М. Совершенствование технологических процессов формирования прозрачных матовых покрытий на древесине: Автореф. дисс. … д-ра техн. наук: 05.21.05. Москва, 1998. 46 с.

[11] Рыбин Б.М., Жуков Е.В. Методические указания на метод определения показателя преломления прозрачных лаковых покрытий для древесины. М.: МЛТИ, 1984. 16 с.

[12] Рыбин Б.М., Жуков Е.В. Метод определения показателя преломления прозрачных лаковых покрытий // Деревообрабатывающая промышленность, 1984. № 7. С. 9–10.

[13] Рыбин Б.М. Технология и оборудование защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов. М.: МГУЛ, 2003. 568 с.

[14] Мелешко А.В., Романова С.С. Влияние шероховатости поверхности изделий из хвойной древесины на блеск лакокрасочных покрытий // Актуальные проблемы лесного комплекса, 2007. № 20. С. 121–123.

[15] Онегин В.И. Свойства древесины, учитываемые при формировании защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов // Изв. высших учеб. заведений. Лесной журнал, 2015. № 6 (348). С. 116–127.

[16] Рыбин Б.М. Оценка блеска прозрачных лаковых покрытий // Изв. высших учеб. заведений. Лесной журнал, 1990. № 6. С. 53–58.

[17] Завражнова И.А. Метод оценки блеска защитно-декоративных покрытий на древесине и древесных подложках // Науч. тр. МГУЛ, 2010. Вып. 349. С. 55–62.

[18] Рыбин Б.М. Об оценке блеска поверхностей ламинированных древесностружечных плит // Науч. тр. МЛТИ, 1984. Вып. 161. С. 82–84.

[19] Рыбин Б.М., Завражнова И.А. К вопросу оценки блеска прозрачных лаковых покрытий на древесине // Тез. докл. конф., посвященной 50-летию Факультета технологии деревообработки ВГЛТА «Современные технологические процессы получения материалов и изделий из древесины», Воронеж, 17–21 мая 2010 г. Воронеж: ВГЛТА, 2010. С. 98–108.

[20] Завражнова И.А. Метод оценки и разработка нормативов блеска защитно-декоративных покрытий на древесине и древесных материалах: Автореф. дисс. … канд. техн. наук: 05.21.05. Москва, 2016. 21 с.

Сведения об авторах

Рыбин Борис Матвеевич — д-р техн. наук, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), rybin@mgul.ac.ru

Завражнова Ирина Анатольевна — канд. техн. наук, доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), zavrazhnova@mgul.ac.ru

Рыбин Дмитрий Борисович — технолог ООО «Тимберланд», wood@yandex.ru

METHOD STANDARDIZATION FOR DETERMINING GLOSS OF TRANSPARENT LAQUERED COATINGS ON WOOD AND WOOD MATERIALS

B.M. Rybin¹, I.A. Zavrazhnova¹, D.B. Rybin²

¹BMSTU (Mytishchi branch), 1, 1st Institutskaya st., 141005, Mytishchi, Moscow reg., Russia

²Timberland LLC, 10, Severnaya St., 141805, Dmitrovsky District, working village Nekrasovsky, Moscow reg., Russia

rybin@mgul.ac.ru

As the basis for the state standard to determine the gloss of high-gloss, sleek and matte coatings the ISO 2813: 2014 standard was used. It provides for the use of gloss meters with different incidence-reflection angles of 20°, 60° and 85°. It is known that when determining the gloss of coatings on a wood substrate, it is necessary to correct the readings of the gloss meters on the lightness of wood. This is due to the fact that not only light rays reflected by the surface of the controlled coating, but also rays transmitted through the transparent coating and reflected by the wood substrate, fall on the photodetector. The greater the lightness of the surface of the wood, the higher the readings of the glossmeter, all other things being equal, the condition of the surfaces of the controlled coatings. In order to measure the influence of lightness of the wood surface, it is proposed to use a glossmeter with an incidence-reflection angle of light of 45° in the standard being developed. Using it, it will be possible to determine the diffuse component of the reflected light from the surface of the wood and to correct the readings of the gloss meters on it. For a glossmeter with an incidence-reflection angle of light of 20°, used to determine the gloss of high-gloss coatings, such a correction of the readings will be 20 % of the diffuse component. For the 60° gloss meter used to determine the gloss of glossy coatings, the readings will be corrected to 10 % of the diffuse component. A gloss meter at an angle of 85° is proposed for assessing the gloss of matte coatings. Its readings are not corrected for the lightness of wood, because at this angle of incidence-reflection of light, the magnitude of the diffuse component from wood is negligible. The unification of the methods for determining the gloss of transparent coatings, the use of equivalent gloss meters, as well as the detailed study of factors affecting the accuracy of instrumentation assessment, makes the proposed state standard competitive in both domestic and foreign practice for assessing the quality of coatings by the gloss of surfaces on parts, assemblies and wood products and wood materials.

Keywords: gloss of coating, lightness of wood, standardization of the method

Suggested citation: Rybin B.M., Zavrazhnova I.A., Rybin D.B. K voprosu standartizatsii metoda opredeleniya bleska prozrachnykh lakovykh pokrytiy na drevesine i drevesnykh materialakh [Method standardization for determining gloss of transparent laquered coatings on wood and wood materials]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 57–67. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-57-67

References

[1] Rybin B.M. Razrabotka metoda kontrolya stepeni matovosti prozrachnykh lakovykh pokrytiy [Development of a method for controlling the degree of haze of transparent varnish coatings] Nauchn. tr. MLTI [Scientific works of MLTI], 1980, iss. 124, pp. 107–111.

[2] Buglay B.M., Rybin B.M. O metodakh otsenki bleska matirovannykh pokrytiy [On methods for assessing the gloss of matte coatings] Derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost’ [Woodworking industry], 1981, no. 10, pp. 2–5.

[3] Rybin B.M. Issledovanie vozmozhnostey primeneniya shchupovykh metodov dlya otsenki matovykh pokrytiy [Study of the possibilities of using stylus methods to assess matte coatings] Nauchn. tr. MLTI [Scientific works of MLTI], 1980, iss. 117, pp. 57–61.

[4] Buglay B.M., Rybin B.M. Drevesina. Metod opredeleniya stepeni matovosti prozrachnykh lakovykh pokrytiy. RTM [Wood. Method for determining the degree of haze of transparent varnish coatings. RTM]. Moscow: VPKTIM, 1981, 18 p.

[5] Buglay B.M., Rybin B.M. Drevesina. Metod opredeleniya stepeni matovosti prozrachnykh lakovykh pokrytiy. Metodicheskie rekomendatsii [Wood. Method for determining the degree of haze of transparent varnish coatings. Guidelines]. Moscow: MLTI, 1983, 18 p.

[6] Rybin B.M. Issledovanie vliyaniya svetloty podlozhki na pokazaniya pribora FB-2 pri otsenke bleska zerkal’nykh lakovykh pokrytiy [Investigation of the influence of the substrate lightness on the readings of the FB-2 device when evaluating the gloss of mirror varnish coatings] Nauchn. tr. MLTI [Scientific works of MLTI], 1981, iss. 140, pp. 39–42.

[7] Rybin B.M. Issledovanie vliyaniya svetloty podlozhki na pokazaniya fotoelektricheskikh bleskomerov pri otsenke bleska prozrachnykh lakovykh pokrytiy [Investigation of the influence of the substrate lightness on the readings of photoelectric gloss meters in assessing the gloss of transparent varnish coatings] Tezisy dokladov nauchn.-tekhn. konferentsii: «Perspektivnye materialy, konstruktsii i tekhnologii v proizvodstve mebeli i stroitel’nykh izdeliy» [Abstracts of scientific and technical reports. Conference: «Promising materials, structures and technologies in the manufacture of furniture and building and construction products»]. Stara Zagora, Bulgaria, 1988, p. 25.

[8] Onegin V.I. Svoystva drevesiny, uchityvaemye pri formirovanii zashchitno-dekorativnykh pokrytiy drevesiny i drevesnykh materialov [Properties of wood, taken into account when forming protective and decorative coatings of wood and wood materials]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Lesnoy zhurnal [News of higher educational institutions. Forest Journal], 2015, no. 6 (348), pp. 116–127.

[9] Toporets A.S. Fotometricheskiy metod opredeleniya sredney vysoty mikronerovnostey sherokhovatoy poverkhnosti [Photometric method for determining the average height of microroughnesses of a rough surface]. Optikomekhanicheskaya promyshlennost’ [Optomechanical Industry], 1969, no. 6, pp. 60–64.

[10] Rybin B.M. Sovershenstvovanie tekhnologicheskikh protsessov formirovaniya prozrachnykh matovykh pokrytiy na drevesine [Improvement of technological processes for the formation of transparent matte coatings on wood]. Abstract. Dis. ... Dr. Sci. (Tech.). 05.21.05. Moscow, 1998, 46 p.

[11] Rybin B.M., Zhukov E.V. Metodicheskie ukazaniya na metod opredeleniya pokazatelya prelomleniya prozrachnykh lakovykh pokrytiy dlya drevesiny [Guidelines for the method of determining the refractive index of transparent lacquer coatings for wood]. Moscow: MLTI, 1984, 16 p.

[12] Rybin B.M., Zhukov E.V. Metod opredeleniya pokazatelya prelomleniya prozrachnykh lakovykh pokryti [The method of determining the refractive index of transparent varnish coatings]. Derevoobrabatyvayushchaya promyshlennost’ [Woodworking industry], 1984, no. 7, pp. 9–10.

[13] Rybin B.M. Tekhnologiya i oborudovanie zashchitno-dekorativnykh pokrytiy drevesiny i drevesnykh materialov [Technology and equipment of protective and decorative coatings of wood and wood materials]. Moscow: MGUL, 2003, 568 p.

[14] Meleshko A.V., Romanova S.S. Vliyanie sherokhovatosti poverkhnosti izdeliy iz khvoynoy drevesiny na blesk lakokrasochnykh pokrytiy [The effect of surface roughness of coniferous wood products on the luster of coatings] Aktual’nye problemy lesnogo kompleksa [Actual problems of the forest complex], 2007, no. 20, pp. 121–123.

[15] Onegin V.I. Svoystva drevesiny, uchityvaemye pri formirovanii zashchitno-dekorativnykh pokrytiy drevesiny i drevesnykh materialov [Properties of wood, taken into account when forming protective and decorative coatings of wood and wood materials] Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Lesnoy zhurnal [News of higher educational institutions. Forest Journal], 2015, no. 6 (348), pp. 116–127.

[16] Rybin B.M. Otsenka bleska prozrachnykh lakovykh pokrytiy [Gloss estimation of transparent varnish coatings] Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Lesnoy zhurnal [News of higher educational institutions. Forest Journal], 1990, no. 6, pp. 53–58.

[17] Zavrazhnova I.A. Metod otsenki bleska zashchitno-dekorativnykh pokrytiy na drevesine i drevesnykh podlozhkakh [Method for assessing the gloss of protective and decorative coatings on wood and wood substrates] Nauchn. tr. MSFU [Scientific works of MSFU], 2010, iss. 349, pp. 55–62.

[18] Rybin B.M. Ob otsenke bleska poverkhnostey laminirovannykh drevesnostruzhechnykh plit [About the gloss of surfaces of laminated chipboards] Nauchn. tr. MLTI [Scientific works of MLTI], 1984, no. 161, pp. 82–84.

[19] Rybin B.M., Zavrazhnova I.A. K voprosu otsenki bleska prozrachnykh lakovykh pokrytiy na drevesine [On the issue of assessing the gloss of transparent varnish coatings on wood]. Tezisy konferentsii, posvyashchennoy 50-letiyu fakul’teta tekhnologii derevoobrabotki VGLTA «Sovremennye tekhnologicheskie protsessy polucheniya materialov i izdeliy iz drevesiny» [Abstracts of the conference dedicated to the 50th anniversary of the VGLTA Faculty of Woodworking Technology «Modern Technological Processes for the Production of Wood Materials and Products»], Voronezh, May 17–21, 2010. Voronezh: VGLTA, 2010, pp .98–108.

[20] Zavrazhnova I.A. Metod otsenki i razrabotka normativov bleska zashchitno-dekorativnykh pokrytiy na drevesine i drevesnykh materialakh [Method of assessment and development of gloss standards for protective and decorative coatings on wood and wood materials]. Abstract. Dis. ... Sci. (Tech.). 05.21.05. Moscow, 2016, 21 p.

Author’s information

Rybin Boris Matveevich — Dr. Sci. (Tech.), Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), rybin@mgul.ac.ru

Zavrazhnova Irina Anatolievna — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), zavrazhnova@mgul.ac.ru

Rybin Dmitry Borisovich — Technologist of Timberland LLC, wood@yandex.ru

10

К ВОПРОСУ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ДРЕВЕСИНЫ ДИСКОВЫМИ РУБИТЕЛЬНЫМИ МАШИНАМИ С РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ ВЫБРОСА ЩЕПЫ

68–73

УДК 630

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-68-73

С.В. Фокин¹, О.А. Фомина²

¹Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, 410012, г. Саратов, Театральная пл., д. 1

²Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Россия, 625003, г. Тюмень, ул. Республики, д. 7

feht@mail.ru

Проанализированы новые технические решения, повышающие эффективность процесса выброса щепы из дисковых рубительных машинах, путем совершенствования конструктивно-технологических параметров элементов, участвующих в рабочем процессе эвакуации измельченной древесины. Рассмотрены различные конструкции дисковых рубительных машин, отличительной особенностью которых служит тип механизма выброса щепы. Анализ теоретических исследований в области изучения рабочего процесса эвакуации щепы из рубительной машины показал, что на него влияют конструкция диска, ширина и диаметр кожуха, размер и конструкция щепопровода, количество и размер вентиляционных лопаток. В соответствии с данными исследованиями, авторами предлагаются различные технические решения по изменению конструкции щепопровода для обеспечения эффективного транспортирования щепы. Для получения качественной щепы наибольшее практическое использование получили дисковые рубительные машины с верхним выбросом щепы, так как они являются наиболее удобным видом оборудования в условиях лесосеки. Конструктивные усовершенствования дисковых рубительных машин с верхним выбросом щепы необходимо проводить в направлении совершенствования конструктивно- технологических параметров рабочего процесса выброса щепы путем создания восходящих потоков воздуха в кожухе рубительного диска с возможностью механического доизмельчения щепы.

Ключевые слова: топливная щепа, теплотворная способность, рубительные машины, механизм выброса щепы

Ссылка для цитирования: Фокин С.В., Фомина О.А. К вопросу производства энергетическодисковыми рубительными машинами с различными способами выброса щепы // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 68–73. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-68-73

Список литературы

[1] Алешина А.С. Газификация растительной биомассы в газогенераторах кипящего слоя: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.14.04. СПб.: СНбГПУ, 2013. 21 с.

[2] Pobedinsky V.V., Gazizov A.M., Sannikov S.P., Pobedinskiy A.A. Dielectric Permeability of Forestry Depending on Environmental Parameters in Radio Frequency Monitoring // Mordovia University Bulletin, 2018, no. 28(2), pp. 148–163.

[3] Астафуров А.О. Управление замещением традиционной углеводородной энергетики эколого-ориентированной биоэнергетикой: автореф. дисс. ... канд. экон. наук: 08.00.05. М.: Государственный университет управления, 2012. 28 с.

[4] Фокин С.В., Фомина О.А. Об основных видах энергетической древесины // Forest Engineering / ред. И.И. Слепцов. Якутск: Якутская ГСХА, 2018. С. 273–276.

[5] Фокин С.В., Фомина О.А. Современное состояние лесного и лесоперерабатывающего комплекса Западной Сибири // Сборник статей II Всерос. (национальной) науч.-практ. конф. «Современные научно-практические решения в АПК», Тюмень, 26 октября 2018 г. Тюмень: Государственный аграрный университет Северного Зауралья, 2018. С. 149–152.

[6] Фокин С.В., Фомина О.А. Способы транспортирования щепы из рубительных машин // Науч. жизнь, 2018, № 2. С. 10–15.

[7] Фокин С.В., Фомина О.А. Об использовании математических методов моделирования рубительных машин // Материалы 17-й Междунар. молодежной науч.-практ. конф. «Фундаментальные исследования, методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике» (Новочеркасск, 06–07 сентября, 2018). Новочеркасск: Лик, 2018. С. 158–159.

[8] Линник В. Ю., Линник Ю. Н. Состояние и перспективы развития биоэнергетики // Вестник университета, 2019. № 10. С. 59–66. DOI 10/26425/1816-4277-2019-10-59-66

[9] Фокин С.В., Шпортько О.Н. Основные экологические и лесотехнические требования, предъявляемые к рубительным машинам фрезерного типа для измельчения древесины // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика, 2015. Т. 3. № 2. С. 144–146.

[10] Фокин С.В. Совершенствование технических средств переработки отходов лесосечных работ на топливную щепу в условиях вырубки. М: ИНФРА-М, 2018. 187 с.

[11] Фокин С.В., Шпортько О.Н., Бурлаков А.С. Экологосберегающие технологии при ведении современных агролесомелиоративных мероприятий // Науч. жизнь, 2017. № 7. С. 77–90.

