Распечатать страницу

БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА

1

МЕЖВИДОВЫЕ И ВНУТРИВИДОВЫЕ ПРИЗНАКИ ВОДНОГО РЕЖИМА ХВОИ ЕЛИ (PICEA ABIES (L.) KARST. × P. OBOVATA (LEDEB.))

5-17

УДК 630*165.3:630*11

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-5-17

Шифр ВАК 4.1.2; 4.1.6

Н.А. Прожерина¹, Е.Н. Наквасина²

¹ФГБУН «Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова Уральского отделения Российской академии наук» (ФИЦКИА УрО РАН), Россия, 163020, г. Архангельск, Никольский пр-кт, д. 20

²ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» (САФУ), 163002, Россия, г. Архангельск, Набережная Северной Двины, д. 17

pronad1@yandex.ru

Представлены результаты изучения показателей водного режима однолетней хвои (содержание воды в хвое, уровень реального водного дефицита, скорость водоотдаачи изолированной хвои) у 27 происхождений ели сибирской (Picea obovata (Ledeb.), ели европейской (P. abies (L.) Karst.) и их межвидовых гибридов в коллекции географических культур Архангельской области (62°54′ с. ш., 40°24′ в. д.). Выявлена невысокая изменчивость параметров водного обмена хвои у происхождений ели разных видов и исходных мест произрастания. В испытываемой коллекции климатипов ели в большей степени проявляются видовые различия, необусловленные местоположением исходных популяций. Сделан вывод о меньшей экологической пластичности вида ели сибирской по сравнению с елью европейской и интрогрессивными гибридами с ее участием. У менее экологически пластичного вида ели сибирской P. obovata (Ledeb.) выявлен несколько повышенный уровень реального водного дефицита и увеличение скорости водоотдачи хвои у происхождений на фоне выровненного уровня содержания воды в хвое. Интрогрессивная гибридизация ели сибирской и европейской привела к изменению позиций, связанных с водным режимом, у их гибридных форм, закрепленных наследственно. Показано, что адаптационная пластичность популяций ели, отличающихся географическим происхождением, и особенность водного режима ее хвои, могут быть связаны с эволюцией вида и историей послеледникового расселения на территории Восточно-Европейской равнины и произрастанием двух видов в зоне интрогрессивной гибридизации — P. abies (L.) Karst. и P. obovata (Ledeb.) и их гибридных форм.

Ключевые слова: ель сибирская, ель европейская, географические культуры, внутривидовая и межвидовая изменчивость, оводненность, водный дефицит

Ссылка для цитирования: Прожерина Н.А., Наквасина Е.Н. Межвидовые и внутривидовые признаки водного режима хвои ели (Picea abies (L.) Karst. × P. obovata (Ledeb.)) // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 5–17. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-5-17

Список литературы

[1] Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 124 с.

[2] Seidel H., Menzel A. Above-ground dimensions and acclimation explain variation in drought mortality of Scots Pine seedlings from various provenances // Frontiers in Plant Science, 2016, v. 7, pp. 1014. DOI 10.3389/fpls.2016.01014

[3] Nakvasina E.N., Prozherina N.A. Scots pine (Pinus sylvestris L.) reaction to climate change in the provenance tests in the north of the Russian plain // Folia Forestalia Polonica, Series A, 2021, t. 63, no. 2. pp. 138–149.

[4] Huang J-G., Bergeron Y., Berninger F., Zhai L., Tardif J.C., Denneler B. Impact of future climate on radial growth of four major boreal tree species in the Eastern Canadian boreal forest // PLoS ONE, 2013, v. 8 (2), art. e56758. DOI 10.1371/journal.pone.0056758

[5] Gömöry D., Ditmarová L., Hrivnák M., Jamnická G., Konôpková A., Krajmerová D., Kurjak D., Marešová J. Inconsistent phenotypic differentiation at physiological traits in Norway spruce (Picea abies Karst.) provenances under contrasting water regimes // Central European Forestry J., 2023, v. 69, pp. 214–223. DOI 10.2478/forj-2023-0010

[6] Tsuda Y., Chen J., Stocks M., Källman T., Sønstebø J.H., Parducci L., Semerikov V., Sperisen C., Politov D., Ronkainen T. Väliranta M., Vendramin G.G., Tollefsrud M.M., Lascoux M. The extent and meaning of hybridization and introgression between Siberian spruce (Picea obovata) and Norway spruce (Picea abies): cryptic refugia as stepping stones to the west? // Molecular Ecology, 2016, v. 25, iss. 12, pp. 2773–2789. DOI 10.1111/mec.13654

[7] Nota K., Klaminder J., Milesi P., Bindler R., Nobile A., van Steijn T., Bertilsson S., Svensson B., Hirota S.K., Matsuo A., Gunnarsson U., Seppä H., Väliranta M.M., Wohlfarth B., Suyama Y., Parducci L. Norway spruce postglacial recolonization of Fennoscandia // Nature Communications, 2022, v. 13, art. 1333 DOI 10.1038/s41467-022-28976-4

[8] Правдин Л.Ф. Ель европейская и ель сибирская в СССР. М.: Наука, 1975. 178 с.

[9] Попов П.П. Ель европейская и сибирская. Новосибирск: Наука, 2005. 231 с.

[10] Bottero A., Forrester D.I., Cailleret M., Kohnle U., Gessler A., Michel D., Bose A.K., Bauhus J., Bugmann H., Cuntz M., Gillerot L., Hanewinkel M., Lévesque M., Ryder J., Sainte-Marie J., Schwarz J., Yousefpour R., Zamora-Pereira J.-C., Rigling A. Growth resistance and resilience of mixed silver fir and Norway spruce forests in central Europe: Contrasting responses to mild and severe droughts // Global Change Biology, 2021, v. 27, pp. 4403–4419. DOI 10.1111/gcb.15737

[11] Патлай И.Н. Селекционно-экологические основы семеноводства и выращивания высокопродуктивных культур сосны обыкновенной, дуба черешчатого и ясеня обыкновенного в равнинной части Украинской ССР: автореф. дис. … д-ра. с.-х. наук. Киев, 1984. 45 с.

[12] Котов М.М. Интеграция генетических систем и структура популяций сосны обыкновенной // Лесоведение, 1996. № 5. С. 19–26.

[13] Бессчетнова Н.Н. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.). Эффективность отбора плюсовых деревьев. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородской ГСХА, 2016. 464 с.

[14] Новицкая Ю.Е. Особенности физиолого-биохимических процессов в хвое ели и побегах ели в условиях Севера. Л.: Наука, 1971. 116 с.

[15] Сенькина С.Н. Дневная динамика водообмена хвои ели в старовозрастных ельниках // Вестник Института биологии, 2007. № 5. С. 13–15.

[16] Алексеенко Л.Н. Водный режим луговых растений в связи с условиями среды. Ленинград: Изд-во ЛГУ, 1976. 200 с.

[17] Крамер П.Д., Козловский Т.Т. Физиология древесных растений. М.: Лесная пром-сть, 1983. 464 с.

[18] Судачкова Н.Е., Шеин И.В., Романова Л.И., Милютина И.Л., Кудашова Ф.Н., Вараксина Т.Н., Степень Р.А. Биохимические индикаторы стрессового состояния древесных растений. Новосибирск: Наука, 1997. 176 с.

[19] Новицкая Ю.Е., Чикина П.Ф., Софронова Г.И., Габукова В.В., Макаревский М.Ф. Физиолого-биохимические основы роста и адаптации сосны на Севере. Л.: Наука, 1985. 156 с.

[20] Liepe K.J., van der Maaten E., van der Maaten-Theunissen M., Liesebach M. High phenotypic plasticity, but low signals of local adaptation to climate in a large-scale transplant experiment of Picea abies (L.) Karst. in Europe // Frontiers in Forests and Global Change, 2022, v. 5, art. 804857. DOI 10.3389/ffgc.2022.80485

[21] Nakvasina E.N., Volkov A.G., Prozherina N.A. Evaluation of survival and growth of Picea abies (L.) Karst. and P. obovata (Ledeb.) provenances in the North of Russia // J. of Forest Science, 2017, v. 63(9), pp. 401–407. DOI 10.1515/ffp-2017-0023

[22] Nakvasina E., Demina N., Prozherina N., Demidova N. Assessment of phenotipic plasticity of spruce species Picea abies (L.) Karst. and P. obovata (Ledeb.) on provenances tests in European North of Russia // Central European Forestry J., 2019, v. 65, pp. 121–128. DOI 10.2478/forj-2019-0012

[23] Наквасина Е.Н., Прожерина Н.А. Оценка отклика на изменение климата в опытах с происхождениями Picea abies (L.) Karst. × P. obovata (Ledeb.) на севере Русской равнины // Извeстия вузов. Лeсной журнaл, 2023. № 1. С. 22–37. DOI 10.18698/2542-1468-2023-4-36-46

[24] Наквасина Е.Н. Юдина О.А., Прожерина Н.А., Камалова И.И., Минин Н.С. Географические культуры в ген-экологических исследованиях на европейском Севере. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2008. 310 с.

[25] Курнаев С.Ф. Лесорастительное районирование. М.: Наука, 1973. 203 с.

[26] Бобровская Н.И. О водном балансе древесных и кустарниковых видов песчаной пустыни Каракумы // Ботанический журнал, 1971. Т. 56. № 3. С. 361–368.

[27] Баврина А.П., Борисов И.Б. Современные правила применения корреляционного анализа // Медицинский альманах, 2012. № 3(68). С. 70–79.

[28] Мамаев С.А. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений (на примере семейства Pinacea на Урале). М.: Наука, 1971. 283 с.

[29] Петров С.А. Исследование внутрипопуляционной изменчивости признаков древесных растений в связи с вопросами лесной селекции: автореф. дис. … д-ра. биол. наук. Свердловск, 1975. 54 с.

[30] Котов М.М., Лебедева Э.П., Прохорова Е.В. Водоудерживающая способность хвои как диагностический признак для оценки объектов единого генетико-селекционного комплекса // ИзВУЗ Лесной журнал, 2002. № 4. С. 59–65.

[31] Тихонова Н.А., Тихонова И.В. Водоудерживающая способность хвои в популяциях основных лесообразующих видов хвойных в лесах таежной зоны Сибири // ИзВУЗ Лесной журнал, 2019. № 5. С. 83–94. DOI 10.17238/issn0536-1036.2019.5.83

[32] Прожерина Н.А., Гвоздухина О.А., Наквасина Е.Н. Показатели водного обмена ели (Picea abies×obovata Ledeb) как критерии адаптации в изменяющихся условиях среды // ИзВУЗ Лесной журнал, 2006. № 6. С. 7–11.

[33] Dering М., Lewandowski А. Postglacial re-colonization of Norway spruce (Picea abies (L.) Karsten) in Poland based on molecular markers // Proceedings of conference session abstracts «Norway Spruce in the Conservation of Forest Ecosystems in Europe». Organized by: IUFRO W.P. S 2.02.11. 2007. Warszawa–Malinówka–Białystok–Warszawa, September 3–5, 2007, p. 37.

[34] Tollefsrud M.M., Kissling R., Gugerli F., Johnsen Ø., Skrøppa T., Cheddadi R., van der Knaap W.O., Latałowa M., Terhürne-Berson R. Litt T., Geburek T., Brochmann C., Sperisen C. Genetic consequences of glacial survival and postglacial colonization in Norway spruce: combined analysis of mitochondrial DNA and fossil pollen // Molecular Ecology, 2008, v. 17, iss. 18, pp. 4134–4150. DOI 10.1111/j.1365-294X.2008.03893.x

[35] Tollefsrud M.M., Latałowa M., van der Knaap W.O., Brochmann C., Sperisen C. Late Quaternary history of North Eurasian Norway spruce (Picea abies) and Siberian spruce (Picea obovata) inferred from macrofossils, pollen and cytoplasmic DNA variation // J. of Biogtgraphy, 2015, v. 42, iss. 8, pp. 1431–1442. DOI 10.1111/jbi.12484

Сведения об авторах

Прожерина Надежда Александровна — канд. биол. наук, ст. науч. сотр., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова Уральского отделения Российской академии наук» (ФИЦКИА УрО РАН), pronad1@yandex.ru

Наквасина Елена Николаевна — д-р с.-х. наук, профессор, ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» (САФУ), e.nakvasina@narfu.ru

INTERSPECIFIC AND INTRASPECIFIC CHARACTER OF SPRUCE NEEDLES (PICEA ABIES (L.) KARST. × P. OBOVATA (LEDEB.)) WATER REGIME

N.A. Prozherina¹, E.N. Nakvasina²

¹N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 20, Nikolsky аv., 163020, Arkhangelsk, Russia

²Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, 17, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 163002, Arkhangelsk, Russia

pronad1@yandex.ru

The article studies water regime parameters of annotinous needles (water content in needles, level of real water deficit, water release rate of isolated needles) in 27 Siberian spruces (Picea obovata (Ledeb.), European spruce (P. abies (L.) Karst.) and their interspecific hybrids in the collection of geographical cultures within the Arkhangelsk region (62°54′N, 40°24′E). A low variability of parameters of water exchange in spruce needles of different species and initial growing sites was revealed. In the tested collection of spruce climatypes, species differences unrelated to the location of source populations are more evident. It is concluded that the ecological adaptation of Siberian spruce species is lower than that of European spruce and introgressive hybrids with its participation. In the less ecologically adaptive species of Siberian spruce P. obovata (Ledeb.), a slightly increased level of real water deficit and an increase in the rate of needle water retention in the origins against the background of a levelled water content in the needles were revealed. Introgressive hybridisation of Siberian spruce and European spruce resulted in a change of positions related to water regime in their hybrid forms fixed hereditarily. It is shown that the adaptive ability of spruce populations differing in geographical origin and the peculiarity of the water regime of its needles may be related to the evolution of the species and the history of postglacial dispersal on the territory of the East European Plain and the growth of two species in the zone of introgressive hybridisation — P. abies (L.) Karst. and P. obovata (Ledeb.) and their hybrid forms.

Keywords: Siberian spruce, European spruce, geographic crops, intraspecific and interspecific variability, water content, water deficit

Suggested citation: Prozherina N.A., Nakvasina E.N. Mezhvidovye i vnutrividovye priznaki vodnogo rezhima khvoi eli (Picea abies (L.) Karst. × P. obovata (Ledeb.)) [Interspecific and intraspecific character of spruce needles (Picea abies (L.) Karst. × P. obovata (Ledeb.)) water regime]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 5–17. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-5-17

Reference

[1] Tretiy otsenochnyy doklad ob izmeneniyakh klimata i ikh posledstviyakh na territorii Rossiyskoy Federatsii. Obshchee rezyume [Third Assessment Report on Climate Change and its Impacts on the Territory of the Russian Federation. General summary]. St. Petersburg: Naukoemkie tekhnologii, 2022, 124 p.

[2] Seidel H., Menzel A. Above-ground dimensions and acclimation explain variation in drought mortality of Scots Pine seedlings from various provenances. Frontiers in Plant Science, 2016, v. 7, p. 1014. DOI 10.3389/fpls.2016.01014

[3] Nakvasina E.N., Prozherina N.A. Scots pine (Pinus sylvestris L.) reaction to climate change in the provenance tests in the north of the Russian plain. Folia Forestalia Polonica, Series A, 2021, t. 63, no. 2. pp. 138–149.

[4] Huang J-G., Bergeron Y., Berninger F., Zhai L., Tardif J.C., Denneler B. Impact of future climate on radial growth of four major boreal tree species in the Eastern Canadian boreal forest. PLoS ONE, 2013, v. 8 (2), art. e56758. DOI 10.1371/journal.pone.0056758

[5] Gömöry D., Ditmarová L., Hrivnák M., Jamnická G., Konôpková A., Krajmerová D., Kurjak D., Marešová J. Inconsistent phenotypic differentiation at physiological traits in Norway spruce (Picea abies Karst.) provenances under contrasting water regimes. Central European Forestry J., 2023, v.69, pp. 214–223. DOI 10.2478/forj-2023-0010

[6] Tsuda Y., Chen J., Stocks M., Källman T., Sønstebø J.H., Parducci L., Semerikov V., Sperisen C., Politov D., Ronkainen T. Väliranta M., Vendramin G.G., Tollefsrud M.M., Lascoux M. The extent and meaning of hybridization and introgression between Siberian spruce (Picea obovata) and Norway spruce (Picea abies): cryptic refugia as stepping stones to the west? Molecular Ecology, 2016, v. 25, iss. 12, pp. 2773–2789. DOI 10.1111/mec.13654

[7] Nota K., Klaminder J., Milesi P., Bindler R., Nobile A., van Steijn T., Bertilsson S., Svensson B., Hirota S.K., Matsuo A., Gunnarsson U., Seppä H., Väliranta M.M., Wohlfarth B., Suyama Y., Parducci L. Norway spruce postglacial recolonization of Fennoscandia. Nature Communications, 2022, v. 13, art. 1333 DOI 10.1038/s41467-022-28976-4

[8] Pravdin L.F. El’ evropeyskaya i el’ sibirskaya v SSSR [European spruce and Siberian spruce in the USSR]. Moscow: Nauka, 1975, 178 p.

[9] Popov P.P. El’ evropeyskaya i sibirskaya [European and Siberian spruce]. Novosibirsk: Nauka, 2005, 231 p.

[10] Bottero A., Forrester D.I., Cailleret M., Kohnle U., Gessler A., Michel D., Bose A.K., Bauhus J., Bugmann H., Cuntz M., Gillerot L., Hanewinkel M., Lévesque M., Ryder J., Sainte-Marie J., Schwarz J., Yousefpour R., Zamora-Pereira J.-C., Rigling A. Growth resistance and resilience of mixed silver fir and Norway spruce forests in central Europe: Contrasting responses to mild and severe droughts. Global Change Biology, 2021, v. 27, pp. 4403–4419. DOI 10.1111/gcb.15737

[11] Patlai I.N. Selektsionno-ekologicheskie osnovy semenovodstva i vyrashchivaniya vysokoproduktivnykh kul’tur sosny obyknovennoy, duba chereshchatogo i yasenya obyknovennogo v ravninnoy chasti Ukrainskoy SSR [Selection and ecological bases of seed production and cultivation of high-yielding crops of common pine, petiole oak and common ash in the plain part of the Ukrainian SSR]. Avtoref. Dis. D-r Sci. (Agric.). Kiev, 1984, 45 p.

[12] Kotov M.M. Integratsiya geneticheskikh sistem i struktura populyatsiy sosny obyknovennoy [Integration of genetic systems and the structure of populations of Scots pine]. Lesovedenie [Forestry], 1996, no. 5, pp. 19–26.

[13] Besschetnova N.N. Sosna obyknovennaya (Pinus sylvestris L.). Effektivnost’ otbora plyusovykh derev’ev [Scots pine (Pinus sylvestris L.). Efficiency of selection of plus trees]. Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, 2016, 464 p.

[14] Novitskaya Yu.E. Osobennosti fiziologo-biokhimicheskikh protsessov v khvoe eli i pobegakh eli v usloviyakh Severa [Features of physiological and biochemical processes in spruce needles and shoots in the conditions of the North]. Leningrad: Nauka, 1971, 116 p.

[15] Sen’kina S.N. Dnevnaya dinamika vodoobmena khvoi eli v starovozrastnykh el’nikakh [Daytime dynamics of spruce needle water exchange in old-growth spruce forests]. Vestnik Instituta biologii [Bulletin of the Institute of Biology], 2007, no. 5, pp. 13–15.

[16] Alekseenko L.N. Vodnyy rezhim lugovykh rasteniy v svyazi s usloviyami sredy [Water regime of meadow plants in connection with environmental conditions]. Leningrad: LSU, 1976, 200 p.

[17] Kramer P.D., Kozlovskiy T.T. Fiziologiya drevesnykh rasteniy [Physiology of woody plants]. Moscow: Lesnaya promyshlennost, 1983, 464 p.

[18] Sudachkova N.E., Shein I.V., Romanova L.I., Milyutina I.L., Kudashova F.N., Varaksina T.N., Stepen’ R.A. Biokhimicheskie indikatory stressovogo sostoyaniya drevesnykh rasteniy [Biochemical indicators of stress condition of woody plants]. Novosibirsk: Nauka, 1997, 176 p.

[19] Novitskaya Y.E., Chikina P.F., Sofronova G.I., Gabukova V.V., Makarevsky M.F. Fiziologo-biokhimicheskie osnovy rosta i adaptatsii sosny na Severe [Physiological and biochemical bases of growth and adaptation of pine in the North]. Leningrad: Nauka, 1985, 156 p.

[20] Liepe K.J., van der Maaten E., van der Maaten-Theunissen M., Liesebach M. High phenotypic plasticity, but low signals of local adaptation to climate in a large-scale transplant experiment of Picea abies (L.) Karst. in Europe. Frontiers in Forests and Global Change, 2022, v. 5, art. 804857. DOI 10.3389/ffgc.2022.80485

[21] Nakvasina E.N., Volkov A.G., Prozherina N.A. Evaluation of survival and growth of Picea abies (L.) Karst. and P. obovata (Ledeb.) provenances in the North of Russia. J. of Forest Science, 2017, v. 63(9), pp. 401–407. DOI 10.1515/ffp-2017-0023

[22] Nakvasina E., Demina N., Prozherina N., Demidova N. Assessment of phenotipic plasticity of spruce species Picea abies (L.) Karst. and P. obovata (Ledeb.) on provenances tests in European North of Russia. Central European Forestry Journal, 2019, v. 65, pp. 121–128. DOI 10.2478/forj-2019-0012

[23] Nakvasina E.N., Prozherina N.A. Otsenka otklika na izmenenie klimata v opytakh s proiskhozhdeniyami Picea abies (L.) Karst. × P. obovata (Ledeb.) na severe Russkoy ravniny [Assessment of the response to climate change in experiments with the origins of Picea abies (L.) Karst. × P. obovata (Ledeb.) in the northern Russian Plain]. Izvestiya vuzov. Lesnoy zhurnal [Russian Forestry Journal], 2023, no. 1, pp. 22–37. DOI 10.18698/2542-1468-2023-4-36-46

[24] Nakvasina E.N., Yudina O.A., Prozherina N.A., Kamalova I.I., Minin N.S. Geograficheskie kul’tury v gen-ekologicheskikh issledovaniyakh na evropeyskom Severe [Provenance test in gene-ecological research in the european North]. Arkhangelsk: AGTU, 2008, 310 p.

[25] Kurnaev S.F. Lesorastitel’noe rayonirovanie [Forest zoning]. Moscow: Nauka, 1973, 203 p.

[26] Bobrovskaya N.I. O vodnom balanse drevesnykh i kustarnikovykh vidov peschanoy pustyni Karakumy [On water balance of tree and shrub species of the Karakum sand desert]. Botanicheskiy zhurnal [Botanical Journal], 1971, t. 56, no. 3, pp. 361–368.

[27] Bavrina A.P., Borisov I.B. Sovremennye pravila primeneniya korrelyatsionnogo analiza [Modern rules of application of correlation analysis]. Meditsinskiy al’manakh [Medical Almanac], 2012, no. 3(68), pp. 70–79.

[28] Mamaev S.A. Formy vnutrividovoy izmenchivosti drevesnykh rasteniy (na primere semeystva Pinacea na Urale) [Forms of intraspecific variability of woody plants (on the example of the Pinacea family in the Urals)]. Moscow: Nauka, 1971, 283 p.

[29] Petrov S.A. Issledovanie vnutripopulyatsionnoy izmenchivosti priznakov drevesnykh rasteniy v svyazi s voprosami lesnoy selektsii [Study of intrapopulation variability of woody plant traits in connection with the issues of forest selection]. Dis. D-r Sci. (Biol.). Sverdlovsk, 1975, 54 p.

[30] Kotov M.M., Lebedeva E.P., Prokhorova E.V. Vodouderzhivayushchaya sposobnost’ khvoi kak diagnosticheskiy priznak dlya otsenki ob’ektov edinogo genetiko-selektsionnogo kompleksa [Water-holding capacity of needles as a diagnostic trait for evaluating the objects of a single genetic and breeding complex]. Lesnoy Zhurnal (Russian Forestry Journal), 2002, no. 4, pp. 59–65.

[31] Tikhonova N.A., Tikhonova I.V. Vodouderzhivayushchaya sposobnost’ khvoi v populyatsiyakh osnovnykh lesoobrazuyushchikh vidov khvoynykh v lesakh taezhnoy zony Sibiri [Water-holding capacity of needles in populations of the main forest-forming conifer species in the forests of the taiga zone of Siberia]. Lesnoy Zhurnal (Russian Forestry Journal), 2019, no. 5, pp. 83–94. DOI 10.17238/issn0536-1036.2019.5.83

[32] Prozherina N.A., Gvozdukhina O.A., Nakvasina E.N. Pokazateli vodnogo obmena eli (Picea abies×obovata Ledeb) kak kriterii adaptatsii v izmenyayushchikhsya usloviyakh sredy [Indicators of water metabolism of spruce (Picea abies×obovata Ledeb) as criteria of adaptation in changing environmental conditions]. Lesnoy Zhurnal (Russian Forestry Journal), 2006, no. 6, pp. 7–11.

[33] Dering М., Lewandowski А. Postglacial re-colonization of Norway spruce (Picea abies (L.) Karsten) in Poland based on molecular markers. Proceedings of conference session abstracts «Norway Spruce in the Conservation of Forest Ecosystems in Europe». Organized by: IUFRO W.P. S 2.02.11. 2007. Warszawa–Malinówka–Białystok–Warszawa, September 3–5, 2007, p. 37.

[34] Tollefsrud M.M., Kissling R., Gugerli F., Johnsen Ø., Skrøppa T., Cheddadi R., van der Knaap W.O., Latałowa M., Terhürne-Berson R. Litt T., Geburek T., Brochmann C., Sperisen C. Genetic consequences of glacial survival and postglacial colonization in Norway spruce: combined analysis of mitochondrial DNA and fossil pollen. Molecular Ecology, 2008, v. 17, iss. 18, pp. 4134–4150. DOI 10.1111/j.1365-294X.2008.03893.x

[35] Tollefsrud M.M., Latałowa M., van der Knaap W.O., Brochmann C., Sperisen C. Late Quaternary history of North Eurasian Norway spruce (Picea abies) and Siberian spruce (Picea obovata) inferred from macrofossils, pollen and cytoplasmic DNA variation. J. of Biogtgraphy, 2015, v. 42, iss. 8, pp. 1431–1442. DOI 10.1111/jbi.12484

Authors’ information

Prozherina Nadezhda Aleksandrovna — Cand. Sci. (Biology), Senior Researcher of the Federal Center for Integrated Arctic Research named after N.P. Laverov, pronad1@yandex.ru

Nakvasina Elena Nikolaevna — Dr. Sci. (Agriculture), Professor of the Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, e.nakvasina@narfu.ru

2

ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВАЛОЧНО-ПАКЕТИРУЮЩЕЙ МАШИНЫ ЛП-19 ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЧЕРЕСПОЛОСНЫХ ПОСТЕПЕННЫХ РУБОК В ПРОИЗВОДНЫХ БЕРЕЗНЯКАХ

18-29

УДК 630.323.13:630.221.02

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-18-29

Шифр ВАК 4.1.6; 4.3.4

Л.А. Белов¹, К.А. Башегуров¹, И.В. Безденежных¹, С.В. Залесов¹, Н.М. Итешина²

¹ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет» (УГЛТУ), Россия, 620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, д. 37

²ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный аграрный университет» (УдГАУ), Россия, 426069, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 11

belovla@m.usfeu.ru

Проанализированы последствия проведения чересполосных постепенных рубок в спелых и перестойных производных березняках с использованием валочно-пакетирующей машины ЛП-19. Установлено, что оставленные на доращивание после первого приема двухприемной чересполосной постепенной рубки полосы березового древостоя шириной 10...15 м не повреждаются ветром, а за счет бокового освещения в них формируется второй ярус из подроста ели и пихты. Показано, что по причине высокой доли волоков и уничтожения в процессе первого приема чересполосной постепенной рубки хвойного подроста предварительной генерации на вырубленных полосах формируются лиственные молодняки. Рекомендуется при проведении чересполосной постепенной рубки отдавать предпочтение традиционным технологиям проведения лесосечных работ, а при использовании валочно-пакетирующей машины ЛП-19 рубки проводить в зимний период с целью минимизации негативного воздействия на почву и максимального сохранения хвойного подроста. Соблюдение указанных рекомендаций позволит переформировывать спелые и перестойные производные березовые насаждения в коренные хвойные, не прибегая к искусственному лесовосстановлению.

Ключевые слова: чересполосные постепенные рубки, производные березняки, подрост, второй ярус, переформирование древостоев

Ссылка для цитирования: Белов Л.А., Башегуров К.А., Безденежных И.В., Залесов С.В., Итешина Н.М. Лесоводственная эффективность использования валочно-пакетирующей машины ЛП-19 при проведении чересполосных постепенных рубок в производных березняках // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 18–29. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-18-29

Список литературы

[1] Залесов С.В. Лесоводство. Екатеринбург: Изд-во УГЛТУ, 2020. 295 с.

[2] Казанцев С.Г., Залесов С.В., Залесов А.С. Оптимизация лесопользования в производных березняках Среднего Урала. Екатеринбург: Изд-во УГЛТУ, 2006. 156 с.

[3] Калачев А.А. Пихтовые леса юго-западного Алтая и их рациональное использование. Алматы: Арыс, 2020. 212 с.

[4] Цветков В.Ф. Камо грядеши. Некоторые вопросы лесоведения и лесоводства на Европейском Севере. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2000. 254 с.

[5] Беляев Т.А., Нагимов З.Я., Шевелина И.В., Шерстнев В.А. Ретроспективный анализ изменения площади насаждений различных пород в лесном фонде Пермского края // Леса России и хозяйство в них, 2019. № 4 (71). С. 10–17.

[6] Оплетаев А.С., Залесов С.В. Переформирование производных мягколиственных насаждений в лиственничники на Южном Урале. Екатеринбург: Изд-во УГЛТУ, 2014. 178 с.

[7] Теринов Н.Н., Герц Э.Ф., Мехренцев А.В. Применение природосберегающих технологий на проходных рубках в Уральском учебном опытном лесхозе УГЛТУ // ИзВУЗ Лесной журнал, 2018. № 4 (364). С. 87–96.

[8] Абрамова Л.П., Залесов С.В., Казанцев С.Г., Луганский Н.А., Магасумова А.Г. Рубки обновления и переформирования в лесах Урала. Екатеринбург: Изд-во УГЛТУ, 2007. 264 с.

[9] Аглиуллин Ф.В. Постепенные рубки. Йошкара-Ола: Изд-во МарПИ, 1989. 60 с.

[10] Белов Л.А., Залесова Е.С., Залесов С.В., Карташова Т.Ю., Тимербулатов Ф.Т. Опыт переформирования производных мягколиственных насаждений в коренные кедровники // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова, 2019. № 3 (56). С. 87–91.

[11] Чмыр А.Ф. Структура и экология вторичных лиственных лесов на вырубках и их реконструкция. СПб.: Изд-во СПбНИИЛХ, 2002. 234 с.

[12] Залесов С.В. Парадоксы нормативных документов по вопросам ведения лесного хозяйства и лесопользования // Актуальные проблемы лесного комплекса, 2018. Вып. 53. С. 18–21.

[13] Залесова Е.С., Залесов С.В., Оплетаев А.С. Проблемы ведения лесного хозяйства в лесах различного целевого назначения // Экобиотек. 2020. Т. 3. С. 614-620. DOI: 10.31163/2618-964х-2020-3-4-614-620

[14] Zalesov S., Magasumova A. Protective forest management problems in Russia // E 35 Web of Conferences Ural Environmental Science Forum Sustainable Development of Industriel Region UESF 258, 08004 (2021). https:// doi.org/10.1051/e3sconf/2021 25808004

[15] Залесов С.В., Сурнин П.Н., Бунькова Н.П., Осипенко А.Е., Панин И.А., Петров А.И. Интенсификация лесопользования путем совершенствования нормативно-правовых документов // Международный научно-исследовательский журнал, 2022. № 10 (124). С. 1–4. DOI: https: // doi/org/10.23670/JRJ. 2022. 124.17

[16] Усов М.В., Залесов С.В., Шубин Д.А., Толстиков А.Ю., Белов Л.А. Перспективность применения чересполосных постепенных рубок в сосняках Алтая // Аграрный вестник Урала, 2017. № 1(155). С. 50–54.