[12] Алексеев А.Е., Думанский А.И., Думанский И.О. Выбор режимов лазерной термической обработки ножей рубительных машин для переработки сухостойной древесины // ИВУЗ. Лесной журнал, 2015. № 3 (345). С. 84–92.

[13] Васильев С.Б., Шегельман И.Р. Формирование технологических процессов и обоснование параметров оборудования для производства технологической щепы. Петрозаводск: Карельская инженерная академия, 2000. 52 с.

[14] Фокин С.В., Шпортько О.Н. Обоснование конструкции машин фрезерного типа для получения биотоплива в условиях лесов степной и лесостепной зон Поволжья // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика, 2014. Т. 5. № 3 (10). С. 156–160.

[15] Сюнев В.С., Селиверстов А.А., Герасимов Ю.Ю., Соколов А.П. Лесосечные машины в фокусе биоэнергетики: конструкции, проектирование, расчет: учеб. пособие. Йоэнсуу: METLA, 2011. 143 c.

[16] Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. М.: Лесн. пром-сть, 1987. 224 с.

[17] Фокин С.В., Шпортько О.Н., Цыплаков В.В. Об использовании древесных отходов при восстановлении защитных лесных полос // Науч. жизнь, 2015, № 6. С. 134–142.

[18] Фокин С.В., Фетяев А.Н.Технико-экономическое обоснование применения опытного образца рубительной машины // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика, 2015. Т. 3. № 5–3 (16-3). С. 201–204.

[19] Цыгарова М.В. Использование передвижной рубительной машины для переработки порубочных остатков при заготовке древесины и рубках ухода // Леса России в XXI веке: Материалы XI Междунар. науч.-техн. интернет-конф., посвященной 85-летию Лесоинженерного факультета СПбГЛТУ и 95-летию кафедры сухопутного транспорта леса, Санкт-Петербург, 08–10 октября 2014 г. СПб.: СПбГЛТУ, 2014. С. 170–172

[20] Колесникова А.В. Лесопользование на территории Сибири и Дальнего Востока: состояние и динамика // Вестник Забайкальского государственного университета, 2015. № 6 (121). С. 127–142.

Сведения об авторах

Фокин Сергей Владимирович — д-р техн. наук, профессор кафедры лесного хозяйства и ландшафтного строительства Саратовского государственного аграрного университета, feht@mail.ru

Фомина Ольга Александровна — ст. преподаватель кафедры лесного хозяйства, деревообработки и прикладной механики государственного аграрного университета Северного Зауралья, os-stolbova@mail.ru

ENERGY WOOD PRODUCTION BY DISK CHIPPERS WITH VARIOUS METHODS OF CHIP DISCHARGE

S.V. Fokin¹, O.A. Fomina²

¹Saratov State Agrarian University named after N.I. Babilov, 1, Theatre Sq., 410012, Saratov, Russia

²State Agrarian University of Northern Zauria, 7, Republic st., 625003, Tyumen, Russia

feht@mail.ru

The study gives the analysis of the new technical solutions that increase the process efficiency of chips discharge from disk chippers by improving the structural and technological parameters of the elements involved in the evacuation process of chopped wood. Various designs of disk chippers are considered, the distinctive feature of which is the type of chip discharge mechanism. An analysis of theoretical studies in the field of studying the process of chip discharge from a chipper showed that it is affected by the design of the disk, the width and diameter of the casing, the size and construction of the chip discharge tube, the number and size of ventilation blades. In accordance with these studies, the authors propose various technical solutions for changing the design of the chip discharge tube to ensure efficient transportation of chips. To obtain high-quality wood chips, disk chippers with an upper chip discharge have received the greatest practical use, since they are the most convenient type of equipment in the conditions of the cutting area. Structural improvements of disk chippers with an upper chip discharge must be carried out in the direction of improving the structural and technological parameters of the chip discharge workflow by creating ascending air flows in the chipper disk casing with the possibility of mechanical chip grinding.

Keywords: fuel chips, calorific value, chippers, chip discharge mechanism

Suggested citation: Fokin S.V., Fomina O.A. K voprosu proizvodstva energeticheskoy drevesiny diskovymi rubitel’nymi mashinami s razlichnymi sposobami vybrosa shchepy [Energy wood production by disk chippers with various methods of chip discharge]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 68–73. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-68-73

References

[1] Aleshina A.S. Gazifikatsiya rastitel’noy biomassy v gazogeneratorakh kipyashchego sloya [Gasification of plant biomass in fluidized bed gas generators]. Abstract Diss. Sci. (Tech.): 05.14.04. St. Petersburg: SNbSPU, 2013, 21 p.

[2] Pobedinsky V.V., Gazizov A.M., Sannikov S.P., Pobedinskiy A.A. Dielectric Permeability of Forestry Depending on Environmental Parameters in Radio Frequency Monitoring. Mordovia University Bulletin, 2018, no. 28 (2), pp. 148–163.

[3] Astafurov A.O. Upravlenie zameshcheniem traditsionnoy uglevodorodnoy energetiki ekologo-orientirovannoy bioenergetikoy [Substitution management of traditional hydrocarbon energy with ecologically oriented bioenergy]. Abstract Diss. Sci. (Econ.) 08.00.05. Moscow: State University of Management, 2012, 28 p.

[4] Fokin S.V., Fomina O.A. Ob osnovnykh vidakh energeticheskoy drevesiny // Forest Engineering. Ed. Sleptsov I.I., Yakutsk, May 30–31, 2018, 2018. Yakutsk: Yakutsk State Agricultural Academy, 2018, pp. 273–276.

[5] Fokin S.V., Fomina O.A. Sovremennoe sostoyanie lesnogo i lesopererabatyvayushchego kompleksa Zapadnoy Sibiri [The current state of the forest and forest processing complex in Western Siberia] Sbornik statey II Vserossiyskoy (natsional’noy) nauchno-prakticheskoy konferentsii «Sovremennye nauchno-prakticheskie resheniya v APK» [Collection of articles of the II All-Russian (national) scientific and practical conference «Modern scientific and practical solutions in the agricultural sector»], Tyumen, October 26, 2018. Tyumen: Northern Trans-Ural State Agricultural University, 2018, pp. 149–152.

[6] Fokin S.V., Fomina O.A. Sposoby transportirovaniya shchepy iz rubitel’nykh mashin [Methods for transporting wood chips from chippers] Nauchnaya zhizn’ [Scientific Life], 2018, no. 2, pp. 10–15.

[7] Fokin S.V., Fomina O.A. Ob ispol’zovanii matematicheskikh metodov modelirovaniya rubitel’nykh mashin [On the use of mathematical methods for modeling chippers] Materialy 17-y Mezhdunarodnoy molodezhnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Fundamental’nye issledovaniya, metody i algoritmy prikladnoy matematiki v tekhnike, meditsine i ekonomike» [Materials of the 17th International Youth Scientific and Practical Conference «Fundamental Research, Methods and Algorithms of Applied Mathematics in Engineering, Medicine and Economics»], Novocherkassk, September 06–07, 2018. Novocherkassk: Lik, 2018, pp. 158–159.

[8] Linnik V. Yu., Linnik Yu. N. Sostoyanie i perspektivy razvitiya bioenergetiki [State and prospects of bioenergy development] Vestnik universiteta [University Bulletin], 2019, no. 10, pp. 59–66. DOI 10/26425 / 1816-4277-2019-10-59-66

[9] Fokin S.V., Shport’ko O.N. Osnovnye ekologicheskie i lesotekhnicheskie trebovaniya, pred’yavlyaemye k rubitel’nym mashinam frezernogo tipa dlya izmel’cheniya drevesiny [The main environmental and forestry requirements for chipper milling machines for wood chopping] Aktual’nye napravleniya nauchnykh issledovaniy XXI veka: teoriya i praktika [Actual directions of scientific research of the XXI century: theory and practice], 2015, v. 3, no. 2, pp. 144–146.

[10] Fokin S.V. Sovershenstvovanie tekhnicheskikh sredstv pererabotki otkhodov lesosechnykh rabot na toplivnuyu shchepu v usloviyakh vyrubki [Improving the technical means of processing logging waste for fuel chips in the conditions of felling]. Moscow: INFRA-M, 2018, 187 p.

[11] Fokin S.V., Shport’ko O.N., Burlakov A.S. Ekologosberegayushchie tekhnologii pri vedenii sovremennykh agrolesomeliorativnykh meropriyatiy [Ecological technologies in the conduct of modern agroforestry measures] Nauchnaya zhizn’ [Scientific Life], 2017, no. 7, pp. 77–90.

[12] Alekseev A.E., Dumanskiy A.I., Dumanskiy I.O. Vybor rezhimov lazernoy termicheskoy obrabotki nozhey rubitel’nykh mashin dlya pererabotki sukhostoynoy drevesiny [The choice of laser heat treatment of knives of chipping machines for processing dry wood] IVUZ. Forest Journal, 2015, no. 3 (345), pp. 84–92.

[13] Vasil’ev S.B., Shegel’man I.R. Formirovanie tekhnologicheskikh protsessov i obosnovanie parametrov oborudovaniya dlya proizvodstva tekhnologicheskoy shchepy [Formation of technological processes and substantiation of the parameters of equipment for the production of technological chips]. Petrozavodsk: Karelian Academy of Engineering, 2000, 52 p.

[14] Fokin S.V., Shport’ko O.N. Obosnovanie konstruktsii mashin frezernogo tipa dlya polucheniya biotopliva v usloviyakh lesov stepnoy i lesostepnoy zon Povolzh’ya [Justification of the design of milling machines for biofuels in the forests of the steppe and forest-steppe zones of the Volga region] Aktual’nye napravleniya nauchnykh issledovaniy XXI veka: teoriya i praktika [Actual directions of scientific research of the XXI century: theory and practice], 2014, v. 5, no. 3 (10), pp. 156–160.

[15] Syunev V.S., Seliverstov A.A., Gerasimov Yu.Yu., Sokolov A.P. Lesosechnye mashiny v fokuse bioenergetiki: konstruktsii, proektirovanie, raschet [Logging machines in the focus of bioenergy: construction, design, calculation: textbook. allowance]. Joensuu: METLA, 2011, 143 p.

[16] Golovkov S.I., Koperin I.F., Naydenov V.I. Energeticheskoe ispol’zovanie drevesnykh otkhodov [Energy use of wood waste]. Moscow: Lesn. prom-st’ [Forest industry], 1987, 222 p.

[17] Fokin S.V., Shport’ko O.N., Tsyplakov V.V. Ob ispol’zovanii drevesnykh otkhodov pri vosstanovlenii zashchitnykh lesnykh polos [About the use of wood waste in the restoration of protective forest belts]. Nauchnaya zhizn’ [Scientific Life], 2015, no. 6, pp. 134–142.

[18] Fokin S.V., Fetyaev A.N. Tekhniko-ekonomicheskoe obosnovanie primeneniya opytnogo obraztsa rubitel’noy mashiny [Technical and economic rationale for the use of a prototype chopper] Aktual’nye napravleniya nauchnykh issledovaniy XXI veka: teoriya i praktika [Actual directions of scientific research of the XXI century: theory and practice], 2015, v. 3, no. 5–3 (16-3), pp. 201–204.

[19] Tsygarova M.V. Ispol’zovanie peredvizhnoy rubitel’noy mashiny dlya pererabotki porubochnykh ostatkov pri zagotovke drevesiny i rubkakh ukhoda [The use of a mobile chipping machine for processing logging residues during logging and thinning] Lesa Rossii v XXI veke: materialy XI mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy internet-konferentsii, posvyashchennoy 85-letiyu Lesoinzhenernogo fakul’teta SPbGLTU i 95-letiyu kafedry sukhoputnogo transporta lesa Sankt-Peterburg [Forests of Russia in the XXI century: materials of the XI international scientific and technical Internet conference dedicated to the 85th anniversary of the Forest Engineering Faculty of St. Petersburg State Technical University and the 95th anniversary of the Department of Land Transport of Forests St. Petersburg], October 08–10, 2014, 2014, pp. 170–172

[20] Kolesnikova A.V. Lesopol’zovanie na territorii Sibiri i Dal’nego Vostoka: sostoyanie i dinamika [Forest management in Siberia and the Far East: status and dynamics] Vestnik Zabaykal’skogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Trans-Baikal State University], 2015, no. 6 (121), pp. 127–142.

Authors’ information

Fokin Sergey Vladimirovich — Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Department of Forestry and Landscape Construction of the Saratov State Agrarian University, feht@mail.ru

Fomina Ol’ga Aleksandrovna — Senior Lecturer of the Department of Forestry, Woodworking and Applied Mechanics of the State Agrarian University of Northern Zauria, os-stolbova@mail.ru

11

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОПЛИВНОЙ ДРЕВЕСИНЫ В УСЛОВИЯХ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

74–80

УДК 338.462

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-74-80

Г.И. Кольниченко, В.А. Лавриченко, Я.В. Тарлаков, В.А. Сиротов

МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д. 1

g_kolnic@mail.ru

Представлены результаты оценки потенциала древесных топливных ресурсов России, рассмотрена их классификация и показано отличие современных видов топлива из отходов древесины, позволяющих автоматизировать процессы их загрузки, приведены результаты анализа отечественного и зарубежного опыта применения средств автономного тепло- и электроснабжения, работающих на древесном биотопливе. Дана также оценка эффективности автономных тепло- и электростанций с использованием топливной древесины как источника тепла для целей бытового и производственного отопления. Показано, что их применение кроме экономической эффективности предполагает получение весьма важного социального эффекта — возможности создания относительно комфортных условий для жизни и экономической деятельности в лесных регионах нашей страны, не имеющих доступа к газовым и электрическим сетям. Поставлена задача — привлечь внимание к практическим проблемам использования древесного сырья, реализации федеральных и региональных программ развития деревянного домостроения и малого предпринимательства в лесном комплексе. При решении проблем малой энергетики и получения отдачи в краткосрочной перспективе требуется государственная поддержка для инвестиций предпринимателям среднего и особенно малого бизнеса.

Ключевые слова: малая распределенная энергетика, электроснабжение, возобновляемые источники энергии

Ссылка для цитирования: Кольниченко Г.И., Лавриченко В.А., Тарлаков Я.В., Сиротов В.А. Использование топливной древесины в условиях распределенной энергетики // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 74–80. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-74-80

Список литературы

[1] Кожухов Н.И., Никишов В.Д., Федоренчик А.С., Ледницкий А.В. Биотопливо из древесного сырья. М.: МГУЛ, 2010. 384 с.

[2] U.S. Department of Energy. 2016 Billion-Ton Report: Advancing Domestic Resources for a Thriving // Bioeconomy, vol. 1: Economic Availability of Feedstocks / M.H. Langholtz, B.J. Stokes, and L.M. Eaton (Leads), ORNL/TM-2016/160. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN. 2016. 448p. DOI: 10.2172/1271651.

[3] Лесная биоэнергетика / под ред. Ю.П.Семенова. М.: МГУЛ, 2008. 348 с.

[4] Вавилов А.В. Топливо из нетрадиционных энергоресурсов. Минск: СтройМедиаПроект, 2014. 88 с.

[5] Burning wood in power stations: Public health impacts. URL: http://www.biofuelwatch.org.uk/wp-content/uploads/Biomass-Air-Pollution-Briefing.pdf (дата обращения 05.06.2019)

[6] Левин А.Б., Суханов В.С. Производство энергии с использованием древесного топлива // Дерево.RU, 2005. № 3. С. 122–125.

[7] Goerndt M.E., Aguilar F.X., Miles P., Song N., Shifley S., Stelzer H. Regional assessment of woody biomass physical availability as an energy feedstock for combined combustion in the U.S. Northern Region // J. of Forestry, 2012, no. 110(3), pp. 138–148.

[8] Федеральная служба государственной статистики: лесные ресурсы. URL: http://www.gks.ru/bgd/regl/B 13_14p/IssWWW.exe/Stg/d2/ 11-09.htm. (дата обращения 10.06.2019).

[9] Perlack R., Wright L.L., Turhollow A.F., Graham R.L., Stokes B.C., Erbach D. Biomass as feedstock for a bioenergy and bioproducts industry: the technical feasibility of a billion-ton annual supply. Oak Ridge National Laboratory, 2005. URL: http://www1.eere.energy.gov/biomass/pdfs/final_billionton_vision_report2.pdf, (дата обращения 10.09.2018).

[10] Попель О.С., Фортов В.Е. Энергетика в современном мире. Долгопрудный: Интеллект, 2011. 168 с.

[11] Изменение климата: обобщающий доклад. Вклад рабочих групп I, II и III в пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата / под ред Р.К. Пачаури и Л.А. Мейер. Женева, Швейцария: МГЭИК, 2014. 163 с.

[12] Nivala M., Anttila P., Laitila J., Salminen O., Flyktman M. A GIS-based methodology to estimate the regional balance of potential and demand of forest chips // J. of Geographic Information Systems, 2016, no. 8, 633–662.

[13] Головков С.И, Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. М.: Лесная пром-сть, 1987. 224 с.

[14] Goerndt M.E., D’Amato A., Kabrick J. Chapter 4: Wood Energy and Forest Management // Wood Energy in Developed Economies / Ed F.X. Aguilar. London,UK: Earthscan Publishing, 2014, pp. 93–127.

[15] Леса, лесные ресурсы и лесоуправление в Российской Федерации. Справочный документ. Москва, 2012. 48 с.