[17] Усов М.В. Лесоводственная эффективность чересполосных постепенных рубок в ленточных борах Алтайского края: дис. … канд. с.-х. наук: 06.03.02. Екатеринбург, 2020.197 с.

[18] Залесов С.В., Осипенко А.Е., Толстиков А.Ю., Усов М.В., Гоф А.А., Савин В.В. Восстановление и омоложение ленточных боров Алтайского края. Екатеринбург: Изд-во УГЛТУ, 2023. 360 с.

[19] Данчева А.В., Залесов С.В. Влияние рубок ухода на биологическую устойчивость сосняков защитного назначения Северного Казахстана // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2022. Т. 26. № 4. С. 5–13. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-4-5-13

[20] Временные указания по проведению полосно-постепенных рубок в лесах первой группы. М.: Госкомлес, 1986. 4 с.

[21] Руководство по технологии и организации лесосечных работ при полосно-постепенных рубках в лесах первой группы Урала / сост. В.А. Помазнюк, Е.Г. Поздеев, И.Е. Кайний. Свердловск, 1987. 20 с.

[22] Помазнюк В.А., Поздеев Е.Г. Организация опытных полосно-постепенных рубок // Лесная промышленность, 1987. № 11. С. 14–15.

[23] Помазнюк В.А., Поздеев Е.Г. Полосно-постепенные рубки в лесах первой группы Урала // Лесоводство, лесоразведение, лесные пользования, 1990. Вып. 3. С. 1–24.

[24] Федорчук В.Н., Кузнецова М.Л. Что такое полосно-постепенные рубки? // Лесное хозяйство, 1993. № 6. С. 26–28.

[25] Помазнюк В.А., Залесов А.С., Магасумова А.Г. Влияние полосно-постепенных рубок на лесовозобновление в производных березняках Новолялинского лесхоза // Хвойные бореальной зоны, 2012. № 3–4. С. 303–306.

[26] Годовалов Г.А., Чермных А.И., Усов М.В., Лобанов В.Л. Опыт проведения чересполосных постепенных рубок в насаждениях Южно-Уральского лесостепного района // Леса России и хозяйство в них, 2019. № 2 (69). С. 14–21.

[27] Усов М.В., Белов Л.А., Залесова Е.С. Перспективность чересполосных постепенных рубок в сосновых лесах северной подзоны тайги // Актуальные проблемы лесного комплекса, 2019. Вып. 55. С. 53–56.

[28] Усов М.В., Залесов С.В., Попов А.С., Чермных А.И., Стародубцева Н.И. Последствия чересполосных постепенных рубок в насаждениях сосняка бруснично-багульниково-мшистого подзоны северной тайги // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова, 2020. № 1. С. 105-113. DOI: 10.34655/bgsha.2020.58.1.016

[29] Залесов А.С., Помазнюк В.А., Грачев В.А., Сандаков О.Н. Динамика живого напочвенного покрова под влиянием чересполосной постепенной рубки на Среднем Урале // Аграрный вестник Урала, 2009. № 9 (63). С. 97–100.

[30] Гончарова Т.И., Корепанов А.Д. Влияние чересполосно-пасечных постепенных рубок на распределение твердых осадков, промерзание почвы, развитие подроста в хвойных насаждениях // Аграрный вестник Урала, 2012. № 1 (93). С. 51–54.

[31] Поздеев Е.Г., Помазнюк В.А. Опыт полосно-постепенных рубок в сосновых лесах Кыштымского лесхоза // Природа и лесное хозяйство Припышминских боров. Екатеринбург: УрО РАН, 1997. С. 41–43.

[32] Об утверждении Правил санитарной безопасности в лесах: утв. Постановлением Правительства Российской Федерации от 9.12.2020 г. № 2047.

[33] Об утверждении Перечня лесорастительных зон Российской Федерации и Перечня лесных районов Российской Федерации: утв. Приказом Минприроды России от 18.08.2014 г. № 367.

[34] ОСТ 56-69–83 Площади пробные лесоустроительные. Методы закладки. М.: Экология. 1992. 17 с.

[35] Бунькова Н.П., Залесов С.В., Залесова Е.С., Магасумова А.Г., Осипенко Р.А. Основы фитомониторинга. Екатеринбург: Изд-во УГЛТУ, 2020. 90 с.

[36] Данчева А.В., Залесов С.В., Попов А.С. Лесной экологический мониторинг. Екатеринбург: Изд-во УГЛТУ, 2023. 146 с.

[37] Об утверждении Правил лесовосстановления, формы, состава, порядка согласования проекта лесовосстановления, оснований для отказа в его согласовании, а также требований к формату в электронной форме проекта лесовосстановления: утв. Приказом Минприроды России от 29.12.2021 г. № 1024.

[38] Об утверждении Правил заготовки древесины и особенностей заготовки древесины в лесничествах, указанных в ст. 23 Лесного кодекса РФ: утв. Приказом Минприроды России от 1.12.2020 г. № 993.

Сведения об авторах

Белов Леонид Александрович — канд. с.-х. наук, доцент, ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет» (УГЛТУ), belovla@m.usfeu.ru

Башегуров Константин Андреевич — аспирант, ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет» (УГЛТУ), bashegurovka@m.usfeu.ru

Безденежных Ирина Владимировна — канд. с.-х. наук, начальник отдела государственной экспертизы проектов освоения лесов Управления лесного хозяйства и особо охраняемых природных территорий, ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет» (УГЛТУ), BezdenezhnyhIV@admhmao.ru

Залесов Сергей Вениаминович — д-р с.-х. наук, профессор, зав. кафедрой лесоводства, ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет» (УГЛТУ), zalesovsv@m.usfeu.ru

Итешина Наталья Михайловна — канд. с.-х. наук, доцент, зав. кафедрой лесных культур, садово-паркового строительства и землеустройства, ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный аграрный университет» (УдГАУ), n.iteshina@yandex.ru

FELLER-BUNCHER LP-19 SILVICULTURAL EFFICIENCY FOR ALTERNATE STRIP FELLINGS IN SECONDARY GROWTH BIRCH FORESTS

L.A. Belov¹, K.A.Bashegurov¹, I.V. Bezdenezhnikh¹, S.V. Zalesov¹, N.M. Iteshina²

¹Ural State Forestry University, 37, Sibirsky tract st., 620100, Ekaterinburg, Russia

²Udmurt State Agrarian University, 11, Studentskaya st., 426069, Izhevsk, Udmurt Republic, Russia

belovla@m.usfeu.ru

The consequences of carrying out alternate strip fellings in mature and overmature secondary growth birch forests afer using the LP-19 felling and bunching machine are analyzed. It was found that the strips of birch forest 10…15 m wide left for completion of growing after the first stage alternate strip felling are not damaged by the wind, and due to side lighting, a second growth of spruce and fir undergrowth is formed there. It is shown that due to the high proportion of skidding tracks and destruction of the coniferous undergrowth due to the preliminary alternate strip logging, deciduous young forest growth are formed on the cut-down areas. It is recommended to give preference to traditional cutting technologies when carrying out alternate strip logging, and when using the LP-19 feller-buncher machine, logging should be carried out in winter in order to minimize the negative effect on the soil and maximize the preservation of coniferous undergrowth. Compliance with these recommendations will make it possible to transform mature and overmature secondary growth birch forests into primary conifers without artificial reforestation.

Keywords: alternate strip logging, secondary growth birch forests, undergrowth, second growth, re-formation of foreststands

Suggested citation: Belov L.A., Bashegurov K.A., Bezdenezhnyh I.V., Zalesov S.V., Iteshina N.M. Lesovodstvennaya effektivnost’ ispol’zovaniya valochno-paketiruyushchey mashiny LP-19 pri provedenii cherespolosnykh postepennykh rubok v proizvodnykh bereznyakakh [Feller-buncher LP-19 silvicultural efficiency for alternate strip fellings in secondary growth birch forests]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 18–29. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-18-29

References

[1] Zalesov S.V. Lesovodstvo [Forestry]. Yekaterinburg: USFTU, 2020, 295 p.

[2] Kazantsev S.G., Zalesov S.V., Zalesov A.S. Optimizatsiya lesopol’zovaniya v proizvodnyh bereznyakah Srednego Urala [Optimization of forest management in secondary birch forests of the Middle Urals]. Yekaterinburg: USFTU, 2006, 156 p.

[3] Kalachev A.A. Pihtovye lesa yugo-zapadnogo Altaya i ih ratsional’noe ispol’zovanie [Fir forests of the southwestern Altai and their rational use]. Almaty: Arys, 2020, 212 p.

[4] Tsvetkov V.F. Kamo gryadeshi. Nekotorye voprosy lesovedeniya i lesovodstva na Evropeyskom Severe [Quo Vadis. Some issues of forest science and silviculture in the European North]. Arkhangelsk: ASTU, 2000, 254 p.

[5] Belyaev T.A., Nagimov Z.Ya., Shevelina I.V., Sherstnev V.A. Retrospektivniy analiz izmeneniya ploshhadi nasazhdeniy razlichnyh porod v lesnom fonde Permskogo kraya [Retrospective analysis of changes in the area of stands of various species in the forest fund of the Perm Territory]. Lesa Rossii i hozyaystvo v nih [Forests of Russia and their management], 2019, no. 4 (71), pp. 10–17.

[6] Opletaev A.S., Zalesov S.V. Pereformirovanie proizvodnyh myagkolistvennyh nasazhdeniy v listvennichniki na Yuzhnom Urale [Reformation of derivative softwood stands into larch forests in the Southern Urals]. Yekaterinburg: USFTU, 2014, 178 p.

[7] Terinov N.N., Gerts E.F., Mekhrentsev A.V. Primenenie prirodosberegayushhih tekhnologiy na prohodnyh rubkah v ural’skom uchebnom opytnom leskhoze UGLTU [Application of nature-saving technologies in thinning in the Ural educational experimental forestry enterprise of USFTU]. Lesnoy Zhurnal (Russian Forestry Journal), 2018, no. 4 (364), pp. 87–96.

[8] Abramova L.P., Zalesov S.V., Kazantsev S.G., Luganskiy N.A., Magasumova A.G. Rubki obnovleniya i pereformirovaniya v lesah Urala [Renewal and reorganization felling in the forests of the Urals]. Ekaterinburg: UGFLTU, 2007, 264 p.

[9] Agliullin F.V. Postepennye rubki [Gradual felling]. Yoshkara-Ola: MarPI, 1989, 60 p.

[10] Belov L.A., Zalesova E.S., Zalesov S.V., Kartashova T.Yu., Timerbulatov F.T. Opyt pereformirovaniya proizvodnyh myagkolistvennyh nasazhdeniy v korennye kedrovniki [Experience in transforming derivative soft-leaved plantations into indigenous cedar forests]. Vestnik Buryatskoy gosudarstvennoy sel’skohozyaystvennoy akademii im. V.R. Filippova [Bulletin of the Buryat State Agricultural Academy named after V.R. Filippov], 2019, no. 3 (56), pp. 87–91.

[11] Chmyr A.F. Struktura i ekologiya vtorichnyh listvennyh lesov na vyrubkah i ih rekonstruktsiya [Structure and ecology of secondary deciduous forests in clearings and their reconstruction]. St. Petersburg: SPbNIILH, 2002, 234 p.

[12] Zalesov S.V. Paradoksy normativnyh dokumentov po voprosam vedeniya lesnogo hozyaystva i lesopol’zovaniya [Paradoxes of regulatory documents on forestry and forest use]. Aktual’nye problemy lesnogo kompleksa [Actual problems of the forest complex], 2018, iss. 53, pp. 18–21.

[13] Zalesova E.S., Zalesov S.V., Opletaev A.S. Problemy vedeniya lesnogo hozyaystva v lesah razlichnogo tselevogo naznacheniya [Problems of forestry in forests of various purposes]. Ecobiotek, 2020, vol. 3, pp. 614–620. DOI: 10.31163/2618-964х-2020-3-4-614-620

[14] Zalesov S., Magasumova A. Protective forest management problems in Russia. E 35 Web of Conferences Ural Environmental Science Forum Sustainable Development of Industriel Region UESF 258, 08004 (2021). https:// doi.org/10.1051/e3sconf/2021 25808004

[15] Zalesov S.V., Surnin P.N., Bun’kova N.P., Osipenko A.E., Panin I.A., Petrov A.I. Intensifikatsiya lesopol’zovaniya putem sovershenstvovaniya normativno-pravovyh dokumentov [Intensification of forest management by improving regulatory documents]. Mezhdunarodniy nauchno-issledovatel’skiy zhurnal [International Research J.], 2022, no. 10 (124), pp. 1–4. DOI: https: // doi/org/10.23670/JRJ. 2022. 124.17

[16] Usov M.V., Zalesov S.V., Shubin D.A., Tolstikov A.Yu., Belov L.A. Perspektivnost’ primeneniya cherespolosnyh postepennyh rubok v sosnyakah Altaya [Prospects of using strip gradual logging in Altai pine forests]. Agrarniy vestnik Urala [Agrarian Bulletin of the Urals], 2017, no. 1 (155), pp. 50–54.

[17] Usov M.V. Lesovodstvennaya effektivnost’ cherespolosnyh postepennyh rubok v lentochnyh borah Altayskogo kraya [Silvicultural efficiency of strip gradual logging in ribbon pine forests of the Altai Territory]. Dis. Cand. Sci. (Agric.) 06.03.02. Yekaterinburg, 2020, 197 p.

[18] Zalesov S.V., Osipenko A.E., Tolstikov A.Yu., Usov M.V., Gof A.A., Savin V.V. Vosstanovlenie i omolozhenie lentochnyh borov Altayskogo kraya [Restoration and rejuvenation of strip pine forests of the Altai Territory]. Yekaterinburg: USFTU, 2023, 360 p.

[19] Dancheva A.V., Zalesov S.V. Vliyanie rubok ukhoda na biologicheskuyu ustoychivost’ sosnyakov zashchitnogo naznacheniya Severnogo Kazakhstana [Influence of thinning on protective pineries biosustainability in Northern Kazakhstan]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2022, vol. 26, no. 4, pp. 5–13. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-4-5-13

[20] Vremennye ukazaniya po provedeniyu polosno-postepennyh rubok v lesah pervoy gruppy [Temporary guidelines for conducting strip-gradual logging in the forests of the first group]. Moscow: Goskomles, 1986, 4 p.

[21] Rukovodstvo po tekhnologii i organizatsii lesosechnyh rabot pri polosno-postepennyh rubkah v lesah pervoy gruppy Urala [Guide to the technology and organization of logging operations during strip-gradual felling in the forests of the first group of the Urals]. Compiled by V.A. Pomaznyuk, E.G. Pozdeev, I.E. Kainiy. Sverdlovsk, 1987, 20 p.

[22] Pomaznyuk V.A., Pozdeev E.G. Organizatsiya opytnyh polosno-postepennyh rubok [Organization of experimental strip-gradual felling]. Lesnaya Promyshlennost’, 1987, no. 11, pp. 14–15.

[23] Pomaznyuk V.A., Pozdeev E.G. Polosno-postepennye rubki v lesah pervoy gruppy Urala [Strip-gradual felling in the forests of the first group of the Urals]. Lesovodstvo, lesorazvedenie, lesnye pol’zovaniya [Forestry, silviculture, forest use], 1990, iss. 3, pp. 1–24.

[24] Fedorchuk V.N., Kuznetsova M.L. Chto takoe polosno-postepennye rubki? [What is strip-gradual felling?]. Lesnoe hozyaystvo [Forestry], 1993, no. 6, pp. 26–28.

[25] Pomaznyuk V.A., Zalesov A.S., Magasumova A.G. Vliyanie polosno-postepennyh rubok na lesovozobnovlenie v proizvodnyh bereznyakah Novolyalinskogo leskhoza [The influence of strip-gradual logging on reforestation in secondary birch forests of the Novolyalinsky forestry enterprise]. Hvoynye boreal’noy zony [Conifers of the boreal zone], 2012, no. 3–4, pp. 303–306.

[26] Godovalov G.A., Chermnyh A.I., Usov M.V., Lobanov V.L. Opyt provedeniya cherespolosnyh postepennyh rubok v nasazhdeniyah Yuzhno-Ural’skogo lesostepnogo rayona [Experience of carrying out strip-gradual logging in plantations of the South Ural forest-steppe region]. Lesa Rossii i hozyaystvo v nih [Forests of Russia and their management], 2019, no. 2 (69), pp. 14–21.

[27] Usov M.V., Belov L.A., Zalesova E.S. Perspektivnost’ cherespolosnyh postepennyh rubok v sosnovyh lesah severnoy podzony taygi [Prospects of interleaved gradual logging in pine forests of the northern taiga subzone]. Aktual’nye problemy lesnogo kompleksa [Actual problems of the forest complex], 2019, iss. 55, pp. 53–56.

[28] Usov M.V., Zalesov S.V., Popov A.S., Chermnyh A.I., Starodubtseva N.I. Posledstviya cherespolosnyh postepennyh rubok v nasazhdeniyah sosnyaka brusnichno-bagul’nikovo-mshistogo podzony severnoy taygi [Consequences of inter-strip gradual felling in plantations of lingonberry-ledum-mossy pine forest of the northern taiga subzone]. Vestnik Buryatskoy gosudarstvennoy sel’skohozyaystvennoy akademii im. V.R. Filippova [Bulletin of the Buryat State Agricultural Academy named after V.R. Filippov], 2020, no. 1, pp. 105–113. DOI: 10.34655/bgsha.2020.58.1.016

[29] Zalesov A.S., Pomaznyuk V.A., Grachev V.A., Sandakov O.N. Dinamika zhivogo napochvennogo pokrova pod vliyaniem cherespolosnoy postepennoy rubki na Srednem Urale [Dynamics of living ground cover under the influence of strip gradual felling in the Middle Urals]. Agrarniy vestnik Urala [Agrarian Bulletin of the Urals], 2009, no. 9 (63), pp. 97–100.

[30] Goncharova T.I., Korepanov A.D. Vliyanie cherespolosno-pasechnyh postepennyh rubok na raspredelenie tverdyh osadkov, promerzanie pochvy, razvitie podrosta v hvoynyh nasazhdeniyah [The influence of strip-apiary gradual felling on the distribution of solid sediments, soil freezing, and the development of undergrowth in coniferous stands]. Agrarniy vestnik Urala [Agrarian Bulletin of the Urals], 2012, no. 1 (93), pp. 51–54.

[31] Pozdeev E.G., Pomaznyuk V.A. Opyt polosno-postepennyh rubok v sosnovyh lesah Kyshtymskogo leskhoza [Experience strip-gradual felling in the pine forests of the Kyshtym forestry enterprise]. Priroda i lesnoe hozyaystvo Pripyshminskih borov [Nature and forestry of the Pripyshminsky pine forests]. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 1997, pp. 41–43.

[32] Ob utverzhdenii Pravil sanitarnoy bezopasnosti v lesah: Utv. Postanovleniem Pravitel’stva Rossiyskoy Federatsii ot 9.12.2020 g. № 2047 [On approval of the Rules for sanitary safety in forests: Approved. By the Decree of the Government of the Russian Federation of 9.12.2020, No. 2047].

[33] Ob utverzhdenii Perechnya lesorastitel’nyh zon Rossiyskoy Federatsii i Perechnya lesnyh rayonov Rossiyskoy Federatsii: Utv. Prikazom Minprirody Rossii ot 18.08.2014 g. № 367 [On approval of the List of forest vegetation zones of the Russian Federation and the List of forest regions of the Russian Federation: Approved. By the Order of the Ministry of Natural Resources of Russia dated 18.08.2014, No. 367].

[34] OST 56-69–83 Ploshhadi probnye lesoustroitel’nye. Metody zakladki [OST 56-69–83 Forest management trial areas. Methods of laying]. Moscow: Ecology, 1992, 17 p.

[35] Bun’kova N.P., Zalesov S.V., Zalesova E.S., Magasumova A.G., Osipenko R.A. Osnovy fitomonitoringa [Basics of phytomonitoring]. Ekaterinburg: USLTU, 2020, 90 p.

[36] Dancheva A.V., Zalesov S.V., Popov A.S. Lesnoy ekologicheskiy monitoring [Forest environmental monitoring]. Yekaterinburg: USLTU, 2023, 146 p.

[37] Ob utverzhdenii Pravil lesovosstanovleniya, formy, sostava, poryadka soglasovaniya proekta lesovosstanovleniya, osnovaniy dlya otkaza v ego soglasovanii, a takzhe trebovaniy k formatu v elektronnoy forme proekta lesovosstanovleniya: Utv. Prikazom Minprirody Rossii ot 29.12.2021 g. № 1024 [On approval of the Rules for forest restoration, form, composition, procedure for coordinating a forest restoration project, grounds for refusing to approve it, as well as requirements for the format of the electronic form of the reforestation project: Approved. By Order of the Ministry of Natural Resources of Russia dated 29.12.2021. No. 1024].

[38] Ob utverzhdenii Pravil zagotovki drevesiny i osobennostey zagotovki drevesiny v lesnichestvah, ukazannyh v st. 23 Lesnogo kodeksa RF: Utv. Prikazom Minprirody Rossii ot 1.12.2020 g. № 993 [On approval of the Rules for timber harvesting and the specifics of timber harvesting in forestry areas specified in Art. 23 of the Forest Code of the Russian Federation: Approved. by Order of the Ministry of Natural Resources of Russia dated 1.12.2020 No. 993].

Authors’ information

Belov Leonid Aleksandrovich — Cand. Sci. (Agriculture), Associate Professor of the Ural State Forestry University, belovla@m.usfeu.ru

Bashegurov Konstantin Andreevich — pg. of the Ural State Forestry University, bashegurovka@m.usfeu.ru

Bezdenezhnykh Irina Vladimirovna — Cand. Sci. (Agriculture), Head of the Department of State Expertise of Forest Development Projects; Ural State Forestry University, BezdenezhnyhIV@admhmao.ru

Zalesov Sergey Veniaminovich — Dr. Sci. (Agriculture), Professor, Head of the Department of Forestry of the Ural State Forestry University, zalesovsv@m.usfeu.ru

Iteshina Natal’ya Mikhaylovna — Cand. Sci. (Agriculture), Associate Professor, Head of the Department of Forest Crops, Landscape Gardening and Land Management of the Udmurt State Agrarian University, n.iteshina@yandex.ru

3

ВЫРАЩИВАНИЕ САЖЕНЦЕВ ДЕРЕВЬЕВ РОДА POPULUS В ГОРНО-ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЮЖНОГО УРАЛА

30-41

УДК 630*228:630.232.329.4 (470.57)

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-30-41

Шифр ВАК 4.1.6

А.Р. Шамсутдинова, Р.Р. Султанова, Р.Ф. Мустафин

ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет», Россия, 450001, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, д. 34

shamsutdinova.alya2015@yandex.ru

Рассмотрены ключевые аспекты формирования быстрорастущих лесных насаждений, как эффективного и экономически выгодного метода для смягчения последствий изменения климата и декарбонизации территории Республики Башкортостан. Установлено, что деревья рода Populus являются одними из наиболее активно поглощающих диоксид углерода среди древесных пород. Приведены показатели роста и приживаемости черенков деревьев тополя пирамидального Populus Nigra Var. × Italica Du Roi. Представлена характеристика зависимости биометрических показателей укорененных черенков от соблюдения поливной нормы в горно-лесной лесорастительной зоне Республики Башкортостан. Подробно описан процесс подготовки и посадки черенков. Определены средние значения длины корней второго порядка и выявлена их вариабельность в течение вегетационного периода как при выполнении поливной нормы, так и без полива. Полученные результаты подтверждают высокие показатели роста укорененных черенков при соблюдении поливной нормы по сравнению с естественными условиями. Результаты исследования корневой системы тополя пирамидального Populus Nigra Var. × Italica Du Roi прибором Имаджер CI-600 без извлечения саженцев из почвы так же подтверждают формирование хорошо развитых корней в условиях эксперимента. Результаты исследований о влиянии соблюдения поливной нормы можно использовать при лесоразведении и управлении лесными ресурсами в регионе.

Ключевые слова: черенки, саженцы, лесничество, тополь, посадка, корни, норма полива

Ссылка для цитирования: Шамсутдинова А.Р., Султанова Р.Р., Мустафин Р.Ф. Выращивание саженцев деревьев рода Populus в горно-лесной зоне Южного Урала // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 30–41. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-30-41

Список литературы

[1] Raihan A., Said M.N.M. Cost–benefit analysis of climate change mitigation measures in the forestry sector of Peninsular Malaysia // Earth Systems and Environment, 2022, no. 6(2), рp. 405–419. https://doi.org/10.1007/s41748-021-00241-6

[2] Raihan A., Begum R A., Mohd Said M.N., Abdullah S.M.S. A review of emission reduction potential and cost savings through forest carbon sequestration // Asian J. of Water Environment and Pollution, 2019, no. 16(3), рp. 1–7. https://doi.org/10.3233/AJW190027

[3] Raihan A., Begum R.A., Mohd Said M.N., Pereira J.J. Assessment of carbon stock in forest biomass and emission reduction potential in Malaysia // Forests, 2021, no. 12(10), р. 1294. https://doi.org/10.3390/f12101294

[4] Raihan A., Begum R.A., Said M.N.M., Abdullah S.M.S. Climate change mitigation options in the forestry sector of Malaysia // Jurnal Kejuruteraan, 2018, no. 1(6), рp. 89–98.

[5] Mack M.C., Walker X.J., Johnstone J.F., Alexander H.D., Melvin A.M., Jean M., Miller S.N. Carbon loss from boreal forest wildfires offset by increased dominance of deciduous trees // Science, 2021, no. 372(6539), рp. 280–283. https://doi.org/10.1126/science.abf3903

[6] Dumitraşcu M., Kucsicsa G., Dumitrică C., Urşanu Popovici E. A., Vrînceanu A., Mitrică B., Mocanu I., Şerban P.R. Estimation of future changes in aboveground forest carbon stock in Romania. A prediction based on forest-cover pattern Scenario // Forests, 2020, no. 11(9), р. 914. https://doi.org/10.3390/f11090914

[7] Zhu W., Sang Y.L., Zhu Q., Duan B., Wang Y. Morphology and longevity of different-order fine roots in poplar (Populus × euramericana) plantations with contrasting forest productivities // Canadian J. of Forest Research, 2018, no. 48(6), рp. 611–620. https://doi.org/10.1139/cjfr-2017-0296

[8] Zhu Y., Feng Z., Lu J., Liu J. Estimation of forest biomass in Beijing (China) using multisource remote sensing and forest inventory data // Forests, 2020, no. 11(2), рp. 163. https://doi.org/10.3390/f11020163/

[9] Потапенко А.М., Лазарева М.С., Сторожишина К.М. Восстановление широколиственных лесов, созданных в порядке реконструкции малоценных лесных насаждений лесокультурным методом // Труды БГТУ. Сер. 1, 2020. № 1. С. 69–74.

[10] Urbanization, Biodiversity and Ecosystem Services: Challenges and Opportunities. Springer Dordrecht: Heidelberg-New-York-London, 2013, 754 р. DOI: 10.1007/978-94-007-7088-1_10

[11] Wang F., Xiong Z., Dai X., Li Y., Wang, L. The response of the species diversity pattern of Populus to climate change in China // Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 2028, p. 116. https://doi.org/10.1016/j.pce.2020.102858

[12] Zhou B., Kang Y., Leng J., Xu Q. Genome-wide analysis of the miRNA–mRNAs network involved in cold tolerance in 2019. https://doi.org/10.3390/genes10060430

[13] Луганский Н.А., Залесов С.В., Щавровский В.А. Повышение продуктивности лесов. Екатеринбург: Изд-во УГЛТУ, 1995. 297 с.

[14] Моисеев Н.А. Экономика лесного хозяйства. М.: МГУЛ, 2006. 384 с.

[15] Назаренко И.Н. Экономическая организация воспроизводства лесных ресурсов // Вестник Алтайской академии экономики и права, 2019. № 4–1. С. 113–117.

[16] Петров А.П., Ильин В.А., Николаева Г.Н. Экономика лесного хозяйства. М.: Экология, 1993, C. 20.

[17] Пирс П.Х. Введение в лесную экономику. М.: Экология, 1992. 224 с.

[18] Царев А.П., Плугатарь В., Царева Р.П. Селекция и сортоиспытание тополей. Симферополь: АРИАЛ, 2019. C. 252.

[19] Петрова Г.А., Калашникова Е.А., Мухаметшина А.Р. Анализ роста осины (Populus tremula L.), полученной методом in vitro в условиях Республики Татарстан // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2022. Т. 26. № 5. С. 15–22. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-5-15-22

[20] Багаев С.С. Об оставлении на корню фаутной осины при рубках смешанных лесных насаждений // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства, 2013. № 1. С. 11–18.

[21] Блонская Л.Н., Султанова Р.Р., Муфтахова С.И., Мартынова М.В., Конашова С., Сабирзянов И.Г., Тимерьянов А.Х., Ханова Е., Ишбирдина Л., Одинцов Г.В. Биологические показатели тополя башкирского Ломбардия (Populus nigra L. × Populus nigra var. Italica Du Roi) в городских ландшафтах // Болгарский журнал сельскохозяйственной науки, 2019. № 25 (S2). С. 30–36.

[22] Kim T.L., Chung H., Veerappan K., Lee W.Y., Park D., Lim H. Physiological and transcriptome responses to elevated CO2 concentration in Populus // Forests, 2021, no. 12(8), p. 980. https://doi.org/10.3390/f12080980

[23] Yu X., Lu B., Dong Y., Li, Y., Yang M. Cloning and functional identification of PeWRKY41 from Populus × euramericana рp. // Industrial Crops and Products, 2022, no. 175, р. 114. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.114279

[24] Tullus A., Rytter L., Tullus T., Weih M., Tullus H. Short-rotation forestry with hybrid aspen (Populus tremula L. × P. tremuloides Michx.) in Northern Europe // Scandinavian J. of Forest Research, 2012, no. 27(1), рp. 10–29. https://doi.org/10.1080/02827581.2011.628949

[25] Богданов П.Л. Тополя и их культура. М.: Лесная пром-сть, 1965. 104 с.

[26] Лесохозяйственный регламент Авзянского лесничества Республики Башкортостан. 2018 год. Ч. 1, 2018. 46 с.

[27] Мукатанов А.Х. Лесные почвы Башкортостана. Уфа: Гилем, 2002, 263 с.

[28] Сарсекова Д.Н. Выращивание плантационных тополевых культур на юго-востоке Республики Казахстан // Леса России и хозяйство в них, 2009. № 2 (32). С. 45–48.

[29] Hemmati S., Gatmiri B., Cui Y.J., Vincent M. Validation d’un modéle d’extraction d’you par des racines d’arbre implanté dans θ-stoc // Comptes Rendus du XVII éme Congrès international de mécanique des sols et d’ingénierie géotechnicue. Alexandrie, Egipte, 5–9 October, 2009. Alexandrie, 2009, рp. 890–915.

[30] Ключников Ю.В. Посадка и выращивание защитных лесных полос. Воронеж: Воронежское областное издательство, 1948, 59 с.

[31] Вавин В.С., Рымарь В.Т., Ахтямов А.Г. Создание долговечных лесных насаждений в условиях юго-востока ЦЧП. Воронеж: Изд-во ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, 2007. 246 с.

[32] Царев А.П. Рекомендации по выращиванию насаждений тополя в юго-восточной части европейской территории РСФСР. Воронеж: Изд-во ЦНИИЛГиС (ВНПО «Союзлесселекция»), 1986. 37 с.

[33] Царев А.П., Погиба С.П., Лаур Н.В. Селекция лесных и декоративных древесных растений / под общ. ред. А.П. Царева. М.: МГУЛ, 2014. 552 с.