[16] Батенин В.М., Бессмертных А.В., Зайченко В.М., Косов В.Ф., Синельщиков В.А. Термические методы переработки древесины и торфа в энергетических целях // Теплоэнергетика, 2010. № 11. С. 36–42.

[17] BP Statistical Review of World Energy. June 2016. URL: http://www.bp.com/statisticalreview (дата обращения 05.06.2019).

[18] Lattimore B., Smith C.T., Titus B.D., Stupak I., Egnell G. Environmental factors in woodfuel production: Opportunities, risks, and criteria and indicators for sustainable practices // Biomass and Bioenergy, 2009, no. 33(10), pp. 1321–1342.

[19] Малоизвестное оборудование для производства электроэнергии. 2016. URL: http: // nnhpe.spbstu.ru/maloizvestnoe-oborudovanie-dlya-proizvodstva-elektroenergii/ (дата обращения 15.06.2019).

[20] Токарев Г.Г. Газогенераторные автомобили. М.: ГНТ изд-во машиностроительной литературы, 1955. 207 с.

[21] Подлесная Т.А. Разработка и исследование газотурбинного энергопреобразователя реактора-газификатора твердых бытовых и промышленных отходов: дисс. ... канд. техн. наук: 05.04.12. М., 2008. 154 с.

[22] Обзор современных ПТУ малой мощности (до 1000 кВт). Санкт-Петербург: ООО НТЦ «МТТ», 2015. 41 с. URL: http://nnhpe.spbstu.ru/wp-content/uploads/2015/02/Obzor-PTU-maloy-moshchnosti.pdf (дата обращения 05.08.2019).

Сведения об авторах

Кольниченко Георгий Иванович — д-р техн. наук, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), g_kolnic@mail.ru

Лавриченко Валерий Алексеевич — канд. экон. наук, доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), valavr1@yandex.ru

Тарлаков Яков Викторович — канд. техн. наук, доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), tarlakov@mgul.ac.ru

Сиротов Александр Владиславович — д-р техн. наук, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), sirotov1953@gmail.com

FUEL WOOD FOR DISTRIBUTED POWER GENERATION

G.I. Kolnichenko, V.A. Lavrichenko, Y.V. Tarlakov, A.V. Sirotov

BMSTU (Mytishchi branch), 1, 1st Institutskaya st., 141005, Mytishchi, Moscow reg., Russia

g_kolnic@mail.ru

The article presents the results of assessing the potential of wood fuel resources of Russia, their classification is considered, and the difference between modern types of fuel from wood waste, which automates the processes of loading them, is shown, the results of the analysis of domestic and foreign experience in the use of autonomous heat and power supplies operating on wood biofuel are presented. The efficiency of autonomous heat and power plants using fuel wood as a heat source for domestic and industrial heating is also evaluated. It is shown that their use, in addition to economic efficiency, involves obtaining a very important social effect the possibility of creating relatively comfortable living conditions and economic activities in the forest regions of our country that do not have access to gas and electricity networks. The aim is to draw attention to the practical problems of using wood raw materials, the implementation of federal and regional programs for the development of wooden housing construction and small business in the forest complex. In solving the problems of small energy and obtaining returns in the short term, government support is required for investments for entrepreneurs of medium and especially small businesses.

Keywords: small distributed power generation, power supply, renewable energy sources

Suggested citation: Kolnichenko G.I., Lavrichenko V.A., Tarlakov Y.V., Sirotov A.V. Ispol’zovanie toplivnoy drevesiny v usloviyakh raspredelennoy energetiki [Fuel wood for distributed power generation]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 74–80. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-74-80

References

[1] Kozhukhov N.I., Nikishov V.D., Fedorenchik A.S., Lednitskiy A.V. Biotoplivo iz drevesnogo syr’ya [Biofuel from wood raw materials]. Moscow: MGUL, 2010, 384 p.

[2] U.S. Department of Energy. 2016.16 Billion-Ton Report: Advancing Domestic Resources for a Thriving. Bioeconomy, Volume 1: Economic Availability of Feedstocks. M.H. Langholtz, B.J. Stokes, and L.M. Eaton (Leads), ORNL / TM-2016/160. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, 448 p. DOI: 10.2172 / 1271651

[3] Lesnaya bioenergetika [Forest bioenergy]. Ed. Yu.P. Semenova. Moscow: MGUL, 2008, 348 p.

[4] Vavilov A.V. Toplivo iz netraditsionnykh energoresursov [Fuel from non-traditional energy sources]. Minsk: StroyMediaProekt, 2014, 88 p.

[5] Burning wood in power stations: Public health impacts. Available at: http://www.biofuelwatch.org.uk/wp-content/uploads/Biomass-Air-Pollution-Briefing.pdf (accessed 06.06.2019).

[6] Levin A.B., Sukhanov V.S. Proizvodstvo energii s ispol’zovaniem drevesnogo topliva [Energy production using wood fuel]. Derevo.RU, 2005, no. 3, pp. 122–125.

[7] Goerndt M.E., Aguilar F.X., Miles P., Song N., Shifley S., Stelzer H. Regional assessment of woody biomass physical availability as an energy feedstock for combined combustion in the U.S. Northern Region. J. of Forestry, 2012, no. 110 (3), pp. 138–148.

[8] Federal’naya sluzhba gosudarstvennoy statistiki: lesnye resursy [Federal State Statistics Service: forest resources]. Available at: http://www.gks.ru/bgd/regl/B 13_14p / IssWWW.exe / Stg / d2 / 11-09.htm. (accessed 06.10.2019)

[9] Perlack R., Wright L.L., Turhollow A.F., Graham R.L., Stokes B.C., Erbach D. Biomass as feedstock for a bioenergy and bioproducts industry: the technical feasibility of a billion-ton annual supply. Oak Ridge National Laboratory, 2005. Available at: http://www1.eere.energy.gov/biomass/pdfs/final_billionton_vision_report2.pdf, (accessed 10.09.2018).

[10] Popel’ O.S., Fortov V.E. Energetika v sovremennom mire [Energy in the modern world]. Dolgoprudny: Intellect, 2011, 168 p.

[11] Izmenenie klimata: Obobshchayushchiy doklad. Vklad Rabochikh grupp I, II i III v Pyatyy otsenochnyy doklad Mezhpravitel’stvennoy gruppy ekspertov po izmeneniyu klimata [Climate change: Synthesis report. Contribution of Working Groups I, II, and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change]. Ed. By R.K. Pachauri, L.A. Meyer. Geneva, Switzerland: IPCC, 2014, 163 p.

[12] Nivala M., Anttila P., Laitila J., Salminen O., Flyktman M. A GIS-based methodology to estimate the regional balance of potential and demand of forest chips. J. of Geographic Information Systems, 2016, no. 8, 633–662.

[13] Golovkov S.I, Koperin I.F., Naydenov V.I. Energeticheskoe ispol’zovanie drevesnykh otkhodov [Energy use of wood waste]. Moscow: Lesnaya promyshlennost’ [Forest industry], 1987, 224 p.

[14] Goerndt M.E., D’Amato A., Kabrick J. Chapter 4: Wood Energy and Forest Management. Wood Energy in Developed Economies. Ed F.X. Aguilar. London, UK: Earthscan Publishing, 2014, pp. 93–127.

[15] Lesa, lesnye resursy i lesoupravlenie v Rossiyskoy Federatsii. Spravochnyy dokument [Forests, forest resources and forest management in the Russian Federation. Reference document]. Moscow, 2012, 48 p.

[16] Batenin V.M., Bessmertnykh A.V., Zaychenko V.M., Kosov V.F., Sinel’shchikov V.A. Termicheskie metody pererabotki drevesiny i torfa v energeticheskikh tselyakh [Thermal methods of processing wood and peat for energy purposes]. Teploenergetika [Thermal Engineering], 2010, no. 11, pp. 36–42.

[17] BP Statistical Review of World Energy. 2016. Available at: http://www.bp.com/statisticalreview (accessed 06.06.2019).

[18] Lattimore B., Smith C.T., Titus B.D., Stupak I., Egnell G. Environmental factors in woodfuel production: Opportunities, risks, and criteria and indicators for sustainable practices. Biomass and Bioenergy, 2009, no. 33 (10), pp. 1321–1342.

[19] Maloizvestnoe oborudovanie dlya proizvodstva elektroenergii [Little-known equipment for the production of electricity]. 2016. Available at: http://nnhpe.spbstu.ru/maloizvestnoe-oborudovanie-dlya-proizvodstva-elektroenergii/ (accessed 15.06.2019).

[20] Tokarev G.G. Gazogeneratornye avtomobili [Gas generating cars]. Moscow: GNT publishing house of engineering literature, 1955, 207 p.

[21] Podlesnaya T.A. Razrabotka i issledovanie gazoturbinnogo energopreobrazovatelya reaktora-gazifikatora tverdykh bytovykh i promyshlennykh otkhodov [Development and research of a gas-turbine power converter of a reactor-gasifier for solid domestic and industrial waste]. Diss. Sci. (Tech.). 05.04.12. Moscow, 2008, 154 p.

[22] Obzor sovremennykh PTU maloy moshchnosti (do 1000 kVt) [A review of modern low-power vocational schools (up to 1000 kW)]. St. Petersburg: NTTs MTT LLC, 2015. 41 p. Available at: http://nnhpe.spbstu.ru/wp-content/uploads/2015/02/Obzor-PTU-maloy-moshchnosti.pdf (accessed 08.08.2019).

Authors’ information

Kol’nichenko Georgiy Ivanovich — Dr. Sci. (Tech.), Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), g_kolnic@mail.ru

Lavrichenko Valeriy Alekseevich — Cand. Sci. (Econ.), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), valavr1@yandex.ru

Tarlakov Yakov Viktorovich — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), tarlakov@mgul.ac.ru

Sirotov Aleksandr Vladislavovich — Dr. Sci. (Tech.), Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), sirotov1953@gmail.com

12

МИКОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ, ЕГО ПРОДУКТЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ I. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МИКОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

81–87

УДК 581.2

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-81-87

Г.Н. Кононов, А.Н. Веревкин, Ю.В. Сердюкова, В.Д. Зайцев

МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д. 1

kononov@mgul.ac.ru

Статья посвящена вопросам экологии миколиза древесины. Рассмотрены основные виды ксилофитов хвойных и лиственных древесных пород. Приведены сведения о распространенности дереворазрушающих грибов, относящихся к различным систематическим группам на основных лесообразующих породах, и о продолжительности полного разрушения древесины под их воздействием в лесах европейской части России. Проанализировано влияние фунгитоксичных соединений древесины на дереворазрушающую способность ксилофитов и влияние минерального питания на их активность. Данная статья является первой в цикле «Миколиз древесины, его продукты и их использование», в котором планируется публиковать ряд статей: «II. Биолого-морфологические процессы микологического разрушения древесины»; «III. Физиология и биохимия миколиза древесины»; «IV. Компонентный состав микологически разрушенной древесины»; «V. «Бурая гниль» древесины как природный композит и источник полупродуктов»; «VI. «Белая гниль» древесины как волокнистый полуфабрикат и химическое сырье»; «VII. «Дереворазрушающие грибы как продуценты биологически активных веществ».

Ключевые слова: базидиомицеты, ксилофиты, дереворазрушающие грибы, миколиз, «гнили древесины»

Ссылка для цитирования: Кононов Г.Н., Веревкин А.Н., Сердюкова Ю.В., Зайцев В.Д. Миколиз древесины, его продукты и их использование. I. Экологические аспекты микологического разрушения древесины // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 81–87. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-81-87

Список литературы

[1] Стороженко В.Г., Чеботарев П.А., Коткова В.М., Чеботарева В.В. Дереворазрушающие грибы и гнилевые фауты спелых и перестойных дубрав Теллермановского леса (Воронежская область) // Грибные сообщества лесных экосистем / Ред. В.Г. Стороженко. Петрозаводск: Карельский НЦ РАН, 2018. С. 106–117.

[2] Митрофанова Н.А., Чураков Б.П., Загидуллина Л.И., Парамонова Т.А., Володина Ю.О. Анализ фитосанитарного состояния лесов Ульяновской области // Изв. Самарского научного центра Российской Академии наук, 2009. Т. 11. № 1 (3). С. 381–383.

[3] Кононов Г.Н. Дендрохимия. Химия, нанохимия и биогеохимия компонентов клеток, тканей и органов древесных растений. М.: МГУЛ, 2015. Т. II. 632 с.

[4] Global review of forest pests and diseases // Rome: FAO, 2009, 236 p.

[5] Патякин В.И., Салминен Э.О., Бит Ю.А. Лесоэксплуатация. М.: Академия, 2006. 320 с.

[6] Беккер З.Э. Физиология и биохимия грибов. М.: МГУ, 1988. 230 с.

[7] Костромина Е.О., Чхенкели В.А. Получение препаратов на основе дереворазрушающих грибов // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН, 2014 № 6 (100). С. 48–51

[8] Шиврина А.Н. Биологически активные вещества высших грибов. М.: Наука, 1965. 202 с.

[9] Infectious Forest Diseases / Eds. P. Gonthier, G. Nicolotti. CABI, 2013, 616 p.

[10] Хофрихтер Р. Таинственная жизнь грибов. М.: Колибри, 2019. 224 с.

[11] Федоров Н.И. Лесная фитопатология. Минск: Вышэйшая школа, 1987. 180 c.

[12] Рабинович М.Л., Болобова А.В., Кондращенко В.И. Теоретические основы биотехнологии древесных композитов. В 2-х кн. Кн. I. Древесина и разрушающие её грибы. М.: Наука, 2001. 264 с.

[13] Бурова Л.Г. Формирование группировок макромицетов в культурах сосны разного возраста // Лесоведение, 1973. № 1. С. 38–45.

[14] Стороженко В.Г., Бондарцева М.А., Соловьев В.А., Крутов В.И. Научные основы устойчивости лесов к дереворазрушающим грибам. М.: Наука, 1992. 222 с.

[15] Степанова Н.Т., Мухин В.А. Основы экологии дереворазрушающих грибов. М.: Наука, 1979. 100 с.

[16] Ганбаров Х.Г. Эколого-физиологические особенности дереворазрушающих высших грибов. Баку: ЭЛМ, 1990. 197 с

[17] Бондарцев А.С. Трутовые грибы европейской части СССР и Кавказа. М.: Изд-во АН СССР, 1953. 1107 с.

[18] Zhilin Zhanga, Ting Yangab, Na Mic, Yong Wanga, Guoyuan Li, Lihua Wanga, Yongjian Xiec. Antifungal activity of monoterpenes against wood white-rot fungi // International Biodeterioration & Biodegradation, 2016, vol. 106, pp. 157–160.

[19] Sumthong P., Romero-González R.R., Verpoorte R. Identification of Anti-Wood Rot Compounds in Teak (Tectonagrandis L.f.) Sawdust Extract // J. Wood Chemistry and Technology, 2008, v. 28, pp. 247–260.

[20] Valette N., Perrot T., Sormani R., Gelhaye E., Morel-Rouhier M. Antifungal activities of wood extractives // Fungal Biology Reviews, 2017, v. 31, no. 3, pp. 113–123.

[21] Озолиня Н.Р., Сергеева В.Н., Абрамович Ц.Л. Анатомические и химические изменения древесины березы пораженной грибами белой гнили // Изв. АН Латвийской ССР, 1987. № 12. С. 45–52.

[22] Tapia C., Jimenéz I., Medina J., Sapag-Hagar J., González J., González J. Evaluation of the Lignolytic Effect of the White-Rot Fungi Ceriporiopsis Sp, Pleurotus Sp, and Phlebia Sp on Industrial Pinus Radiata Logs // J. Wood Chemistry and Technology, 2005, v. 25, pp. 81–94.

[23] Семенкова И.Г., Соколова Э.С. Фитопатология. М.: Академия, 2003. 480 с.

[24] Билай В.И. Основы общей микологии. Киев: Вища школа. 1980. 360 с.

[25] Воронцов А.И. Патология леса. М.: Лесная пром-сть, 1978. 271 с.

[26] Вакуров А.Д. Условия разрушения и сроки сохранности древесины в Северной тайге // Лесной журнал, 1974. № 17. С. 162–164.

[27] Рипачек В. Биология дереворазрушающих грибов. М.: Лесная пром-сть, 1967. 258 с.

Сведения об авторах

Кононов Георгий Николаевич — канд. техн. наук, доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), чл.-кор. РАЕН, ученый секретарь секции «Химия и химическая технология древесины» РХО им. Д.И. Менделеева, kononov@mgul.ac.ru

Веревкин Алексей Николаевич — канд. хим. наук, доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), verevkin@mgul.ac.ru

Сердюкова Юлия Владимировна — ст. преподаватель МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), caf-htdip@mgul.ac.ru

Зайцев Владислав Дмитриевич  — аспирант МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), kelertak@bk.ru

WOOD MYCOLYSIS, ITS PRODUCTS AND THEIR USE

1. ECOLOGICAL ASPECTS OF MYCOLOGICAL WOOD DESTRUCTION

G.N. Kononov, A.N. Verevkin, Yu.V. Serdyukova, V.D. Zaitsev

BMSTU (Mytishchi branch), 1, 1st Institutskaya st., 141005, Mytishchi, Moscow reg., Russia

kononov@mgul.ac.ru

The article is devoted to the issues of ecology of wood mycolysis. The main types of xylophytes of coniferous and deciduous trees are considered. Information is given on the distribution of wood-destroying fungi belonging to various systematic groups of the main forest-forming species, and the duration of complete destruction of wood under their influence in the forests of the European part of Russia. The effect of fungicitic compounds of wood on the wood-destructive ability of xylophytes and the effect of mineral nutrition on their activity are analyzed. This article is the first in a series of mycolysis of wood, its products and their use in which it is planned to publish more parts of the articles: «II. Biological and morphological processes of mycological destruction of wood»; «III. Physiology and biochemistry of wood mycolysis»; «IV. Component composition of mycologically destroyed wood»; «V. «Brown rot» as a source of intermediates»; «VI. «White rot» of wood as a chemical raw material».

Keywords: basidiomycetes, xylophytes, wood-destroying mushrooms, mykolysis, wood rot

Suggested citation: Kononov G.N., Verevkin A.N., Serdyukova Yu.V., Zaitsev V.D. Mikoliz drevesiny, ego produkty i ikh ispol’zovanie. I. Ekologicheskie aspekty mikologicheskogo razrusheniya drevesiny [Wood mycolysis, its products and their use. I. Ecological aspects of mycological wood destruction]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 81–87. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-81-87

References

[1] Storozhenko V.G., Chebotarev P.A., Kotkova V.M., Chebotareva V.V. Derevorazrushayushchie griby i gnilevye fauty spelykh i perestoynykh dubrav Tellermanovskogo lesa (Voronezhskaya oblast’) [Tree-destroying mushrooms and rotten fauts of ripe and overripe oak forests of the Tellerman Forest (Voronezh Region)]. Gribnye soobshchestva lesnykh ekosistem [Mushroom communities of forest ecosystems]. Ed. V.G. Storozhenko. Petrozavodsk: Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2018, pp. 106–117.

[2] Mitrofanova N.A., Churakov B.P., Zagidullina L.I., Paramonova T.A., Volodina Yu.O. Analiz fitosanitarnogo sostoyaniya lesov Ul’yanovskoy oblasti [Analysis of the phytosanitary condition of forests of the Ulyanovsk region]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy Akademii nauk [Bulletin of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2009, v. 11, no. 1 (3), pp. 381–383.

[3] Kononov G.N. Dendrokhimiya. Khimiya, nanokhimiya i biogeokhimiya komponentov kletok, tkaney i organov drevesnykh rasteniy. V. 2.[ Dendrochemistry. Chemistry, nanochemistry and biogeochemistry of cell components, tissues and organs of woody plants. In 2 v. V. 2]. Moscow: MSFU, 2015, v. 2, 626 p.

[4] Global review of forest pests and diseases. Rome: FAO, 2009, 236 p.

[5] Patyakin V.I., Salminen E.O., Bit Yu.A. Lesoekspluatatsiya [Forest exploitation].Moscow: Academy, 2006, 320 p.

[6] Bekker Z.E. Fiziologiya i biokhimiya gribov [Physiology and biochemistry of mushrooms]. Moscow: MSU, 1988, 230 p.

[7] Kostromina E.O., Chkhenkeli V.A. Poluchenie preparatov na osnove derevorazrushayushchikh gribov [Obtaining preparations based on wood-destroying mushrooms]. Byulleten’ VSNTs SO RAMN [Bulletin of the All-Russian Scientific Research Center SB RAMS], 2014, no. 6 (100), pp. 48–51.

[8] Shivrina A.N. Biologicheski aktivnye veshchestva vysshikh gribov [Biologically active substances of higher fungi]. Mosow: Science, 1965, 202 p.

[9] Infectious Forest Diseases. Eds. P. Gonthier, G. Nicolotti. CABI, 2013, 616 p.

[10] Khofrikhter R. Tainstvennaya zhizn’ gribov [The mysterious life of mushrooms]. Moscow: Hummingbird, 2019, 224 p.

[11] Fedorov N.I. Lesnaya fitopatologiya [Forest phytopathology]. Minsk: High School, 1987, 180 p.

[12] Rabinovich M.L., Bolobova A.V., Kondrashchenko V.I. Teoreticheskie osnovy biotekhnologii drevesnykh kompozitov. Kn. I. Drevesina i razrushayushchie ee gribyy [Theoretical bases of biotechnology of wood composites. Book I: Wood and the fungi destroying it]. Moscow: Nauka, 2001, 264 p.

[13] Burova L.G. Formirovanie gruppirovok makromitsetov v kul’turakh sosny raznogo vozrasta [The formation of macromycete groups in pine crops of different ages]. Lesovedenie [Forestry]. 1973, no. 1, pp. 38–45.

[14] Storozhenko V.G., Bondartseva M.A., Solov’ev V.A., Krutov V.I. Nauchnye osnovy ustoychivosti lesov k derevorazrushayushchim gribam [The scientific basis of the resistance of forests to wood-destroying fungi]. Moscow: Science, 1992, 222 p.

[15] Stepanova N.T., Mukhin V.A. Osnovy ekologii derevorazrushayushchikh gribov [Fundamentals of ecology of wood-destroying mushrooms]. Moscow: Science, 1979, 100 p.

[16] Ganbarov Kh.G. Ekologo-fiziologicheskie osobennosti derevorazrushayushchikh vysshikh gribov. [Ekologophysiological features of higher basically wood-destroying fungi]. Baku: ELM, 1989, 197 p.

[17] Bondartsev A.S. Trutovye griby evropeyskoy chasti SSSR i Kavkaza [Pipe mushrooms in the European part of the USSR and the Caucasus]. Moscow: Publishing house of the Academy of Sciences of the USSR, 1953, 1107 p.

[18] Zhilin Zhanga, Ting Yangab, Na Mic, Yong Wanga, Guoyuan Li, Lihua Wanga, Yongjian Xiec. Antifungal activity of monoterpenes against wood white-rot fungi. International Biodeterioration & Biodegradation, 2016, v. 106, pp. 157–160.

[19] Sumthong P., Romero-González R.R., Verpoorte R. Identification of Anti-Wood Rot Compounds in Teak (Tectonagrandis L.f.) Sawdust Extract. J. Wood Chemistry and Technology, 2008, v. 28, pp. 247–260.

[20] Valette N., Perrot T., Sormani R., Gelhaye E., Morel-Rouhier M. Antifungal activities of wood extractives. Fungal Biology Reviews, 2017, v. 31, no. 3, pp. 113–123.

[21] Ozolinya N.R., Sergeeva V.N., Abramovich Ts.L. Anatomicheskie i khimicheskie izmeneniya drevesiny berezy porazhennoy gribami beloy gnili [Anatomical and chemical changes in birch wood affected by white rot fungi]. Izv. AN Latviyskoy SSR [Proceedings of the Academy of Sciences of the Latvian SSR]. 1987, no. 12, pp. 45–52.

[22] Tapia C., Jimenéz I., Medina J., Sapag-Hagar J., González J., González J. Evaluation of the Lignolytic Effect of the White-Rot Fungi Ceriporiopsis Sp, Pleurotus Sp, and Phlebia Sp on Industrial Pinus Radiata Logs. J. Wood Chemistry and Technology, 2005, v. 25, pp. 81–94.

[23] Semenkova I.G., Sokolova E.S. Fitopatologiya [Plant pathology]. Moscow: Academy, 2003, 480 p.

[24] Bilay V.I. Osnovy obshchey mikologii [Fundamentals of General Mycology]. Kiev: Vishcha shkola [High School], 1980, 360 p.

[25] Vorontsov A.I. Patologiya lesa [Forest pathology]. Moscow: Lesnaya promyshlennost’ [Forest industry], 1978, 271 p.

[26] Vakurov A.D. Usloviya razrusheniya i sroki sokhrannosti drevesiny v Severnoy tayge [Destruction conditions and shelf life of wood in the Northern taiga]. Lesnoy zhurnal [Forest Journal], 1974, no. 17, pp. 162–164.

[27] Ripachek V. Biologiya derevorazrushayushchikh gribov [Biology of wood-destroying fungi]. Moscow: Lesnaya promyshlennost’ [Forest industry], 1967, 258 p.

Authors’ information

Kononov Georgiy Nikolaevich — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), corresponding member of the Russian Academy of Natural Sciences, the scientific secretary of section «Chemistry and engineering chemistry of wood» RHO of D.I. Mendeleyev, kononov@mgul.ac.ru

Verevkin Aleksey Nikolaevich — Cand. Sci. (Chemical), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), verevkin@mgul.ac.ru

Serdyukova Yuliya Vladimirovna — Senior Lecturer of BMSTU (Mytishchi branch), caf-htdip@mgul.ac

Zaytsev Vladislav Dmitrievich — Pg. BMSTU (Mytishchi branch), kelertak@bk.ru

13

МОЛОДАЯ ТОНКОМЕРНАЯ ДРЕВЕСИНА ОТ РУБОК УХОДА ЗА ЛЕСОМ — РЕЗЕРВ СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И БУМАГИ

88–97

УДК 676.163.4

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-88-97

Ф.Х. Хакимова, К.А. Синяев, Р.Р. Хакимов, О.А. Носкова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., д. 29

oa-noskova@mail.ru

Рассмотрено повышение комплексности использования древесного сырья — одного из важнейших направлений рационального природопользования и охраны окружающей среды, поскольку замена спелой древесины на молодую тонкомерную от рубок ухода за лесом имеет экономическое и экологическое значение. Исследована возможность и целесообразность бисульфитной варки (делигнификации) молодой древесины ели, сосны, березы от рубок ухода за лесом по сравнению со спелой древесиной. Определены оптимальные режимы бисульфитной делигнификации молодой древесины ели, сосны и березы, позволяющие получить целлюлозу с высокими показателями механической прочности. Показано, что целлюлоза из молодой древесины размалывается легче и имеет более высокие показатели механической прочности, чем из спелой; однако целлюлоза из молодой древесины обезвоживается несколько труднее и обладает повышенной водоудерживающей способностью, а рассортировка тонкомерной молодой древесины, заготовленной при рубках ухода, трудоемка и не всегда желательна. Установлена возможность бисульфитной делигнификации технологической щепы из смеси различных пород тонкомерной древесины. Построены диаграммы «породный состав щепы — свойства целлюлозы», которые позволяют прогнозировать бумагообразующие свойства полученной целлюлозы при известном составе древесного сырья. Выявлена возможность добавок в количестве 10…20 % молодой древесины ели, березы и сосны при традиционных бисульфитных варках балансовой еловой древесины, что не вызывает затруднений процесса варки и не снижает качество получаемой целлюлозы.

Ключевые слова: тонкомерная древесина, рубки ухода, бисульфитная варка, целлюлоза, показатели качества, варка смеси пород древесины, варки спелой древесины с добавками молодой

Ссылка для цитирования: Хакимова Ф.Х., Синяев К.А., Хакимов Р.Р., Носкова О.А. Молодая тонкомерная древесина от рубок ухода за лесом — резерв сырья для производства целлюлозы и бумаги // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 88–97. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-88-97

Список литературы

[1] Гелес И.С. Древесное сырье — стратегическая основа и резерв цивилизации. Петрозаводск: Ин-т леса КарНЦ РАН, 2007. 499 с.

[2] Гелес И.С., Коржицкая З.А. Биомасса дерева и ее использование. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 1992. 230 с.

[3] Беловежец Л.А., Волчатова И.В., Медведева С.А. Перспективные способы переработки вторичного лигноцеллюлозного сырья // Химия растительного сырья, 2010. № 2. С. 5–16.

[4] Ковернинский И.Н., Комаров В.И., Третьяков С.И., Богданович Н.И., Соколов О.М., Кутакова H.A., Селянина Л.И. Комплексная химическая переработка древесины. Архангельск: АГТУ, 2003. 344 с.

[5] Непенин Ю.Н., Жалина В.А. Тонкомерная древесина как сырье для целлюлозно-бумажной промышленности // Древесное сырье и возможности его комплексного использования / Ред. И.С. Гелес. Петрозаводск: КФ АН СССР, 1983. С. 101–108.

[6] Молотков Л.К. Использование в ЦБП отходов древесины лесозаготовок и от рубок ухода за лесом. М.: ВНИПИЭИлеспром, 1987. 41 с.

[7] Holekamp James A. The efficient harvest, transport and milliard process of smallwood pine // AlChE Symp Ser., 1980, v. 76, no. 195, рр. 12–19.

[8] McCormack R. A mechanized harvesting system for Pinus radiate thinnings // Appita, 1979, v. 32, no. 4, рр. 291–294.

[9] Пен Р.З., Рязанова Т.В. Комплексная химическая переработка древесины. Красноярск: СибГТУ, 2012. 158 с.

[10] Андреева А.А. Ресурсосбережение и использование отходов заготовки и переработки древесного сырья // Фундаментальные и прикладные исследования проблемы и результаты, 2014. № 10. С. 148–155.

[11] Судакова И.Г., Руденко Н.Б. Получение твердых биотоплив из растительных отходов (обзор) // Журнал Сибирского федерального университета. Химия, 2015. Т. 8. № 4. С. 499–513.

[12] Гелес И.С., Коржицкая З.А, Агеева М.И. Использование тонкомерной древесины от рубок прореживания в производстве сульфатной целлюлозы // Химия и технология целлюлозы и лигнина: Межвуз. сб. науч. тр. / ред. Ю.Н. Непенин Л.: ЛТА, 1982. С. 29–33.

[13] Технология целлюлозно-бумажного производства. Справочные материалы. В 3 т. // Сырье и производство полуфабрикатов. СПб.: Политехника, 2002. Т. 1. Ч. 1. 425 с.

[14] Хакимова Ф.Х., Хакимов Р.Р., Носкова О.А. Молодая древесина ели и березы — полноценное сырье для целлюлозно-бумажной промышленности // Химия растительного сырья, 2018. № 3. С. 261–270.

[15] Пен Р.З. Технология целлюлозы. В 2 т. // Сульфитные способы получения, очистка, отбелка, сушка целлюлозы. Красноярск: СибГТУ, 2002. Т. 2. 357 с.

[16] Дулькин Д.А., Миронова В.Г., Южанинова Л.А. Исследование водоудерживающей способности волокнистой массы по методу G. Jayme // Теория и технология бумажно-картонной продукции из вторичного волокнистого сырья: науч. тр. 5-й Междунар. науч.-техн. конф. Караваево, 19–21 мая 2004 г. Правда-Караваево, 2004. С. 27–31

[17] Пен Р.З. Планирование эксперимента в Statgraphics. Красноярск: СибГТУ, 2003. 246 с.

[18] Гелес И.С. Древесная биомасса и основы экологически приемлемых технологий ее химико-механической переработки. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2001. 382 с.

[19] Хакимова Ф.Х. Отбелка бисульфитной целлюлозы из древесины спелой и молодой тонкомерной ели и березы // Химия растительного сырья, 2006. № 2. С. 11–18.

[20] Гелес И.С., Коржицкая З.А., Агеева М.И. Влияние добавок тонкомерной древесины на свойства сульфатной целлюлозы // Химия и технология целлюлозы: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА, 1980. С. 20–36.

[21] Лысяк Т.К., Непенин Ю.Н., Жалина В.А. Влияние добавок щепы из тонкомерной древесины на выход и качество сульфатной целлюлозы // Изв. вузов. Лесной журнал, 1981. № 5. С. 87–90.

Сведения об авторах

Хакимова Фирдавес Харисовна — д-р техн. наук, профессор кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», tcbp@pstu.ru

Синяев Константин Андреевич — канд. техн. наук, доцент кафедры «Химические технологии» ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», tcbp@pstu.ru

Хакимов Роман Рашидович — канд. техн. наук, доцент кафедры «Химические технологии» ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», tcbp@pstu.ru

Носкова Ольга Алексеевна — канд. техн. наук, доцент кафедры «Химические технологии» ФГБОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», tcbp@pstu.ru

YOUNG THIN WOOD FROM SANITATION CUTTINGS AS STOCKPILE OF RAW MATERIALS FOR PULP AND PAPER PRODUCTION

F.Kh. Khakimova, K.A. Sinyaev, R.R. Khakimov, O.A. Noskova

Perm National Research Polytechnic University, 29, Komsomolsky prospekt, 614000, Perm, Russia

oa-noskova@mail.ru

The work is devoted to increasing the complexity of the use of wood raw materials — one of the most important directions of solving modern requirements of rational nature management and environmental protection. Replacement of ripe wood with young thin wood from logging of forest care is of economic and ecological importance. The possibility and expediency of bisulfite cooking (delignification) for young spruce, pine, birch wood from logging in comparison with ripe wood is investigated. Young wood is delignified with bisulfite cooking solution without difficulty, but somewhat slower compared to the corresponding breed of ripe wood. Young pine wood, containing less resinous substances than ripe, is delignified more easily than balance pine wood and can be used to produce bisulfite pulp. The optimal modes of bisulfite delignification for young spruce, pine and birch wood, allowing to obtain pulp with high mechanical strength, are determined. It is shown that the pulp of the young wood refining lighter and has a higher mechanical strength than that of ripe; however, the pulp of the young wood is dehydrated somewhat more difficult and has a high water-holding capacity. Sorting out the young small-diameter wood harvested at thinning, time-consuming and not always desirable. The possibility of bisulfite delignification of technological chips from a mixture of different species of thin wood has been established. Diagrams «composition of wood chips — properties of pulp» are constructed, which allow predicting paper-forming properties of the produced pulp with a known composition of wood raw materials. The possibility of adding 10–20 % of young spruce, birch and pine wood during traditional bisulfite cooking of balance spruce wood is shown, which does not cause difficulties in the cooking process and does not reduce the quality of the producing pulp.