[34] Клейн Р.М., Клейн Д.Т. Методы исследования растений. М.: Колос, 1974. С. 46–58.

[35] Low J.E., Åslund M.L.W., Rutter A., Zeeb B.A. Effect of pruning and nodal adventitious roots on the uptake of polychlorinated biphenyls by Cucurbita pepo grown under field conditions // Environmental Pollution, 2011, no. 159(3), pp. 769–775. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2010.11.015

[36] Bellamine J., Penel C., Greppin H., Gaspar T. Confirmation of the role of auxin and calcium in the late phases of adventitious root formation // Plant Growth Regulation, 1998, no. 26, pp. 191–194. https://doi.org/10.1023/A:1006182801823

[37] Singh B., Gill R.E.S. Carbon uptake and nutrient export by some tree species in an agroforestry system in Punjab, India // Grassland Management and Agroforestry, 2014, no. 35(1), pp. 107–114.

[38] Шумаков Б.Б., Кирейчева Л.В. Экологические аспекты мелиорации // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, 1994. № 4. С. 46–51.

[39] Богданов П.Л. Дендрология. М.: Лесная пром-сть, 1974. 240 с.

[40] Примак Р. Основы сохранения биоразнообразия. М.: Изд-во УНЦ ДО МГУ, 2002. 256 с.

Сведения об авторах

Шамсутдинова Алия Руслановна — аспирант, ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет», shamsutdinova.alya2015@yandex.ru

Султанова Рида Разябовна — д-р с.-х. наук, профессор, ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет», vestnik-bsau@mail.ru

Мустафин Радик Флюсович — д-р с.-х. наук, профессор, ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет», mustafin-1976@mail.ru

CULTIVATION OF SEEDLINGS (GENUS POPULUS) IN SOUTHERN URALS MOUNTAIN-FOREST ZONE

A.R. Shamsutdinova, R.R. Sultanova, R.F. Mustafin

Bashkir State Agrarian University, 34, 50-letiya Oktyabrya st., 450001, Ufa, Russia

shamsutdinova.alya2015@yandex.ru

Key aspects of fast-growing forest plantation formations as an effective and cost-effective method to mitigate the effects of climate change and decarbonisation in the territory of the Republic of Bashkortostan are considered. It is established that trees of Populus genus are one of the most actively absorbing carbon dioxide among tree species. The growth and rooting index of lombardy poplar Populus Nigra Var. × Italica Du Roi cuttings is shown. The detailed assessment of rooted cuttings biometric indices dependence on compliance with irrigation norms in the mountain-forest forest zone of the Republic of Bashkortostan is presented.The preparation and planting of cuttings process is described in detail. The average values of the roots length of second-order were determined and their variability during the growing season was revealed both at fulfilment of irrigation norm and without irrigation. The obtained results confirm high growth rates of rooted cuttings under the irrigation norm compared to natural conditions. The results of the study of the root system of lombardy poplar Populus nigra Var. × Italica Du Roi using Imager CI-600 without removing seedlings from the soil also confirm the formation of well-developed roots in the experimental conditions. The results of studies on the impact of irrigation compliance can be used in afforestation and forest management in the region.

Keywords: cuttings, seedlings, forestry, poplar, planting, roots, watering

Suggested citation: Shamsutdinova A.R., Sultanova R.R., Mustafin R.F. Vyrashchivanie sazhentsev derev’ev roda Populus v gorno-lesnoy zone Yuzhnogo Urala [Cultivation of seedlings (genus Populus) in Southern Urals mountain-forest zone]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 30–41. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-30-41

References

[1] Raihan A., Said M.N.M. Cost–benefit analysis of climate change mitigation measures in the forestry sector of Peninsular Malaysia. Earth Systems and Environment, 2022, no. 6(2), рp. 405–419. https://doi.org/10.1007/s41748-021-00241-6

[2] Raihan A., Begum R A., Mohd Said M.N., Abdullah S.M.S. A review of emission reduction potential and cost savings through forest carbon sequestration. Asian J. of Water Environment and Pollution, 2019, no. 16(3), рp. 1–7. https://doi.org/10.3233/AJW190027

[3] Raihan A., Begum R.A., Mohd Said M.N., Pereira J.J. Assessment of carbon stock in forest biomass and emission reduction potential in Malaysia. Forests, 2021, no. 12(10), р. 1294. https://doi.org/10.3390/f12101294

[4] Raihan A., Begum R.A., Said M.N.M., Abdullah S.M.S. Climate change mitigation options in the forestry sector of Malaysia. Jurnal Kejuruteraan, 2018, no. 1(6) рp. 89–98.

[5] Mack M.C., Walker X.J., Johnstone J.F., Alexander H.D., Melvin A.M., Jean M., Miller S.N. Carbon loss from boreal forest wildfires offset by increased dominance of deciduous trees. Science, 2021, no. 372(6539), рp. 280–283. https://doi.org/10.1126/science.abf3903

[6] Dumitraşcu M., Kucsicsa G., Dumitrică C., Urşanu Popovici E. A., Vrînceanu A., Mitrică B., Mocanu I., Şerban P.R. Estimation of future changes in aboveground forest carbon stock in Romania. A prediction based on forest-cover pattern Scenario. Forests, 2020, no. 11(9), р. 914. https://doi.org/10.3390/f11090914

[7] Zhu W., Sang Y.L., Zhu Q., Duan B., Wang Y. Morphology and longevity of different-order fine roots in poplar (Populus × euramericana) plantations with contrasting forest productivities. Canadian J. of Forest Research, 2018, no. 48(6), рp. 611–620. https://doi.org/10.1139/cjfr-2017-0296

[8] Zhu Y., Feng Z., Lu J., Liu J. Estimation of forest biomass in Beijing (China) using multisource remote sensing and forest inventory data. Forests, 2020, no. 11(2), рp. 163. https://doi.org/10.3390/f11020163/

[9] Potapenko A.M., Lazareva M.S., Storozhishina K.M. Vosstanovlenie shirokolistvennykh lesov, sozdannykh v poryadke rekonstruktsii malotsennykh lesnykh nasazhdeniy lesokul’turnym metodom [Restoration of broad-leaved forests, created in the order of reconstruction of low-value forest plantations, by silvicultural method]. Trudy BGTU. Ser. 1, 2020, no 1. pp. 69–74.

[10] Urbanization, Biodiversity and Ecosystem Services: Challenges and Opportunities. Springer Dordrecht: Heidelberg-New-York-London, 2013, 754 р. DOI: 10.1007/978-94-007-7088-1_10

[11] Wang F., Xiong Z., Dai X., Li Y., Wang, L. The response of the species diversity pattern of Populus to climate change in China. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 2028, p. 116. https://doi.org/10.1016/j.pce.2020.102858

[12] Zhou B., Kang Y., Leng J., Xu Q. Genome-wide analysis of the miRNA–mRNAs network involved in cold tolerance in, 2019. https://doi.org/10.3390/genes10060430

[13] Luganskiy N.A., Zalesov S.V., Shchavrovskiy V.A. Povyshenie produktivnosti lesov [Increasing forest productivity]. Ekaterinburg: UGLTU, 1995, 297 p.

[14] Moiseev N.A. Ekonomika lesnogo khozyaystva [Economics of forestry]. Moscow: MGUL, 2006, 384 p.

[15] Nazarenko I.N. Ekonomicheskaya organizatsiya vosproizvodstva lesnykh resursov [Economic organisation of forest resources reproduction]. Vestnik Altayskoy akademii ekonomiki i prava [Bulletin of the Altai Academy of Economics and Law], 2019, no. 4–1, рp. 113–117.

[16] Petrov A.P., Il’in V.A., Nikolaeva G.N. Ekonomika lesnogo khozyaystva [Economics of forestry]. Moscow: Ekologiya, 1993, p. 20.

[17] Pirs P.Kh. Vvedenie v lesnuyu ekonomiku [Introduction to forest economics]. Moscow: Ekologiya, 1992, 224 p.

[18] Tsarev A.P., Plugatar’ Yu.V., Tsareva R.P. Selektsiya i sortoispytanie topoley [Poplar selection and variety testing]. Simferopol’: ARIAL, 2019, p. 252.

[19] Petrova G.A., Kalashnikova E.A., Mukhametshina A.R. Analiz rosta osiny (Populus tremula L.), poluchennoy metodom in vitro v usloviyakh Respubliki Tatarstan [Growth analysis of aspen (Populus tremula L.) produced by in vitro method in Republic of Tatarstan]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2022, vol. 26, no. 5, pp. 15–22. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-5-15-22

[20] Bagaev S.S. Ob ostavlenii na kornyu fautnoy osiny pri rubkakh smeshannykh lesnykh nasazhdeniy [On leaving standing aspen during felling of mixed forest stands]. Tr. SPb. NIILKh [Proceedings of the St. Petersburg Research Institute of Forestry], 2013, no. 1, pp. 11–18.

[21] Blonskaya L., Sultanova R., Muftakhova S., Martynova M., Konashova S., Sabirzyanov I., Timer’yanov A., Khanova E., Ishbirdina L., Odintsov G. Biologicheskie pokazateli topolya bashkirskogo Lombardiya (Populus nigra L. × Populus nigra var. italica Du Roi) v gorodskikh landshaftakh [Biological indicators of Bashkir poplar Lombardia spp]. Bolgarskiy zhurnal sel’skokhozyaystvennoy nauki [Bulgarian Journal of Agricultural Science], 2019, no. 25 (S2), pp. 30–36.

[22] Kim T.L., Chung H., Veerappan K., Lee W.Y., Park D., Lim H. Physiological and transcriptome responses to elevated CO2 concentration in Populus. Forests, 2021, no. 12(8), p. 980. https://doi.org/10.3390/f12080980

[23] Yu X., Lu B., Dong Y., Li, Y., Yang M. Cloning and functional identification of PeWRKY41 from Populus × euramericana рp. Industrial Crops and Products, 2022, no. 175, р. 114. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.114279

[24] Tullus A., Rytter L., Tullus T., Weih M., Tullus H. Short-rotation forestry with hybrid aspen (Populus tremula L. × P. tremuloides Michx.) in Northern Europe. Scandinavian J. of Forest Research, 2012, no. 27(1), рp. 10–29. https://doi.org/10.1080/02827581.2011.628949

[25] Bogdanov P.L. Topolya i ikh kul’tura [Poplars and their culture]. Moskva: Lesnaya promyshlennost’,1965, p. 104.

[26] Lesokhozyaystvennyy reglament Avzyanskogo lesnichestva Respubliki Bashkortostan. 2018 god. Chast’ 1 [Forest management regulations of Avzyanskoye lesnichestvo of the Republic of Bashkortostan. 2018. Part 1], 2018, 46 p.

[27] Mukatanov A.Kh. Lesnye pochvy Bashkortostana [Forest soils of Bashkortostan]. Ufa: Gilem, 2002, 263 p.

[28] Sarsekova D.N. Vyrashchivanie plantatsionnykh topolevykh kul’tur na yugo-vostoke Respubliki Kazakhstan [Plantation poplar cultivation in the south-east of the Republic of Kazakhstan], 2009, no. 2 (32), pp. 45–48.

[29] Hemmati S., Gatmiri B., Cui Y.J., Vincent M. Validation d’un modéle d’extraction d’you par des racines d’arbre implanté dans θ-stoc // Comptes Rendus du XVII éme Congrès international de mécanique des sols et d’ingénierie géotechnicue. Alexandrie, Egipte, 5–9 October, 2009. Alexandrie, 2009, рp. 890–915.

[30] Klyuchnikov Yu.V. Posadka i vyrashchivanie zashchitnykh lesnykh polos [Planting and cultivation of protective forest belts], Voronezh, 1949, 59 p.

[31] Vavin V.S., Rymar’ V.T., Akhtyamov A.G. Sozdanie dolgovechnykh lesnykh nasazhdeniy v usloviyakh yugo-vostoka TsChP [Establishment of long-lived forest plantations in the conditions of the South-East of the CDC], Voronezh: GNU NIISKh TsChP im. V.V. Dokuchaeva, 2007, 246 p.

[32] Tsarev A.P. Rekomendatsii po vyrashchivaniyu nasazhdeniy topolya v yugo-vostochnoy chasti evropeyskoy territorii RSFSR [Recommendations on growing poplar plantations in the south-eastern part of the European territory of the RSFSR.]. Voronezh: TsNIILGiS (VNPO «Soyuzlesselektsiya»), 1986, 37 p.

[33] Tsarev A.P., Pogiba S.P., Laur N.V. pod obshch. red. A.P. Tsareva. Selektsiya lesnykh i dekorativnykh drevesnykh rasteniy [Selection of forest and ornamental woody plants]. Moscow: MGUL, 2014, 552 p.

[34] Kleyn R.M., Kleyn D.T. Metody issledovaniya rasteniy [Methods of plant research]. Kolos: Moscow, 1974, pp. 46–58.

[35] Low J.E., Åslund M.L.W., Rutter A., Zeeb B.A. Effect of pruning and nodal adventitious roots on the uptake of polychlorinated biphenyls by Cucurbita pepo grown under field conditions. Environmental Pollution, 2011, no. 159(3), pp. 769–775. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2010.11.015

[36] Bellamine J., Penel C., Greppin H., Gaspar T. Confirmation of the role of auxin and calcium in the late phases of adventitious root formation. Plant Growth Regulation, 1998, no. 26, pp. 191–194. https://doi.org/10.1023/A:1006182801823

[37] Singh B., Gill R.E.S. Carbon uptake and nutrient export by some tree species in an agroforestry system in Punjab, India. Grassland Management and Agroforestry, 2014, no. 35(1), pp. 107–114.

[38] Shumakov B.B., Kireycheva L.V. Ekologicheskie aspekty melioratsii [Ecological aspects of land reclamation]. Vestnik Rossiyskoy akademii sel’skokhozyaystvennykh nauk, 1994, no. 4., pp. 46–51.

[39] Bogdanov P.L. Dendrologiya. M.: Lesnaya promyshlennost’ [Forestry industry], 1974, 240 p.

[40] Primak R. Osnovy sokhraneniya bioraznoobraziya [Fundamentals of biodiversity conservation]. Moscow: UNTs DO MGU, 2002, 256 p.

Authors’ information

Shamsutdinova Aliya Ruslanovna — pg. of the Bashkir State Agrarian University, shamsutdinova.alya2015@yandex.ru

Sultanova Rida Razyabovna — Dr. Sci. (Agriculture), Professor of the Bashkir State Agrarian University, vestnik-bsau@mail.ru

Mustafin Radik Flusovich — Dr. Sci. (Agriculture)Professor of the Bashkir State Agrarian University, mustafin-1976@mail.ru

4

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОПУЛЯЦИЙ QUERCUS ROBUR L. НА ОСНОВАНИИ ПОЛИМОРФИЗМА ISSR- И SSR-МАРКЕРОВ

42-54

УДК 575.174.015.3:582.632.2

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-42-54

Шифр ВАК 4.1.2; 4.1.6

А.Ф. Рябуха, П.А. Кузьмин

ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» (ФНЦ агроэкологии РАН), Россия, 400062, г. Волгоград, пр. Университетский, д. 97

ryabuha-af@vfanc.ru

Проведен молекулярно-генетический анализ двух популяций Quercus robur L из Волгоградской области методами ISSR- и SSR-анализа (первая популяция из дендрологических насаждений ФНЦ агроэкологии РАН, г. Волгоград, вторая популяция из Нижневолжской опытной станции по селекции древесных пород; г. Камышин). Установлена наибольшая эффективность 9 из 18 протестированных ISSR-праймеров для анализа полиморфизма внутри популяций и между ними. Число локусов в спектре составило от 4 до 10 в зависимости от праймера. Наибольшее число локусов в спектре (n = 10) продуцировал праймер UBC835, наибольшая полиморфность (50…57 %) установлена с помощью праймеров UBC815, UBC834, UBC835, UBC836 и UBC840. Определены основные параметры генетического разнообразия популяций. Установлено, что все показатели были несколько выше у первой популяции (n_a = 1,75 ± 0,44, n_e = 1,44 ± 0,38, H_E = 0,25 ± 0,19). В первой популяции полиморфизм был выше на 10 %, то есть вторая популяция содержит генетически более гомогенные деревья. В спектре на электрофореграмме, полученной с праймерами UBC811 и UBC834, выявлены уникальные фрагменты ДНК, характеризующие изменчивость внутри вида, которые могут быть использованы в дальнейшей селекционной работе. Показано, что для оценки полиморфизма данных популяций Quercus robur L использование SSR-праймеров менее эффективно в сравнении с ISSR-праймерами. Однако исследованные микросателлитные праймеры видоспецифичны, что позволяет использовать их, например, при генетической паспортизации вида.

Ключевые слова: дуб черешчатый, полиморфизм ДНК, молекулярные маркеры

Ссылка для цитирования: Рябуха А.Ф., Кузьмин П.А. Молекулярно-генетический анализ популяций Quercus robur L. на основании полиморфизма ISSR- и SSR-маркеров // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 42–54. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-42-54

Список литературы

[1] Рябов Н.А., Рыжов В.М., Куркин В.А., Колпакова С.Д., Жестков А.В., Лямин А.В. Антимикробная активность водно-спиртовых извлечений листьев и почек дуба черешчатого (Quercus robur L) // Фармация и фармакология, 2021. Т. 9. № 2 С. 104–113. DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-104-113

[2] Морозова Е.В., Иозус А.П. Основные результаты селекции пирамидальных форм дуба черешчатого в условиях сухой степи Нижнего Поволжья // Современные проблемы науки и образования, 2015. № 2–2. С. 816–821.

[3] Скуратов И.В., Крюкова Е.А. Оценка устойчивости видов, гибридов и форм рода Quercus к эколого-патологическим факторам для защитного лесоразведения // Современные проблемы науки и образования, 2013. № 1. С. 418–425.

[4] Крючков С.Н., Маттис Г.Я. Лесоразведение в засушливых условиях. Волгоград: Изд-во ВНИАЛМИ, 2014. 300 с.

[5] Тараканов В.В., Паленова М.М, Паркина О.В, Роговцев Р.В., Третьякова Р.А. Лесная селекция в России: достижения, проблемы, приоритеты (обзор) // Лесохозяйственнaя информaция, 2021. № 1. С. 100–143.

[6] Чесноков Ю.В., Косолапов В.М. Генетические ресурсы растений и ускорение селекционного процесса. М.: Угрешская типография, 2016. 172 с.

[7] Молекулярно-генетические и биохимические методы в современной биологии растений / под ред. В.В. Кузнецова, В.В. Кузнецова, Г.А. Романова. М.: БИНОМ, 2012. 487 с.

[8] Карпеченко К.А., Карпеченко И.Ю., Землянухина О.А., Вепринцев В.Н., Кондратьева А.М., Карпеченко Н.А., Калаев В.Н. Изучение метаболизма плюсовых деревьев дуба черешчатого (Quercus Robur L.) // Фундаментальные исследования, 2013. № 1. С. 287–291.

[9] Чеботарев П.А., Чеботарева В.В., Стороженко В.Г. Формовое разнообразие желудей дуба в дубравах лесостепи // Вестник БГAУ, 2020. № 4. С. 67–72.

[10] Younis A., Ramzan F., Ramzan Y., Zulfiqar F., Ahsan M., Lim K.B. Molecular Markers Improve Abiotic Stress Tolerance in Crops: A Review // Plants, 2020, no. 9(10), pp. 1–16. https://doi.org/10.3390/plants9101374

[11] Nadeem M.A., Nawaz M.A., Shahid M.Q., Doğan Y., Comertpay G., Yıldız M., Hatipoğlu R., Ahmad F., Alsaleh A., Labhane N., Özkan H., Chung G., Baloch F.S. DNA molecular markers in plant breeding: current status and recent advancements in genomic selection and genome editing // Biotechnology, Biotechnological Equipment, 2018, v. 32, pp. 261–285. DOI: 10.1080/13102818.2017.1400401

[12] Боронникова С.В. Молекулярно-генетический анализ и оценка состояния генофондов ресурсных видов растений Пермского края. Пермь: Изд-во ПГНИУ, 2013. 223 с.

[13] Семерикова С.А., Исаков И.Ю., Семериков В.Л. Изменчивость хлоропластной ДНК и филогеография дуба черешчатого Quercus robur L. в восточной части ареала // Генетика, 2021. 57(1). C. 56–71. DOI: 10.31857/S0016675821010136

[14] Deguilloux M.-F., Dumolin-Lapegue S., Gielly L., Grivet D., Petit R.J. A set of primers for the amplification of chloroplast microsatellites in Quercus // Molecular Ecology Notes, 2003 no. 3, pp. 24–27. DOI: 10.1046/j.1471-8286 .2003.00339.x

[15] Пришнивская Я.В., Красильников В.П., Боронникова С.В. Молекулярно-генетическая идентификация популяций Pinus Sylvestrys L. на востоке русской равнины на основании полиморфизма ISSR-маркеров // Вестник Пермского университета, 2016. Вып. 2. С. 171–175.

[16] Камнев А.М., Антонова О.Ю., Дунаева С.Е., Гавриленко Т.А., Чухина И.Г. Молекулярные маркеры в исследованиях генетического разнообразия представителей рода Rubus L. и перспективы их применения в селекции // Вавиловский журнал генетики и селекции, 2020. Т. 24. № 1. С. 20–30. DOI 10.18699/VJ20.591.

[17] Kloch M., Hawliczek-Strulak A.A., Swcrecka-Belniak A.A. Molecular markers in forest management and tree breeding: a review // Annals of Warsaw University of Life Sciences-SGGW Forestry and Wood Technology, 2015, no. 92, pp. 193–199.

[18] Kesic L., Cseke K., Orlovic S., Stojanović D.B., Kostić S., Benke A., Borovics A., Stojnić S., Avramidou E.V. Genetic Diversity and Differentiation of Pedunculate Oak (Quercus robur L.). Population at the Southern Margin of its Distribution Range – Implications for Conservation // Diversity, 2021, v. 13, pp. 371–385. https://doi.org/10.3390/d13080371

[19] Кулаков Е.Е., Воробьева Е.А., Сиволапов В.А., Карпеченко Н.А. Оценка полиморфизма дуба черешчатого (Quercus robur) с помощью SSR-анализа // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2021. Т. 25. № 4. С. 44–51. DOI: 10.18698/2542-1468-2021-4-44-51

[20] Чохели В.А., Каган Д.И., Вардуни Т.В., Козловский Б.Л., Середа М.М., Капралова О.А., Дмитриев П.А., Падутов В.Е. Эколого-генетическая дифференциация ценопопуляций Quercus robur L. на территории Ростовской области с применением ISSR-маркеров // Turczaninowia, 2018, 21 (4). C. 161–167. DOI: 10.14258/turczaninowia.21.4.16

[21] Ballian D, Belleti P., Ferrazzini D., Bogunic F., Kajba D. Genetic variability of Pedunculate Oak (Quercus robur L.) in Bosnia and Herzegovina // Periodicum Biologotum, 2010, v. 112, pp. 353–362.

[22] Янбаев Р.Ю., Габитова А.А., Султанова Р.Р., Боронникова С.В., Янбаев Ю.А. ISSR-анализ полиморфизма ДНК дуба черешчатого: аргументы в пользу использования для лесовосстановления семян местных насаждений // Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 2017. № 1 (63). С. 220–222.

[23] Ковалевич О.А., Каган Д.И. Геногеография дуба черешчатого на основе молекулярного анализа хлоропластной ДНК // Труды БГТУ. Серия I. Лесное хозяйство, 2010. Вып. XVIII. С. 281–283.

[24] Bilous S., Prysiazhniuk L., Chernii S., Melnyk S., Marchuk Y., Likhanov A. Genetic characterisation of centuries-old oak and linden trees using SSr markers // Folia Forestalia Polonica, Series A – Forestry, 2022, v. 64 (1), pp. 58–68. DOI: 10.2478/ffp-2022-0006

[25] Падутов В.Е. Процессы гибридизации дуба черешчатого и дуба скального по результатам молекулярно-генетического анализа // Труды БГТУ, 2021. № 1(2). C. 93–102. DOI: https://doi.org/10.52065/2519-402X-2021-246-12-93–102

[26] Баранов Н.И., Курбатский Н.П. Таксация лесосек. М.; Л.: Гослесбумиздат, 1951. 120 с.

[27] Смирнова О.В., Заугольнова Л.Б., Ханина Л.Г., Бобровский М.В., Торопова Н.А. Популяционные и фитоценотические методы анализа биоразнообразия растительного покрова // Сохранение и восстановление биоразнообразия. М.: Изд-во НУМЦ, 2002. С. 145–194.

[28] Артаев О.Н., Башмаков Д.И., Безина О.В. Методы полевых экологических исследований: учеб. пособие / под ред. А.Б. Ручинa. Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2014. 412 с.

[29] Мартынов А.Н., Мельников Е.С., Ковязин В.Ф., Аникин А.С. Основы лесного хозяйства и таксация леса. СПб.: Лань, 2022. 432 с.

[30] Алексеев В.А., Чертов О.Г., Сергейчик С.А. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение / под ред. В.А. Алексеева. Л: Наука, 1990. 200 с.

[31] Семенютина А.В., Хужахметова А.Ш., Долгих А.А., Семенютина В.А., Цой М.В. Анализ биоресурсных коллекций по климатическим ритмам и фенологическим процессам // Успехи современного естествознания, 2011. № 2. С. 39–45.

[32] Семенютина А.В. Дендрофлора лесомелиоративных комплексов / под ред. И.П. Свинцова. Волгоград: Изд-во ВНИАЛМИ, 2013. 266 с.

[33] Попова А.А., Гродецкая Т.А., Молчанов В.В., Евлаков Р.М. Подбор и оптимизация методов экстракции ДНК из различного растительного материала // Вестник Поволжского государственного технологического университета, 2022. № 1(53). С. 69–76.

[34] Кулаков Е.Е., Сиволапов В.А., Воробьева Е.А., Сиволапов А.И. Генетическая изменчивость лиственницы Сукачева (Larix sukaczewii Djil.) в географических культурах под Воронежем // Лесотехнический журнал, 2018. № 1 (29). С. 35–42. DOI: 10.12737/article_5ab0dfbc03a703.71494463

[35] Рябуха А.Ф., Кузьмин П.А. Подбор и оптимизация метoдoв экстракции ДНК из листьев гледичии трехколючковой (Gleditsia triacanthos L.) // Агрaрный вестник Урaла, 2024. Т. 24. № 02.С. 207–217.

[36] Chokheli V., Kozlovsky B., Sereda M., Lysenko V., Fesenko I., Varduny T., Kapralova O., Bondarenko E. Preliminary comparative analysis of phonological varieties of Quércus róbur by ISSR-markers // J. of Botany, 2016, t. 2016, p. 7910451. DOI:10.1155/2016/7910451

[37] Lepais O., Leger V., Gerber S. High throughput microsatellite genotyping in oak species // Silvae Genetica, 2006, v. 55, pp. 238–240.

[38] Ржeвский С.Г., Кондpатьева А.М. Использование ISSR и SSR-маркеров для генотипирования некоторых видов клена (Acer) // Труды Сaнкт-Пeтербургского научно-исследовательского института лесного хозяйствa, 2022. № 3. С. 16–24.

[39] Nei M. Genetic distance between populations // American Naturalist, 1972, v. 106, pp. 283–292.

[40] Leberg P.L. Estimating Allelic Richness: Effects of Sample Size and Bottlenecks // Molecular Ecology, 2002, v. 11, pp. 2445–2449. https://doi.org/10.1046/j.1365-294X.2002.01612.x

Сведения об авторах

Рябуха Анна Федоровна — канд. фарм. наук, вед. науч. сотр. лаборатории молекулярной селекции, ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» (ФНЦ агроэкологии РАН), ryabuha-af@vfanc.ru

Кузьмин Петр Анатольевич — канд. с.-х. наук, вед. науч. сотр., и. о. зав. лаб. молекулярной селекции, ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук» (ФНЦ агроэкологии РАН), kuzmin-p@vfanc.ru

MOLECULAR GENETIC ANALYSIS OF QUERCUS ROBUR L POPULATIONS BASED ON POLYMORPHISM OF ISSR- AND SSR-MARKERS

A.F. Ryabukha, P.A. Kuz’min

Federal Scientific Center for Agroecology, Integrated Land Reclamation and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences, 97, Universitetskiy av., 400062, Volgograd, Russia

ryabuha-af@vfanc.ru

A molecular genetic analysis of two populations of Quercus robur L from the Volgograd region was carried out using ISSR and SSR analysis methods (the first population from the arboretum plantations of the Federal Research Center for Agroecology of the Russian Academy of Sciences, Volgograd, the second population from the Nizhnevolzhsky Experimental Station for tree breeding; Kamyshin). Nine of the 18 ISSR primers tested were found to be most effective for analyzing polymorphism within and between populations. The number of loci in the spectrum ranged from 4 to 10, depending on the primer. The UBC835 primer produced the largest number of loci in the spectrum (n = 10), and the greatest polymorphism (50…57 %) was found using UBC815, UBC834, UBC835, UBC836, and UBC840 primers. The main parameters of the genetic diversity of populations have been determined. It was found that all indicators were slightly higher in the first population (n_a = 1,75 ± 0,44, n_e = 1,44 ± 0,38, H_E = 0,25 ± 0,19). In the first population, polymorphism was higher by 10 %, meaning that the second population contains genetically more homogeneous trees. The electrophoregram obtained with UBC811 and UBC834 primers revealed unique DNA fragments characterizing variability within the species, which can be used in further breeding work. It has been shown that the use of SSR primers is less effective in assessing the polymorphism of these populations of Quercus robur L in comparison with ISSR primers. However, the microsatellite primers studied are species-specific, which makes it possible to use them, for example, in the genetic certification of a species.

Keywords: oak petiolate, DNA polymorphism, molecular markers

Suggested citation: Ryabukha A.F., Kuz’min P.A. Molekulyarno-geneticheskiy analiz populyatsiy Quercus robur L. na osnovanii polimorfizma ISSR- i SSR-markerov [Molecular genetic analysis of Quercus robur L populations based on polymorphism of ISSR- and SSR-markers]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 42–54. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-42-54

References

[1] Ryabov N.A., Ryzhov V.M., Kurkin V.A., Kolpakova S.D., Zhestkov A.V., Lyamin A.V. Antimikrobnaya aktivnost’ vodno-spirtovykh izvlecheniy list’ev i pochek duba chereshchatogo (Quercus robur L) [Antimicrobial activity of water-alcohol extracts of leaves and buds of oak petiolate (Quercus robur L)]. Farmatsiya i farmakologiya [Pharmacy and Pharmacology], 2021. v. 9, no. 2 pp. 104–113. DOI: 10.19163/2307-9266-2021-9-2-104-113.

[2] Morozova E.V., Iozus A.P. Osnovnye rezul’taty selektsii piramidal’nykh form duba chereshchatogo v usloviyakh sukhoy stepi Nizhnego Povolzh’ya [The main results of the selection of pyramidal forms of pedunculate oak in the conditions of the dry steppe of the Lower Volga region]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education], 2015, no. 2–2, pp. 816–821

[3] Skuratov I.V., Kryukova E.A. Otsenka ustoychivosti vidov, gibridov i form roda Quercus k ekologo-patologicheskim faktoram dlya zashchitnogo lesorazvedeniya [Assessment of the resistance of species, hybrids and forms of the genus Quercus to ecological and pathological factors for protective afforestation]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education], 2013, no 1, pp. 418–425.

[4] Kryuchkov S.N., Mattis G.Ya. Lesorazvedenie v zasushlivykh usloviyakh [Afforestation in arid conditions]. Volgograd: VNIALMI, 2014, 300 p.

[5] Tarakanov V.V., Palenova M.M, Parkina O.V, Rogovtsev R.V., Tret’yakova R.A. Lesnaya selektsiya v Rossii: dostizheniya, problemy, prioritety (obzor) [Forest breeding in Russia: achievements, problems, priorities (overview)]. Lesokhozyaystvennaya informatsiya [Forestry information], 2021, no 1, pp. 100–143.