Keywords: small-diameter wood, forest thinning, spruce, birch, pine young and ripe wood, bisulfite cooking, pulp, quality indicators, cooking a mixture of wood species, cooking ripe wood with additives young.

Suggested citation: Khakimova F.Kh., Sinyaev K.A., Khakimov R.R., Noskova O.A. Molodaya tonkomernaya drevesina ot rubok ukhoda za lesom — rezerv syr’ya dlya proizvodstva tsellyulozy i bumagi [Young thin wood from sanitation cuttings as stockpile of raw materials for pulp and paper production]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 88–97. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-88-97

References

[1] Geles I.S. Drevesnoe syr’e — strategicheskaya osnova i rezerv tsivilizatsii [Wood raw materials are the strategic basis and reserve of civilization]. Petrozavodsk: Forest Institute, Karelian Research Center of the Russian Academy of Sciences, 2007, 499 p.

[2] Geles I.S., Korzhitskaya Z.A. Biomassa dereva i ee ispol’zovanie [Tree biomass and its use]. Petrozavodsk: Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 1992, 230 p.

[3] Belovezhets L.A., Volchatova I.V., Medvedeva S.A. Perspektivnye sposoby pererabotki vtorichnogo lignotsellyuloznogo syr’ya [Promising methods of processing secondary lignocellulosic raw materials]. Khimiya rastitel’nogo syr’ya [Chemistry of plant raw materials], 2010, no. 2, pp. 5–16.

[4] Koverninskiy I.N., Komarov V.I., Tret’yakov S.I., Bogdanovich N.I., Sokolov O.M., Kutakova H.A., Selyanina L.I. Kompleksnaya khimicheskaya pererabotka drevesiny [Integrated chemical processing of wood]. Arkhangelsk: ASTU, 2003, 344 p.

[5] Nepenin Yu.N., Zhalina V.A. Tonkomernaya drevesina kak syr’e dlya tsellyulozno-bumazhnoy promyshlennosti [Fine wood as a raw material for the pulp and paper industry]. Drevesnoe syr’e i vozmozhnosti ego kompleksnogo ispol’zovaniya [Wood raw materials and the possibility of its integrated use] Ed. I.S. Geles. Petrozavodsk: CF of the Academy of Sciences of the USSR, 1983, pp. 101–108.

[6] Molotkov L.K. Ispol’zovanie v TsBP otkhodov drevesiny lesozagotovok i ot rubok ukhoda za lesom [The use in the pulp and paper industry of wood waste from logging and from thinning]. Moscow: VNIPIEIlesprom, 1987, 41 p.

[7] Holekamp James A. The efficient harvest, transport and milliard process of smallwood pine. AlChE Symp Ser., 1980, v. 76, no. 195, pp. 12–19.

[8] McCormack R. A mechanized harvesting system for Pinus radiate thinnings. Appita, 1979, v. 32, no. 4, pp. 291–294.

[9] Pen R.Z., Ryazanova T.V. Kompleksnaya khimicheskaya pererabotka drevesiny [Integrated chemical processing of wood]. Krasnoyarsk: SibGTU, 2012, 158 p.

[10] Andreeva A.A. Resursosberezhenie i ispol’zovanie otkhodov zagotovki i pererabotki drevesnogo syr’ya [Resource Saving and Use of Wastes from the Harvesting and Processing of Wood Raw Materials] Fundamental’nye i prikladnye issledovaniya problemy i rezul’taty [Fundamental and Applied Studies of the Problem and Results], 2014, no. 10, pp. 148–155.

[11] Sudakova I.G., Rudenko N.B. Poluchenie tverdykh biotopliv iz rastitel’nykh otkhodov (obzor) [Obtaining solid biofuels from plant waste (review)] Zhurnal Sibirskogo federal’nogo universiteta. Khimiya [Journal of the Siberian Federal University. Chemistry], 2015, v. 8, no. 4, pp. 499–513.

[12] Geles I.S., Korzhitskaya Z.A, Ageeva M.I. Ispol’zovanie tonkomernoy drevesiny ot rubok prorezhivaniya v proizvodstve sul’fatnoy tsellyulozy [The use of fine wood from thinning thinning in the production of sulfate cellulose] Khimiya i tekhnologiya tsellyulozy i lignina: Mezhvuz. sb. nauchn. tr. [Chemistry and technology of cellulose and lignin: Interuniversity. Sat scientific tr.] Ed. Yu.N. Nepenin. Leningrad: LTA, 1982, pp. 29–33.

[13] Tekhnologiya tsellyulozno-bumazhnogo proizvodstva. Spravochnye materialy. V 3 t.: Syr’e i proizvodstvo polufabrikatov [Pulp and paper technology. Reference materials. In 3 t.: Raw materials and production of semi-finished products]. St. Petersburg: Polytechnic, 2002, v. 1, part 1, 425 p.

[14] Khakimova F.Kh., Khakimov R.R., Noskova O.A. Molodaya drevesina eli i berezy — polnotsennoe syr’e dlya tsellyulozno-bumazhnoy promyshlennosti [Young wood of spruce and birch is a complete raw material for the pulp and paper industry] Khimiya rastitel’nogo syr’ya [Chemistry of plant raw materials], 2018, no. 3, pp. 261–270.

[15] Pen R.Z. Tekhnologiya tsellyulozy. V 2 t. [Pulp technology. In 2 t.] Sul’fitnye sposoby polucheniya, ochistka, otbelka, sushka tsellyulozy [Sulfite production methods, cleaning, bleaching, drying of pulp]. Krasnoyarsk: SibGTU, 2002, v. 2, 357 p.

[16] Dul’kin D.A., Mironova V.G., Yuzhaninova L.A. Issledovanie vodouderzhivayushchey sposobnosti voloknistoy massy po metodu G. Jayme [The study of the water-holding ability of the pulp according to the method of G. Jayme] Teoriya i tekhnologiya bumazhno-kartonnoy produktsii iz vtorichnogo voloknistogo syr’ya: Nauchn. tr. 5-y Mezhdunar. nauchn.-tekhn. konf. [Theory and technology of paper and cardboard products from recycled fiber: Scientific. tr 5th International scientific and technical conf.]. Pravda-Karavaevo, 2004, pp. 27–31

[17] Pen R.Z. Planirovanie eksperimenta v Statgraphics [Planning an experiment in Statgraphics]. Krasnoyarsk: SibGTU, 2003, 246 p.

[18] Geles I.S. Drevesnaya biomassa i osnovy ekologicheski priemlemykh tekhnologiy ee khimiko-mekhanicheskoy pererabotki [Woody biomass and the basics of environmentally acceptable technologies for its chemical-mechanical processing]. Petrozavodsk: Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2001, 382 p.

[19] Khakimova F.Kh. Otbelka bisul’fitnoy tsellyulozy iz drevesiny speloy i molodoy tonkomernoy eli i berezy [Bleaching of bisulfite cellulose from ripe and young fine-sized spruce and birch wood] Khimiya rastitel’nogo syr’ya [Chemistry of Plant Raw Materials], 2006, no. 2, pp. 11–18.

[20] Geles I.S., Korzhitskaya Z.A., Ageeva M.I. Vliyanie dobavok tonkomernoy drevesiny na svoystva sul’fatnoy tsellyulozy [The effect of fine wood additives on the properties of sulphate pulp] Khimiya i tekhnologiya tsellyulozy [Chemistry and technology of cellulose]. Leningrad: LTA, 1980, pp. 20–36.

[21] Lysyak T.K., Nepenin Yu.N., Zhalina V.A. Vliyanie dobavok shchepy iz tonkomernoy drevesiny na vykhod i kachestvo sul’fatnoy tsellyulozy [The effect of additives of chips from fine wood on the yield and quality of sulphate pulp] Izvestiya vuzov. Lesnoy zhurnal [News of universities. Forest Journal], 1981, no. 5, pp. 87–90.

Authors’ information

Khakimova Firdaves Kharisovna — Dr. Sci. (Tech.), Honored worker of higher school, Professor of the Department «Technology of polymer materials and gunpowder» FSBEI «Perm national research polytechnic university», tcbp@pstu.ru

Sinyaev Konstantin Andreevich — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Department of Chemical technologies, Perm national research polytechnic university, tcbp@pstu.ru

Khakimov Roman Rashidovich — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Department of Chemical technologies, Perm national research polytechnic university, tcbp@pstu.ru

Noskova Olga Alekseevna — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Department of Chemical technologies, Perm national research polytechnic university, tcbp@pstu.ru

14

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КОРЫ ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ: НАТУРАЛЬНОЙ, ХИМИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННОЙ И ПОСЛЕ АДСОРБЦИИ КАТИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

98–110

УДК 630*81

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-98-110

С.Р. Лоскутов, Е.А. Петрунина, О.А. Шапченкова, М.А. Пляшечник, В.В. Стасова

Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН — Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, 660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, д. 50/28

petrunina@ksc.krasn.ru

Представлен сравнительный анализ физико-химических свойств натуральной коры лиственницы сибирской (Larix sibirica Ldb.), химически модифицированной для придания ей катионообменных свойств и после использования в качестве биосорбента катионов меди из водных растворов сульфата меди. Показано, что химическое модифицирование коры в целях придания ей катионообменных свойств не приводит к заметному изменению морфолого-анатомического строения, а полученный биосорбент адсорбирует катионы Cu2+ из водного раствора с образованием агрегатов на частицах биосорбента, содержащих металл, который можно обнаружить рентгеноспектральным анализатором сканирующего электронного микроскопа. С помощью хромато-масс-спектрометрии по методу парофазного пробоотбора проанализировано изменение состава легколетучих компонентов коры — моно- и сесквитерпенов, дитерпенов и кислородсодержащих углеводородов, вызванное модифицированием. По анализу термогравиметрических данных, полученных при проведении опытов в окислительной среде (на воздухе), установлены температурные диапазоны отдельных стадий термодеструкции опытных образцов, соответствующие им изменения массы и скорости потери массы при программируемом нагреве. Кинетический анализ этих данных осуществлен двумя методами: изоконверсионным методом Озавы — Флинна — Уолла и методом Бройдо. Рассчитанные значения энергии активации в зависимости от степени конверсии позволяют дифференцировать исследованные образцы по изменению их термических свойств, связанному с модифицированием и адсорбцией катионов металла. С помощью дифференциальной сканирующей калориметрии опытным путем установлены изменения тепловых эффектов в процессе окислительной термодеструкции при нагревании со скоростью 10 °С∙мин–1 в температурном диапазоне от 25 до 700 °С, вызванные химическим модифицированием коры и сорбцией тяжелого металла (Cu2+).

Ключевые слова: натуральная кора лиственницы сибирской, модифицированная кора (биосорбент тяжелых металлов), термический анализ, сканирующая электронная микроскопия, хромато-масс-спектрометрия, физико-химические показатели

Ссылка для цитирования: Лоскутов С.Р., Петрунина Е.А., Шапченкова О.А., Пляшечник М.А., Стасова В.В. Физико-химические показатели коры лиственницы сибирской: натуральной, химически модифицированной и после адсорбции катионов тяжелых металлов // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 98–110. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-98-110

Список литературы

[1] Randall J.M., Hautala E., Waiss A.C., Tschernitz J.L. Modified barks as scavengers for heavy metal ions // Forest Prod. J., 1976, v. 26, no. 8, pp. 46-50.

[2] Fujii M., Shioya S., Ito A. Chemically modified coniferous wood barks as scavengers of uranium from seawater // Holzforschung, 1988, v. 4, no. 5, pp. 295–298.

[3] Лоскутов С.Р., Бутанаева В.Н., Семенович А.В. Сорбционные свойства модифицированной коры Larix sibirica L., Pinus sylvestris L. и Abies sibirica L. по отношению к ионам тяжелых металлов (на примере Cu2+) // Растительные ресурсы, 1995. Т. 31. Вып. 4. С. 71–76.

[4] Seki K., Saito N., Aoyama M. Removal of heavy metal ions from solutions by coniferous barks // Wood Science and Technology, 1997, v. 31, iss. 6, pp. 441–447.

[5] Rypińska I., Biegańska M. Modification of Salix americana willow bark for removal of heavy metal ions from aqueous solutions // Polish J. of Chemical Technology, 2014, v. 16, pp. 41-44. DOI: 10.2478/pjct-2014-0067

[6] Su W., Yang Y., Dai H., Jiang L. Biosorption of heavy metal ions from aqueous solution on Chinese fir bark modified by sodium hypochlorite // BioResources, 2015, v. 4, no. 4, pp. 6993–7008.

[7] Şen A., Pereira H., Olivella M.A., Villaescusa I. Heavy metals removal in aqueous environments using bark as a biosorbent // Int. J. Environ. Sci. Technol., 2015, no. 12, pp. 391–404. DOI: 10.1007/s13762-014-0525-z

[8] Dulman V., Odochian L., Dumitras M., Cucuman S. A study by non-isothermal thermal methods of spruce wood bark materialss after their application for dye removal // J. Serb. Chem. Soc., 2005, v. 70, no. 11, pp. 1325–1333.

[9] Shen D.K., Gua S., Luo K.H., Bridgwater A.V., Fang M.X. Kinetic study on thermal decomposition of woods in oxidative environment // Fuel, 2009, v. 88, pp.1024–1030.

[10] Cruz G., Crnkovic P.M. Investigation into the kinetic behavior of biomass combustion under N2/O2 and CO2/O2 atmospheres // J. Therm. Anal. Calorim., 2016, v. 123, pp. 1003–1011. DOI: 10.1007/s10973-015-4908-2

[11] Лоскутов С.Р., Шапченкова О.А., Анискина А.А. Термический анализ древесины основных лесообразующих пород средней Сибири // Сибирский лесной журнал, 2015. № 6. С. 17–30.

[12] Tyutkova E.A., Loskutov S.R., Shashkin A.V., Benkova V.E. Thermal analysis of earlywood and latewood of larch (Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.) found along the Polar tree line. Correlation of wood destruction values with climatic factors // J. Therm. Anal. Calorim., 2017, v. 130, pp. 1391–1397. DOI: 10.1007/s10973-017-6550-7

[13] Shangguan W., Chen Z., Zhao J., Song X. Thermogravimetric analysis of cork and cork components from Quercus variabilis // Wood Sci. Technol., 2018, v. 52, pp. 181–192. DOI: 10.1007/s00226-017-0959-9

[14] Broido A.A. Simple, sensitive graphical methods of treating thermogravimetric analysis data // J. Polym. Sci. Part A-2., 1969, v. 7, no. 10, pp. 1761–1773.

[15] Ozawa, T.A. New method of analyzing thermogravimetric data // Chem. Soc. Jpn., 1965, v. 38, no. 11, pp. 1881–1886.

[16] Poletto M., Dettenborn J, Pistor V., Zeni M., Zattera F.J. Materials Produced from Plant Biomass. Part I: Evaluation of Thermal Stability and Pyrolysis of Wood // Materials Research, 2010, v.13, no. 3, pp. 375–379.

[17] Haykiri-Acma H., Yaman S. Comparison of the combustion behaviors of agricultural wastes under dry air and oxygen // World Renewable Energy Congress. Linkoping. Sweden. 8–13 May. Bioenergy Technology, 2011, pp. 251–257.

[18] Souzaa A.R., Cavassanb O., Almeidaa M.V., Legendrea A.O., Bannacha G. Flame retardant properties of the bark powder of Anadenanthera peregrina var. falcata (Benth.) Altschul (angico) studied by coupled thermogravimetry–Fourier transform infrared spectroscopy // J. of Analytical and Applied Pyrolysis, 2014, v. 106, pp. 187–189.

[19] Brostow W., Menard K.P., Menard N. Combustion properties of several species of wood // Chem. Chem. Technol., 2009, v. 3, no. 3, pp. 173–176.

[20] Emandi A., Vasiliu C.I., Budrugeac P., Stsmatin I. Quantitative investigation of wood composition by integrated FT-IR and thermogravimetric methods // Cellulose Chem. Technol., 2011, v. 45, no. 9 (10), pp. 579–584.

[21] Sebio-Puñal T., Naya S., López-Beceiro J., Tarrıó-Saavedra J., Artiaga R. Thermogravimetric analysis of wood, holocellulose, and lignin from five wood species // J. Therm. Anal. Calorim., 2012, v. 109, pp. 1163–1167. DOI: 10.1007/s10973-011-2133-1

[22] Fang P., McGinnis G.D., Parish E.J. Thermogravimetric analysis of loblolly pine bark components // Wood and Fiber, 1975, v. 7, no. 2, pp. 136–145.

[23] Gaugler M., Grigsby W.J. Thermal degradation of condensed tannins from radiatapine bark // J. Wood Chemistry and Technology, 2009, v. 29, no. 4, pp. 305–321. DOI: 10.1080/02773810903165671

[24] Эзау К. Анатомия семенных растений. М.: Мир, 1980. 400 с.