[6] Chesnokov Yu.V., Kosolapov V.M. Geneticheskie resursy rasteniy i uskorenie selektsionnogo protsessa [Genetic resources of plants and acceleration of the breeding process]. Moscow: Ugreshskaya tipografiya, 2016, 172 p.

[7] Molekulyarno-geneticheskie i biokhimicheskie metody v sovremennoy biologii rasteniy [Molekulyarno-geneticheskie i biokhimicheskie metody v sovremennoy biologii rasteniy]. Eds. V.V. Kuznecov, V.V. Kuznecov, G.A. Romanov. Moscow: BINOM, 2012, 487 p.

[8] Karpechenko K.A., Karpechenko I.Yu., Zemlyanukhina O.A., Veprintsev V.N. Kondrat’eva A.M., Karpechenko N.A., Kalaev V.N. Izuchenie metabolizma plyusovykh derev’ev duba chereshchatogo (Quercus Robur L.) [Studying the metabolism of plus-sized oak trees (Quercus Robur L.)]. Fundamental’nye issledovaniya [Fundamental research], 2013, no. 1, pp. 287–291.

[9] Chebotarev P.A., Chebotareva V.V., Storozhenko V.G. Formovoe raznoobrazie zheludey duba v dubravakh lesostepi [The form diversity of oak acorns in the oak forests of the forest-steppe]. Vestnik BGАU [Bulletin of the BGAU], 2020, no. 4, pp. 67–72.

[10] Younis A., Ramzan F., Ramzan Y., Zulfiqar F., Ahsan M., Lim K.B. Molecular Markers Improve Abiotic Stress Tolerance in Crops: A Review. Plants, 2020, no. 9(10), pp. 1–16. https://doi.org/10.3390/plants9101374

[11] Nadeem M.A., Nawaz M.A., Shahid M.Q., Doğan Y., Comertpay G., Yıldız M., Hatipoğlu R., Ahmad F., Alsaleh A., Labhane N., Özkan H., Chung G., Baloch F.S. DNA molecular markers in plant breeding: current status and recent advancements in genomic selection and genome editing. Biotechnology, Biotechnological Equipment, 2018, v. 32, pp. 261–285. DOI: 10.1080/13102818.2017.1400401

[12] Boronnikova S.V. Molekulyarno-geneticheskiy analiz i otsenka sostoyaniya genofondov resursnykh vidov rasteniy Permskogo kraya [Molecular genetic analysis and assessment of the state of gene pools of resource plant species of the Perm region]. Perm’: Perm State National Research University, 2013, 223 p.

[13] Semerikova S.A., Isakov I.Yu., Semerikov V.L. Izmenchivost’ khloroplastnoy DNK i filogeografiya duba chereshchatogo Quercus robur L. v vostochnoy chasti areala [Variability of chloroplast DNA and phylogeography of the pedunculate oak Quercus robur L. in the eastern part of the range]. Genetika [Genetics], 2021, v. 57(1), pp. 56–71. DOI: 10.31857/S0016675821010136

[14] Deguilloux M.-F., Dumolin-Lapegue S., Gielly L., Grivet D., Petit R.J. A set of primers for the amplification of chloroplast microsatellites in Quercus. Molecular Ecology Notes, 2003 no. 3, pp. 24–27. DOI: 10.1046/j.1471-8286.2003.00339.x

[15] Prishnivskaya Ya.V., Krasil’nikov V.P., Boronnikova S.V. Molekulyarno-geneticheskaya identifikatsiya populyatsiy Pinus Sylvestrys L. na vostoke russkoy ravniny na osnovanii polimorfizma ISSR-markerov [Molecular genetic identification of Pinus Sylvestris L. populations in the east of the Russian plain on the basis of polymorphism of ISSR markers]. Vestnik Permskogo universiteta [Bulletin of the Perm University], 2016, v. 2, pp. 171–175.

[16] Kamnev A.M., Antonova O.Yu., Dunaeva S.E., Gavrilenko T.A., Chukhina I.G. Molekulyarnye markery v issledovaniyakh geneticheskogo raznoobraziya predstaviteley roda Rubus L. i perspektivy ikh primeneniya v selektsii [Molecular markers in studies of the genetic diversity of representatives of the genus Rubus L. and prospects for their application in breeding]. Vavilovskiy zhurnal genetiki i selektsii [Vavilov J. of Genetics and Breeding], 2020, v. 24, no. 1, pp. 20–30. DOI 10.18699/VJ20.591.

[17] Kloch M., Hawliczek-Strulak A.A., Swcrecka-Belniak A.A. Molecular markers in forest management and tree breeding: a review. Annals of Warsaw University of Life Sciences-SGGW Forestry and Wood Technology, 2015, no. 92, pp. 193–199.

[18] Kesic L., Cseke K., Orlovic S., Stojanović D.B., Kostić S., Benke A., Borovics A., Stojnić S., Avramidou E.V. Genetic Diversity and Differentiation of Pedunculate Oak (Quercus robur L.). Population at the Southern Margin of its Distribution Range –Implications for Conservation. Diversity, 2021, v. 13, pp. 371–385. https://doi.org/10.3390/d13080371

[19] Kulakov E.E., Vorobyeva E.A., Sivolapov V.A., Karpechenko N.A. Otsenka polimorfizma duba chereshchatogo (Quercus robur) s pomoshch’yu SSR-analiza [Petiolate Oak (Quercus robur) polymorphism evaluation by SSR-analyzing]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2021, vol. 25, no. 4, pp. 44–51. DOI: 10.18698/2542-1468-2021-4-44-51

[20] Chokheli V.A., Kagan D.I., Varduni T.V., Kozlovskiy B.L., Sereda M.M., Kapralova O.A., Dmitriev P.A., Padutov V.E. Ekologo-geneticheskaya differentsiatsiya tsenopopulyatsiy Quercus robur L. na territorii Rostovskoy oblasti s primeneniem ISSR-markerov [Ecological and genetic differentiation of coenopopulations of Quercus robur L. on the territory of the Rostov region using ISSR markers]. Turczaninowia [Turczaninowia], 2018, v. 21, no. 4, pp. 161–167. DOI: 10.14258/turczaninowia.21.4.16

[21] Ballian D, Belleti P., Ferrazzini D., Bogunic F., Kajba D. Genetic variability of Pedunculate Oak (Quercus robur L.) in Bosnia and Herzegovina. Periodicum Biologotum, 2010, v. 112, pp. 353–362.

[22] Yanbaev R.Yu., Gabitova A.A., Sultanova R.R., Boronnikova S.V., Yanbaev Yu.A. ISSR-analiz polimorfizma DNK duba chereshchatogo: argumenty v pol’zu ispol’zovaniya dlya lesovosstanovleniya semyan mestnykh nasazhdeniy [ISSR-analysis of DNA polymorphism of oak petiolate: arguments in favor of using seeds of local plantings for reforestation]. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Proceedings of the Orenburg State Agrarian University], 2017, no. 1 (63), pp. 220–222.

[23] Kovalevich O.A., Kagan D.I. Genogeografiya duba chereshchatogo na osnove molekulyarnogo analiza khloroplastnoy DNK [Genogeography of English oak based on molecular analysis of chloroplast DNA]. Trudy BGTU. Seriya I, Lesnoe khozyaystvo [The works of BSTU. Series I, Forestry], 2010, v. XVIII, pp. 281–283.

[24] Bilous S., Prysiazhniuk L., Chernii S., Melnyk S., Marchuk Y., Likhanov A. Genetic characterisation of centuries-old oak and linden trees using SSr markers. Folia Forestalia Polonica, Series A – Forestry, 2022, v. 64 (1), pp. 58–68. DOI: 10.2478/ffp-2022-0006

[25] Padutov V.E. Protsessy gibridizatsii duba chereshchatogo i duba skal’nogo po rezul’tatam molekulyarno-geneticheskogo analiza [The processes of hybridization of pedunculate oak and rocky oak according to the results of molecular genetic analysis]. Trudy BGTU [The works of BSTU], 2021, v. 1( 2), pp. 93–102. DOI: https://doi.org/10.52065/2519-402X-2021-246-12-93–102

[26] Baranov N.I., Kurbatskiy N.P. Taksatsiya lesosek [Taxation of cutting areas]. Moscow, Leningrad: Goslesbumizdat, 1951, 120 p.

[27] Smirnova O.V., Zaugol’nova L.B., Khanina L.G., Bobrovskiy M.V., Toropova N.A. Populyatsionnye i fitotsenoticheskie metody analiza bioraznoobraziya rastitel’nogo pokrova [Population and phytocenotic methods of analyzing the biodiversity of vegetation cover]. Sokhranenie i vosstanovlenie bioraznoobraziya [Conservation and restoration of biodiversity], 2002, pp. 145–194.

[28] Artaev O.N., Bashmakov D.I., Bezina O.V. Metody polevykh ekologicheskikh issledovaniy [Methods of field environmental research]. Ed. A.B. Ruchin. Saransk: Izd-vo Mordovskogo un-ta, 2014, 412 p.

[29] Martynov A.N., Mel’nikov E.S., Kovyazin V.F., Anikin A.S. Osnovy lesnogo khozyaystva i taksatsiya lesa [Fundamentals of forestry and forest taxation]. St. Petersburg: Lan’, 2022, 432 p.

[30] Alekseev V.A., Chertov O.G., Sergeychik S.A. Lesnye ekosistemy i atmosfernoe zagryaznenie [Forest ecosystems and atmospheric pollution]. Ed. V.A. Alekseev. Leningrad: Nauka, 1990, 200 p.

[31] Semenyutina A.V., Khuzhakhmetova A.Sh., Dolgikh A.A., Semenyutina V.A., Tsoy M.V. Analiz bioresursnykh kollektsiy po klimaticheskim ritmam i fenologicheskim protsessam [Analysis of bioresource collections on climatic rhythms and phenological processes.]. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya [Successes of modern natural science], 2021, no. 2, pp. 39–45.

[32] Semenyutina A.V. Dendroflora lesomeliorativnykh kompleksov [Dendroflora of forest reclamation complexes]. Ed. I.P. Svincov. Volgograd: VNIALMI, 2013, 266 p.

[33] Popova A.S., Starukhina A.O., Zaytsev V.G. Sravnitel’nyy analiz metodov uskorennogo vydeleniya DNK iz rastitel’nogo materiala [Selection and optimization of DNA extraction methods from various plant materials]. Vestnik PGTU [Bulletin of the State Technical University], 2022, no. 53, pp. 69–76.

[34] Kulakov E.E., Sivolapov V.A., Vorob’eva E.A., Sivolapov A.I. Geneticheskaya izmenchivost’ listvennitsy Sukacheva (Larix sukaczewii Djil.) v geograficheskikh kul’turakh pod Voronezhem [Genetic variability of Sukachev’s larch (Larix sukaczewii Dyl.) in geographical cultures near Voronezh]. Lesotekhnicheskiy zhurnal [Forest engineering magazine], 2018, no. 1 (29), pp. 35–42. DOI: 10.12737/article_5ab0dfbc03a703.71494463

[35] Ryabukha A.F., Kuz’min P.A. Podbor i optimizatsiya metodov ekstraktsii DNK iz list’ev gledichii trekhkolyuchkovoy (Gleditsia triacanthos L.) [Selection and optimization of DNA extraction methods from the leaves of Gleditsia tricolor (Gleditsia triacanthos L.)]. Agrarnyy vestnik Urala [Agrarian Bulletin of the Urals], 2024, v. 24. no 02, pp. 207–217.

[36] Chokheli V., Kozlovsky B., Sereda M., Lysenko V., Fesenko I., Varduny T., Kapralova O., Bondarenko E. Preliminary comparative analysis of phonological varieties of Quércus róbur by ISSR-markers. J. of Botany, 2016, t. 2016, p. 7910451. DOI:10.1155/2016/7910451

[37] Lepais O., Leger V., Gerber S. High throughput microsatellite genotyping in oak species. Silvae Genetica, 2006, v. 55, pp. 238–240.

[38] Rzhevskiy S.G., Kondpat’eva A.M. Ispol’zovanie ISSR- i SSR-markerov dlya genotipirovaniya nekotorykh vidov klena (Acer) [The use of ISSR- and SSR markers for genotyping some maple species (Acer)]. Trudy Sankt-Peterburgskogo nauchno-issledovatel’skogo instituta lesnogo khozyaystva [Proceedings of the St. Petersburg Scientific Research Institute of Forestry], 2022, no. 3, pp. 16–24.

[39] Nei M. Genetic distance between populations. American Naturalist, 1972, v. 106, pp. 283–292.

[40] Leberg P.L. Estimating Allelic Richness: Effects of Sample Size and Bottlenecks. Molecular Ecology, 2002, v. 11, pp. 2445–2449. https://doi.org/10.1046/j.1365-294X.2002.01612.x

Authors’ information

Ryabukha Anna Fedorovna — Cand. Sci. (Pharmaceutical), Leading Researcher at the Laboratory of Molecular breeding, Federal Research Center of Agroecology, Integrated Land Reclamation and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences, ryabuha-af@vfanc.ru

Kuz’min Petr Anatol’evich — Cand. Sci. (Agriculture), Leading Researcher, Acting Head of Laboratory of Molecular breeding, Federal Research Center of Agroecology, Integrated Land Reclamation and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences, kuzmin-p@vfanc.ru

5

ОСОБЕННОСТИ КОМПЛЕКСОВ ВРЕДИТЕЛЕЙ И ПАТОГЕНОВ В ГОРОДСКИХ НАСАЖДЕНИЯХ Г. НАБЕРЕЖНЫЕ ЧЕЛНЫ

55-69

УДК 632.3+632.4+632.7

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-55-69

Шифр ВАК 4.1.3

А.В. Селиховкин¹, Е.Ю. Варенцова¹, А.Ф. Потокин¹, Х.Г. Мусин², Н.А. Мамаев¹, М.Б. Мартирова¹

¹ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», Россия, 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., д. 5

²ФГБОУ ВО «Казанский государственный аграрный университет», Россия, 420015, Казань, ул. К. Маркса, д. 65

a.selikhovkin@mail.ru

Выполнено обследование всех категорий насаждений г. Набережные Челны. Исследован видовой состав и жизненные формы растений, проведен анализ видового состава энтомофауны фитофагов и фитопатогенных организмов, развивающихся на этих растениях. Основное внимание уделено организмам, которые могут привести к гибели или существенно ухудшить состояние и эстетическую ценность деревьев и кустарников. Выявлено 108 видов растений, относящиеся к 24 семействам, которые относительно равномерно распределены по районам города. Установлена специфичность видового состава и распространенности вредителей и патогенов. Доминирующие виды вредителей типичны для городских насаждений региона, однако некоторые широко распространенные автохтонные и инвазионные виды вредителей-филлофагов и патогенов отсутствуют или имеют очень низкую плотность популяций. В частности, не обнаружены мины, характерные для чешуекрылых сем. Gracillariidae, в том числе инвазионных вредителей — липовой моли-пестрянки Ph. issikii и охридского минера Cameraria ohridella, несмотря на то, что эти виды широко распространены в Республике Татарстан. Установлено, что наиболее распространенные заболевания — бактериальная водянка и корневая гниль, вызываемая опенком, характерны для региона в целом. В парках с доминированием сосны наибольшую опасность представляют сосновые лубоеды Tomicus piniperda и T. minor, корневая губка Heterobasidion annosum, опенок Flammulina velutipes и сосновая губка Porodaedalea pini. Наиболее сильно этими вредителями и патогенами повреждены насаждения парков «Прибрежный» и «Комсомольский», представляющие собой рефугиумы естественных сосновых лесов региона. Часто встречаются некрозно-раковые заболевания. В Парке Победы почти все ели поражены язвенным раком. В лиственных насаждениях повсеместно распространена бактериальная водянка.

Ключевые слова: городские насаждения, вредители и патогены, древесно-кустарниковая флора, доминирующие виды

Ссылка для цитирования: Селиховкин А.В., Варенцова Е.Ю., Потокин А.Ф., Мусин Х.Г., Мамаев Н.А., Мартирова М.Б. Особенности комплексов вредителей и патогенов в городских насаждениях г. Набережные Челны // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 55–69. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-55-69

Список литературы

[1] Бялт В.В., Фирсов Г.А., Бялт А.В., Орлова Л.В. Культурная флора г. Санкт-Петербурга (Россия) и ее анализ // Вестник Оренбургского государственного педагогического университета, 2019. № 2 (30). С. 11–103.

[2] Варлыгина Т.И., Головкин Б.Н., Киселева К.В., Майоров С.Р., Немченко Э.П., Новиков В.С., Швецов А.Н., Щербаков А.В. Флора Москвы. Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы. М.: Голден Би, 2007. 512 с.

[3] Майоров С.Р., Бочкин В.Д., Насимович Ю.А. Щербаков А.В. Адвентивная флора Москвы и Московской области. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2012. 412 с.

[4] Кругляк В.В. Адаптивные системы озеленения природного каркаса города Воронежа // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2021. Т. 25. № 2. С. 64–72. DOI: 10.18698/2542-1468-2021-2-64-72

[5] Фирсов Г.А., Егоров А.А., Фадеева И.В., Бялт В.В. К вопросу об ассортименте древесных растений парков Санкт-Петербурга // Hortus Botanicus, 2010. Т. 4. С. 1–14.

[6] Состояние зеленых насаждений в Москве. Аналитический доклад. М.: Прима-М, 1998–2005. Вып. 1–5, 7, 8.

[7] Белова Н.К. Распространение главнейших вредителей древесных пород в декоративных посадках г. Москвы и окрестностях // Повышение продуктивности лесов и улучшение ведения лесного хозяйства. Вып. 120. М.: МЛТИ, 1981. С. 132–139.

[8] Беднова О.В. Охридский минер Cameraria ohridella Deschka&Dimic: особенности инвазионных очагов и перспективы биологического контроля численности // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2022. Т. 26. № 1. С. 5–16. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-1-5-16

[9] Буй Динь Дык, Денисова Н.В., Барышникова С.В., Шевченко С.В., Селиховкин А.В. Актуальные изменения видового состава и плотности популяций насекомых-филлофагов в Санкт-Петербурге // Известия Сaнкт-Петербургской лесотехнической aкадемии, 2020. Вып. 230. С. 73–99.

[10] Дендробиотные насекомые зеленых насаждений г. Москвы / под ред. Н.П. Кривошеина, В.Р. Стриганова. М.: Наука, 1992. 119 с.

[11] Селиховкин А.В., Денисова Н.В., Тимофеева Ю.А. Динамика плотности популяций минирующих микрочешуекрылых в Санкт-Петербурге // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Вып. 200, 2012. С. 148–159.

[12] Селиховкин А.В., Ахматович Н.А., Варенцова Е.Ю., Поповичев Б.Г. Размножение короеда-типографа и других дендропатогенных организмов в лесах Карельского перешейка // Лесоведение, 2018. № 6. С. 426–433.

[13] Тарасова О.В., Ковалев А.В., Суховольский В.Г., Хлебопрос Р.Г. Насекомые-филлофаги зеленых насаждений городов: видовой состав и особенности динамики численности. Новосибирск: Наука, 2004. 178 с.

[14] Юркина Е.В., Пестов С.В. Разнообразие и характеристика насекомых в условиях крупных городов северных территорий России (на примере г. Сыктывкара). Сыктывкар: Изд-во СЛИ, 2015. 192 с.

[15] Herrmann D.L., Pearse I.S., Baty J.H. Drivers of specialist herbivore diversity across 10 cities // Landsc. Urban Plan., 2012, v. 108, pp. 123–130. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan. 2012.08.007

[16] Крутов В.И., Минкевич И.И. Грибные болезни древесных пород. Петрозаводск: Изд-во Карельского научного центра РАН, 2002. 196 с.

[17] Алексеев А.С., Ходачек О.А., Селиховкин А.В. Анализ факторов ослабления хвойных древостоев в рекреационных насаждениях // Биосфера, 2019. Т. 11. № 1. C. 48–61.

[18] Schmitt L., Burghardt K.T. Urbanization as a disrupter and facilitator of insect herbivore behaviors and life cycles // Current Opinion in Insect Science, 2021, v. 45, pp. 97–105

[19] Unterweger P.A., Klammer J., Unger M., Betz O. Insect hibernation on urban green land: a winter-adapted mowing regime as a management tool for insect conservation // BioRisk, 2018, v. 13, pp. 1–29. https://doi.org/10.3897/biorisk.13.22316

[20] Селиховкин А.В. Инвазионные вредители и патогены древесных растений в Санкт-Петербурге // Фитосанитария. Карантин растений, 2024. № S1 (18). С. 70–71.

[21] Селиховкин А.В. Преобразование комплексов микрочешуекрылых под влиянием загрязнения воздуха: автореф. дис. … д-ра биол. наук. СПбГУ, 1994, 32 с.

[22] Селиховкин А.В. Динамика плотности популяций микрочешуекрылых в зонах промышленного загрязнения воздуха // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии, 1995. Вып. 3 (161). C. 28–41.

[23] Селиховкин А.В. Динамика плотности популяций минирующих микрочешуекрылых в зонах промышленного загрязнения воздуха // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии, 1996. Вып. 4 (162). С. 26–38.

[24] Официальный сайт города Набережные Челны. URL: nabchelny.ru/?ysclid=lev7lxyxdq929877029 (дата обращения 15.01.2024).

[25] Набережные Челны. URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Набережные Челны (дата обращения 15.01.2024).

[26] Набережные Челны. URL: https://www.google.com/maps/ Набережные Челны (дата обращения 15.01.2024).

[27] Маслов А.Д. Учет стволовых вредителей леса (раздел 8) // Методы мониторинга вредителей и болезней леса / под ред. В.К. Тузова. М.: ВНИИЛМ, 2004. С. 87–92.

[28] Журавлев И.И., Соколов Д.В. Лесная фитопатология. М.: Лесная пром-сть, 1969. 367 с.

[29] Ролл-Хансен Ф., Ролл-Хансен Х. Болезни лесных деревьев: монография / под ред. В.А. Соловьева. СПб: Изд-во СПб ЛТА, 1998. 120 с.

[30] Селиховкин А.В. Могут ли вспышки массового размножения насекомых-дендрофагов оказать существенное влияние на состояние биосферы? // Биосфера, 2009. Т. 1. № 1. С. 72–81.

[31] Селиховкин А.В., Барышникова С.В., Мамаев Н.А., Мартирова М.Б. Микрочешуекрылые — доминирующая группа насекомых-филлофагов в Санкт-Петербурге и окрестностях // XVI съезд Русского энтомологического общества. Тезисы докладов. Москва, 22–26 августа 2022 г. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2022. С. 137. DOI: 10.5281/zenodo.6976546

[32] Селиховкин А.В., Варенцова Е.Ю., Поповичев Б.Г. Сплошные санитарные рубки как метод контроля плотности популяций стволовых вредителей и распространения дендропатогенных организмов в современных условиях на примере Ленинградской области // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии, 2017. Вып. 220. C. 186–199.

[33] Жуков А.М., Гниненко Ю.И., Жуков П.Д. Опасные малоизученные болезни хвойных пород в лесах России. Пушкино: ВНИИЛМ, 2013. 128 с.

[34] Гибадулина И.И., Масленникова Н.Н. Современное состояние зеленых насаждений г. Набережные Челны // II Междунар. науч.-практ. конф. «Инновационные направления интеграции науки, образования и производства»: сб. тез. докладов, Керчь, 19–23 мая 2021 г. / под ред. Е.П. Масюткина, Керчь: Изд-во Керченского государственного морского технологического университета, 2021. С. 632–635.

[35] Барышникова С.В. Gracillariidae // Каталог чешуекрылых (Lepidoptera) России / под ред С.Ю. Синева. СПб.: Изд-во Зоологического института РАН, 2019. С. 36–43.

[36] Musolin D.L., Kirichenko N.I., Karpun N.N., Aksenenko E.V., Golub V.B., Kerchev I.A., Mandelshtam M.Yu., Vasaitis R., Volkovitsh M.G., Zhuravleva E.N., Selikhovkin A.V. Invasive and Emerging Insect Pests in Forests and Urban Plantations of Russia: Origin, Pathways, Damage, and Management // Forests, 2022, v. 13, p. 521.

[37] Крутов В.И. Причины эпифитотий некоторых грибных болезней древесных пород на Европейском Севере // II Всесоюз. науч.-техн. конф. «Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов»: тезисы докладов, Москва, 01 января – 31 декабря 1991 г. М.: МЛТИ., 1991. Ч. I. С. 141–142.

[38] Петрова Г.А., Ятманова Н.М., Сингатуллин И.К. Оценка состояния сосняков в ГКУ «Пригородное лесничество» Республики Татарстан // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: Материалы XX Междунар. науч.-техн. конф., Вологда, 6 декабря 2022 г. Вологда: Изд-во ВоГУ, 2022. С. 84–88.

Сведения об авторах

Селиховкин Андрей Витимович — д-р биол. наук, зав. кафедрой защиты леса, древесиноведения и охотоведения, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», a.selikhovkin@mail.ru

Варенцова Елена Юрьевна — канд. биол. наук, доцент, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», varentsova.elena@mail.ru

Мусин Харис Гайнутдинович — д-р с.-х. наук, профессор, ФГБОУ ВО «Казанский государственный аграрный университет», haris.musin@rambler.ru

Потокин Александр Федорович — канд. биол. наук, доцент, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», alex221957@mail.ru

Мамаев Никита Андреевич — аспирант, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», mamaevld@bk.ru

Мартирова Мария Борисовна — аспирант, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», masha2340350@yandex.ru

PECULIARITIES OF PEST AND PATHOGEN COMPLEXES IN URBAN PLANTATIONS OF NABEREZHNYE CHELNY CITY

A.V. Selikhovkin¹, E.Yu. Varentsova¹, A.F. Potokin¹, H.G. Musin², N.A. Mamaev¹, M.B. Martirova¹

¹Saint-Petersburg State Forest Technical University named after S.M. Kirov, 5, Institutskiy per., 194021, Saint Petersburg, Russia

²Kazan State Agrarian University, 65, K. Marksa st., 420015, Kazan, Republic of Tatarstan, Russia

a.selikhovkin@mail.ru

In large cities, especially those created several centuries ago, a specific and very stable complex of pests and pathogens has been formed, which is gradually replenished with invasive species. The structure and dynamics of the species composition of insect pests and phytopathogenic organisms of such plantations have been studied quite well, but there are few such publications for the newly created green landscapes of young cities. In order to analyze the dominant species of pests and pathogens of woody plants in Naberezhnye Chelny, in the first half of November 2022, a survey of all categories of urban plantations was conducted. In the process of work, the species composition of woody plants, their condition, the presence of pathogenic formations and damage by pests were determined. The main attention was paid to organisms that can lead to death or significantly worsen the condition and aesthetic value of trees and shrubs. The types of diseases and their pathogens were determined by characteristic direct and indirect signs. Generally accepted methods have been used to determine the species composition of dominant pest species and groups and to estimate the population density of stem pests. During the survey of green spaces, 108 plant species belonging to 24 families were identified, which are relatively evenly distributed across the city districts. The species composition and prevalence of pests and diseases of woody plants in Naberezhnye Chelny are very specific. The dominant pest species are typical for urban plantations in the region, but a number of widespread autochthonous and invasive pest species and pathogens are absent. The most common diseases in plantings (bacterial dropsy and root rot from Armillaria) are characteristic of the region as a whole. In parks dominated by pine, Tomicus sp., root sponge, Armillaria and pine sponge are the most dangerous.

Keywords: urban plantations, pests and pathogens, arboreal and shrubby flora, dominant species

Suggested citation: Selikhovkin A.V., Varentsova E.Yu., Potokin A.F., Musin Kh.G., Mamaev N.A., Martirova M.B. Osobennosti kompleksov vrediteley i patogenov v gorodskikh nasazhdeniyakh g. Naberezhnye Chelny [Peculiarities of pest and pathogen complexes in urban plantations of Naberezhnye Chelny city]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 55–69. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-55-69

References

[1] Byalt V.V., Firsov G.A., Byalt A.V., Orlova L.V. Kul’turnaya flora g. Sankt-Peterburga (Rossiya) i ee analiz [Cultural flora of St. Petersburg (Russia) and its analysis]. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta [Bulletin of the Orenburg State Pedagogical University], 2019, no. 2 (30), pp. 11–103.

[2] Varlygina T.I., Golovkin B.N., Kiseleva K.V., Mayorov S.R., Nemchenko E.P., Novikov V.S., Shvetsov A.N., Shcherbakov A.V. Flora Moskvy. Departament prirodopol’zovaniya i okhrany okruzhayushchey sredy goroda Moskvy [Flora of Moscow. Department of Nature Management and Environmental Protection of Moscow]. Moscow: Golden Bee, 2007, 512 p.

[3] Mayorov S.R., Bochkin V.D., Nasimovich Yu.A. Shcherbakov A.V. Adventivnaya flora Moskvy i Moskovskoy oblasti [Advent flora of Moscow and the Moscow region]. Moscow: Society of scientific publications of the KMK, 2012, 412 p.

[4] Kruglyak V.V. Adaptivnye sistemy ozeleneniya prirodnogo karkasa goroda Voronezha [Adaptive landscape systems for natural frame in Voronezh]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2021, vol. 25, no. 2, pp. 64–72. DOI: 10.18698/2542-1468-2021-2-64-72

[5] Firsov G.A., Egorov A.A., Fadeeva I.V., Byalt V.V. K voprosu ob assortimente drevesnykh rasteniy parkov Sankt-Peterburga [On the assortment of woody plants in the parks of St. Petersburg]. Hortus Botanicus, 2010, v. 4, pp. 1–14.

[6] Sostoyanie zelenykh nasazhdeniy v Moskve. Analiticheskiy doklad [The state of green areas in Moscow. Analytical report]. Moscow: Prima-M, 1998–2005, iss. 1–5, 7, 8.

[7] Belova N.K. Rasprostranenie glavneyshikh vrediteley drevesnykh porod v dekorativnykh posadkakh g. Moskvy i okrestnostyakh [Distribution of the main pests of trees in ornamental plantings d. Moscow and its surroundings]. Povyshenie produktivnosti lesov i uluchshenie vedeniya lesnogo khozyaystva [Increasing the productivity of forests and improving the management of forestry] Moscow: MLTI, 1981, iss. 120, pp. 132–139.

[8] Bednova O.V. Okhridskiy minor Cameraria ohridella Deschka&Dimic: osobennosti invazionnykh ochagov i perspektivy biologicheskogo kontrolya [Ohrid miner Cameraria ohridella Deschka & Dimic: features of invasive foci and perspectives of biological control]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2022, vol. 26, no. 1, pp. 5–16. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-1-5-16

[9] Buy Din’ Dyk, Denisova N.V., Baryshnikova S.V., Shevchenko S.V., Selikhovkin A.V. Aktual’nye izmeneniya vidovogo sostava i plotnosti populyatsiy nasekomykh-fillofagov v Sankt-Peterburge [Actual changes in the species composition and density of phyllophagous insect populations in St. Petersburg]. Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotekhnicheskoy akademii [News of the St. Petersburg Forestry Academy], 2020, iss. 230, pp. 73–99.

[10] Dendrobiotnye nasekomye zelenykh nasazhdeniy g. Moskvy [Dendrobiotic insects of green stands d. Moscow]. Ed. N.P. Krivosheina, V.R. Striganova. Moscow: Nauka, 1992, 119 p.

[11] Selikhovkin A.V., Denisova N.V., Timofeeva Yu.A. Dinamika plotnosti populyatsiy miniruyushchikh mikrocheshuekrylykh v Sankt-Peterburge [Density dynamics of mining microscalepopulations in St. Petersburg]. Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotekhnicheskoy akademii [News of the St. Petersburg Forestry Academy. Issue. 200], 2012, pp. 148–159.

[12] Selikhovkin A.V., Akhmatovich N.A., Varentsova E.Yu., Popovichev B.G. Razmnozhenie koroeda-tipografa i drugikh dendropatogennykh organizmov v lesakh Karel’skogo peresheyka [Reproduction of the bark beetle-typographer and other dendropathogenic organisms in the forests of the Karelian Isthmus]. Lesovedenie [Forestry], 2018, no. 6, pp. 426–433.

[13] Tarasova O.V., Kovalev A.V., Sukhovol’skiy V.G., Khlebopros R.G. Nasekomye-fillofagi zelenykh nasazhdeniy gorodov: vidovoy sostav i osobennosti dinamiki chislennosti [Insect phyllophages of urban greenspaces: species composition and features of population dynamics]. Novosibirsk: Nauka, 2004, 178 p.

[14] Yurkina E.V., Pestov S.V. Raznoobrazie i kharakteristika nasekomykh v usloviyakh krupnykh gorodov severnykh territoriy Rossii (na primere g. Syktyvkara) [Diversity and characteristics of insects in the conditions of large cities of the northern territories of Russia (on the example of Syktyvkar)]. Syktyvkar: SLI, 2015, 192 p.

[15] Herrmann D.L., Pearse I.S., Baty J.H. Drivers of specialist herbivore diversity across 10 cities. Landsc. Urban Plan., 2012, v. 108, pp. 123–130. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan. 2012.08.007

[16] Krutov V.I., Minkevich I.I. Gribnye bolezni drevesnykh porod [Fungal diseases of wood]. Petrozavodsk: Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2002, 196 p.

[17] Alekseev A.S., Khodachek O.A., Selikhovkin A.V. Analiz faktorov oslableniya khvoynykh drevostoev v rekreatsionnykh nasazhdeniyakh [Analysis of conifer attenuation factors in recreational stands]. Biosfera [Biosphere], 2019, v. 11, no. 1, pp. 48–61.

[18] Schmitt L., Burghardt K.T. Urbanization as a disrupter and facilitator of insect herbivore behaviors and life cycles. Current Opinion in Insect Science, 2021, v. 45, pp. 97–105

[19] Unterweger P.A., Klammer J., Unger M., Betz O. Insect hibernation on urban green land: a winter-adapted mowing regime as a management tool for insect conservation. BioRisk, 2018, v. 13, pp. 1–29. https://doi.org/10.3897/biorisk.13.22316

[20] Selikhovkin A.V. Invazionnye vrediteli i patogeny drevesnykh rasteniy v Sankt-Peterburge [Invasive pests and pathogens of woody plants in St. Petersburg]. Fitosanitariya. Karantin rasteniy [Phytosanitary. Plant Quarantine], 2024, no. S1 (18), pp. 70–71.

[21] Selikhovkin A.V. Preobrazovanie kompleksov mikrocheshuekrylykh pod vliyaniem zagryazneniya vozdukha [Transformation of microscale complexes under air pollution]. Diss. Cand. Sci. (Biol.). SPbGU, 1994, 32 p.

[22] Selikhovkin A.V. Dinamika plotnosti populyatsiy mikrocheshuekrylykh v zonakh promyshlennogo zagryazneniya vozdukha [Dynamics of the density of microscale populations in zones of industrial air pollution]. Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotekhnicheskoy akademii [Izvestia St. Petersburg Forestry Academy], 1995, iss. 3 (161), pp. 28–41.

[23] Selikhovkin A.V. Dinamika plotnosti populyatsiy miniruyushchikh mikrocheshuekrylykh v zonakh promyshlennogo zagryazneniya vozdukha [Dynamics of density of populations of mining microscaly insects in zones of industrial air pollution]. Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotekhnicheskoy akademii [Izvestiya St. Petersburg Lesotechnical Academy], 1996, v. 4 (162), pp. 26–38.

[24] Ofitsial’nyy sayt goroda Naberezhnye Chelny [Official website of the city of Naberezhnye Chelny]. Available at: nabchelny.ru/?ysclid=lev7lxyxdq929877029 (accessed 15.01.2024).

[25] Naberezhnye Chelny [Naberezhnye Chelny]. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Naberezhnye Chelny (accessed 15.01.2024).

[26] Naberezhnye Chelny [Naberezhnye Chelny]. Available at: https://www.google.com/maps/ Naberezhnye Chelny (accessed 15.01.2024).

[27] Maslov A.D. Uchet stvolovykh vrediteley lesa (razdel 8) [Accounting for forest trunk pests (section 8)]. Metody monitoringa vrediteley i bolezney lesa [Methods of monitoring forest pests and diseases]. Ed. V.K. Tuzova. Moscow: VNIILM, 2004, pp. 87–92.

[28] Zhuravlev I.I., Sokolov D.V. Lesnaya fitopatologiya [Forest phytopathology]. Moscow: Lesnaya prom-st, 1969, 367 p.

[29] Roll-Hansen F, Roll-Hansen H. Bolezni lesnykh derev’ev [Diseases of forest trees]. Ed. V.A. Solovyova. St. Petersburg: SPB LTA, 1998, 120 p.

[30] Selikhovkin A.V. Mogut li vspyshki massovogo razmnozheniya nasekomykh-dendrofagov okazat’ sushchestvennoe vliyanie na sostoyanie biosfery? [Could outbreaks of dendrophage insect mass reproduction have a substantial impact on the state of the biosphere?]. Biosfera [Biosphere], 2009, v. 1, no. 1, pp. 72–81.

[31] Selikhovkin A.V., Baryshnikova S.V., Mamaev N.A., Martirova M.B. Mikrocheshuekrylye — dominiruyushchaya gruppa nasekomykh-fillofagov v Sankt-Peterburge i okrestnostyakh [Microscaly winged – the dominant group of insect-phyllophagous in St. Petersburg and its surroundings]. XVI s’ezd Russkogo entomologicheskogo obshchestva. Tezisy dokladov [XVI Congress of the Russian Entomological Society. Abstracts of reports]. Moscow, 22–26 August 2022. Moscow: T-vo nauchnykh edition of CMC, 2022, p. 137. DOI: 10.5281/zenodo.6976546

[32] Selikhovkin A.V., Varentsova E.Yu., Popovichev B.G. Sploshnye sanitarnye rubki kak metod kontrolya plotnosti populyatsiy stvolovykh vrediteley i rasprostraneniya dendropatogennykh organizmov v sovremennykh usloviyakh na primere Leningradskoy oblasti [Continuous sanitary felling as a method of controlling the density of populations of stem pests and the spread of dendropathogenic organisms in modern conditions on the example of the Leningrad region]. Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotekhnicheskoy akademii [Izvestia St. Petersburg Forestry Academy], 2017, iss. 220, pp. 186–199.

[33] Zhukov A.M., Gninenko Yu.I., Zhukov P.D. Opasnye maloizuchennye bolezni khvoynykh porod v lesakh Rossii [Dangerous little-studied diseases of conifers in the forests of Russia]. Pushkin: VNIILM, 2013, 128 p.

[34] Gibadulina I.I., Maslennikova N.N. Sovremennoe sostoyanie zelenykh nasazhdeniy g. Naberezhnye Chelny [Current state of green spaces in Naberezhnye Chelny]. II Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya «Innovatsionnye napravleniya integratsii nauki, obrazovaniya i proizvodstva»: sb. tezisov dokladov [II International Scientific and Practical Conference «Innovative Directions of Integration of Science, Education and Production»: collection of abstracts of reports]. Ed. E.P. Masyutkina, Kerch, May 19–23, 2021. Kerch: Kerch State Marine Technological University, 2021, pp. 632–635.

[35] Baryshnikova S.V. Gracillariidae [Gracillariidae. Catalog of Lepidoptera (Lepidoptera) of Russia]. Ed. S.Yu. Sinev. St. Petersburg: Zoological Institute of the Russian Academy of Sciences, 2019, pp. 36–43.

[36] Musolin D.L., Kirichenko N.I., Karpun N.N., Aksenenko E.V., Golub V.B., Kerchev I.A., Mandelshtam M.Yu., Vasaitis R., Volkovitsh M.G., Zhuravleva E.N., Selikhovkin A.V. Invasive and Emerging Insect Pests in Forests and Urban Plantations of Russia: Origin, Pathways, Damage, and Management. Forests, 2022, v. 13, p. 521.

[37] Krutov V.I. Prichiny epifitotiy nekotorykh gribnykh bolezney drevesnykh porod na Evropeyskom Severe [Causes of epiphytoties of some fungal diseases of tree species in the European North]. II Vsesoyuznaya nauchno-tekhnicheskaya konf. «Okhrana lesnykh ekosistem i ratsional’noe ispol’zovanie lesnykh resursov»: tezisy dokladov [II All-Union scientific and technical conf. «Protection of forest ecosystems and rational use of forest resources», Moscow, January 1 – December 31, 1991. Moscow: MLTI, 1991, part I, pp. 141–142.

[38] Petrova G.A., Yatmanova N.M., Singatullin I.K. Otsenka sostoyaniya sosnyakov v GKU «Prigorodnoe lesnichestvo» Respubliki Tatarstan [Assessment of the condition of pine forests in the State Institution «Prigorodnoye Forestry» of the Republic of Tatarstan]. Aktual’nye problemy razvitiya lesnogo kompleksa: mater. XX Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii [Actual problems of development of the forest complex: materials. XX International scientific and technical conference], Vologda, December 6, 2022. Vologda: Vologda State University, 2022, pp. 84–88.

Authors’ information

Selikhovkin Andrey Vitimovich — Dr. Sci. (Biology), Head of the Department of Forest Protection, Wood Sciences and Game Management of the St. Petersburg State Technical University named after S.M. Kirov, a.selikhovkin@mail.ru

Varentsova Elena Yur’evna — Cand. Sci. (Biology), Associate Professor of the Department of Forest Protection, Wood Sciences and Game Management, of the St. Petersburg State Technical University named after S.M. Kirov, varentsova.elena@mail.ru

Musin Kharis Gaynutdinovich — Dr. Sci. (Agriculture), Professor of the Kazan Agrarian University, haris.musin@rambler.ru

Potokin Aleksandr Fedorovich — Cand. Sci. (Biology), Associate Professor of the Department of Botany and Dendrology of the St. Petersburg State Technical University named after S.M. Kirov, alex221957@mail.ru

Mamaev Nikita Andreevich — pg. of the St. Petersburg State Technical University named after S.M. Kirov, Russia, mamaevld@bk.ru

Martirova Mariya Borisovna  — pg. of the St. Petersburg State Technical University named after S.M. Kirov, masha2340350@yandex.ru

6

ВЛИЯНИЕ БОРЬБЫ С ФИТОПАТОГЕНАМИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОРБЦИОННО-СТИМУЛИРУЮЩИХ ПРЕПАРАТОВ НА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУРАХ

70-81

УДК 631.8; 631.4

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-70-81

Шифр ВАК 4.1.3

Г.Н.Федотов¹, Т.А. Грачева¹, И.В. Горепекин^{1, 2}, Ю.П. Батырев³

¹ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова», Россия, 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, Факультет почвоведения МГУ

²Евразийский центр по продовольственной безопасности (Аграрный центр МГУ), Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

³МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), Россия, 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д. 1

gennadiy.fedotov@gmail.com

Проведено изучение эффективности одного из классов стимуляторов — сорбционно-стимулирующих препаратов, а также разработаны подходы к созданию эффективных препаратов-стимуляторов. Объектами исследования выступали семена сортов яровой и озимой пшениц, ярового ячменя и озимой ржи. Испытания проводили на дерново-подзолистой почве, изменяя ее аллелотоксичность за счет пробоподготовки. Фиксируемым показателем при оценке аллелотоксичности, а также эффективности действия препарата выступала суммарная длина проростков семян. Определение микробиологического состава почв проводилось при помощи прямой люминесцентной микроскопии и посева на питательные среды. В ходе экспериментов установлено, что повышение аллелотоксичности почвенных образцов приводило к заметному снижению эффектов стимуляции препаратом для семян яровой пшеницы. При добавлении в состав препарата сахарозы, способствующей развитию микроорганизмов, и увеличении дозы использования состава в 1,5 раза эффекты стимуляции продолжили убывать, достигая значений ингибирования для некоторых сортов. На яровом ячмене повышение дозы препарата, напротив, приводило к росту его эффективности. Однако увеличение значений агрофона до избыточного уровня, при котором развиваются грибы-фитопатогены, показало, что состав с сахарозой более не стимулирует, а угнетает прорастание семян и развитие проростков ячменя. На основе полученных данных сделан вывод о том, что аллелотоксины могут поступать в семена и развивающиеся растения не только из почв, но и из фитопатогенов, поэтому использование стимуляторов без ограничения развития фитопатогенов не позволяет решить проблему защиты семян от аллелотоксинов. Для этого предложено использовать препарат совместно с фунгицидами. Лабораторные эксперименты подтвердили правильность такого подхода — применение состава совместно с фунгицидами во всех случаях оказывает стимулирующее действие на изученных нами сортах и культурах зерновых.

Ключевые слова: аллелотоксичность почв, стимуляция семян, предпосевная обработка семян, фунгициды, ретардантный эффект фунгицидов

Ссылка для цитирования: Федотов Г.Н., Грачева Т.А., Горепекин И.В., Батырев Ю.П. Влияние борьбы с фитопатогенами на эффективность использования сорбционно-стимулирующих препаратов на зерновых культурах // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 70–81. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-70-81

Список литературы

[1] Николаева М.Г., Разумова М.В., Гладкова В.Н. Справочник по проращиванию покоящихся семян. Л.: Наука, 1985. 506 с.

[2] Сечняк Л.К., Киндрук Н.А., Слюсаренко О.К., Иващенко В.Г., Кузнецов Е.Д. Экология семян пшеницы. М.: Колос, 1983. 349 с.

[3] Глинушкин А.П., Кудин С.М. Влияние протравителей на развитие болезней и формирование урожайности в агрофитоценозе яровой пшеницы // Нива Поволжья, 2010. № 2. С. 11–14.

[4] Назарова А.А., Полищук С.Д. Особенности роста и развития кукурузы гибрида «Обский 140» при обработке семян препаратами на основе наночастиц железа, кобальта и их сочетания // Плодоводство и ягодоводство России, 2017. Т. 48. № 1. С. 174–177.

[5] Сластя И.В. Использование соединений кремния для повышения продуктивности сортов ярового ячменя в условиях водного стресса // Сельскохозяйственная биология, 2013. № 2. С. 109–119.

[6] Торопова Е.Ю., Стецов Г.Я. Предпосевное протравливание семян (методические аспекты) //Защита и карантин растений,. 2018. № 2. С. 3–7.

[7] 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.

[8] Коношина С.Н. Влияние различных способов использования почвы на ее аллелопатическую активность: дис. … канд. с.-х. наук. Орел, Орловский государственный аграрный университет, 2000. 145 с.

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

[10] Лобков В.Т. Использование почвенно-биологического фактора в земледелии: монография. Орел: Изд-во ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, 2017. 166 с.

[11] Allelopathy. A Physiological Process with Ecological Implications / Reigosa M.J., Pedrol N., Gonzalez L., editors. Netherlands: Springer Publ., 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, v. 58, no. 3, pp. 351–357.

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

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

[16] Благовещенская Е.Ю. Эндофитные грибы злаков: автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: МГУ, 2006. 26 с.

[17] Ryan R.P., Germaine K., Franks A., Ryan D.J., Dowling D.N. Bacterial endophytes: recent developments and applications // FEMS Microbiol Lett., 2008, v. 278, pp. 1–9.

[18] Gollner M.J., Wagentristl H., Liebhard P., Friedel J.K. Yield and arbuscular mycorrhiza of winter rye in a 40-year fertilisation trial // Agronomy for sustainable development, 2011, v. 31, no. 2, pp. 373–378.

[19] Berruti A., Bianciotto V., Lumini E. Seasonal variation in winter wheat field soil arbuscular mycorrhizal fungus communities after non-mycorrhizal crop cultivation // Mycorrhiza, 2018, v. 28, no. 5, pp. 535–548.

[20] Kaidzu T., Suzuki K., Sugiyama H., Onur Akca M., Ergül A., Can Turgay O., Nonaka M., Harada N. The composition characteristics of arbuscular mycorrhizal fungal communities associated with barley in saline-alkaline soils in Central Anatolia // Soil Science and Plant Nutrition, 2020, v. 66, no. 2, pp. 268–274.

[21] Соколова Т.А. Низкомолекулярные органические кислоты в почвах: источники, состав, содержание, функции в почвах (обзор) // Почвоведение, 2020. № 5. С. 559–575.

[22] Chen J., Ullah C., Reichelt M. et al. The phytopathogenic fungus Sclerotinia sclerotiorum detoxifies plant glucosinolate hydrolysis products via an isothiocyanate hydrolase // Nature communication, 2020, v. 11, no. 1, pp. 1–12.

[23] Meena M., Samal S. Alternaria host-specific (HSTs) toxins: An overview of chemical characterization, target sites, regulation and their toxic effects // Toxicology reports, 2019, v. 6, pp. 745–758.

[24] Proctor R. H., McCormick S. P., Kim H. S. et al. Evolution of structural diversity of trichothecenes, a family of toxins produced by plant pathogenic and entomopathogenic fungi // PLoS pathogens, 2018, v. 14, no. 4, p. e1006946.

[25] Inderjit. Plant phenolics in allelopathy // The Botanical Review, 1996, v. 62, pp. 186–202.

[26] Kong C.H., Xuan T.D., Khanh T.D., Tran H.D., Trung N.T. Allelochemicals and signaling chemicals in plants // Molecules, 2019, v. 24, no. 15, p. 2737.

[27] Weir T.L., Park S., Vivanco. J.M. Biochemical and physiological mechanisms mediated by allelochemicals // Curr. Opin. Plant Biol., 2004, v. 7, no. 4, pp. 472–479.

[28] Федотов Г.Н., Шоба С.А., Горепекин И.В. Аллелотоксичность почв и способы уменьшения ее негативного влияния на начальную стадию развития растений // Почвоведение, 2020. № 8. С. 1007–1015.

[29] Горепекин И.В., Федотов Г.Н., Потапов Д.И., Батырев Ю.П., Шалаев В.С. Снижение аллелотоксичности почв и почвенных субстратов // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2022. Т. 26. № 4. С. 46–52. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-4-46-52

[30] Шоба С.А., Горепекин И.В., Федотов Г.Н., Грачева Т.А., Салигареева О.А. Природа повышения эффективности применения сорбционно-стимулирующих препаратов для предпосевной обработки семян при введении в их состав неионогенных ПАВ // Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2020. № 494(1). С. 513–516.

[31] Мирчинк Т.Г. Почвенная микология: Учебник. М.: Изд-во МГУ, 1988. 220 с.

[32] Fomsgaard I.S., Mortensen A.G., Carlsen S.C.K. Microbial transformation products of benzoxazolinone and benzoxazinone allelochemicals––a review // Chemosphere, 2004, v. 54, no. 8, pp. 1025–1038.

[33] Einhellig F.A. Interactions involving allelopathy in cropping systems // Agronomy J., 1996, v. 88, no. 6, pp. 886–893.

[34] Latif S., Chiapusio G., Weston L.A. Allelopathy and the role of allelochemicals in plant defence // Advances in botanical research. Academic Press, 2017, v. 82, pp. 19–54.

[35] Tharayil N., Bhowmik P.C., Xing B. Bioavailability of allelochemicals as affected by companion compounds in soil matrices // J. Agricultural Food Chem., 2008, v. 56, no. 10, pp. 3706–3713.

[36] Weston L.A., Mathesius U. Flavonoids: their structure, biosynthesis and role in the rhizosphere, including allelopathy // J. Chem. Ecology, 2013, v. 39, no. 2, pp. 283–297.

[37] Федотов Г.Н., Шоба С.А., Федотова М.Ф., Горепекин И.В. Влияние аллелотоксичности почв на прорастание семян зерновых культур // Почвоведение, 2019. № 4. С. 489–496.

[38] Методы почвенной микробиологии и биохимии / под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.

[39] Лысак Л.В., Добровольская Т.Г., Скворцова И.Н. Методы оценки бактериального разнообразия почв и идентификации почвенных бактерий. М.: МАКС Пресс, 2003. 120 с.

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

[41] Kjøller R., Rosendahl S. Effects of fungicides on arbuscular mycorrhizal fungi: differential responses in alkaline phosphatase activity of external and internal hyphae // Biology and Fertility of Soils, 2000, v. 31, no. 5, pp. 361–365.

[42] Nettles R., Watkins J., Ricks K., Boyer M., Licht M., Atwood L.W., Peoples M., Smith R.G., Mortensen D.A., Koide R.T. Influence of pesticide seed treatments on rhizosphere fungal and bacterial communities and leaf fungal endophyte communities in maize and soybean // Applied Soil Ecology, 2016, v. 102, pp. 61–69.

[43] Prior R., Mittelbach M., Begerow D. Impact of three different fungicides on fungal epi-and endophytic communities of common bean (Phaseolus vulgaris) and broad bean (Vicia faba) // J. of Environmental Science and Health, Part B, 2017, v. 52, no. 6, pp. 376–386.

Сведения об авторах

Федотов Геннадий Николаевич — д-р биол. наук, вед. науч. сотр. факультета почвоведения, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова», gennadiy.fedotov@gmail.com

Грачева Татьяна Александровна — канд. биол. наук, ст. преподаватель факультета почвоведения, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова», fedotov@gmail.com

Горепекин Иван Владимирович — науч. сотр., ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»; Евразийский центр по продовольственной безопасности (Аграрный центр МГУ), decembrist96@yandex.ru

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

EFFECT OF PHYTOPATHOGEN CONTROL ON EFFICIENCY OF SORBENT-STIMULATING PREPARATIONS ON GRAIN CROPS

G.N. Fedotov¹, Т.А. Gracheva¹, I.V. Gorepekin^{1, 2}, Yu.P. Batyrev³

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

²Eurasian Center for Food Security of Lomonosov Moscow State University, GSP-1, 1, p. 12, Leninskie Gory, 119991, Moscow, Russia

³BMSTU (Mytishchi branch), 1, 1st Institutskaya st., 141005, Mytishchi, Moscow reg., Russia

gennadiy.fedotov@gmail.com

Pre-sowing seed treatment is one of the most developed practices in agriculture. Despite this, reproducible positive effects have not yet been obtained with the use of stimulating preparations. One explanation may be that the consideration of seed stimulation was carried out in isolation from the soils and the microorganisms in them. To take into account these factors, the study of the efficiency for one of the stimulant classes — sorption-stimulating preparations (SSP), and also the development of approaches to the creation of effective stimulant preparations was carried out. The objects of the study were seeds of cultivars of spring and winter wheat, spring barley and winter rye. The tests were performed on sod-podzolic soil, changing its allelotoxicity due to sample preparation. The fixed indicator in assessing allelotoxicity, as well as the efficiency of SSP, was the total length of seed seedlings. Determination of the microbiological composition of soils was carried out using direct luminescent microscopy and seeding on nutrient media. During the experiments, it was found that an increase in the allelotoxicity of soil samples led to a noticeable decrease in the effects of SSP stimulation for spring wheat seeds. With the addition to the composition of the preparation of sucrose, which promotes the development of microorganisms, and an increase in the dose of the composition by 1,5 times, the effects of stimulation continued to decrease, reaching inhibition values for some varieties. On spring barley, an increase in the dose of the preparation, on the contrary, led to an increase in the efficiency of the SSP use. However, an increase in the values of the nutrients provision to an excessive level at which phytopathogenic fungi develop, showed that SSP with sucrose no longer stimulates, but inhibits the germination of seeds and the development of barley seedlings. Based on the data obtained, it is concluded that allelotoxins can enter seeds and developing plants not only from soils, but also from phytopathogens, therefore, the use of stimulants without limiting the development of phytopathogens does not solve the problem of protecting seeds from allelotoxins. To do this, it is proposed to use SSP together with fungicides. Laboratory experiments have confirmed the correctness of this approach — the use of SSP in conjunction with fungicides in all cases has a stimulating effect on the varieties and crops of cereals studied by us.

Keywords soil allelotoxicity, seed stimulation, pre-sowing seed treatment, fungicides, the retardant effect of fungicides

Suggested citation: Fedotov G.N., Gracheva T.A., Gorepekin I.V., Batyrev Yu.P. Vliyanie bor’by s fitopatogenami na effektivnost’ ispol’zovaniya sorbtsionno-stimuliruyushchikh preparatov na zernovykh kul’turakh [Effect of phytopathogen control on efficiency of sorbent-stimulating preparations on grain crops]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 70–81. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-70-81

References

[1] Nikolaeva M.G., Razumova M.V., Gladkova V.N. Spravochnik po prorashchivaniyu pokoyashchikhsya semyan [Handbook of germination of dormant seeds]. Leningrad: Nauka, 1985, 506 p.

[2] Sechnyak L.K., Kindruk N.A., Slyusarenko O.K., Ivashchenko V.G., Kuznetsov E.D. Ekologiya semyan pshenitsy [Ecology of wheat seeds]. Moscow: Kolos, 1983, 349 p.

[3] Glinushkin A.P., Kudin S.M. Vliyanie protraviteley na razvitie bolezney i formirovanie urozhaynosti v agrofitotsenoze yarovoy pshenitsy [The effect of mordants on the development of diseases and the formation of yields in the agrophytocenosis of spring wheat]. Niva Povolzh’ya, 2010, no. 2, pp. 11–14.

[4] Nazarova A.A., Polishchuk S.D. Osobennosti rosta i razvitiya kukuruzy gibrida «Obskiy 140» pri obrabotke semyan preparatami na osnove nanochastits zheleza, kobal’ta i ikh sochetaniya [Features of the growth and development of corn hybrid «Ob 140» in the treatment of seeds with preparations based on iron, cobalt nanoparticles and their combination]. Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii [Fruit growing and berry growing of Russia], 2017, v. 48, no. 1, pp. 174–177.

[5] Slastya I.V. Ispol’zovanie soedineniy kremniya dlya povysheniya produktivnosti sortov yarovogo yachmenya v usloviyakh vodnogo stressa [The use of silicon compounds to increase the productivity of spring barley varieties under conditions of water stress]. Sel’skokhozyaystvennaya biologiya, 2013, no. 2, pp. 109–119.

[6] Toropova E.Yu., Stetsov G.Ya. Predposevnoe protravlivanie semyan (metodicheskie aspekty) [Pre-sowing seed treatment (methodological aspects)]. Zashchita i karantin rasteniy [Plant protection and quarantine], 2018, no. 2, pp. 3–7.

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

[8] Konoshina S.N. Vliyanie razlichnykh sposobov ispol’zovaniya pochvy na ee allelopaticheskuyu aktivnost’ [The influence of different ways of using soil on its allelopathic activity]. Dis. Cand. Sci. (Agric.). Orel, Orel State Agricultural University, 2000, 145 p.

[9] Krasil’nikov N.A. Mikroorganizmy pochvy i vysshie rasteniya [Soil microorganisms and higher plants]. Moscow: USSR Academy of Science Publ., 1958, 464 p.

[10] Lobkov V.T. Ispol’zovanie pochvenno-biologicheskogo faktora v zemledelii [The use of the soil-biological factor in agriculture]. Orel: Orlovskiy GAU Publ., 2017, 166 p.

[11] Allelopathy. A Physiological Process with Ecological Implications / Reigosa M.J., Pedrol N., Gonzalez L, editors. Netherlands: Springer Publ., 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, v. 58, no. 3, pp. 351–357.

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

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

[16] Blagoveshchenskaya E.Yu. Endofitnye griby zlakov [Endophytic fungi of cereals]. Dis. Cand. Sci. (Biology). Moscow, Moscow State University, 2006, 26 p.

[17] Ryan R.P., Germaine K., Franks A., Ryan D.J., Dowling D.N. Bacterial endophytes: recent developments and applications. FEMS Microbiol Lett., 2008, v. 278, pp. 1–9.

[18] Gollner M.J., Wagentristl H., Liebhard P., Friedel J.K. Yield and arbuscular mycorrhiza of winter rye in a 40-year fertilisation trial. Agronomy for sustainable development, 2011, v. 31, no. 2, pp. 373–378.

[19] Berruti A., Bianciotto V., Lumini E. Seasonal variation in winter wheat field soil arbuscular mycorrhizal fungus communities after non-mycorrhizal crop cultivation. Mycorrhiza, 2018, v. 28, no. 5, pp. 535–548.

[20] Kaidzu T., Suzuki K., Sugiyama H., Onur Akca M., Ergül A., Can Turgay O., Nonaka M., Harada N. The composition characteristics of arbuscular mycorrhizal fungal communities associated with barley in saline-alkaline soils in Central Anatolia. Soil Science and Plant Nutrition, 2020, v. 66, no. 2, pp. 268–274.

[21] Sokolova T.A. Nizkomolekulyarnye organicheskie kisloty v pochvakh: istochniki, sostav, soderzhanie, funktsii v pochvakh (obzor) [Low-molecular-weight organic acids in soils: sources, composition, concentrations, and functions: a review]. Pochvovedenie [Eurasian Soil Science], 2020, v. 53, pp. 580–594.

[22] Chen J., Ullah C., Reichelt M. et al. The phytopathogenic fungus Sclerotinia sclerotiorum detoxifies plant glucosinolate hydrolysis products via an isothiocyanate hydrolase. Nature communication, 2020, v. 11, no. 1, pp. 1–12.

[23] Meena M., Samal S. Alternaria host-specific (HSTs) toxins: An overview of chemical characterization, target sites, regulation and their toxic effects. Toxicology reports, 2019, v. 6, pp. 745–758.

[24] Proctor R. H., McCormick S. P., Kim H. S. et al. Evolution of structural diversity of trichothecenes, a family of toxins produced by plant pathogenic and entomopathogenic fungi. PLoS pathogens, 2018, v. 14, no. 4, p. e1006946.

[25] Inderjit. Plant phenolics in allelopathy. The Botanical Review, 1996, v. 62, pp. 186–202.

[26] Kong C.H., Xuan T.D., Khanh T.D., Tran H.D., Trung N.T. Allelochemicals and signaling chemicals in plants. Molecules, 2019, v. 24, no. 15, p. 2737.

[27] Weir T.L., Park S., Vivanco. J.M. Biochemical and physiological mechanisms mediated by allelochemicals. Curr. Opin. Plant Biol., 2004, v. 7, no. 4, pp. 472–479.

[28] Fedotov G.N., Shoba S.A., Gorepekin I.V. Allelotoksichnost’ pochv i sposoby umen’sheniya ee negativnogo vliyaniya na nachal’nuyu stadiyu razvitiya rasteniy [Soil Allelotoxicity and Methods to Reduce Its Adverse Influence at the Initial Stage of Plant Development]. Pochvovedenie [Eurasian Soil Science], 2020, v. 53, no. 8, pp. 1165–1172.

[29] Gorepekin I.V., Fedotov G.N., Potapov D.I., Batyrev Yu.P., Shalaev V.S. Snizhenie allelotoksichnosti pochv i pochvennykh substratov [Allelotoxicity of soils and soil substrates reduction] // Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2022, vol. 26, no. 4, pp. 46–52. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-4-46-52

[30] Shoba S.A., Gorepekin I.V., Fedotov G.N., Gracheva T.A., Saligareeva O.A. Priroda povysheniya effektivnosti primeneniya sorbtsionno-stimuliruyushchikh preparatov dlya predposevnoy obrabotki semyan pri vvedenii v ikh sostav neionogennykh PAV [The Nature of the Increased Efficiency of Sorption-Stimulating Preparations Containing Non-Ionic Surfactants for Pre-Sowing Seed Treatment]. Doklady Rossiyskoy akademii nauk. Nauki o zhizni [Doklady Biological Sciences], 2020, v. 494, no. 1, pp. 248–250.

[31] Mirchink T.G. Pochvennaya mikologiya [Soil mycology]. Moscow: Moscow State University Publ., 1988, 220 p.

[32] Fomsgaard I.S., Mortensen A.G., Carlsen S.C.K. Microbial transformation products of benzoxazolinone and benzoxazinone allelochemicals––a review // Chemosphere, 2004, v. 54, no. 8, pp. 1025–1038.

[33] Einhellig F.A. Interactions involving allelopathy in cropping systems // Agronomy J., 1996, v. 88, no. 6, pp. 886–893.

[34] Latif S., Chiapusio G., Weston L.A. Allelopathy and the role of allelochemicals in plant defence // Advances in botanical research. Academic Press, 2017, v. 82, pp. 19–54.

[35] Tharayil N., Bhowmik P.C., Xing B. Bioavailability of allelochemicals as affected by companion compounds in soil matrices // J. Agricultural Food Chem., 2008, v. 56, no. 10, pp. 3706–3713.