[25] Еремин В.М. Анатомия коры видов рода Larix (Pinaceae) Советского Союза // Бот. журн., 1981. Т. 66. Вып. 11. С. 1595–1605.

[26] Еремин В.М., Чавчавадзе Е.С. Анатомия вегетативных органов сосновых (Pinaceae Lindl.). ИМГиГ ДВО РАН, БИН РАН. Брест: Полиграфика, 2015. 692 с.

[27] Лотова Л.И. Анатомия коры хвойных. М.: Наука, 1987. 152 с.

[28] Левин Э.Д., Астапкович И.И., Рязанова Т.В. Экстракция коры лиственницы сибирской спиртовыми растворами щелочи // Химия древесины, 1980. № 4. С. 93–97.

[29] Semenovich A.V., Shapchenkova O.A., Aniskina A.A., Loskutov S.R. Removal of Cu2+, Zn2+, Cr2+, Pb2+ and Ni2+ cations from aqueous solutions by modified bark // Bulletin of Altai state agrarian University, 2016, v. 14, no. 1, pp. 76–81.

[30] Mamleev V., Dourbigot S., Le Bras M., Lefebvre J. Three model-free methods for calculation of activation energy in TG // J. Therm. Anal. Calorim., 2004, v. 78, pp. 1009–1027.

[31] Wendlandt W.W. Thermal Methods of Analysis. New York: Wiley, 1964, 424 p.

[32] Liu A.N., Fan W.C., Lin Q.Z. Thermogravimetric analysis on global mass loss kinetics of leaf, bark and wood pyrolysis in air atmosphere // Fire safety science, 2001, v. 10, no. 3, pp. 125–134.

[33] Gao M., Sun C. Y., Wang C. X. Thermal degradation of wood treated with flame-retardants // J. Therm. Anal. Calorim., 2006, v. 85, no. 3, pp. 765–769.

[34] Muralidhara K.S., Sreenivasan S. Thermal degradation kinetic data of polyester, cotton and polyester-cotton blended textile material // World Appl. Sci. J., 2010, v. 11, no. 2, pp. 184–189.

[35] Saiyed B.A. The study of thermal stability and decomposition in cadmium oxalate single crystals // IJERT, 2012, v. 1, iss. 8, pp. 1–5.

Сведения об авторах

Лоскутов Сергей Реджинальдович — д-р хим. наук, академик ИАВС, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН — Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, lsr@ksc.krasn.ru

Петрунина Елена Александровна — инженер, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН — Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, petrunina@ksc.krasn.ru

Шапченкова Ольга Александровна — канд. биол. наук, ст. науч. сотр., Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН — Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, sholga@ksc.krasn.ru

Пляшечник Мария Анатольевна — науч. сотр., Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН — Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, lilwood@ksc.krasn.ru

Стасова Виктория Викторовна — канд. биол. наук, ст. науч. сотр., Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН — Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН, vistasova@mail.ru

PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF NATURAL, CHEMICALLY MODIFIED, AND POST- HEAVY-METAL- CATION-ADSORPTION SIBERIAN LARCH BARK

S.R. Loskutov, E.A. Petrunina, O.A. Shapchenkova, M.A. Plyashechnik, V.V. Stasova

Sukachev Institute of Forest SB RAS, Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» SB RAS, 50/28, Akademgorodok, 660036, Krasnoyarsk, Russia

petrunina@ksc.krasn.ru

This paper is focused on a comparative analysis of natural Siberian larch bark physical and chemical properties with those obtained after the bark was chemically modified to make it capable of exchanging cations, and after it was used to adsorb copper cations from copper sulfate water solutions of various concentrations. To visualize sample microstructure, we used a scanning electron microscope. The modification resulted in neither morphological, nor anatomical changes of the bark. Adsorption of Cu2+ cations from a water solution by the biosorbent obtained was accompanied by the occurrence of aggregates on its particle surfaces. The microscope x-ray analyzer helped reveal the aggregates to contain copper. We applied gas chromatography-mass-spectrometry to analyze the modification-induced changes in the composition of the bark volatile components, such as mono- and sesquiterpenes, diterpenes and oxygen-containing hydrocarbons, by the vapor-phase sampling method. Analyzing the results of thermogravimetry in an oxidizing atmosphere enabled to determine the temperature ranges of some stages of sample thermal decomposition and the corresponding sample weight loss and its rate at programmed heating (TG/DTG). A kinetic analysis of the thermogravimetry data was done using Ozawa-Flynn-Wall isoconversion method and Broido’s method. The activation energy values calculated based on the degrees of conversion resulting from Ozawa-Flynn-Wall method and from Broido’s graphs allowed us to differentiate samples whose thermal properties changed due to chemical modification from those with metal cation adsorption-induced changes of the properties. Our differential scanning calorimetry experiments revealed that thermal effects that occurred in the process of sample oxidative thermal degradation when heated at 10 °C·min^–1 in 25 to 700 °C temperature range changed, compared to the natural bark state, as a result of chemical modification of the bark, or by heavy metal (Cu2+) sorption.

Keywords: Siberian larch natural bark, modified bark (heavy metal biosorbent), thermal analysis, scanning electron microscopy, chromato-mass-spectrometry, physicochemical properties

Suggested citation: Loskutov S.R., Petrunina E.A., Shapchenkova O.A., Plyashechnik M.A., Stasova V.V. Fiziko-khimicheskie pokazateli kory listvennitsy sibirskoy: natural’noy, khimicheski modifitsirovannoy i posle adsorbtsii kationov tyazhelykh metallov [Physicochemical properties of natural, chemically modified, and post- heavy-metal- cation-adsorption Siberian Larch Bark]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 98–110. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-98-110

References

[1] Randall J.M., Hautala E., Waiss A.C., Tschernitz J.L. Modified barks as scavengers for heavy metal ions. Forest Prod. J., 1976, v. 26, no. 8, pp. 46–50.

[2] Fujii M., Shioya S., Ito A. Chemically modified coniferous wood barks as scavengers of uranium from seawater. Holzforschung, 1988, v. 4, no. 5, pp. 295–298.

[3] Loskutov S.R., Butanaeva V.N., Semenovich A.V. Sorbtsionnye svoystva modifitsirovannoy kory Larix sibirica L., Pinus sylvestris L. i Abies sibirica L. po otnosheniyu k ionam tyazhelykh metallov (na primere Cu2+) [Sorption properties of the modified bark Larix sibirica L., Pinus sylvestris L. and Abies sibirica L. with respect to heavy metal ions (for example, Cu2 +)]. Rastitel’nye resursy [Plant resources], 1995, v. 31, iss. 4, pp. 71–76.

[4] Seki K., Saito N., Aoyama M. Removal of heavy metal ions from solutions by coniferous barks. Wood Science and Technology, 1997, v. 31, iss. 6, pp. 441–447.

[5] Rypińska I., Biegańska M. Modification of Salix americana willow bark for removal of heavy metal ions from aqueous solutions. Polish J. Chemical Technology, 2014, v. 16, pp. 41-44. DOI: 10.2478/pjct-2014-0067

[6] Su W., Yang Y., Dai H., Jiang L. Biosorption of heavy metal ions from aqueous solution on Chinese fir bark modified by sodium hypochlorite. BioResources, 2015, v. 4, no. 4, pp. 6993-7008.

[7] Şen A., Pereira H., Olivella M.A., Villaescusa I. Heavy metals removal in aqueous environments using bark as a biosorbent. Int. J. Environ. Sci. Technol., 2015, no. 12, pp. 391–404. DOI: 10.1007/s13762-014-0525-z

[8] Dulman V., Odochian L., Dumitras M., Cucuman S. A study by non-isothermal thermal methods of spruce wood bark materialss after their application for dye removal. J. Serb. Chem. Soc., 2005, v. 70, no. 11, pp. 1325–1333.

[9] Shen D.K., Gua S., Luo K.H., Bridgwater A.V., Fang M.X. Kinetic study on thermal decomposition of woods in oxidative environment. Fuel, 2009, v. 88, pp.1024–1030.

[10] Cruz G., Crnkovic P.M. Investigation into the kinetic behavior of biomass combustion under N2/O2 and CO2/O2 atmospheres. J. Therm. Anal. Calorim., 2016, v. 123, pp. 1003–1011. DOI: 10.1007/s10973-015-4908-2

[11] Loskutov S.R., Shapchenkova O.A., Aniskina A.A. Termicheskiy analiz drevesiny osnov-nykh lesoobrazuyushchikh porod sredney Sibiri [Thermal analysis of wood of the main tree species of central Siberia]. Sibirskiy lesnoy zhurnal [Siberian Forest Journal]. 2015, no. 6, pp. 17–30.

[12] Tyutkova E.A., Loskutov S.R., Shashkin A.V., Benkova V.E. Thermal analysis of earlywood and latewood of larch (Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.) found along the Polar tree line. Correlation of wood destruction values with climatic factors. J. Therm. Anal. Calorim., 2017, v. 130, pp. 1391–1397. DOI: 10.1007/s10973-017-6550-7

[13] Shangguan W., Chen Z., Zhao J., Song X. Thermogravimetric analysis of cork and cork components from Quercus variabilis. Wood Sci. Technol., 2018, v. 52, pp. 181–192. DOI: 10.1007/s00226-017-0959-9

[14] Broido A.A. Simple, sensitive graphical methods of treating thermogravimetric analysis data. J. Polym. Sci. Part A-2., 1969, v. 7, no. 10, pp. 1761–1773.

[15] Ozawa, T.A. New method of analyzing thermogravimetric data. Chem. Soc. Jpn., 1965, v. 38, no. 11, pp. 1881–1886.

[16] Poletto M., Dettenborn J, Pistor V., Zeni M., Zattera F.J. Materials Produced from Plant Biomass. Part I: Evaluation of Thermal Stability and Pyrolysis of Wood. Materials Research, 2010, v.13, no. 3, pp. 375–379.

[17] Haykiri-Acma H., Yaman S. Comparison of the combustion behaviors of agricultural wastes under dry air and oxygen. World Renewable Energy Congress. Linkoping. Sweden. 8–13 May. Bioenergy Technology, 2011, pp. 251–257.

[18] Souzaa A.R., Cavassanb O., Almeidaa M.V., Legendrea A.O., Bannacha G. Flame retardant properties of the bark powder of Anadenanthera peregrina var. falcata (Benth.) Altschul (angico) studied by coupled thermogravimetry–Fourier transform infrared spectroscopy. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2014, v. 106, pp. 187–189.

[19] Brostow W., Menard K.P., Menard N. Combustion properties of several species of wood. Chem. Chem. Technol., 2009, v. 3, no. 3, pp. 173–176.

[20] Emandi A., Vasiliu C.I., Budrugeac P., Stsmatin I. Quantitative investigation of wood composition by integrated FT-IR and thermogravimetric methods. Cellulose Chem. Technol., 2011, v. 45, no. 9 (10), pp. 579–584.

[21] Sebio-Puñal T., Naya S., López-Beceiro J., Tarrıó-Saavedra J., Artiaga R. Thermogravimetric analysis of wood, holocellulose, and lignin from five wood species. J. Therm. Anal. Calorim., 2012, v. 109, pp. 1163–1167. DOI: 10.1007/s10973-011-2133-1

[22] Fang P., McGinnis G.D., Parish E.J. Thermogravimetric analysis of loblolly pine bark components. Wood and Fiber, 1975, v. 7, no. 2, pp. 136–145.

[23] Gaugler M., Grigsby W.J. Thermal degradation of condensed tannins from radiatapine bark // Journal of Wood Chemistry and Technology, 2009, v. 29, no. 4, pp. 305–321. DOI: 10.1080/02773810903165671

[24] Ezau K. Anatomiya semennykh rasteniy [Anatomy of seed plants]. Moscow: Mir, 1980, 400 p.

[25] Eremin V.M. Anatomiya kory vidov roda Larix (Pinaceae) Sovetskogo Soyuza [Anatomy of the cortex of species of the genus Larix (Pinaceae) of the Soviet Union]. Botanicheskiy zhurnal [Botanical journal]. 1981, v. 66, iss. 11, pp. 1595–1605.

[26] Eremin V.M., Chavchavadze E.S. Anatomiya vegetativnykh organov Sosnovykh (Pinaceae Lindl.) [Anatomy of Pine’s Vegetative Organs (Pinaceae Lindl.)]. IMGiG DVO RAN, BIN RAN [IMGiG FEB RAS, BIN RAS]. Brest: Poligrafika, 2015, 692 p.

[27] Lotova L.I. Anatomiya kory khvoynykh [Coniferous bark anatomy]. Moscow: Nauka, 1987, 152 p.

[28] Levin E.D., Astapkovich I.I., Ryazanova T.V. Ekstraktsiya kory listvennitsy sibirskoy spirtovymi ras-tvorami shchelochi [Extraction of larch bark of Siberian alcohol solutions of alkali]. Khimiya drevesiny [Wood chemistry]. 1980, no. 4, pp. 93–97.

[29] Semenovich A.V., Shapchenkova O.A., Aniskina A.A., Loskutov S.R. Removal of Cu2+, Zn2+, Cr2+, Pb2+ and Ni2+ cations from aqueous solutions by modified bark. Bulletin of Altai state agrarian University, 2016, v. 14, no. 1, pp. 76–81.

[30] Mamleev V., Dourbigot S., Le Bras M., Lefebvre J. Three model-free methods for calculation of activation energy in TG. J. Therm. Anal. Calorim., 2004, v. 78, pp. 1009–1027.

[31] Wendlandt W.W. Thermal Methods of Analysis. Wiley, New York, 1964, 424 p.

[32] Liu A.N., Fan W.C., Lin Q.Z. Thermogravimetric analysis on global mass loss kinetics of leaf, bark and wood pyrolysis in air atmosphere. Fire safety science, 2001, v. 10, no. 3, pp. 125–134.

[33] Gao M., Sun C. Y., Wang C. X. Thermal degradation of wood treated with flame-retardants. J. Therm. Anal. Calorim., 2006, v. 85, no. 3, pp. 765–769.

[34] Muralidhara K.S., Sreenivasan S. Thermal degradation kinetic data of polyester, cotton and polyester-cotton blended textile material. World Appl. Sci. J., 2010, v. 11, no. 2, pp. 184–189.

[35] Saiyed B.A. The study of thermal stability and decomposition in cadmium oxalate single crystals. IJERT, 2012, v. 1, iss. 8, pp. 1–5.

Authors’ information

Loskutov Sergey Redzhinaldovich — Dr. Sci. (Chemistry), Fellow of the IAWS, Sukachev Institute of Forest SB RAS, Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» SB RAS, lsr@ksc.krasn.ru

Petrunina Elena Alexandrovna — Engineer, Sukachev Institute of Forest SB RAS, Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» SB RAS, petrunina@ksc.krasn.ru

Shapchenkova Olga Aleksandrovna — Cand. Sci. (Biology), Senior Scientist, Sukachev Institute of Forest SB RAS, Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» SB RAS, sholga@ksc.krasn.ru

Plyashechnik Maria Anatolyevna — Staff Scientist, Sukachev Institute of Forest SB RAS, Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» SB RAS, lilwood@ksc.krasn.ru

Stasova Victoria Viktorovna — Cand. Sci. (Biology), Senior Scientist, Sukachev Institute of Forest SB RAS, Federal Research Center «Krasnoyarsk Science Center» SB RAS, vistasova@mail.ru

15

ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ЛИГНИНА КАМНЕЛОМКИ СУПРОТИВНОЛИСТНОЙ (SAXIFRАGA OPPOSITIFОLIA L.) МЕТОДАМИ ИК- И ЯМР-СПЕКТРОСКОПИИ

111–118

УДК 547.022; 58.088; 66.014

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-111-118

А.В. Фалёва, А.В. Белесов, А.Ю. Кожевников

ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» (САФУ), Центр коллективного пользования научным оборудованием «Арктика», 163002, Россия, г. Архангельск, Наб. Северной Двины, д. 17

a.bezumova@narfu.ru

Впервые проведены исследования химической структуры лигнина, выделенного из растения рода Камнеломка. С помощью современных физико-химических методов, а также данных элементного анализа, получены сведения о его строении и химическом составе. По данным ИК-спектроскопии, подтверждена лигниновая ароматическая природа полученного образца. По результатам спектроскопии 13С- и 31Р-ЯМР, рассчитано содержание основных функциональных групп. Рассчитана развернутая эмпирическая формула фенилпропанового структурного звена. В результате получен образец лигнина, который характеризуется низким содержанием метоксильных групп (0,19/С9) и в тоже время значительным количеством свободных фенольных и алифатических гидроксилов (0,53/С9), что не позволяет соотнести его ни с одним ранее исследованным лигнином. По количественному соотношению основных фенилпропановых единиц лигнин камнеломки также заметно отличается от исследуемых ранее лигнинов. На основании проведенной двумерной спектроскопии ядерного магнитного резонанса установлено, что в химической структуре исследуемого образца присутствуют преимущественно единицы гваяцильного (G) и n-кумарового (H) типа с небольшим количеством сирингильных (S) единиц. Полученные данные указывают на принадлежность исследуемого лигнина к GH-типу. Соотношение S:G:H составило 0,21:1,00:1,01. В качестве основных типов связей, характерных для структуры лигнина, следует отметить β-О-4 (7,1/100С9) и α-О-4 (0,88/100С9), участвующих в формировании структур β-арилового эфира и фенилкумарона соответственно. Предполагается, что в структуре лигнина камнеломки фенилпропановые единицы n-кумарового типа не участвуют в образовании простых эфирных связей, а формируют макромолекулу лигнина за счет образования углерод-углеродных связей и также могут участвовать в образовании сложноэфирных связей с фрагментами жирных кислот.