[36] Weston L.A., Mathesius U. Flavonoids: their structure, biosynthesis and role in the rhizosphere, including allelopathy // J. Chem. Ecology, 2013, v. 39, no. 2, pp. 283–297.

[37] Fedotov G.N., Shoba S.A., Fedotova M.F., Gorepekin I.V. Vliyanie allelotoksichnosti pochv na prorastanie semyan zernovykh kul’tur [The influence of soil allelotoxicity on the germination of grain crop seeds]. Pochvovedenie [Soil Science], 2019, no. 4, pp. 489–496.

[38] Metody pochvennoy mikrobiologii i biokhimii [Methods of soil microbiology and biochemistry]. Ed. D.G. Zvyagintsev. Moscow: Moscow State University Publ., 1991, 304 p.

[39] Lysak L.V., Dobrovol’skaya T.G., Skvortsova I.N. Metody otsenki bakterial’nogo raznoobraziya pochv i identifikatsii pochvennykh bakteriy [Methods for assessing bacterial diversity of soils and identification of soil bacteria]. Moscow: MAKS Press Publ., 2003, 120 p.

[40] Zinchenko M.K., Selitskaya O.V. Biologicheskaya toksichnost’ seroy lesnoy pochvy v zavisimosti ot sistem udobreniy [Biological toxicity of grey forest soil depending on fertilizer systems]. Agrokhimicheskiy vestnik [Agrochemical Bulletin], 2011, v. 5, pp. 38–40.

[41] Kjøller R., Rosendahl S. Effects of fungicides on arbuscular mycorrhizal fungi: differential responses in alkaline phosphatase activity of external and internal hyphae. Biology and Fertility of Soils, 2000, v. 31, no. 5, pp. 361–365.

[42] Nettles R., Watkins J., Ricks K., Boyer M., Licht M., Atwood L.W., Peoples M., Smith R.G., Mortensen D.A., Koide R.T. Influence of pesticide seed treatments on rhizosphere fungal and bacterial communities and leaf fungal endophyte communities in maize and soybean. Applied Soil Ecology, 2016, v. 102, pp. 61–69.

[43] Prior R., Mittelbach M., Begerow D. Impact of three different fungicides on fungal epi-and endophytic communities of common bean (Phaseolus vulgaris) and broad bean (Vicia faba). J. of Environmental Science and Health, Part B, 2017, v. 52, no. 6, pp. 376–386.

Authors’ information

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

Gracheva Tat’yana Aleksandrovna — Cand. Sci. (Biology), Senior Lecturer of the Lomonosov Moscow State University, gennadiy.fedotov@gmail.com

Gorepekin Ivan Vladimirovich — Researcher of the Lomonosov Moscow State University; Eurasian Center for Food Security of Lomonosov Moscow State University, decembrist96@yandex.ru

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

ДЕРЕВООБРАБОТКА И ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ

7

ПРОЦЕДУРА ОСВЕТЛЕНИЯ БУКОВОГО, ДУБОВОГО, КЛЕНОВОГО И ЯСЕНЕВОГО ШПОНОВ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ИК-СПЕКТРЫ

82-93

УДК 544.72

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-82-93

Шифр ВАК 4.3.4

С.А. Баскаков¹, Ю.В. Баскакова¹, А.В. Жарковская¹, С.С. Красникова¹, Е.Н. Кабачков^{1, 2}, Ю.М. Шульга¹

¹ФГБУН «Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук», Россия, 142432, Московская обл., г. Черноголовка, пр. Академика Семенова, д. 1

²Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук (ИФТТ РАН), Россия, 142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 2

sabaskakov@gmail.com

Описана в простейшем варианте известная концепция прозрачной древесины и указаны публикации, посвященные этому вопросу. Проведена процедура осветления для шпона бука, дуба, клена и ясеня с использованием только пероксида водорода вместо традиционных химических реактивов, содержащих хлориты или сульфиты. Для всех исследованных образцов было установлено, что после осветления и сушки происходит уменьшение размера (усадка) в направлении, перпендикулярном направлению роста. Впервые с использованием ИК-спектроскопии обнаружено, что при таком осветлении из шпона удаляются компоненты со слабыми водородными связями. Используя декомпозицию фрагмента ИК-спектра в области 1800…1500 см^–1, были выделены полосы поглощения валентных колебаний связей С=О и подтвержден эффект уменьшения в осветленной древесине концентрации компонентов, имеющих в своем составе карбонильные группы. Описаны также процедуры пропитки осветленного шпона эпоксидной смолой и определения лигнина Класона. Показано, что эффективность удаления лигнина существенным образом зависит от сорта древесины.

Ключевые слова: прозрачная древесина, ИК-спектры, бук, дуб, клен, ясень

Ссылка для цитирования: Баскаков С.А., Баскакова Ю.В., Жарковская А.В., Красникова С.С., Кабачков Е.Н., Шульга Ю.М. Процедура осветления букового, дубового, кленового и ясеневого шпонов и ее влияние на ИК-спектры // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 82–93. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-82-93

Список литературы

[1] Li Y., Fu Q., Yang X., Berglund L. Transparent wood for functional and structural applications // Phil. Trans. R. Soc. A, 2018, v. 376, p. 20170182.

[2] Li Y., Vasileva E., Sychugov I., Popov S., Berglund L. Optically Transparent Wood: Recent Progress, Opportunities, and Challenges // Adv. Opt. Mater., 2018, v. 6, p.1800059.

[3] Zhu S., Kumar Biswas S., Qiu Z., Yue Y., Fu Q., Jiang F., Han J. Transparent wood-based functional materials via a top-down approach // Prog. Mater. Sci., 2023, v. 132, p. 101025.

[4] Kumar A., Jyske T., Petrič M. Delignified Wood from Understanding the Hierarchically Aligned Cellulosic Structures to Creating Novel Functional Materials: A Review // Adv. Sustain. Syst., 2021, v. 5, p. 2000251.

[5] Hu X. Fabrication, Functionalities and Applications of Transparent Wood: A Review // Adv. Funct. Mater., 2023, v. 33, p. 2303278.

[6] Wan C., Liu X., Huang Q., Cheng W., Su J., Wu Y. A Brief Review of Transparent Wood: Synthetic Strategy, Functionalization and Applications // Curr. Org. Synth., 2021, v. 18, pp. 615–623.

[7] Pandit K.H., Goswami A.D., Holkar C.R., Pinjari D.V. A review on recent developments in transparent wood: sustainable alternative to glass // Biomass Conversion and Biorefinery. Published by Springer Nature, 2024. DOI: 0.1007/ s13399-024-05523-3

[8] Jele T.B., Andrew J., John M. Sithole Engineered transparent wood omposites: a review // Cellulose, 2023, v. 30, pp. 5447–5471.

[9] Mariani A., Malucelli G. Transparent Wood-Based Materials: Current State-of-the-Art and Future Perspectives // Materials, 2022, v. 15, p. 9069. DOI: 10.3390/ma15249069

[10] Кононов Г.Н., Веревкин А.Н., Сердюкова Ю.В., Хвалько Д.Д. Древесина как химическое сырье. История и современность. V. Древесная целлюлоза как природное полимерное сырье. Часть I // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2023. Т. 27. № 3. С. 128–142. DOI: 10.18698/2542-1468-2023-3-128-142

[11] Fink S. Transparent wood – A new approach in the functional study of wood structure // Holzforschung, 1992, v. 46, no. 5, pp. 403–408. DOI: 10.1515/hfsg.1992.46.5.403

[12] Jia C., Li T., Chen C., Dai J., Kierzewski I. M., Song J. Scalable, anisotropic transparent paper directly from wood for light management in solar cells // Nano Energy, 2017, v. 36, pp. 366–373. DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.04.059

[13] Tang Q., Fang L., Wang Y., Zou M., Guo W. Anisotropic flexible transparent films from remaining wood microstructures for screen protection and AgNW conductive substrate // Nanoscale, 2018, v. 10, pp. 4344–4353. DOI: 10.1039/ c7nr08367j

[14] Vasileva E., Li Y., Sychugov I., Mensi M., Berglund L., Popov S. Lasing from organic dye molecules embedded in transparent wood. Adv. Opt. Mater, 2017, v. 5, p. 1700057. DOI: 10.1002/adom.201700057

[15] Gan W., Xiao S., Gao L., Gao R., Li J., Zhan, X. Luminescent and transparent wood composites fabricated by poly(methyl methacrylate) and γ-Fe2O3@YVO4:Eu3+ nanoparticle impregnation // ACS Sustainable Chem. Eng., 2017, v. 5, pp. 3855–3862. DOI: 10.1021/acssuschemeng.6b02985

[16] Yu Z., Yao Y., Yao J., Zhang L., Chen Z., Gao Y. Transparent wood containing CsxWO3 nanoparticles for heat-shielding window applications // J. Mater. Chem. A, 2017, v. 5, pp. 6019–6024. DOI: 10.1039/C7TA00261K

[17] Li T., Zhu M., Yang Z., Song J., Dai J., Yao Y. Wood composite as an energy efficient building material: guided sunlight transmittance and effective thermal insulation // Adv. Energy Mater, 2016, v. 6, p. 1601122. DOI: 10.1002/aenm.201601122

[18] Xinping Ouyang, Xiangzhen Huang, Tao Ruan, Xueqing Qiu. Microwave-assisted oxidative digestion of lignin with hydrogen peroxide for TOC and color removal. Water Science & Technology, 2015, v. 71, no. 3, рp. 390–398. DOI: 10.2166/wst.2014.535

[19] Liu Y., Chen G., Zhu J., Chen W., Hu W., Liu Y., Fang Z. Preparation, structure and properties of strong, transparent cellulose materials // Chem. J. Chin. Univ., 2018, v. 39, pp. 196–201.

[20] Wu Y., Wu J., Yang F., Tang C., Huang Q. Effect of H2O2 Bleaching Treatment on the Properties of Finished Transparent Wood // Polymers, 2019, v. 11, p. 776. DOI: 10.3390/polym11050776

[21] Chen X., Ge-Zhang S., Han Y., Yang H., Ou-Yang W., Zhu H., Hao J., Wang J. Ultraviolet-Assisted Modified Delignified Wood with High Transparency // Appl. Sci., 2022, v. 12, p. 7406. DOI: 10.3390/app12157406

[22] Moore A.K., Owen N.L. Infrared Spectroscopic Studies of Solid Wood // Appl. Spectrosc. Rev., 2001, v. 36, pp. 65–86.

[23] Moosavinejad S.M., Madhoushi M., Vakili M., Rasouli D. Evaluation of degradation in chemical compounds of wood in historical buildings using FT-IR and FT-Raman vibrational spectroscopy // Maderas-Cienc. Tecnol., 2019, v. 21.

[24] Le D.M., Nielsen A.D., Sørensen H.R., Meyer A.S. Characterisation of Authentic Lignin Biorefinery Samples by Fourier Transform Infrared Spectroscopy and Determination of the Chemical Formula for Lignin // Bioenergy Res., 2017, v. 10, pp. 1025–1035.

[25] Pappas C., Rodis P., Tarantilis P.A., Polissiou, M. Prediction of the pH in Wood by Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy // App. Spectroscopy, 1999, v. 53, pp. 805–809.

[26] Evans P.A. Differentiating «hard» from «soft» woods using Fourier transform infrared and Fourier transform spectroscopy // Spectrochimica Acta Part A: Molecular Spectroscopy, 1991, v. 47(9–10), pp. 1441–1447. DOI: 10.1016/0584-8539(91)80235-b

[27] Sene C., McCann M.C., Wilson R.H., Grinter R. Fourier-Transform Raman and Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (An Investigation of Five Higher Plant Cell Walls and Their Components) // Plant Physiology, 1994, v. 106(4), pp. 1623–1631. DOI: 10.1104/pp.106.4.1623

[28] Costantino H.R., Griebenow K., Langer R., Klibanov A.M. On the pH memory of lyophilized compounds containing protein functional groups. Biotechnology and Bioengineering, 1997, v. 53(3), pp. 345–348. DOI: 10.1002/(sici)1097-0290(19970205)53:3<345::aid-bit14>3.0.co;2-j

[29] Chatjigakis A.K., Pappas C., Proxenia N., Kalantzi O., Rodis P., Polissiou M. FT-IR spectroscopic determination of the degree of esterification of cell wall pectins from stored peaches and correlation to textural changes. Carbohydrate Polymers, 1998, v. 37(4), pp. 395–408. DOI: 10.1016/s0144-8617(98)00057-5

[30] Broda M., Popescu C.-M. The natural decay of archaeological oak wood versus artificial degradation processes — An FT-IR spectroscopy and X-ray diffraction study. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2019, v. 209, pp. 280–287. DOI: 10.1016/j.saa.2018.10.057

[31] Durmaz S., Özgenç Ö., Boyacı İ. H., Yıldız Ü.C., Erişir E. Examination of the chemical changes in spruce wood degraded by brown-rot fungi using FT-IR and FT-Raman spectroscopy // Vibrational Spectroscopy, 2016, v. 85, pp. 202–207. DOI: 10.1016/j.vibspec.2016.04.020

[32] Åkerholm M., Salmén L. Interactions between wood polymers studied by dynamic FT-IR spectroscopy // Polymer, 2001, v. 42(3), pp. 963–969. DOI: 10.1016/s0032-3861(00)00434-1

[33] Popescu C., Jones D., Kržišnik D., Humar M. Determination of the effectiveness of a combined thermal/chemical wood modification by the use of FT–IR spectroscopy and chemometric methods // J. of Molecular Structure, 2019, p. 127133. DOI: 10.1016/j.molstruc.2019.127133

[34] Bouramdane Y., Fellak S., El Mansouri F., Boukir A. Impact of Natural Degradation on the Aged Lignocellulose Fibers of Moroccan Cedar Softwood: Structural Elucidation by Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) and X-ray Diffraction (XRD). Fermentation, 2022, v. 8, p. 698. https://doi.org/10.3390/fermentation8120698

[35] Yang W., Ma W., Liu X. Evaluation of Deterioration Degree of Archaeological Wood from Luoyang Canal No. 1 Ancient Ship // Forests, 2024, v. 15, p. 963. https://doi.org/10.3390/f15060963

[36] Rodrigues J., Faix O., Pereira H. Determination of lignin content of Eucalyptus globulus wood using FTIR spectroscopy // Holzforschung, 1998, v. 52, pp. 46–50.

[37] Sikora A., Kačík F., Gaff M., Vondrová V., Bubeníková T., Kubovský I. Impact of thermal modification on color and chemical changes of spruce and oak wood // J. of Wood Science, 2018, v. 64, pp. 406–416.

[38] Daniel J. Nicholson, Aaron T. Leavitt, Raymond C. Francis. A three-stage klason method for more accurate determinations of hardwood lignin content // Cellulose Chem. Technol., 2014, v. 48, pp. 53–59.

[39] Abdelrahman N.S., Galiwango E. Klason Method: An Effective Method for Isolation of Lignin Fractions from Date Palm Biomass Waste // J. of Food Process Engineering, 2018, v. 57, pp. 46–58.

Сведения об авторах

Баскаков Сергей Алексеевич — канд. хим. наук, ст. науч. сотр., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук», sabaskakov@gmail.com

Баскакова Юлия Владимировна — канд. хим. наук, мл. науч. сотр., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук», yuvl@icp.ac.ru

Жарковская Анастасия Вадимовна — инженер, ФГБУН «Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук»

Красникова Светлана Сергеевна — канд. хим. наук, науч. сотр., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук»

Кабачков Евгений Николаевич — науч. сотр., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук», ФГБУН «Федеральный исследовательский центр физики твердого тела Российской академии наук», Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук (ИФТТ РАН), kabachkov@issp.ac.ru

Шульга Юрий Макарович — канд. хим. наук, вед. науч. сотр., ФГБУН «Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук», yshulga@gmail.com

BLEACHING PROCEDURE OF BEECH, OAK, MAPLE AND ASH VENEERS AND ITS EFFECT ON IR SPECTRA

S.A. Baskakov¹, Yu.V.Baskakova¹, A.V. Zharkovskaya¹, S.S. Krasnikova¹, E.N. Kabachkov^{1, 2}, Yu.M. Shulga¹

¹Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 1, Academician Semenova av., 142432, Chernogolovka, Moscow reg., Russia

²Osipyan Institute of Solid State Physics RAS, 2, Academician Osipyan st., 142432, Chernogolovka, Moscow reg., Russia

sabaskakov@gmail.com

Bleached or transparent wood can ideally be used to replace window glass, as it has greater impact strength, sufficient transparency and low specific gravity. There are also reports of the decorative appeal of bleached wood. Usually, bleaching is carried out using chemical reagents containing chlorites or sulfites. In this work, we used a more environmentally friendly reagent for bleaching such as hydrogen peroxide. The bleaching procedure was carried out for beech, oak, maple and ash veneers. The procedures for impregnating the veneer with epoxy resin and determining the Klason lignin are also described. For all the samples studied, it was found that after bleaching and drying, a decrease in size (shrinkage) occurs in the direction perpendicular to the growth direction. For the first time, using IR spectroscopy, it was found that such bleaching removes components with weak hydrogen bonds from the veneer. Using the decomposition of the IR spectrum fragment in the region of 1800…1500 cm^–1, the absorption bands of the stretching vibrations of C=O bonds were isolated and the effect of reducing the concentration of components containing carbonyl groups in the bleached wood was confirmed. It was shown that the efficiency of lignin removal depends significantly on the wood type.

Keywords: veneer, transparent wood, IR spectra, beech, oak, maple, ash

Suggested citation: Baskakov S.A., Baskakova Yu.V., Zharkovskaya A.V., Krasnikova S.S., Kabachkov E.N., Shul’ga Yu.M. Protsedura osvetleniya bukovogo, dubovogo, klenovogo i yasenevogo shponov i ee vliyanie na IK-spektry [Bleaching procedure of beech, oak, maple and ash veneers and its effect on IR spectra]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 82–93. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-82-93

References

[1] Li Y., Fu Q., Yang X., Berglund L. Transparent wood for functional and structural applications // Phil. Trans. R. Soc. A, 2018, v. 376, p. 20170182.

[2] Li Y., Vasileva E., Sychugov I., Popov S., Berglund L. Optically Transparent Wood: Recent Progress, Opportunities, and Challenges // Adv. Opt. Mater., 2018, v. 6, p. 1800059.

[3] Zhu S., Kumar Biswas S., Qiu Z., Yue Y., Fu Q., Jiang F., Han J. Transparent wood-based functional materials via a top-down approach // Prog. Mater. Sci., 2023, v. 132, p. 101025.

[4] Kumar A., Jyske T., Petrič M. Delignified Wood from Understanding the Hierarchically Aligned Cellulosic Structures to Creating Novel Functional Materials: A Review // Adv. Sustain. Syst., 2021, v. 5, p. 2000251.

[5] Hu X. Fabrication, Functionalities and Applications of Transparent Wood: A Review // Adv. Funct. Mater., 2023, v. 33, p. 2303278.

[6] Wan C., Liu X., Huang Q., Cheng W., Su J., Wu Y. A Brief Review of Transparent Wood: Synthetic Strategy, Functionalization and Applications // Curr. Org. Synth., 2021, v. 18, pp. 615–623.

[7] Pandit K.H., Goswami A.D., Holkar C.R., Pinjari D.V. A review on recent developments in transparent wood: sustainable alternative to glass // Biomass Conversion and Biorefinery. Published by Springer Nature, 2024. DOI: 0.1007/ s13399-024-05523-3

[8] Jele T.B., Andrew J., John M. Sithole Engineered transparent wood omposites: a review // Cellulose, 2023, v. 30, pp. 5447–5471.

[9] Mariani A., Malucelli G. Transparent Wood-Based Materials: Current State-of-the-Art and Future Perspectives // Materials, 2022, v. 15, p. 9069. DOI: 10.3390/ma15249069

[10] Kononov G.N., Verevkin A.N., Serdyukova Yu.V., Khval’ko D.D. Drevesina kak khimicheskoe syr’e. Istoriya i sovremennost’. V. Drevesnaya tsellyuloza kak prirodnoe polimernoe syr’e. Chast’ I [Wood as chemical raw material. History and modernity. V. Wood pulp as natural polymer raw material. Part I]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2023, vol. 27, no. 3, pp. 128–142. DOI: 10.18698/2542-1468-2023-3-128-142

[11] Fink S. Transparent wood – A new approach in the functional study of wood structure // Holzforschung, 1992, v. 46, no. 5, pp. 403–408. DOI: 10.1515/hfsg.1992.46.5.403

[12] Jia C., Li T., Chen C., Dai J., Kierzewski I. M., Song J. Scalable, anisotropic transparent paper directly from wood for light management in solar cells // Nano Energy, 2017, v. 36, pp. 366–373. DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.04.059

[13] Tang Q., Fang L., Wang Y., Zou M., Guo W. Anisotropic flexible transparent films from remaining wood microstructures for screen protection and AgNW conductive substrate // Nanoscale, 2018, v. 10, pp. 4344–4353. DOI: 10.1039/ c7nr08367j

[14] Vasileva E., Li Y., Sychugov I., Mensi M., Berglund L., Popov S. Lasing from organic dye molecules embedded in transparent wood. Adv. Opt. Mater, 2017, v. 5, p. 1700057. DOI: 10.1002/adom.201700057

[15] Gan W., Xiao S., Gao L., Gao R., Li J., Zhan, X. Luminescent and transparent wood composites fabricated by poly(methyl methacrylate) and γ-Fe2O3@YVO4:Eu3+ nanoparticle impregnation // ACS Sustainable Chem. Eng., 2017, v. 5, pp. 3855–3862. DOI: 10.1021/acssuschemeng.6b02985

[16] Yu Z., Yao Y., Yao J., Zhang L., Chen Z., Gao Y. Transparent wood containing CsxWO3 nanoparticles for heat-shielding window applications // J. Mater. Chem. A, 2017, v. 5, pp. 6019–6024. DOI: 10.1039/C7TA00261K

[17] Li T., Zhu M., Yang Z., Song J., Dai J., Yao Y. Wood composite as an energy efficient building material: guided sunlight transmittance and effective thermal insulation // Adv. Energy Mater, 2016, v. 6, p. 1601122. DOI: 10.1002/aenm.201601122

[18] Xinping Ouyang, Xiangzhen Huang, Tao Ruan, Xueqing Qiu. Microwave-assisted oxidative digestion of lignin with hydrogen peroxide for TOC and color removal. Water Science & Technology, 2015, v. 71, no. 3, рp. 390–398. DOI: 10.2166/wst.2014.535

[19] Liu Y., Chen G., Zhu J., Chen W., Hu W., Liu Y., Fang Z. Preparation, structure and properties of strong, transparent cellulose materials // Chem. J. Chin. Univ., 2018, v. 39, pp. 196–201.

[20] Wu Y., Wu J., Yang F., Tang C., Huang Q. Effect of H2O2 Bleaching Treatment on the Properties of Finished Transparent Wood // Polymers, 2019, v. 11, p. 776. DOI: 10.3390/polym11050776

[21] Chen X., Ge-Zhang S., Han Y., Yang H., Ou-Yang W., Zhu H., Hao J., Wang J. Ultraviolet-Assisted Modified Delignified Wood with High Transparency // Appl. Sci., 2022, v. 12, p. 7406. DOI: 10.3390/app12157406

[22] Moore A.K., Owen N.L. Infrared Spectroscopic Studies of Solid Wood // Appl. Spectrosc. Rev., 2001, v. 36, pp. 65–86.

[23] Moosavinejad S.M., Madhoushi M., Vakili M., Rasouli D. Evaluation of degradation in chemical compounds of wood in historical buildings using FT-IR and FT-Raman vibrational spectroscopy // Maderas-Cienc. Tecnol., 2019, v. 21.

[24] Le D.M., Nielsen A.D., Sørensen H.R., Meyer A.S. Characterisation of Authentic Lignin Biorefinery Samples by Fourier Transform Infrared Spectroscopy and Determination of the Chemical Formula for Lignin // Bioenergy Res., 2017, v. 10, pp. 1025–1035.

[25] Pappas C., Rodis P., Tarantilis P.A., Polissiou, M. Prediction of the pH in Wood by Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy // App. Spectroscopy, 1999, v. 53, pp. 805–809.

[26] Evans P.A. Differentiating «hard» from «soft» woods using Fourier transform infrared and Fourier transform spectroscopy // Spectrochimica Acta Part A: Molecular Spectroscopy, 1991, v. 47(9–10), pp. 1441–1447. DOI: 10.1016/0584-8539(91)80235-b

[27] Sene C., McCann M.C., Wilson R.H., Grinter R. Fourier-Transform Raman and Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (An Investigation of Five Higher Plant Cell Walls and Their Components) // Plant Physiology, 1994, v. 106(4), pp. 1623–1631. DOI: 10.1104/pp.106.4.1623

[28] Costantino H.R., Griebenow K., Langer R., Klibanov A.M. On the pH memory of lyophilized compounds containing protein functional groups. Biotechnology and Bioengineering, 1997, v. 53(3), pp. 345–348. DOI: 10.1002/(sici)1097-0290(19970205)53:3<345::aid-bit14>3.0.co;2-j

[29] Chatjigakis A.K., Pappas C., Proxenia N., Kalantzi O., Rodis P., Polissiou M. FT-IR spectroscopic determination of the degree of esterification of cell wall pectins from stored peaches and correlation to textural changes. Carbohydrate Polymers, 1998, v. 37(4), pp. 395–408. DOI: 10.1016/s0144-8617(98)00057-5

[30] Broda M., Popescu C.-M. The natural decay of archaeological oak wood versus artificial degradation processes — An FT-IR spectroscopy and X-ray diffraction study. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2019, v. 209, pp. 280–287. DOI: 10.1016/j.saa.2018.10.057

[31] Durmaz S., Özgenç Ö., Boyacı İ. H., Yıldız Ü.C., Erişir E. Examination of the chemical changes in spruce wood degraded by brown-rot fungi using FT-IR and FT-Raman spectroscopy // Vibrational Spectroscopy, 2016, v. 85, pp. 202–207. DOI: 10.1016/j.vibspec.2016.04.020

[32] Åkerholm M., Salmén L. Interactions between wood polymers studied by dynamic FT-IR spectroscopy // Polymer, 2001, v. 42(3), pp. 963–969. DOI: 10.1016/s0032-3861(00)00434-1

[33] Popescu C., Jones D., Kržišnik D., Humar M. Determination of the effectiveness of a combined thermal/chemical wood modification by the use of FT–IR spectroscopy and chemometric methods // J. of Molecular Structure, 2019, p. 127133. DOI: 10.1016/j.molstruc.2019.127133

[34] Bouramdane Y., Fellak S., El Mansouri F., Boukir A. Impact of Natural Degradation on the Aged Lignocellulose Fibers of Moroccan Cedar Softwood: Structural Elucidation by Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) and X-ray Diffraction (XRD). Fermentation, 2022, v. 8, p. 698. https://doi.org/10.3390/fermentation8120698

[35] Yang W., Ma W., Liu X. Evaluation of Deterioration Degree of Archaeological Wood from Luoyang Canal No. 1 Ancient Ship // Forests, 2024, v. 15, p. 963. https://doi.org/10.3390/f15060963

[36] Rodrigues J., Faix O., Pereira H. Determination of lignin content of Eucalyptus globulus wood using FTIR spectroscopy // Holzforschung, 1998, v. 52, pp. 46–50.

[37] Sikora A., Kačík F., Gaff M., Vondrová V., Bubeníková T., Kubovský I. Impact of thermal modification on color and chemical changes of spruce and oak wood // J. of Wood Science, 2018, v. 64, pp. 406–416.

[38] Daniel J. Nicholson, Aaron T. Leavitt, Raymond C. Francis. A three-stage klason method for more accurate determinations of hardwood lignin content // Cellulose Chem. Technol., 2014, v. 48, pp. 53–59.

[39] Abdelrahman N.S., Galiwango E. Klason Method: An Effective Method for Isolation of Lignin Fractions from Date Palm Biomass Waste // J. of Food Process Engineering, 2018, v. 57, pp. 46–58.

Authors’ information

Baskakov Sergey Alekseevich — Сand. Sci. (Chem.), Senior Researcher, Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry RAS, sabaskakov@gmail.com

Baskakova Yuliya Vladimirovna — Сand. Sci. (Chem.), Junior Researcher, Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry RAS, ybaskakova@yandex.ru

Zharkovskaya Anastasiya Vadimovna — Engineer, Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry RAS, alperovich.av@phystech.edu

Krasnikova Svetlana Sergeevna — Сand. Sci. (Chem.), Researcher, Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry RAS, skras27@mail.ru

Kabachkov Evgeny Nikolaevich — Researcher, Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry RAS, Osipyan Institute of Solid State Physics RAS, kabachkov@issp.ac.ru

Shulga Yury Makarovich — Сand. Sci. (Chem.), Leading Researcher, Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry RAS, yshulga@gmail.com

8

БИОПЕРЕРАБОТКА ЛИГНОСУЛЬФОНАТОВ

94-106

УДК 676.16: 630.86

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-94-106

Шифр ВАК 4.3.4

А.Н. Иванкин, А.Н. Зарубина

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

aivankin@inbox.ru

Описана методология утилизации лигниновых щелоков путем получения дрожжевой биомассы с использованием продуцента пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae в ходе осуществления биосинтеза на питательной среде с отходами целлюлозно-бумажной промышленности — лигносульфонатами. Показано, что лигносульфонаты, как продукты переработки древесной биомассы, в процессе их биопереработки могут быть в присутствии дрожжей утилизированы в питательную биомассу, которая представляет собой белковый ингредиент для последующего балансирования, например, животных кормов. Приведен анализ углеводного состава свободных сахаров в лигносульфонатной части исходной питательной среды и показано, что в ней соотношение основных углеводов: арабинозы, галактозы, глюкозы, маннозы, ксилозы, рибозы и лактозы было равным 1 : 1,6 : 1,8 : 6,4 : 12,5 : 0,1 : 0,02, что перспективно для использования продукта в качестве питательного компонента в биотехнологии. Изложена методология ведения биосинтеза. Установлены оптимальные условия ведения процесса с использованием лигносульфонатной культуральной жидкости. Определен оптимальный состав питательной среды, включающей (г/л воды водопроводной): гидрофосфат аммония — 1; дигидрофосфат калия — 2; гидрофосфат калия — 0,1; хлорид калия — 1,5; сульфат магния — 0,5; сульфат аммония — 3; лигносульфонат — 2,5. Показано, что процесс культивирования дрожжей при температуре 35…40 °С и рН 5,0 позволял за 8…10 ч получать суспензию, содержащую 12…15 г/л сырых дрожжевых клеток, которые в дальнейшем можно сепарировать и использовать в практических целях. Изучены аминокислотный и жирнокислотный составы полученной биомассы, что подтвердило высокую биологическую ценность продукта, который может представлять интерес для использования в животноводстве.

Ключевые слова: отходы целлюлозно-бумажной промышленности, лигносульфонаты, пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae, биопереработка

Ссылка для цитирования: Иванкин А.Н., Зарубина А.Н. Биопереработка лигносульфонатов // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 94–106. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-94-106

Список литературы

[1] Wang Y., Lyu B., Fu H., Li J., Ji L., Gong H., Zhang R., Liu J., Yu H. The development process of plant-based meat alternatives: Raw material formulations and processing strategies // Food Research International, 2023, v. 167, no. 5, p. 112689. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.112689

[2] Zhang J., Meng Z., Cheng Q., Li Q., Zhang Y., Li L., Shi A., Wang Q. Plant-based meat substitutes by high-moisture extrusion: Visualizing the whole process in data systematically from raw material to the products // J. of Integrative Agriculture, 2022, v. 21, no. 8, pp. 2435–2444. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(21)63892-3

[3] Леонтович В.П. Растительные отходы и перспектива их использования // Кормопроизводство, 2010. № 1. С. 44–46.

[4] Wang Q., Zhang Y., Ma K. Study of the differences in collection scope of raw materials of biomass CHP plants caused by regional factors // J. of Environmental Management, 2024, v. 360, no. 6, p. 121106. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.121106

[5] Zhang K., Zhang W., Xie W., Luo Y., Wei G. Investigation of mechanical properties, chemical composition and microstructure for composite cementitious materials containing waste powder recycled from asphalt mixing plants // J. of Building Engineering, 2024, v. 96, no. 11, p. 110362. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.110362

[6] Кузнецова Т.Г., Иванкин А.Н., Куликовский А.В. Наносенсорный анализ мясного сырья и растительных объектов. Саарбрюккен: LAP LAMBERT, 2012. 232 с.

[7] Bouzid H.A., Ibourki M., Hamdouch F., Oubannin S., Asbbane A., Hallouch O., Bijla L., Koubachi J., Majourhat K., Gharby S. Moroccan aromatic and medicinal plants: A review of economy, ethnobotany, chemical composition, and biological activities of commonly used plants // Food and Humanity, 2024, v. 2, no. 5. https://doi.org/10.1016/j.foohum.2024.100259

[8] Vaglica А., Porrello F., Ilardi V., Bruno M. The essential oil chemical composition of a rare ethnopharmacoligical plant // Natural Product Research. 2024, no. 7. https://doi.org/10.1080/14786419.2024.2377310

[9] Иванкин А.Н., Чернуха И.М., Кузнецова Т.Г. О качестве растительных и животных жиров // Масложировая промышленность, 2007. № 2. С. 8–11.

[10] Puss K.K., Paaver P., Loog M., Salmar S. Ultrasound effect on a biorefinery lignin-cellulose mixture // Ultrasonics Sonochemistry, 2024, v. 111, no. 12, p. 107071. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2024.107071

[11] Lan H.N., Liu R.Y., Liu Z.H., Li X., Li B.Z., Yuan Y.J. Biological valorization of lignin to flavonoids // Biotechnology Advances, 2023, v. 64, no. 5, p. 108107. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2023.108107

[12] Pham C.D., Dang M.D.T., Ly T.B., Tran K.D., Vo N.T., Do N.H.N, Mai P.T., Le P.K. A review of the extraction methods and advanced applications of lignin-silica hybrids derived from natural sources // International J. of Biological Macromolecules, 2023, v. 230, no. 3, p. 123175. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.123175

[13] Teo H.L., Wahab R.A., Zainal-Abidin M.H., Mark-Lee W.F., Susanti E. Co-production of cellulose and lignin by Taguchi-optimized one-pot deep eutectic solvent-assisted ball milling pretreatment of raw oil palm leaves // International J. of Biological Macromolecules, 2024, v. 280, no. 11, p. 135787. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.135787

[14] Hou Q., Liu Z., Shi Z., Yang H., Wang D., Yang J. A deep eutectic solvent pretreatment with self-cleaning lignin droplets function to efficiently improve the enzymatic saccharification and ethanol production of bamboo residues // Industrial Crops and Products, 2024, v. 216, no. 9, p. 118730. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.118730

[15] Brienza F., Cannella D., Montesdeoca D., Cybulska I., Debecker D.P. A guide to lignin valorization in biorefineries: traditional, recent, and forthcoming approaches to convert raw lignocellulose into valuable materials and chemicals // RSC Sustainability, 2024, v. 2, no. 1, pp. 37–90. https://doi.org/10.1039/d3su00140g

[16] Frias M., Reynoso S., Rambhia S., Noki G., Olson J., Stoeber B., Trajano H.L. Effect of incubation conditions of cellulase hydrolysis on mechanical pulp fibre morphology // Carbohydrate Polymers, 2024, v. 344, no. 10, p. 122529. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122529

[17] Jia W., Zhou M., Yang C., Zhang H., Niu M., Shi H. Evaluating process of auto-hydrolysis prior to kraft pulping on production of chemical pulp for end used paper-grade products // J. of Bioresources and Bioproducts, 2022, v. 7, no. 8, pp. 180–189. https://doi.org/10.1016/j.jobab.2022.05.002

[18] Liu H., Xu S., Li H., He Y. Exploring the dual effect of sodium lignosulfonate-modified LDH treatment and heat processing on elevating corrosion and wear resistance of Ni-W composite coatings // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2024, v. 702, part 2, no. 12, p. 135076. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.135076

[19] Demuner I.F., Gomes B.J.B., Gomes J.S., Coura M.R., Borges F.P., Carvalho A.M., Silva C.M. Improving kraft pulp mill sustainability by lignosulfonates production from processes residues // J. of Cleaner Production, 2021, v. 317, no. 10, p. 128286. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128286

[20] Song Y., Zhong S., Li Y., Dong K., Luo Y., Chu G., Zou H., Sun B. Study on the catalytic degradation of sodium lignosulfonate to aromatic aldehydes over nano-CuO: Process optimization and reaction kinetics // Chinese J. of Chemical Engineering, 2023, v. 53, no. 1, pp. 300–309. doi.org/10.1016/j.cjche.2021.12.028

[21] Wang J., Jiao H., Gao S., Wei J., Yu F., Xie C., Yuan B., Yu S. Potential high-energy-density biofuels from α-pinene and lignin-based phenols via alkylation and subsequent hydrodeoxygenation // Fuel, 2024, v. 374, no. 10, P. 132513. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.132513

[22] Liang G., Zhang S., Xian Y., Chen L. Depressing molybdenite using calcium lignosulfonate in Cu-Mo flotation separation: Interaction and desorption insights // Advanced Powder Technology, 2024, v. 35, no. 11, p. 104665. https://doi.org/10.1016/j.apt.2024.104665

[23] Stanisz M., Smułek W., Popielski K., Klapiszewski L., Kaczorek E., Jesionowski T. Sustainable design of lignin-based spherical particles with the use of green surfactants and its application as sorbents in wastewater treatment // Chemical Engineering Research and Design, 2021, v. 172, no. 8, pp. 34–42. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2021.05.028

[24] Xu Y., Ding H., Luo C., Zheng Y., Xu Y., Li X., Zhang Z., Shen S., Zhang L. Effect of lignin, cellulose and hemicellulose on calcium looping behavior of CaO-based sorbents derived from extrusion-spherization method // Chemical Engineering J., 2018, v. 334, no. 2, pp. 2520–2529. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.11.160

[25] Patel R., Babaei-Ghazvini A., Dunlop M.J., Acharya B. Biomaterials-based concrete composites: A review on biochar, cellulose and lignin // Carbon Capture Science & Technology, 2024, v. 12, no. 9, p. 100232. https://doi.org/10.1016/j.ccst.2024.100232

[26] Yang S., Li Y., Yang Y., Liu R., Zhao Y. Behavior of calcium lignosulfonate under oxygen pressure acid leaching condition // Hydrometallurgy, 2024, v. 227, no. 8, p. 106317. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2024.106317

[27] Feizi Z.H., Kazzaz A.E., Kong F., Fatehi P. Evolving a flocculation process for isolating lignosulfonate from solution // Separation and Purification Technology, 2019, v. 222, no. 9, pp. 254–263. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.04.042

[28] Cave G., Fatehi P. Separation of lignosulfonate from spent liquor of neutral sulphite semichemical pulping process via surfactant treatment // Separation and Purification Technology, 2015, v. 151, no. 9, pp. 39–46. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2015.07.017

[29] Yang J., Xing S., Yang W., Zhang A., Wang W. Application potential of modified waste-lignin as microbial immobilization carriers for improve soil fertility // Reactive and Functional Polymers, 2024, v. 196, no. 3, p. 105837. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2024.105837

[30] Кононов Г.Н. Дендрохимия. Химия, нанохимия и биогеохимия компонентов клеток, тканей и органов древесных растений, в 2 т. М: МГУЛ, 2015. 1112 с.

[31] Кононов Г.Н., Веревкин А.Н., Сердюкова Ю.В., Миронов Д.А. Древесина как химическое сырье. История и современность. IV. Делигнификация древесины как путь получения целлюлозы. Часть I // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2022. Т. 26. № 1. С. 97–113. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-1-97-113

[32] Kiviniemi Е., Mikkola A., Mattila H., Wahlsten M., Lundell T. Oxidative stress and culture atmosphere effects on bioactive compounds and laccase activity in the white rot fungus Phlebia radiata on birch wood substrate // Current Research in Microbial Sciences, 2024, v. 7, p. 100280. https://doi.org/10.1016/j.crmicr.2024.100280

[33] Grellet M.A., Dantur K.I., Perera M.F., Ahmed P.M., Castagnaro A., Arroyo-Lopez F.N., Gallego J.B., Welin B., Ruiz M.R. Genotypic and phenotypic characterization of industrial autochthonous Saccharomyces cerevisiae for the selection of well-adapted bioethanol-producing strains // Fungal Biology, 2022, v. 126, no. 10, pp. 658–673. https://doi.org/10.1016/j.funbio.2022.08.004

[34] Иванкин А.Н., Олиференко Г.Л., Куликовский А.В. Аналитическая химия. М.: КНОРУС, 2021. 300 с.

[35] ГОСТ Р 51880–2002. Определение массовых долей свободных и общих углеводов. Метод высокоэффективной анионной хроматографии. М.: Издательство стандартов, 2002. 12 с.

[36] Лисицын А.Б., Иванкин А.Н., Неклюдов А.Д. Методы практической биотехнологии. М.: Изд-во ВНИИМП, 2002. 408 с.

[37] Huang C., Jeuck B., Du J., Yong Q., Chang H., Jameel H., Phillips R. Novel process for the coproduction of xylo-oligosaccharides, fermentable sugars, and lignosulfonates from hardwood // Bioresource Technology, 2016, v. 219, no. 11, pp. 600–607. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.08.051

[38] Wang Z., Li X., Liu H., Zhou T., Li J., Siddiqui M.A. Enhanced short-chain fatty acids production from anaerobic fermentation of secondary sludge by lignosulfonate addition: Towards circular economy // J. of Cleaner Production, 2024, v. 434, no. 1, p. 140252. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.140252

[39] Меледина Т.В., Давыденко С.Г. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Морфология, химический состав, метаболизм. СПб.: Изд-во Университета ИТМО, 2015. 88 с.

[40] Косолапов В.М., Чуйков В.А., Худякова Х.К., Косолапова В.Г. Минеральные элементы в кормах и методы их анализа. М.: Угрешская типография, 2019. 272 с.

[41] Morales-Palomo S., Tomás-Pejó E., González-Fernández C. Phosphate chelation over calcium impacts yeast growth and lipid production from short-chain fatty acids-rich media // Environmental Technology & Innovation, 2024, v. 36, no. 11, p. 103767. https://doi.org/10.1016/j.eti.2024.103767

[42] Huang Н., Xu J., Sheng Z., Xie R., Zhang H., Chen N., Li S. Effects of dietary phospholipids on growth performance, fatty acid composition, and expression of lipid metabolism related genes of juvenile hybrid // Aquaculture Reports, 2022, v. 22, no. 2, p. 100993. https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2021.100993

[43] Veerasamy V., Neethirajan V., Singarayar M.S., Balasundaram D., Dharmar P., Thilagar S. Microalgal biomass and lipid synergy for omega fatty acid enrichment: A sustainable source for food supplements & nutraceuticals // Algal Research, v. 80, no. 6, p. 103514. https://doi.org/10.1016/j.algal.2024.103514

[44] Di Caprio F. Cultivation processes to select microorganisms with high accumulation ability // Biotechnology Advances, 2021, v. 49, no. 7, p. 107740. doi.org/10.1016/j.biotechadv.2021.107740

[45] Deive F.J., Sanroman M.A. Bioreactor development for the cultivation of extremophilic microorganisms // Current Developments in Biotechnology and Bioengineering. Bioprocesses, Bioreactors and Controls / Eds. Larroche C. et al. Elsevier, 2017, 816 p. doi.org/10.1016/B978-0-444-63663-8.00014-8

[46] Xu J., Zhou J., Du B, Li X., Huang Y., Cao Q., Xu S., Wang W. Research progress on the preparation and application of lignin-based Pickering emulsions: A review // Industrial Crops and Products, 2024, v. 222, no. 12, p. 119723. doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.119723

[47] Ivankin A.N., Oliferenko G.L. Corrosion inhibition with green polymer systems and natural compounds // Polymer Science, Series D, 2024, v. 17, no. 4, pp. 987–994. DOI: 10.1134/S1995421224701697

[48] Иванкин А.Н., Олиференко Г.Л., Устюгов А.В. Кислотная деградация древесных отходов как способ получения целевых продуктов // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2024. Т. 28. № 4. С. 130–137. DOI: 10.18698/2542-1468-2024-4-130-137

[49] Wang J., Seidi F., Shi X., Li C., Huang Y., Xiao H. Unveiling the potential of dual-extrinsic/intrinsic self-healing lignin-based coatings for anticorrosion applications // International Journal of Biological Macromolecules, 2025, v. 285, no. 1, p. 138073. doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.138073

[50] Yin Y., Qin S., Deng S., Li Z., Tang A., Li Q., Liao D., Liu Y. Thermoresponsive lignin-based polyelectrolyte complexes for the preparation of spherical nanoparticles: Application in pesticide encapsulation // International Journal of Biological Macromolecules, 2025, v. 288, no. 2, p. 138623. doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.138623

Сведения об авторах

Иванкин Андрей Николаевич — д-р хим. наук, академик МАН ВШ, профессор кафедры химии и химических технологий лесного комплекса, МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), aivankin@bmstu.ru

Зарубина Анжелла Николаевна — канд. техн. наук, зав. кафедрой химии и химических технологий лесного комплекса, МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), zarubina@bmstu.ru

LIGNOSULFONATES BIOPROCESSING

A.N. Ivankin, A.N. Zarubina

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

aivankin@inbox.ru

The lignin liquors recycling method to obtain yeast biomass by using the producer of baker's yeast Saccharomyces cerevisiae in the course of biosynthesis on a nutrient medium including waste from the pulp and paper industry such as lignosulfonates is described. It is shown that lignosulfonate, as a product of processing wood biomass, can be utilized in the process of bioprocessing in the presence of yeast into nutritious biomass, which is a protein ingredient for subsequent balancing, for example, of animal feed. Analysis of the carbohydrate composition of free sugars in the lignosulfonate part of the initial nutrient medium showed that the ratio of the main carbohydrates: arabinose, galactose, glucose, mannose, xylose, ribose and lactose was 1 : 1,6 : 1,8 : 6,4 : 12,5 : 0,1 : 0,02, which is likely to be used as a nutrient component in biotechnology. The methodology of biosynthesis was determined, optimal conditions for the process using lignosulfonate culture fluid were found, including (g/l of tap water): ammonium hydrogen phosphate — 1; potassium dihydrogen phosphate — 2; potassium hydrogen phosphate — 0,1; potassium chloride — 1,5; magnesium sulfate — 0,5; ammonium sulfate — 3; lignosulfonate — 2,5. It was shown that the process of yeast cultivation at a temperature of 35…40 °C and pH 5,0 allowed obtaining a suspension containing 12…15 g/l of raw yeast cells in 8…10 hours, which can then be separated and used. The study of the amino acid and fatty-acid composition of the biomass confirmed the high biological value of the product, which may be of interest for use in cattle breeding.

Keywords: pulp and paper industry waste, lignosulfonates, baker's yeast Saccharomyces cerevisiae, biorefining

Suggested citation: Ivankin A.N., Zarubina A.N. Biopererabotka lignosul’fonatov [Lignosulfonates bioprocessing]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 94–106. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-94-106

References

[1] Wang Y., Lyu B., Fu H., Li J., Ji L., Gong H., Zhang R., Liu J., Yu H. The development process of plant-based meat alternatives: Raw material formulations and processing strategies. Food Research International, 2023, v. 167, no. 5, p. 112689. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.112689

[2] Zhang J., Meng Z., Cheng Q., Li Q., Zhang Y., Li L., Shi A., Wang Q. Plant-based meat substitutes by high-moisture extrusion: Visualizing the whole process in data systematically from raw material to the products. J. of Integrative Agriculture, 2022, v. 21, no. 8, pp. 2435–2444. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(21)63892-3

[3] Leontovich V.P. Rastitel’nye otkhody i perspektiva ikh ispol’zovaniya [Plant waste and prospects for their use]. Kormoproizvodstvo [Feed Production], 2010, no. 1, pp. 44–46.

[4] Wang Q., Zhang Y., Ma K. Study of the differences in collection scope of raw materials of biomass CHP plants caused by regional factors. J. of Environmental Management, 2024, v. 360, no. 6, p. 121106. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.121106

[5] Zhang K., Zhang W., Xie W., Luo Y., Wei G. Investigation of mechanical properties, chemical composition and microstructure for composite cementitious materials containing waste powder recycled from asphalt mixing plants. J. of Building Engineering, 2024, v. 96, no. 11, p. 110362. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.110362

[6] Kuznetsova T.G., Ivankin A.N., Kulikovsky A.V. Nanosensornyy analiz myasnogo syr’ya i rastitel’nykh ob’ektov [Nanosensory analysis of meat raw materials and plant objects]. Saarbrücken: LAP LAMBERT, 2012, 232 p.

[7] Bouzid H.A., Ibourki M., Hamdouch F., Oubannin S., Asbbane A., Hallouch O., Bijla L., Koubachi J., Majourhat K., Gharby S. Moroccan aromatic and medicinal plants: A review of economy, ethnobotany, chemical composition, and biological activities of commonly used plants. Food and Humanity, 2024, v. 2, no. 5. https://doi.org/10.1016/j.foohum.2024.100259

[8] Vaglica А., Porrello F., Ilardi V., Bruno M. The essential oil chemical composition of a rare ethnopharmacoligical plant. Natural Product Research. 2024, no. 7. https://doi.org/10.1080/14786419.2024.2377310

[9] Ivankin A.N., Chernukha I.M., Kuznetsova T.G. O kachestve rastitel’nykh i zhivotnykh zhirov [On the quality of vegetable and animal fats]. Maslozhirovaya promyshlennost’ [Oil and Fat Industry], 2007, no. 2, pp. 8–11.

[10] Puss K.K., Paaver P., Loog M., Salmar S. Ultrasound effect on a biorefinery lignin-cellulose mixture. Ultrasonics Sonochemistry, 2024, v. 111, no. 12, p. 107071. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2024.107071

[11] Lan H.N., Liu R.Y., Liu Z.H., Li X., Li B.Z., Yuan Y.J. Biological valorization of lignin to flavonoids. Biotechnology Advances, 2023, v. 64, no. 5, p. 108107. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2023.108107

[12] Pham C.D., Dang M.D.T., Ly T.B., Tran K.D., Vo N.T., Do N.H.N, Mai P.T., Le P.K. A review of the extraction methods and advanced applications of lignin-silica hybrids derived from natural sources. International J. of Biological Macromolecules, 2023, v. 230, no. 3, p. 123175. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.123175

[13] Teo H.L., Wahab R.A., Zainal-Abidin M.H., Mark-Lee W.F., Susanti E. Co-production of cellulose and lignin by Taguchi-optimized one-pot deep eutectic solvent-assisted ball milling pretreatment of raw oil palm leaves. International J. of Biological Macromolecules, 2024, v. 280, no. 11, p. 135787. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.135787

[14] Hou Q., Liu Z., Shi Z., Yang H., Wang D., Yang J. A deep eutectic solvent pretreatment with self-cleaning lignin droplets function to efficiently improve the enzymatic saccharification and ethanol production of bamboo residues. Industrial Crops and Products, 2024, v. 216, no. 9, p. 118730. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.118730

[15] Brienza F., Cannella D., Montesdeoca D., Cybulska I., Debecker D.P. A guide to lignin valorization in biorefineries: traditional, recent, and forthcoming approaches to convert raw lignocellulose into valuable materials and chemicals. RSC Sustainability, 2024, v. 2, no. 1, pp. 37–90. https://doi.org/10.1039/d3su00140g

[16] Frias M., Reynoso S., Rambhia S., Noki G., Olson J., Stoeber B., Trajano H.L. Effect of incubation conditions of cellulase hydrolysis on mechanical pulp fibre morphology. Carbohydrate Polymers, 2024, v. 344, no. 10, p. 122529. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122529

[17] Jia W., Zhou M., Yang C., Zhang H., Niu M., Shi H. Evaluating process of auto-hydrolysis prior to kraft pulping on production of chemical pulp for end used paper-grade products. J. of Bioresources and Bioproducts, 2022, v. 7, no. 8, pp. 180–189. https://doi.org/10.1016/j.jobab.2022.05.002

[18] Liu H., Xu S., Li H., He Y. Exploring the dual effect of sodium lignosulfonate-modified LDH treatment and heat processing on elevating corrosion and wear resistance of Ni-W composite coatings. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2024, v. 702, part 2, no. 12, p. 135076. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.135076

[19] Demuner I.F., Gomes B.J.B., Gomes J.S., Coura M.R., Borges F.P., Carvalho A.M., Silva C.M. Improving kraft pulp mill sustainability by lignosulfonates production from processes residues. J. of Cleaner Production, 2021, v. 317, no. 10, p. 128286. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128286

[20] Song Y., Zhong S., Li Y., Dong K., Luo Y., Chu G., Zou H., Sun B. Study on the catalytic degradation of sodium lignosulfonate to aromatic aldehydes over nano-CuO: Process optimization and reaction kinetics. Chinese J. of Chemical Engineering, 2023, v. 53, no. 1, pp. 300–309. doi.org/10.1016/j.cjche.2021.12.028

[21] Wang J., Jiao H., Gao S., Wei J., Yu F., Xie C., Yuan B., Yu S. Potential high-energy-density biofuels from α-pinene and lignin-based phenols via alkylation and subsequent hydrodeoxygenation. Fuel, 2024, v. 374, no. 10, P. 132513. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.132513

[22] Liang G., Zhang S., Xian Y., Chen L. Depressing molybdenite using calcium lignosulfonate in Cu-Mo flotation separation: Interaction and desorption insights. Advanced Powder Technology, 2024, v. 35, no. 11, p. 104665. https://doi.org/10.1016/j.apt.2024.104665

[23] Stanisz M., Smułek W., Popielski K., Klapiszewski L., Kaczorek E., Jesionowski T. Sustainable design of lignin-based spherical particles with the use of green surfactants and its application as sorbents in wastewater treatment. Chemical Engineering Research and Design, 2021, v. 172, no. 8, pp. 34–42. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2021.05.028

[24] Xu Y., Ding H., Luo C., Zheng Y., Xu Y., Li X., Zhang Z., Shen S., Zhang L. Effect of lignin, cellulose and hemicellulose on calcium looping behavior of CaO-based sorbents derived from extrusion-spherization method. Chemical Engineering J., 2018, v. 334, no. 2, pp. 2520–2529. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.11.160

[25] Patel R., Babaei-Ghazvini A., Dunlop M.J., Acharya B. Biomaterials-based concrete composites: A review on biochar, cellulose and lignin. Carbon Capture Science & Technology, 2024, v. 12, no. 9, p. 100232. https://doi.org/10.1016/j.ccst.2024.100232

[26] Yang S., Li Y., Yang Y., Liu R., Zhao Y. Behavior of calcium lignosulfonate under oxygen pressure acid leaching condition. Hydrometallurgy, 2024, v. 227, no. 8, p. 106317. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2024.106317

[27] Feizi Z.H., Kazzaz A.E., Kong F., Fatehi P. Evolving a flocculation process for isolating lignosulfonate from solution. Separation and Purification Technology, 2019, v. 222, no. 9, pp. 254–263. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.04.042

[28] Cave G., Fatehi P. Separation of lignosulfonate from spent liquor of neutral sulphite semichemical pulping process via surfactant treatment. Separation and Purification Technology, 2015, v. 151, no. 9, pp. 39–46. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2015.07.017

[29] Yang J., Xing S., Yang W., Zhang A., Wang W. Application potential of modified waste-lignin as microbial immobilization carriers for improve soil fertility. Reactive and Functional Polymers, 2024, v. 196, no. 3, p. 105837. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2024.105837

[30] Kononov G.N. Dendrokhimiya. Khimiya, nanokhimiya i biogeokhimiya komponentov kletok, tkaney i organov drevesnykh rasteniy [Dendrochemistry. Chemistry, nanochemistry and biogeochemistry of components of cells, tissues and organs of woody plants]. In 2 vol. Moscow: MSFU, 2015, 1112 p.

[31] Kononov G.N., Verevkin A.N., Serdyukova Ju.V., Mironov D.A. Drevesina kak khimicheskoe syr’e. Istoriya i sovremennost’. IV. Delignifikatsiya drevesiny kak put’ polucheniya tsellyulozy. Chast’ I [Wood as chemical raw material. History and modernity. IV. Wood delignification to produce cellulose. Part I]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2022, vol. 26, no. 1, pp. 97–113. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-1-97-113

[32] Kiviniemi Е., Mikkola A., Mattila H., Wahlsten M., Lundell T. Oxidative stress and culture atmosphere effects on bioactive compounds and laccase activity in the white rot fungus Phlebia radiata on birch wood substrate. Current Research in Microbial Sciences, 2024, v. 7, p. 100280. https://doi.org/10.1016/j.crmicr.2024.100280

[33] Grellet M.A., Dantur K.I., Perera M.F., Ahmed P.M., Castagnaro A., Arroyo-Lopez F.N., Gallego J.B., Welin B., Ruiz M.R. Genotypic and phenotypic characterization of industrial autochthonous Saccharomyces cerevisiae for the selection of well-adapted bioethanol-producing strains. Fungal Biology, 2022, v. 126, no. 10, pp. 658–673. https://doi.org/10.1016/j.funbio.2022.08.004

[34] Ivankin A.N., Oliferenko G.L., Kulikovsky A.V. Analiticheskaya himiya [Analytical chemistry]. Moscow: Knorus, 2021, 300 p.

[35] GOST R 51880–2002. Opredelenie massovykh doley svobodnykh i obshchikh uglevodov. Metod vysokoeffektivnoy anionnoy khromatografii [Determination of mass fractions of free and total carbohydrates. High performance anion chromatography method] Moscow: Standards, 2002, 12 p.

[36] Lisitsyn A.B., Ivankin A.N., Neklyudov A.D. Metody prakticheskoy biotekhnologii [Methods of practical biotechnology]. Moscow: VNIIMP, 2002, 408 p.

[37] Huang C., Jeuck B., Du J., Yong Q., Chang H., Jameel H., Phillips R. Novel process for the coproduction of xylo-oligosaccharides, fermentable sugars, and lignosulfonates from hardwood. Bioresource Technology, 2016, v. 219, no. 11, pp. 600–607. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.08.051

[38] Wang Z., Li X., Liu H., Zhou T., Li J., Siddiqui M.A. Enhanced short-chain fatty acids production from anaerobic fermentation of secondary sludge by lignosulfonate addition: Towards circular economy. J. of Cleaner Production, 2024, v. 434, no. 1, p. 140252. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.140252

[39] Meledina T.V., Davydenko S.G. Drozhzhi Saccharomyces cerevisiae. Morfologiya, khimicheskiy sostav, metabolizm. [Yeast Saccharomyces cerevisiae. Morphology, chemical composition, metabolism]. St. Petersburg: ITMO University, 2015, 88 p.

[40] Kosolapov V.M., Chuikov V.A., Khudyakova H.K., Kosolapova V.G. Mineral’nye elementy v kormakh i metody ikh analiza [Mineral elements in feed and methods of their analysis]. Moscow: Ugreshskaya Printing House, 2019, 272 p.

[41] Morales-Palomo S., Tomás-Pejó E., González-Fernández C. Phosphate chelation over calcium impacts yeast growth and lipid production from short-chain fatty acids-rich media. Environmental Technology & Innovation, 2024, v. 36, no. 11, p. 103767. https://doi.org/10.1016/j.eti.2024.103767

[42] Huang Н., Xu J., Sheng Z., Xie R., Zhang H., Chen N., Li S. Effects of dietary phospholipids on growth performance, fatty acid composition, and expression of lipid metabolism related genes of juvenile hybrid. Aquaculture Reports, 2022, v. 22, no. 2, p. 100993. https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2021.100993

[43] Veerasamy V., Neethirajan V., Singarayar M.S., Balasundaram D., Dharmar P., Thilagar S. Microalgal biomass and lipid synergy for omega fatty acid enrichment: A sustainable source for food supplements & nutraceuticals. Algal Research, v. 80, no. 6, p. 103514. https://doi.org/10.1016/j.algal.2024.103514

[44] Di Caprio F. Cultivation processes to select microorganisms with high accumulation ability. Biotechnology Advances, 2021, v. 49, no. 7, p. 107740. doi.org/10.1016/j.biotechadv.2021.107740

[45] Deive F.J., Sanroman M.A. Bioreactor development for the cultivation of extremophilic microorganisms. Current Developments in Biotechnology and Bioengineering. Bioprocesses, Bioreactors and Controls. Eds. Larroche C. et al. Elsevier, 2017, 816 p. doi.org/10.1016/B978-0-444-63663-8.00014-8

[46] Xu J., Zhou J., Du B, Li X., Huang Y., Cao Q., Xu S., Wang W. Research progress on the preparation and application of lignin-based Pickering emulsions: A review. Industrial Crops and Products, 2024, v. 222, no. 12, p. 119723. doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.119723

[47] Ivankin A.N., Oliferenko G.L. Corrosion inhibition with green polymer systems and natural compounds. Polymer Science, Series D, 2024, v. 17, no. 4, pp. 987–994. DOI: 10.1134/S1995421224701697

[48] Oliferenko G.L., Ivankin A.N., Ustyugov A.V. Kislotnaya degradatsiya drevesnykh otkhodov kak sposob polucheniya tselevykh produktov [Wood waste acid degradation to obtain target products]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2024, vol. 28, no. 4, pp. 130–137. DOI: 10.18698/2542-1468-2024-4-130-137

[49] Wang J., Seidi F., Shi X., Li C., Huang Y., Xiao H. Unveiling the potential of dual-extrinsic/intrinsic self-healing lignin-based coatings for anticorrosion applications. International J. of Biological Macromolecules, 2025, v. 285, no. 1, p. 138073. doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.138073

[50] Yin Y., Qin S., Deng S., Li Z., Tang A., Li Q., Liao D., Liu Y. Thermoresponsive lignin-based polyelectrolyte complexes for the preparation of spherical nanoparticles: Application in pesticide encapsulation. International J. of Biological Macromolecules, 2025, v. 288, no. 2, p. 138623. doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.138623

Authors’ information

Ivankin Andrey Nikolayevich — Dr. Sci. (Chem.), Member of The International Higher Education Academy Of Sciences (IHEAS), Professor of the Department of Chemistry BMSTU (Mytishchi branch), aivankin@bmstu.ru

Zarubina Angella Nikolaevna — Cand. Sci. (Tehn.), Associate Professor, Head of the Department of Chemistry and Chemical Technologies of the Forest Complex BMSTU (Mytishchi branch), zarubina@bmstu.ru

9

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОДУКТА БИОТРАНСФОРМАЦИИ ЛИСТОВОГО ОПАДА БАЗИДИАЛЬНЫМИ ГРИБАМИ

107-119

УДК 630.416.11:582.284:66.092

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-107-119

Шифр ВАК 4.1.3

А.Н. Веревкин, Г.Н. Кононов

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

verevkin@bmstu.ru

Рассмотрена возможность использования продукта биотрансформации листового опада базидиальными грибами в качестве белковых кормовых добавок. Отмечается, что для биотрансформации углеводов растительных отходов используют различные микроорганизмы — бактерии, дрожжи, актиномицеты и грибы. Проанализированы методы биоконверсии целлюлозо-лигниновых материалов. Дана характеристика базидиальных грибов, использующихся для биотрансформации растительного сырья. Охарактеризованы отдельные представители дереворазрушающих грибов, их ферментативная система. Показана способность дереворазрушающих грибов питаться за счет прямого ферментативного расщепления лигноцеллюлозного комплекса древесины приводит к изменению компонентного состава продукта биотрасформации растительного сырья. Приведены данные о компонентном составе древесной зелени. Исследован компонентный состав субстрата после культивирования грибов Pleurotus ostreatus. Установлено содержание необходимых компонентов в листовом опаде для развития грибов Pleurotus ostreatus (вешенки обыкновенной). В процессе культивирования грибы утилизируют экстрактивные вещества и легкогидролизуемые полисахариды субстрата. После культивирования грибов Pleurotus ostreatus в субстрате уменьшается общее содержание экстрактивных веществ, Общее содержание полисахаридов в результате биотрансформации уменьшается на 20 %, а лигниновых веществ на 16 %. Содержание минеральных веществ практически не изменяется. Установлено присутствие золе субстратов железа, меди и кальций. Отмечено, что в процессе культивирования происходит их усвоение телом гриба Pleurotus ostreatus с последующим снижением их содержания в продукте биодеградации листового опада. Содержание свинца в продукте биодеструкции штаммом грибов Pleurotus ostreatus на листовом опаде березы не превышает допустимый уровень для продуктов и кормовых добавок. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования опавших листьев березы в качестве биотехнологического сырья.