Ключевые слова: травянистые растения, лигнин, химическая структура, спектроскопия

Ссылка для цитирования: Фалёва А.В., Белесов А.В., Кожевников А.Ю. Изучение химической структуры лигнина камнеломки супротивнолистной (Saxifrága oppositifólia L.) методами ИК- и ЯМР-спектроскопии // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 111–118. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-111-118

Список литературы

[1] Фенгель Д., Вегенер Г. Древесина (химия, ультраструктура, реакции). М: Лесная пром-сть, 1988. 512 с.

[2] Карманов А.П., Кочева Л.С., Оводов Ю.С., Бровко О.С. Исследование лигнинов растительных отходов сельскохозяйственного производства // Теоретическая и прикладная экология, 2014. № 2. С. 35–40.

[3] Buranov A.U., Mazza G. Lignin in straw of herbaceous crops // Industrial Crops and Products, 2008, v. 28, no. 3, pp. 237–259.

[4] Белый В.А., Алексеев И.Н., Садыков Р.А. Изучение химической структуры лигнинов родиолы розовой (Rhodiola Rosea L.) и серпухи венценосной (Serratula Coronata L.) методом 2D ЯМР-спектроскопии // Известия Коми научного центра УрО РАН, 2012. Т. 3. № 11. С. 20–27.

[5] Далимова Г.Н., Абдуазимов Х.А. Лигнины травянистых растений // Химия природных соединений, 1994. № 2. С. 160–177.

[6] Пиковской И.И., Косяков Д.С., Шаврина И. С., Ульяновский Н.В. Изучение лигнина крапивы (Urtica dioica) методом масс-спектрометрии на основе орбитальной ионной ловушки с фотоионизацией при атмосферном давлении // Масс-спектрометрия, 2019. Т. 16. № 1. С. 49–57.

[7] Pepper J.M., Baylis P.E.T., Adler E. The isolation and properties of lignins obtained by the acidolysis of spruce and aspen woods in dioxane-water medium // Canadian Journal of Chemistry, 1959, v. 37, no. 8, pp. 1241–1248.

[8] Закис Г.Ф., Можейко Л.Н., Телышева Г.М. Методы определения функциональных групп лигнина. Рига: Зинатне, 1975. 174 с.

[9] Del Río J.C., Rencoret J., Prinsen P., Martínez A.T., Ralph J., Gutiérrez A.J. Structural Characterization of Wheat Straw Lignin as Revealed by Analytical Pyrolysis, 2D-NMR, and Reductive Cleavage Methods // J. of Agricultural and Food Chemistry, 2012, v. 60, no. 23, pp. 5922–5935.

[10] Balakshin M., Capanema E., Gracz H., Chang HM., Jameel H. Quantification of lignin–carbohydrate linkages with high-resolution NMR spectroscopy // Planta, 2011, v. 233, no. 6, pp. 1097–1110.

[11] Fiţigău I.F., Peter F., Boeriu C.G. Structural Analysis of Lignins from Different Sources // International J. of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering, 2013, v. 7, no. 4, pp. 167–172.

[12] Balakshin M., Capanema E. On the Quantification of Lignin Hydroxyl Groups with 31P and 13C NMR Spectroscopy // J. of Wood Chemistry and Technology, 2015, v. 35, no. 3, pp. 220–237.

[13] Шестаков С.Л., Косяков Д.С., Кожевников А.Ю., Ульяновский Н.В., Попова Ю.А. Совершенствование методики определения гидроксильных групп лигнина методом ЯМР-спектроскопии // Химия растительного сырья, 2017. № 2. С. 81–88.

[14] Рохин А.В. Количественная спектроскопия ЯМР 1Н и 13С в исследовании химической структуры лигнинов: автореф. дисс. … канд. хим. наук : 02.00.03. Иркутск, 1996. 23 с.

[15] Zhang L., Gellerstedt G. Quantitative 2D HSQC NMR determination of polymer structures by selecting suitable internal standard references // Magnetic resonance in chemistry, 2007, no. 45, pp. 37–45.

[16] Rabinovich M.L. Lignin by-products of Soviet hydrolysis industry: resources, characteristics, and utilization as a fuel // Cellulose Chemistry and Technology, 2014, no. 48 (7–8), pp. 613–631.

[17] Gorbacheva G.A., Ivankin A.N., Sanaev V.G., Ageev A.K., Kiryukhin D.P., Kichigina G.A., Kushch P.P., Badamshina E.R. Surface Modification of Cellulose-Containing Materials with Solutions of Tetrafluoroethylene Telomers // Russian J. Applied Chemistry, 2017, v. 90, no. 8, рр. 1104–1110.

[18] Тиньгаева Е.А., Фарберова Е.А. Исследование возможности использования лигнина и целлолигнина для получения гранулированных активных углей // Вестник ПНИПУ, 2016. № 1. С. 47–60.

[19] Ivankin A.N., Oliferenko G.L., Kulikovskii A.V., Chernuha I.M., Semenova A.A., Spiridonov K.I., Nasonova V.V. Determination of Unsaturated Fatty Acids with a Migrating Double Bond in Complex Biological Matrices by Gas Chromatography with Flame Ionization and Mass Spectrometry Detection // J. Analytical Chemistry, 2016, v. 71, no. 11. pp. 1131–1137. DOI: 10.1134/S1061934816110046

[20] Федорова О.В., Аким Э.Л. Гидролизный и сульфатный лигнин, как перспективное сырье для биотоплива // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: Материалы IV науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 22–25 мая 2019 г.). Санкт-Петербург: СПбГЛТУ, 2019. С. 325–327.

Сведения об авторах

Фалёва Анна Викторовна — аспирант, «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», a.bezumova@narfu.ru

Белесов Артем Владимирович — аспирант, «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», a.belesov@narfu.ru

Кожевников Александр Юрьевич — канд. хим. наук, профессор, «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», a.kozhevnikov@narfu.ru.

LIGNIN CHEMICAL STRUCTURE OF MOUNTAIN SAXIFRAGE (SAXIFRAGA OPPOSITIFOLIA L.) STUDY BY IR- AND NMR-SPECTROSCOPY

A.V. Faleva, A.V. Belesov, A.Yu. Kozhevnikov

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Core Facility Center «Arktika», 17, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 163002, Arkhangelsk, Russia

a.bezumova@narfu.ru

For the first time, studies have been carried out of lignin chemical structure extracted from a plant of the genus Saxifrage. Using modern physical and chemical methods, as well as elemental analysis data, information was obtained on its structure and chemical composition. According to IR spectroscopy, the lignin aromatic nature of the obtained sample was confirmed. According to the results of 13C- and 31P-NMR spectroscopy, the content of the main functional groups was calculated. A detailed empirical formula of the phenylpropane structural unit is calculated. As a result, a lignin sample was obtained, which is characterized by a low content of methoxyl groups (0,19/C9) and at the same time a significant amount of free phenolic and aliphatic hydroxyls (0,53/C9), which does not allow correlating it with any previously studied lignin. By the quantitative ratio of the main phenylpropane units, the saxifrage lignin also differs markedly from the previously studied lignins. Based on the two-dimensional nuclear magnetic resonance spectroscopy, it was found that the chemical structure of the test sample contains mainly units of the guaiacyn (G) and n-coumaric (H) types with a small number of syringyn (S) units. The data obtained indicate the belonging of the studied lignin to the GH-type. The ratio of S:G:H was 0,21:1,00:1,01. β-O-4 (7,1/100С9) and α-О-4 (0,88/100С9) participating in the formation of the structures of β-aryl ether and phenylcumarone, respectively, should be noted as the main types of bonds characteristic of the lignin structure, respectively. It is assumed that in the structure of the saxifrage, phenylpropane units of the n-coumar type do not participate in the formation of ether bonds, but form the lignin macromolecule due to the formation of carbon-carbon bonds and can also participate in the formation of ester bonds with fatty acid fragments.

Keywords: herbaceous plants, lignin, chemical structure, spectroscopy

Suggested citation: Faleva A.V., Belesov A.V., Kozhevnikov A.Yu. Izuchenie khimicheskoy struktury lignina kamnelómki suprotivnolístnoy (Saxifrága oppositifólia L.) metodami IK- i YaMR-spektroskopii [Lignin chemical structure of Mountain saxifrage (Saxifraga oppositifolia L.) study by IR and NMR-spectroscopy]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 111–118. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-111-118

References

[1] Fengel D., Vegener G. Drevesina (khimiya, ul’trastruktura, reaktsii) [Wood (chemistry, ultrastructure, reactions)]. Moscow: Lesnaya promyshlennost’ [Forestry], 1988, 512 p.

[2] Karmanov A.P., Kocheva L.S., Ovodov Yu.S., Brovko O.S. Issledovanie ligninov rastitel’nykh otkhodov sel’skokhozyaystvennogo proizvodstva [Research of lignins of plant wastes of agricultural production]. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya [Theoretical and applied ecology], 2014, no. 2, pp. 35–40.

[3] Buranov A.U., Mazza G. Lignin in straw of herbaceous crops. Industrial Crops and Products, 2008, v. 28, no. 3, pp. 237–259.

[4] Belyy V.A., Alekseev I.N., Sadykov R.A. Izuchenie khimicheskoy struktury ligninov rodioly rozovoy (Rhodiola Rosea L.) i serpukhi ventsenosnoy (Serratula Coronata L.) metodom 2D YaMR-spektroskopii [Study of the chemical structure of lignins of Rhodiola rosea (Rhodiola Rosea L.) and serratula coronata (Serratula Coronata L.) by 2D NMR spectroscopy]. Izvestiya Komi nauchnogo tsentra UrO RAN [Proceedings of the Komi science center Ural branch of the RAS], 2012, v. 3, no. 11, pp. 20–27.

[5] Dalimova G.N., Abduazimov Kh.A. Ligniny travyanistykh rasteniy [Lignins of herbaceous plants]. Khimiya prirodnykh soedineniy [Chemistry of natural compounds], 1994, no. 2, pp. 160–177.

[6] Pikovskoy I.I., Kosyakov D.S., Shavrina I. S., Ul’yanovskiy N.V. Izuchenie lignina krapivy (Urtica dioica) metodom mass-spektrometrii na osnove orbital’noy ionnoy lovushki s fotoionizatsiey pri atmosfernom davlenii [Study of the nettle (Urtica dioica) lignin by orbitrap mass spectrometry with atmospheric pressure photoionization]. Mass-spektrometriya [Mass-spectrometry], 2019, v. 16, no. 1, pp. 49–57.

[7] Pepper J.M., Baylis P.E.T., Adler E. The isolation and properties of lignins obtained by the acidolysis of spruce and aspen woods in dioxane-water medium. Canadian Journal of Chemistry, 1959, v. 37, no. 8, pp. 1241–1248.

[8] Zakis G.F., Mozheyko L.N., Telysheva G.M. Metody opredeleniya funktsional’nykh grupp lignina [Methods for determining lignin functional groups]. Riga: Zinatne, 1975, 174 p.

[9] Del Río J.C., Rencoret J., Prinsen P., Martínez A.T., Ralph J., Gutiérrez A.J. Structural Characterization of Wheat Straw Lignin as Revealed by Analytical Pyrolysis, 2D-NMR, and Reductive Cleavage Methods. J. of Agricultural and Food Chemistry, 2012, v. 60, no. 23, pp. 5922–5935.

[10] Balakshin M., Capanema E., Gracz H., Chang HM., Jameel H. Quantification of lignin–carbohydrate linkages with high-resolution NMR spectroscopy. Planta, 2011, v. 233, no. 6, pp. 1097–1110.

[11] Fiţigău I.F., Peter F., Boeriu C.G. Structural Analysis of Lignins from Different Sources. International J. of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering, 2013, v. 7, no. 4, pp. 167–172.

[12] Balakshin M., Capanema E. On the Quantification of Lignin Hydroxyl Groups with 31P and 13C NMR Spectroscopy. J. of Wood Chemistry and Technology, 2015, v. 35, no. 3, pp. 220–237.

[13] Shestakov S.L., Kosyakov D.S., Kozhevnikov A.Yu., Ul’yanovskiy N.V., Popova Yu.A. Sovershenstvovanie metodiki opredeleniya gidroksil’nykh grupp lignina metodom YaMR-spektroskopii [The elaboration of NMR analysis of different types of hydroxyl groups in the lignin samples]. Khimiya rastitel’nogo syr’ya [Chemistry of plant raw materials], 2017, no. 2, pp. 81–88.

[14] Rokhin A.V. Kolichestvennaya spektroskopiya YaMR 1H i 13C v issledovanii khimicheskoy struktury ligninov [Quantitative 1H and 13C NMR spectroscopy in the study of the chemical structure of lignins]. Diss. Sci. (Chemical): 02.00.03. Irkutsk, 1996, 23 p.

[15] Zhang L., Gellerstedt G. Quantitative 2D HSQC NMR determination of polymer structures by selecting suitable internal standard references. Magnetic resonance in chemistry, 2007, no. 45, pp. 37–45.

[16] Rabinovich M.L. Lignin by-products of Soviet hydrolysis industry: resources, characteristics, and utilization as a fuel // Cellulose Chemistry and Technology, 2014, no. 48 (7–8), pp. 613–631.

[17] Gorbacheva G.A., Ivankin A.N., Sanaev V.G., Ageev A.K., Kiryukhin D.P., Kichigina G.A., Kushch P.P., Badamshina E.R. Surface Modification of Cellulose-Containing Materials with Solutions of Tetrafluoroethylene Telomers // Russian J. Applied Chemistry, 2017, v. 90, no. 8, рр. 1104–1110.

[18] Tin’gaeva E.A., Farberova E.A. Issledovanie vozmozhnosti ispol’zovaniya lignina i tsellolignina dlya polucheniya granulirovannykh aktivnykh ugley [The study of the possibility of using lignin and cellolignin to obtain granular activated carbons]. Vestnik PNIPU [Bulletin of PNIPU], 2016, no. 1, pp. 47–60.

[19] Ivankin A.N., Oliferenko G.L., Kulikovskii A.V., Chernuha I.M., Semenova A.A., Spiridonov K.I., Nasonova V.V. Determination of Unsaturated Fatty Acids with a Migrating Double Bond in Complex Biological Matrices by Gas Chromatography with Flame Ionization and Mass Spectrometry Detection // J. Analytical Chemistry, 2016, v. 71, no. 11. pp. 1131–1137. DOI: 10.1134/S1061934816110046

Authors’ information

Falyeva Anna Viktorovna — Postgraduate student of the Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, a.bezumova@narfu.ru

Belesov Artyem Vladimirovich — postgraduate student of the Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, a.belesov@narfu.ru

Kozhevnikov Aleksandr Yurievich — Cand. Sci. (Chemistry), Professor of the Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, a.kozhevnikov@narfu.ru

16

ПРИМЕНЕНИЕ НАНОФИБРИЛЛЯРНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В КОМПОЗИЦИИ БУМАГИ ДЛЯ ГОФРИРОВАНИЯ

119–126

УДК 661.728.7

DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-119-126

Л.И. Семкина¹, Н.В. Сарана¹, Е.В. Лепешкина¹, Е.М. Товстошкуров¹, Н.Л. Горячев¹, Е.Т. Тюрин¹, А.А. Зуйков¹, С.А. Константинова², А.А. Новиков²

¹ОАО «Центральный научно-исследовательский институт бумаги», 141260, Московская обл., Пушкинский р-н, пос. Правдинский, ул. Ленина, д. 15/1

²ФГАОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет)

им. И.М. Губкина», 119991, Москва, Ленинский пр-т., д. 65

cniib@mail.ru

Приведены результаты исследований водных дисперсий природных высокомолекулярных соединений растительного происхождения, в частности древесной нанофибриллярной целлюлозы, полученной путем поэтапной деполимеризации целлюлозы с использованием кислотного гидролиза и механической обработки. Изучено влияние полученных образцов нанофибриллярной целлюлозы на основные показатели механической прочности бумаги для гофрирования (промежуточного слоя гофрокартона) при введении их в бумажную массу в количестве 0,5 %; 1; 3; 5; 12; 20 %. Показано, что введение нанофибриллярной целлюлозы в композицию бумаги из 100 % макулатуры для гофрирования повышает все показатели механической прочности, причем наибольший их рост наблюдался при введении нанофибриллярной целлюлозы в количестве до 12 %.

Ключевые слова: наноцеллюлоза, нанофибриллярная целлюлоза, микроскопическое исследование, макулатура, бумага для гофрирования, гофрокартон, механические показатели бумаги

Ссылка для цитирования: Семкина Л.И., Сарана Н.В., Лепешкина Е.В., Товстошкуров Е.М., Горячев Н.Л., Тюрин Е.Т., Зуйков А.А., Константинова С.А., Новиков А.А. Применение нанофибриллярной целлюлозы в композиции бумаги для гофрирования // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2020. Т. 24. № 2. С. 119–126. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-119-126

Список литературы

[1] Schlosser H. Nano Disperse Cellulose und Nano Fibrillierte Cellulose – neue Produkte für die Herstellung und Veredelung von Papier und Karton // Wochenblatt für Papierfabrikation, 2008, no. 6, pp. 252–263.

[2] Наноцеллюлоза: рынок и перспективы. URL: https://www.agroxxi.ru/anonsy/nanocellyuloza-rynok-i-perspektivy.html (дата обращения 10.10.2019).

[3] Прошина О.П., Олиференко Г.Л., Евдокимов Ю.М., Иванкин А.Н., Наноцеллюлоза и получение бумаги на ее основе // Тез. докл. Междунар. конф. «Нанотехнологии и наноматериалы в лесном комплексе». Москва, 15–17 ноября, 2011. М.: МГУЛ, 2011. С. 24–28.

[4] Инновационный портал Белгородской области. URL: http://innovation.derbo.ru/ik/efko (дата обращения 10.10.2019).

[5] Eriksen O., Syverud K., Gregersen O. The Use of Microfibrillated Cellulose Produced from Kraft Pulp as Strength Enhancer in TMP Paper // Nordic Pulp and Paper Research J., 2008, no. 23 (3), pp. 299–304.

[6] Taipale T., Osterberg M., Nykanen A., Ruokolainen J., Laine J. Effect of Microfibrillated Cellulose and Fines on the Drainage of Kraft Pulp Suspension and Paper Strength // Cellulose, 2010, no. 17(5), pp. 1005–1020.

[7] Manninen M., Kajanto I., Happonen J., Paltakari J. The Effect of Microfibrillated Cellulose Addition on Drying Shrinkage and Dimensional Stability of Wood-Free Paper // Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2011, no. 26(3), pp. 297–305.

[8] Hejnesson-Hultén A., Basta J., Samuelsson M., Greschik T., Ander P., Daniel G. The Influence of Microfibrillated Cellulose (MFC) on Paper Strength and Surface Properties // Bioresources, 2012, no. 7(3), pp. 3051–3063.

[9] Henschen J., Li D., Ek M. Preparation of cellulose nanomaterials via cellulose oxalates // Сarbohydrate Polymers, 2019, v. 213, no. 6, pp. 208–216.

[10] Hii C., Gregersen Ø.W., Chinga-Carrasco G., Eriksen The Effect of MFC on the Pressability and Paper Properties of TMP- and GCC-Based Sheets // Nordic Pulp and Paper Research J., 2012, no. 27(2), pp. 388–396.

[11] Kajanto I., Kosonenthe M. Potential use of micro- and nanofibrillated cellulose as a reinforcing element in paper // J. of Science & Technology for Forest Products and Processes, 2012, v. 2, no. 6, pp. 42–48.

[12] Ahola S. Properties and interfacial Behaviour of Cellulose Nanofibrils. Doctor Thesis // TKK Reports in Forest products Technology, ser. A4. Helsinki: Helsinki University of Tecnology, 2008, 82 p.

[13] Петров В.А., Гибадуллин М.Р., Аверьянова Н.В., Мезиков В.К. Получение наноцеллюлозы и физико-механические характеристики пленок на ее основе // Вестник Казанского технологического университета, 2011. № 14. С. 181–185.

[14] Yu Z., Rao G., Yan X., Huo P., Wang Ch., Savitskaya T., Hrynshpan. D. Preparation and properties of pea starch – poly lysine composite films // Science and Technology of Food Industry Journal, 2018, v. 39, no 13, pp. 89–94.

[15] Rаnby B.G. Fibrous macromolecular systems. Cellulose and muscle. The colloidal properties of cellulose micelles // Discuss. Faraday Soc., 1951, v. 11, pp. 158–164.

[16] Grinshpan D.D., Gonchar A.N., Savitskaya T.A., Tsygankova N.G., Makarevich S.E. Rheological properties of cellulose-chitosan-phosphoric acid systems in different phase states // Polymer Science A, 2014, v. 56, no. 2, pp. 137–145.

[17] Lavoine N., Desloges I., Dufresne A., Bras J. Microfibrillated cellulose – its barrier properties and applications in cellulosic materials: a review // Carbohydrate Polymers. 2012, v. 90, no. 3, pp. 735–764.

[18] Рыжонков Д.И., Левина В.В., Дзидзигури Э.Л. Наноматериалы. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. 365 с.

[19] Bondeson D., Mathew A., Oksman K. Optimization of the isolation of nanocrystals from microcrystalline cellulose by acid hydrolysis // Cellulose, 2006, v. 13, no. 4, pp. 171–180.

[20] Moon R.J., Martini A., Nairn J., Simonsen J., Youngblood J. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites // Chemical Society Reviews, 2011, v. 40, pp. 3941–3994.

[21] Флятэ Д.М. Технология бумаги. М.: Лесн. пром-ть, 1988. 440 с.

[22] Liu L., Kerr W.L., Kong F., Dee D.R., Lin M. Influence of nano-fibrillated cellulose (NFC) on starch digestion and glucose absorption // Сarbohydrate Polymers, 2018, v. 196, no. 9, pp. 146–153.

[23] Espinosa S.C., Kuhnt T., Foster E.J., Weder C. Isolation of thermally stable cellulose nanocrystals by phosphoric acid hydrolysis // Biomacromolecules, 2013, v. 14, no 4, pp. 1223–1230.

[24] Revol J.F., Bradford H., Giasson J., Marchessault R.H., Gray D.G. Helicoidal self-ordering of cellulose microfibrils in aqueous suspension // International J. Biological Macromolecules, 1992, v. 14, no. 3, pp. 170–172.

[25] Cherian J., Paulose J., Vysakh P. Harnessing nature’s hidden material: Nano-Cellulose // Materials Today; Proceedings, 2018, v. 5, no. 5, part 2, pp. 12609–12614.

[26] Araki J., Wada M., Kuga S., Okano T. Flow properties of microcrystalline cellulose suspension prepared by acid treatment of native cellulose // Colloids and Surf. A, 1998, v. 142, no. 1, pp. 75–82.

Сведения об авторах

Семкина Людмила Ивановна — зав. лабораторией бумаги ОАО «Центральный научно-исследовательский институт бумаги», cniib@mail.ru

Сарана Нинель Васильевна — канд. хим. наук, вед. науч. сотр. ОАО «Центральный научно-исследовательский институт бумаги», cniib@mail.ru

Лепешкина Елена Владимировна — науч. сотр. ОАО «Центральный научно-исследовательский институт бумаги», cniib@mail.ru

Товстошкуров Евгений Михайлович — ст. науч. сотр. ОАО «Центральный научно-исследовательский институт бумаги», cniib@mail.ru

Горячев Никита Леонидович — канд. хим. наук, руководитель испытательного центра целлюлозно-бумажной продукции «ЦКАЛ» ОАО «Центральный научно-исследовательский институт бумаги», cniib@mail.ru

Тюрин Евгений Тимофеевич — канд. экон. наук, генеральный директор ОАО «Центральный научно-исследовательский институт бумаги», cniib@mail.ru

Зуйков Александр Александрович — канд. техн. наук, первый зам. ген. директора по науч. работе ОАО «Центральный научно-исследовательский институт бумаги», cniib@mail.ru

Константинова Светлана Алексеевна — канд. биол. наук, науч. сотр. ФГАОУ ВО «РГУ Нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина», novikov.a@gubkin.ru

Новиков Андрей Александрович — канд. хим. наук, ст. науч. сотр. ФГАОУ ВО «РГУ Нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина», novikov.a@gubkin.ru

NANOFIBRILLATED CELLULOSE IN CORRUGATING PAPER COMPOSITION

L.I. Semkina¹, N.V. Sarana¹, E.V. Lepeshkina¹, E.M. Tovstoshkurov¹, N.L. Goraychev¹, E.T. Tyurin¹, A.A. Zuikov¹, S.A. Konstantinova², A.A. Novikov²

¹Open stock company (OSC) «Central Paper Re-search Institute», 15/1, Lenina st., 141260, set. Pravdinski, Pushkinski district, Moscow reg., Russia

²Federal state autonomous higher educational institution «Russian University of Oil and Gas» (National Research University), «Gubkin University», 6, Leninski prospect, 119991, Moscow, Russia

cniib@mail.ru

This article presents the results of research of aqueous dispersions of natural high molecular compounds of plant originwood nanofibrillated cellulose, obtained by cellulose gradual depolymerization using acid hydrolysis and mechanical treatment. The effect of the obtained nanofibrillated cellulose samples on the mechanical strength of corrugating paper (intermediate layer of corrugated board) was also examined while adding them in 0,5 %; 1; 3; 5; 12; 20 % concentrations. The results of the experiments show that the addition of nanofibrillated cellulose in the composition of corrugating paper from 100 % waste paper leads to the increase of all indicators of mechanical strength. The greatest increase in the values of quality was observed at the addition of nanofibrillated cellulose in the composition of corrugating paper in the amount till 12 %.

Keywords: nanocellulose, nanofibrillated cellulose, microexamination, waste paper, corrugating paper, corrugated board, mechanical indicators of paper

Suggested citation: Semkina L.I., Sarana N.V., Lepeshkina E.V., Tovstoshkurov E.M., Goraychev N.L., Tyurin E.T., Zuikov A.A., Konstantinova S.A., Novikov A.A. Primenenie nanofibrillyarnoy tsellyulozy v kompozitsii bumagi dlya gofrirovaniya [Nanofibrillated cellulose in corrugating paper composition]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol. 24, no. 2, pp. 119–126. DOI: 10.18698/2542-1468-2020-2-119-126

References

[1] Schlosser H. Nano Disperse Cellulose und Nano Fibrillierte Cellulose – neue Produkte für die Herstellung und Veredelung von Papier und Karton. Wochenblatt für Papierfabrikation, 2008, no. 6, pp. 252–263.

[2] Nanotsellyuloza: rynok i perspektivy [Nanocellulose: market and prospects]. Available at: https://www.agroxxi.ru/anonsy/nanocellyuloza-rynok-i-perspektivy.html (accessed 10.10.2019).

[3] Proshina O.P., Oliferenko G.L., Evdokimov Yu.M., Ivankin AN. Nanotsellyuloza i poluchenie bumagi na ee osnove [Nanocellulose and the preparation of paper based on it] Tez. dokl. Mezhdunar. konf. «Nanotekhnologii i nanomaterialy v lesnom komplekse» [Proc. report International conf. «Nanotechnologies and nanomaterials in the forest complex»]. Moscow, 15–17 November 2011. Moscow: MGUL, 2011, pp. 24–28.

[4] Innovatsionnyy portal Belgorodskoy oblasti [Innovation portal of the Belgorod region]. Available at: http://innovation.derbo.ru/ik/efko (accessed 10.10.2019).

[5] Eriksen O., Syverud K., Gregersen O. The Use of Microfibrillated Cellulose Produced from Kraft Pulp as Strength Enhancer in TMP Paper // Nordic Pulp and Paper Research J., 2008, no. 23 (3), pp. 299–304.

[6] Taipale T., Osterberg M., Nykanen A., Ruokolainen J., Laine J. Effect of Microfibrillated Cellulose and Fines on the Drainage of Kraft Pulp Suspension and Paper Strength. Cellulose, 2010, no. 17(5), pp. 1005–1020.

[7] Manninen M., Kajanto I., Happonen J., Paltakari J. The Effect of Microfibrillated Cellulose Addition on Drying Shrinkage and Dimensional Stability of Wood-Free Paper. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2011, no. 26(3), pp. 297–305.

[8] Hejnesson-Hultén A., Basta J., Samuelsson M., Greschik T., Ander P., Daniel G. The Influence of Microfibrillated Cellulose (MFC) on Paper Strength and Surface Properties. Bioresources, 2012, no. 7(3), pp. 3051–3063.

[9] Henschen J., Li D., Ek M. Preparation of cellulose nanomaterials via cellulose oxalates. Сarbohydrate Polymers, 2019, v. 213, no. 6, pp. 208–216.

[10] Hii C., Gregersen Ø.W., Chinga-Carrasco G., Eriksen The Effect of MFC on the Pressability and Paper Properties of TMP- and GCC-Based Sheets. Nordic Pulp and Paper Research J., 2012, no. 27(2), pp. 388–396.

[11] Kajanto I., Kosonenthe M. Potential use of micro- and nanofibrillated cellulose as a reinforcing element in paper. J. of Science & Technology for Forest Products and Processes, 2012, v. 2, no. 6, pp. 42–48.

[12] Ahola S. Properties and interfacial Behaviour of Cellulose Nanofibrils. Doctor Thesis. TKK Reports in Forest products Technology, ser. A4. Helsinki: Helsinki University of Tecnology, 2008, 82 p.

[13] Petrov V.A., Gibadullin M.R., Averyanova N.V., Mezikov V.K. Poluchenie nanotsellyulozy i fiziko-mekhanicheskie kharakteristiki plenok na ee osnove [Preparation of nano cellulose and physicomechanical characteristics of films based on it] Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technological University], 2011, no. 14, pp. 181–185.

[14] Yu Z., Rao G., Yan X., Huo P., Wang Ch., Savitskaya T., Hrynshpan. D. Preparation and properties of pea starch – poly lysine composite films. Science and Technology of Food Industry Journal, 2018, v. 39, no 13, pp. 89–94.

[15] Rаnby B.G. Fibrous macromolecular systems. Cellulose and muscle. The colloidal properties of cellulose micelles. Discuss. Faraday Soc., 1951, v. 11, pp. 158–164.

[16] Grinshpan D.D., Gonchar A.N., Savitskaya T.A., Tsygankova N.G., Makarevich S.E. Rheological properties of cellulose-chitosan-phosphoric acid systems in different phase states. Polymer Science A, 2014, v. 56, no. 2, pp. 137–145.

[17] Lavoine N., Desloges I., Dufresne A., Bras J. Microfibrillated cellulose – its barrier properties and applications in cellulosic materials: a review. Carbohydrate Polymers. 2012, v. 90, no. 3, pp. 735–764.

[18] Ryzhonkov D.I., Levina V.V., Dzidziguri E.L. Nanomaterialy [Nanomaterials]. Moscow: BINOM. Laboratory of Knowledge, 2008, 365 p.

[19] Bondeson D., Mathew A., Oksman K. Optimization of the isolation of nanocrystals from microcrystalline cellulose by acid hydrolysis. Cellulose, 2006, v. 13, no. 4, pp. 171–180.

[20] Moon R.J., Martini A., Nairn J., Simonsen J., Youngblood J. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chemical Society Reviews, 2011, v. 40, pp. 3941–3994.

[21] Flate D.M. Tekhnologiya bumagi [Paper technology]. Moscow: Lesn. prom-t’ [Forest Industry], 1988, 440 p.

[22] Liu L., Kerr W.L., Kong F., Dee D.R., Lin M. Influence of nano-fibrillated cellulose (NFC) on starch digestion and glucose absorption. Сarbohydrate Polymers, 2018, v. 196, no. 9, pp. 146–153.

[23] Espinosa S.C., Kuhnt T., Foster E.J., Weder C. Isolation of thermally stable cellulose nanocrystals by phosphoric acid hydrolysis. Biomacromolecules, 2013, v. 14, no 4, pp. 1223–1230.

[24] Revol J.F., Bradford H., Giasson J., Marchessault R.H., Gray D.G. Helicoidal self-ordering of cellulose microfibrils in aqueous suspension. International Journal of Biological Macromolecules, 1992, v. 14, no. 3, pp. 170–172.

[25] Cherian J., Paulose J., Vysakh P. Harnessing nature’s hidden material: Nano-Cellulose. Materials Today; Proceedings, 2018, v. 5, no. 5, part 2, pp. 12609–12614.

[26] Araki J., Wada M., Kuga S., Okano T. Flow properties of microcrystalline cellulose suspension prepared by acid treatment of native cellulose. Colloids and Surf. A, 1998, v. 142, no. 1, pp. 75–82.

Authors’ information

Semkina Lyudmila Ivanovna — Paper Laboratory in OSC Central Paper Research Institute, cniib@mail.ru

Sarana Ninel’ Vasil’evna — Cand. Sci. (Chemic.), Chief Scientific Worker in OSC Central Paper Research Institute, cniib@mail.ru

Lepeshkina Elena Vladimirovna — Scientific Worker in OSC Central Paper Research Institute, cniib@mail.ru

Tovstoshkurov Evgeniy Mikhaylovich — Head Scientific Worker in OSC Central Paper Research Institute, cniib@mail.ru

Goryachev Nikita Leonidovich — Cand. Sci. (Chemic.), Test Center of pulp and paper products in OSC Central Paper Research Institute, cniib@mail.ru

Tyurin Evgeniy Timofeevich — Cand. Sci. (Economic), General Director of OSC Central Paper Research Institute, cniib@mail.ru

Zuykov Aleksandr Aleksandrovich — Cand. Sci. (Tech.), the First Deputy Director of science in OSC Central Paper Research Institute, cniib@mail.ru

Konstantinova Svetlana Alekseevna — Cand. Sci. (Biological), Scientific Worker in the University of Oil and Gas, novikov.a@gubkin.ru

Novikov Andrey Aleksandrovich — Cand. Sci. (Chemic.), Head Scientific Worker in the University of Oil and Gas, novikov.a@gubkin.ru