Ключевые слова: дереворазрушающие грибы, микологически разрушенная древесина, лигноуглеводный комплекс

Ссылка для цитирования: Веревкин А.Н., Кононов Г.Н. Применение продукта биотрансформации листового опада базидиальными грибами // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 107–119. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-107-119

Список литературы

[1] Зябрева Н.В. Прямая биоконверсия целлюлозосодержащих материалов термофильными анаэробами: дис. ... канд. техн. наук. М., 2001. 197 с.

[2] Чхенкели В.А. Биоэкологические аспекты изучения и использования биологически активных веществ дереворазрушающего гриба Coriolus Pubescens (Shum.: Fr.) Quel: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Иркутск, 2006. 384 с.

[3] Емцев В.Т., Мишустин Е.Н. Сельскохозяйственная микробиология: учебник для академического бакалавриата. М.: Юрайт, 2019. 197 с.

[4] Дедков В.Н. Разработка биотехнологии кормового белка из растительного сырья: дис. ... канд. техн. наук. Воронеж, 2014. 146 с.

[5] Бутова С.Н. Биотехнологическая деградация отходов растительного сырья. М.: Россельхозакадемия, 2004. 320 с.

[6] Емцев В.Т., Мишустин Е.Н. Микробиология. М.: Юрайт, 2018. 428 с.

[7] Елинов Н.П. Химическая микробиология. М.: Высшая школа, 1989. 448 с.

[8] Машанов А.И., Величко Н.А., Ташлыкова Е.Е. Биоконверсия растительного сырья. Красноярск: Изд-во Красноярского ГАУ, 2014. 223 с.

[9] Грачева И.М., Крявова А.Ю. Технология ферментных препаратов. М.: Элевар, 2000. 512 с.

[10] Клячко Н.Л. Ферменты — биологические катализаторы: основные принципы действия // Соросовский образовательный журнал, 1997. № 3. С. 58–63

[11] Замолодчиков Д.Г., Грабовский В.И., Курц В.А. Влияние объемов лесопользования на углеродный баланс лесов России: прогнозный анализ по модели CBM-CFS3 // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. 2014. № 1. С. 5–18.

[12] Потыкалова М.В. Пороки древесины. Архангельск: Изд-во САФУ, 2011. 39 с.

[13] Веревкин А.Н., Кононов Г.Н., Машута Н.П., Сердюкова Ю.В., Воликова А.С. Культивирование дереворазрушающих грибов рода Phellinus на древесине березы // Технология и оборудование для переработки древесины: науч. тр. М.: МГУЛ, 2016. Вып. 381. С. 85–88.

[14] Меледина Т.В., Давыденко С.Г. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Морфология, химический состав, метаболизм. СПб.: Изд-во Университета ИТМО, 2015. 88 с.

[15] Тарнопольская В.В., Алаудинова Е.В., Миронов П.В. Перспективы использования базидиальных грибов для получения кормовых продуктов // Хвойные бореальной зоны, 2016. Т. 37. № 5–6. С. 338–341.

[16] Chen B., Perumal P., Illikainen M., Ye G. A review on the utilization of municipal solid waste incineration (MSWI) bottom ash as a mineral resource for construction materials // J. of Building Engineering, 2023, v. 71, pp.106–138.

[17] Рабинович М.Л., Болобова А.В., Кондращенко В.И. Теоретические основы биотехнологии древесных композитов: в 2 кн. Кн. I. Древесина и разрушающие ее грибы / под ред. М.Л. Рабиновича. М.: Наука, 2001. 264 с.

[18] Семенкова И.Г. Фитопатология. Дереворазрушающие грибы, гнили и патологические окраски древесины (определительные таблицы). М.: МГУЛ, 2008. 72 с.

[19] Азаров В.И., Кононов Г.Н., Горячев Н.Л. Изучение компонентного состава микологически разрушенной древесины // Технология и оборудование для переработки древесины: науч. тр. М.: МГУЛ, 2012. Вып. 358. С. 126–131.

[20] Кононов Г.Н. Дендрохимия. Химия, нанохимия и биогеохимия компонентов клеток, тканей и органов древесных растений. Т. I, II. М.: МГУЛ, 2015. 1111 с.

[21] Мельникова Е.А., Тарченкова Т.М., Миронов П.В. Использование глубинной биомассы мицелия Pleurotus pulmonarius в качестве посевного материала для выращивания плодовых тел // Хвойные бореальной зоны, 2013. Т. 31. № 3–4. С. 97–100.

[22] Мамаева О.О., Исаева Е.В., Лоскутов С.Р., Пляшечник М.А. Компонентный состав продукта биодеструкции опавших листьев базидиальными грибами Pleurotus pulmonarius (штамм РР-3.2) // Химия растительного сырья, 2021. № 1. С. 277–285.

[23] Кононов Г.Н., Веревкин А.Н., Сердюкова Ю.В., Жукова В.А. Древесина как химическое сырье. История и современность. IV. Делигнификация древесины как путь получения целлюлозы. Часть II // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2022. Т. 26. № 2. С. 69–84. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-2-69-84.

[24] Веревкин А.Н., Зуева Н.Н., Войводов К.И., Яковлева В.И., Березин И.В. Кинетический механизм многосубстратных обратимых реакций в гетерогенных биокаталитических системах // Биохимия, 1986. Т. 51. № 3. С. 395–403.

[25] Гелес И.С. Древесное сырье — стратегическая основа и резерв цивилизации. Петрозаводск: Изд-во Карельского научного центра РАН, 2007. 499 с.

[26] Li A.-H., Yuan F.-X., Groenewald M., Bensch K., Yurkov A.M., Li K., Han P.-J., Guo L.-D., Aime M.C., Sampaio J.P., Jindamorakot S., Turchetti B., Inacio J., Fungsin B., Wang Q.-M. Diversity and phylogeny of basidiomycetous yeasts from plant leaves and soil: Proposal of two new orders, three new families, eight new genera and one hundred and seven new species // Studies in Mycology, 2020, v. 96, pp. 17–140.

[27] Маркова М.Е., Урьяш В.Ф., Степанова Е.А., Груздева А.Е., Гришатова Н.В., Демарин В.Т., Туманова А.Н. Сорбция тяжелых металлов высшими грибами и химином разного происхождения в опытах in vitro // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия: Биология. Нижний Новгород: Изд-во ННГУ, 2008. № 6. С. 1118–124.

[28] Zhenju B., Xinqi G., Jing Z., Yafang L., Li Y. Antifungal activity of heat-treated wood extract against wood decay fungi // International Biodeterioration & Biodegradation, 2024, v. 193, pp. 1043–1058.

[29] Wenjing Z., Zhiyang D., Tianyi L., Jianfen L., Jun L. Fermentation with edible mushroom mycelia improves flavor characteristics and techno-functionalities of soybean protein // Food Bioscience, 2024, v. 59, pp. 1023–1041.

[30] Hakan B., Hilal Y., Hale Ö., Candan T., Hyunchae J., Kaichang L., Kimberly M., Hanshu D., Feng X. Purification and characterization of manganese peroxidase from wood-degrading fungus Trichophyton rubrum LSK-27 // Enzyme and Microbial Technology, 2004, v. 34, pp. 87–92.

[31] Embacher J., Zeilinger S., Kirchmair M., Luis M., Rodriguez-R., Neuhauser S. Wood decay fungi and their bacterial interaction partners in the built environment — A systematic review on fungal bacteria interactions in dead wood and timber // Fungal Biology Reviews, 2023, v. 45, pp. 100–113.

[32] Du H., Ayouz M., Lv P., Perré P. A lattice-based system for modeling fungal mycelial growth in complex environments // Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 2018, v. 511, pp. 191–206.

[33] Азаров В.И., Винославский В.А., Кононов Г.Н. Лабораторный практикум по химии древесины и синтетических полимеров. М.: МГУЛ, 2006. 248 с.

[34] Йенсен В., Илвессало-Пряффли М.С., Норин Т. Химия древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1982. 399 с.

[35] Кононов Г.Н. Химия древесины и ее основных компонентов. М.: МГУЛ, 1999. 247 с.

[36] Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа. М.: Химия, 1973. 584 с.

[37] Решетникова И.А., Газарян И.Г., Веревкин А.Н., Фечина В.А., Мирошниченко Т.Г., Егоров А.М. Поиск грибов-продуцентов пероксидазы // Микробиология и фитопатология, 1992. Т. 26. № 5. С. 383–387.

[38] Vitiello L., Salzano de Luna M., Ambrogi V., Filippone G. A simple rheological method for the experimental assessment of the fiber percolation threshold in short fiber biocomposites // Composites Science and Technology, 2024, v. 245, pp. 1103–1110.

[39] Wojno S., Ahlinder A.,Altskär A., Stading M., Abitbol T., Kádár R. Percolation and phase behavior in cellulose nanocrystal suspensions from nonlinear rheological analysis // Carbohydrate Polymers, 2023, v. 15, pp. 1206–1211.

[40] Radhika N., Sachdeva S., Kumar M. Lignin depolymerization and biotransformation to industrially important chemicals/biofuels // Fuel, 2022, v. 312, pp. 1215–1229.

[41] Wang Y., Zhang Zh., Fan H., Wang J. Wood carbonization as a protective treatment on resistance to wood destroying fungi // International Biodeterioration & Biodegradation, 2018, v. 129, pp. 42–49.

[42] Mishra V. Jana A., Jana M., Gupta A. Enhancement in multiple lignolytic enzymes production for optimized lignin degradation and selectivity in fungal pretreatment of sweet sorghum bagasse // Bioresource Technology, 2017, v. 236, pp. 49–59.

Сведения об авторах

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

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

APPLICATION OF THE LEAF LITTER BIOTRANSFORMATION PRODUCT BY BASIDIAL FUNGI

A.N. Verevkin, G.N. Kononov

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

verevkin@bmstu.ru

The possibility of using the biotransformation product of leaf litter by basidium fungi as protein feed additives is considered. Various microorganisms, such as bacteria, yeast, actinomycetes, and fungi, are used for biotransformation of carbohydrates from plant waste. Methods of bioconversion of cellulose-lignin materials are analyzed. The characteristics of basidium fungi used for biotransformation of raw plant materials are given. Individual representatives species of wood-destroying fungi and their enzymatic system are characterized. The ability of wood-destroying fungi to feed due to direct enzymatic cleavage of the lignocellulose complex of wood is shown to lead to a change in the component composition of the biotransformation product of plant raw materials. Data on the component composition of tree greens are presented. The component composition of the substrate after cultivation of Pleurotus ostreatus was investigated. The content of necessary components in leaf litter for the development of Pleurotus ostreatus (oyster mushroom) has been established. During cultivation, fungi utilize extractive substances and easily hydrolyzable polysaccharides of the substrate. After cultivation of Pleurotus ostreatus, the total content of extractive substances in the substrate decreases, the total content of polysaccharides decreases by 20 % as a result of biotransformation, and lignin substances by 16 %. The mineral content is practically unchanged. The ash of the substrates contains iron, copper and calcium. During cultivation, they are absorbed by the body of the fungus Pleurotus ostreatus, followed by a decrease in their content in the biodegradation product of leaf litter. The lead content in the biodegradation product of the Pleurotus ostreatus strain on birch leaf litter does not exceed the permissible level for products and feed additives. The obtained results indicate the possibility of using fallen birch leaves as biotechnological raw materials.

Keywords: wood-destroying fungi, mycologically destroyed wood, lignocarbohydrate complex

Suggested citation: Verevkin A.N., Kononov G.N. Primenenie produkta biotransformatsii listovogo opada bazidial’nymi gribami [Application of the leaf litter biotransformation product by basidial fungi]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 107–119. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-107-119

References

[1] Zyabreva N.V. Pryamaya biokonversiya tsellyulozosoderzhashchikh materialov termo-fil’nymi anaerobami [Direct bioconversion of cellulose-containing materials by thermophilic anaerobes]. Diss. Cand. Sci. (Tech.). Moscow, 2001, 197 p.

[2] Chkhenkeli V.A. Bioekologicheskie aspekty izucheniya i ispol’zovaniya biologicheski ak-tivnykh veshchestv derevorazrushayushchego griba Coriolus Pubescens (Shum.: Fr.) Quel [Bioecological aspects of the study and use of biologically active substances of the wood-decaying fungus Coriolus Pubescens (Shum.: Fr.) Quel.]. Abstract Diss. Dr. Sci. (Biol.). Irkutsk, 2006, 384 p.

[3] Emtsev V.T., Mishustin E.N. Sel’skokhozyaystvennaya mikrobiologiya [Agricultural microbiology]. Moscow: Yurayt, 2019, 197 p.

[4] Dedkov V.N. Razrabotka biotekhnologii kormovogo belka iz rastitel’nogo syr’ya [Development of biotechnology for feed protein from plant raw materials]. Diss. Cand. Sci. (Tech.). Voronezh, 2014, 146 p.

[5] Butova S.N. Biotekhnologicheskaya degradatsiya otkhodov rastitel’nogo syr’ya [Biotechnological degradation of waste plant materials]. Moscow: Russian Agricultural Academy, 2004, 320 p.

[6] Emtsev V.T., Mishustin E.N. Mikrobiologiya [Microbiology]. Moscow: Yurayt, 2018, 428 p.

[7] Elinov N.P. Khimicheskaya mikrobiologiya. [Chemical microbiology]. Moscow: High School, 1989, 448 p.

[8] Mashanov A.I., Velichko N.A., Tashlykova E.E.Biokonversiya rastitel’nogo syr’ya [Bioconversion of plant raw materials. Study manual]. Krasnoyarsk: Krasnoyarsk state agrarian university, 2014, 223 p.

[9] Gracheva I.M., Kryavova A.Yu. Tekhnologiya fermentnykh preparatov [Technology of enzyme preparations]. Moscow: Elevar, 2000, 512 p.

[10] Klyachko N.L. Fermenty — biologicheskie katalizatory: osnovnye printsipy deystviya [Enzymes — biological catalysts: basic principles of action]. Sorosovskiy obrazovatel’nyy zhurnal [Soros Educational J.], 1997, no. 3, pp. 58–63.

[11] Zamolodchikov D. G., Grabovsky V. I., Kurts V. A. Vliyanie ob’emov lesopol’zovaniya na uglerodnyy balans lesov Rossii: prognoznyy analiz po modeli CBM-CFS3 [The influence of forest use volumes on the carbon balance of Russian forests: forecast analysis using the CBM-CFS3 model]. Trudy Sankt-Peterburgskogo NII lesnogo khozyaystva [Proceedings St. Petersburg scientific research Institute of Forestry], 2014, no. 1, pp. 5–18.

[12] Potykalova M.V. Poroki drevesiny [Defects of wood]. Arkhangelsk: SAFU, 2011, 39 p.

[13] Verevkin A.N., Kononov G.N., Mashuta N.P., Serdyukova Yu.V., Volikova A.S. Kul’tivirovanie derevorazrushayushchikh gribov roda Phellinus na drevesine berezy [Cultivation of wood-decaying fungi of the genus Phellinus on birch wood]. Tekhnologiya i oborudovanie dlya pererabotki drevesiny: nauchnye trudy [Technology and equipment for wood processing: scientific works]. Moscow: MGUL, 2016, v. 381, pp. 85–88.

[14] Meledina T.V., Davydenko S.G. Drozhzhi Saccharomyces cerevisiae. Morfologiya, ximicheskij sostav, metabolizm [Yeast Saccharomyces cerevisiae. Morphology, chemical composition, metabolism]. St. Petersburg: ITMO University, 2015, 88 p.

[15] Tarnopolskaya V.V., Alaudinova E.V., Mironov P.V. Perspektivy ispol’zovaniya bazi-dial’nykh gribov dlya polucheniya kormovykh produktov [Prospects for using basidiomycetes to produce feed products]. Khvoynye boreal’noy zony [Conifers of the boreal zone], 2016, t. 37, no. 5–6, pp. 338–341.

[16] Chen B., Perumal P., Illikainen M., Ye G. A review on the utilization of municipal solid waste incineration (MSWI) bottom ash as a mineral resource for construction materials. J. of Building Engineering, 2023, v. 71, pp. 106–138.

[17] Rabinovich M.L., Bolobova A.V., Kondrashchenko V.I. Teoreticheskie osnovy biotekhnologii drevesnykh kompozitov: v 2 kn. Kn. I. Drevesina i razrushayushchie ee griby [Theoretical foundations of biotechnology of wood composites], in 2 books. Book I. Wood and fungi that destroy it. Moscow: Nauka [Science], 2001, 264 p.

[18] Semenkova I.G. Fitopatologiya. Derevorazrushayushchie griby, gnili i patologicheskie okraski drevesiny (opredelitel’nye tablitsy) [Plant pathology. Wood-destroying fungi, rot and pathological colors of wood (identification tables)]. Moscow: MGUL, 2008, 72 p.

[19] Azarov V.I., Kononov G.N., Goryachev N.L. Fitopatologiya. Derevorazrushayushchie griby, gnili i patologicheskie okraski drevesiny (opredelitel’nye tablitsy) [Phytopathology. Wood-destroying fungi, rot and pathological colors of wood (identification tables)]. Tekhnologiya i oborudovanie dlya pererabotki drevesiny: nauchnye trudy [Technology and equipment for wood processing: scientific works]. Moscow: MGUL, 2012, v. 358, pp. 126–131.

[20] Kononov G.N. Dendrokhimiya. Khimiya, nanokhimiya i biogeokhimiya komponentov kletok, tkaney i organov drevesnykh rasteniy [Dendrochemistry. Chemistry, nanochemistry and biogeochemistry of components of cells, tissues and organs of woody plants]. V. I, II. Moscow: Moscow State Publishing House University of Forests, 2015, 1111 p.

[21] Melnikova E.A., Tarchenkova T.M., Mironov P.V. Ispol’zovanie glubinnoy biomassy mitseliya Pleurotus pulmonarius v kachestve posevnogo materiala dlya vyrashchivaniya plodovykh tel [Use of deep biomass of Pleurotus pulmonarius mycelium as seed material for growing fruiting bodies]. Khvoynye boreal’noy zony [Conifers of the boreal zone], 2013, t. 31, no. 3–4, pp. 97–100.

[22] Mamaeva O.O., Isaeva E.V., Loskutov S.R., Plyashechnik M.A. Komponentnyy sostav produkta biodestruktsii opavshikh list’ev bazidial’nymi gribami Pleurotus pulmonarius (shtamm RR-3.2) [Component composition of the product of biodestruction of fallen leaves by basidiomycetes Pleurotus pulmonarius (strain PP-3.2)]. Khimiya rastitel’nogo syr’ya [Chemistry of plant materials], 2021, no. 1, pp. 277–285.

[23] Kononov G.N., Verevkin A.N., Serdyukova Ju.V., Zhukova V.A. Drevesina kak khimicheskoe syr’e. Istoriya i sovremennost’. IV. Delignifikatsiya drevesiny kak put’ polucheniya tsellyulozy. Chast’ II [Wood as chemical raw material. History and modernity. IV. Wood delignification as a way to produce cellulose. Part II]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2022, vol. 26, no. 2, pp. 69–84. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-2-69-84etin, 2019. T. 23. № 5. pp. 95–100. DOI: 10.18698/2542-1468-2019-5-95-100

[24] Verevkin A.N., Zueva N.N., Voyvodov K.I., Yakovleva V.I., Berezin I.V. Kineticheskiy mekhanizm mnogosubstratnykh obratimykh reaktsiy v geterogennykh biokataliticheskikh sistemakh [Kinetic mechanism of multisubstrate reversible reactions in heterogeneous biocatalytic systems]. Biokhimiya [Biochemistry], 1986, t. 51, no. 3, pp. 395–403.

[25] Geles I.S. Drevesnye resursy — strategicheskaya osnova i rezerv tsivilizatsii [Wood resources are the strategic basis and reserve of civilization]. Petrozavodsk: Karelian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2007, 499 p.

[26] Li A.-H., Yuan F.-X., Groenewald M., Bensch K., Yurkov A.M., Li K., Han P.-J., Guo L.-D., Aime M.C., Sampaio J.P., Jindamorakot S., Turchetti B., Inacio J., Fungsin B., Wang Q.-M. Diversity and phylogeny of basidiomycetous yeasts from plant leaves and soil: Proposal of two new orders, three new families, eight new genera and one hundred and seven new species. Studies in Mycology, 2020, v. 96, pp. 17–140.

[27] Markova M.E., Uryash V.F., Stepanova E.A., Gruzdeva A.E., Grishatova N.V., Demarin V.T., Tumanova A.N. Sorbtsiya tyazhelykh metallov vysshimi gribami i khiminom raznogo proiskhozhdeniya v opytakh invitro [Sorption of heavy metals by higher fungi and chymines of various origins in invitro experiments]. Vestnik NNGU [Bulletin of Nizhny Novgorod State University]. Seriya Biologiya [Biology Series]. Nizhny Novgorod: NNGU, 2008, no. 6, pp. 1118–124.

[28] Zhenju B., Xinqi G., Jing Z., Yafang L., Li Y. Antifungal activity of heat-treated wood extract against wood decay fungi. International Biodeterioration & Biodegradation, 2024, v. 193, pp. 1043–1058.

[29] Wenjing Z., Zhiyang D., Tianyi L., Jianfen L., Jun L. Fermentation with edible mushroom mycelia improves flavor characteristics and techno-functionalities of soybean protein. Food Bioscience, 2024, v. 59, pp. 1023–1041.

[30] Hakan B., Hilal Y., Hale Ö., Candan T., Hyunchae J., Kaichang L., Kimberly M., Hanshu D., Feng X. Purification and characterization of manganese peroxidase from wood-degrading fungus Trichophyton rubrum LSK-27. Enzyme and Microbial Technology, 2004, v. 34, pp. 87–92.

[31] Embacher J., Zeilinger S., Kirchmair M., Luis M., Rodriguez-R., Neuhauser S. Wood decay fungi and their bacterial interaction partners in the built environment — A systematic review on fungal bacteria interactions in dead wood and timber. Fungal Biology Reviews, 2023, v. 45, pp. 100–113.

[32] Du H., Ayouz M., Lv P., Perré P. A lattice-based system for modeling fungal mycelial growth in complex environments. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 2018, v. 511, pp. 191–206.

[33] Azarov V.I., Vinoslavsky V.A., Kononov G.N. Laboratornyy praktikum po khimii drevesiny i sinteticheskikh polimerov [Laboratory workshop on the chemistry of wood and synthetic polymers]. Moscow: MGUL, 2006, 248 p.

[34] Jensen V., Ilvessalo-Pryaffli M. S., Norin T., etc. Khimiya drevesiny [Chemistry of wood]. Moscow: Lesn. prom-st, 1982, 399 p.

[35] Kononov G.N. Khimiya drevesiny i ee osnovnykh komponentov [Chemistry of wood and its main components]. Moscow: MSFU, 1999, 247 p.

[36] Alekseev V.N. Kurs kachestvennogo khimicheskogo polumikroanaliza [Course of qualitative chemical semi-microanalysis]. Moscow: Khimiya (Chemistry), 1973, 584 p.

[37] Reshetnikova I.A., Gazaryan I.G., Verevkin A.N., Fechina V.A., Miroshnichenko T.G., Egorov A.M. Poisk gribov-produtsentov peroksidazy [Search for peroxidase-producing fungi]. Mikrobiologiya i fitopatologiya [Microbiology and phytopathology], 1992, t. 26, no. 5, pp. 383–387.

[38] Vitiello L., Salzano de Luna M., Ambrogi V., Filippone G. A simple rheological method for the experimental assessment of the fiber percolation threshold in short fiber biocomposites. Composites Science and Technology, 2024, v. 245, pp. 1103–1110.

[39] Wojno S., Ahlinder A.,Altskär A., Stading M., Abitbol T., Kádár R. Percolation and phase behavior in cellulose nanocrystal suspensions from nonlinear rheological analysis. Carbohydrate Polymers, 2023, v. 15, pp. 1206–1211.

[40] Radhika N., Sachdeva S., Kumar M. Lignin depolymerization and biotransformation to industrially important chemicals/biofuels. Fuel, 2022, v. 312, pp. 1215–1229.

[41] Wang Y., Zhang Zh., Fan H., Wang J. Wood carbonization as a protective treatment on resistance to wood destroying fungi. International Biodeterioration & Biodegradation, 2018, v. 129, pp 42–49.

[42] Mishra V. Jana A., Jana M., Gupta A. Enhancement in multiple lignolytic enzymes production for optimized lignin degradation and selectivity in fungal pretreatment of sweet sorghum bagasse. Bioresource Technology, 2017, v. 236, pp. 49–59.

Authors’ information

Verevkin Aleksey Nikolayevich — Cand. Sci. (Chem.), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), verevkin@bmstu.ru

Kononov Georgy Nikolaevich — Dr. Sci. (Tech.), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), Academician of the Russian Academy of Natural Sciences, academician, Secretary of the Section «Chemistry and Chemical Technology of Wood» of the D.I. Mendeleev Russian Chemical Society, kononov@bmstu.ru

10

ПОЛУЧЕНИЕ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ ОДНОЛЕТНИХ РАСТЕНИЙ С ПРЕДГИДРОЛИЗНЫМ РАЗМОЛОМ ВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ

120-134

УДК 676.1.02 + 630.86

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-120-134

Шифр ВАК 4.3.4

Л.В. Юртаева

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева», Россия, 660037, г. Красноярск, Проспект им. газеты «Красноярский рабочий», д. 31

2052727@mail.ru

Описана возможность получения микрокристаллической целлюлозы из альтернативных дорогой деловой древесине источников сырья — однолетних растений. Проведены сульфатные варки образцов пшеничной соломы (Triticum sp.) и костры технической конопли сорта Сурская в лабораторном автоклаве с последующим размолом волокнистой суспензии в полупромышленной дисковой мельнице от 15…85 градусов Шоппер — Риглера (°ШР), химической обработкой образцов целлюлозы (условия гидролиза в зависимости от степени помола: температура t = 80…100 °С, концентрация соляной кислоты 54,75…91,25 г/л, время 60…120 мин). Получены количественные данные о бумагообразующих свойствах волокнистой массы — длине волокна, водоудерживающей способности, фракционном составе с различным содержанием лигнина и разной степенью помола. Выявлено, что количественные значения разрывной длины при степени помола 85 °ШР у образцов из пшеничной соломы в 1,3 раза больше, чем у образцов из костры технической конопли, сопротивление раздиранию в 1,2 раза, сопротивление продавливанию отличается незначительно, всего на 10 %. Проанализирован характер изменения степени полимеризации и насыпной плотности образцов конечного продукта после химической обработки. Определены наиболее эффективные условия ее проведения. Рассмотрена возможность регулирования качественных показателей микрокристаллической целлюлозы в зависимости от ее назначения. Установлено, что предварительный размол в водной среде, уменьшает «жесткость» процесса гидролиза и позволяет снизить степень полимеризации у образцов микрокристаллической целлюлозы из костры технической конопли на 78 %, пшеничной соломы — на 56 %. Результаты исследования могут служить основой для создания экономически выгодного технологического процесса при получении микрокристаллической целлюлозы.

Ключевые слова: размол, микрокристаллическая целлюлоза, гидролиз, фибрилляция, однолетние растения

Ссылка для цитирования: Юртаева Л.В. Получение микрокристаллической целлюлозы из однолетних растений с предгидролизным размолом волокнистой массы // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 120–134. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-120-134

Список литературы

[1] Юртаева Л.В., Алашкевич Ю.Д., Каплев Е.В., Патраков В.А. Безножевой размол растительных полимеров при получении мелкодисперсной целлюлозы // Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов, 2023. С. 380–384.

[2] Пугачева И.Н., Енютина М.В., Никулин С.С., Седых В.А. Применение микрокристаллической целлюлозы в производстве каучуковых композитов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2012. № 2. С. 128–129.

[3] Hoenich N.A. Cellulose for Medical Applications: Past, Present, and Future // BioResources, 2006, v. 1, pp. 270–280. DOI: 10.15376/BIORES.1.2.270-280

[4] Умаров С.З., Наркевич И.А., Костенко Н.Л., Пучинина Т.Н. Медицинское и фармацевтическое товароведение. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2003. 368 с.

[5] Kunze J., Fink H.P. Structural changes and activation of cellulose by caustic soda solution with urea // Wiley-VCH Verlag Сhemie, 2005, v. 223, no. 1, pp. 175–188.

[6] Karakuş K., Atar I., Bozkurt F. Wood Ash and Microcrystalline Cellulose (MCC) Filled Unsaturated Polyester Composites // Kastamonu University J. of Forestry Faculty, 2017. DOI: 10.17475/kastorman.297702

[7] Оев А.М., Оев С.А., Махкамов К.М., Марупов Р.М. Физико-химические основы применения микрокристаллической целлюлозы в щебнемастичных асфальтах // Доклады Академии наук Республики Таджикистан, 2006. № 9. С. 115–120.

[8] Коваленко В.И. Кристаллическая целлюлоза: структура и водородные связи // Успехи химии, 2010. Т. 79. № 3. С. 261–272. DOI: 10.1070/RC2010v079n03ABEH004065

[9] Espinosa S.C., Kuhnt T., Foster E.J., Weder C. Isolation of thermally stable cellulose nanocrystals by phosphoric acid hydrolysis // Biomacromolecules, 2013, pp. 1223–1230. DOI: 10.1021/bm400219u

[10] Yurtaeva L.V., Alashkevich Yu.D., Marchenko R.A., Vasilyeva D.Yu., Tarazeev D.S. Obtaining fine-dispersed cellulose from annual plants // Uzbekistan Citation, 2023, v. 1231. DOI: 10.1088/1755-1315/1231/1/012030

[11] Патент № 2147057 Российская Федерация, МПК D21C 9/00, C08B 1/02. Способ получения микрокристаллической целлюлозы / Карманов А.П., Кочева Л.С., Киселева А.А., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный университет», № 99117051; заявл. 04.08.1999; опубл. 27.03.2000. 10 с.

[12] Патент № 2155192 Российская Федерация, МПК C08B 15/02. Способ получения микрокристаллической целлюлозы / Тихомиров А.В., Буланов Р.А., заявитель и патентообладатель ОАО «Нижегородский завод “Октябрь”». № 99116394; заявл. 04.08.1999; опубл. 27.08.2000. 9 с.

[13] Патент № 2178033 Российская Федерация, МПК D21C 1/04, C08B 15/00. Способ получения микрокристаллической целлюлозы из соломы злаковых / Кочева Л.С., Карманов А.П., Данилова Л.И., Попова М.Ф., заявитель и патентообладатель Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН. № 2006126226; заявл. 19.07.2006; опубл. 10.12.2007. 12 с.

[14] Патент № 2395636 Российская Федерация, МПК D21B 1/36, D21C 1/04, C08B 1/00, C08B 15/02. Способ получения микрокристаллической целлюлозы из автогидролизованной древесины / Кузнецов Б.Н., Данилов В.Г., Яценкова О.В., Ибрагимова Е.Ф., заявитель и патентообладатель Учреждение Российской академии наук Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН (ИХХТ СО РАН). № 2009126875; заявл. 13.07.2009; опубл. 27.07.2010. 6 с.

[15] Каплев Е.В., Юртаева Л.В. Способы получения порошковых целлюлозных материалов: Сборник материалов III Всерос. науч.-практ. конф.: Состояние окружающей среды, проблемы экологии и пути их решения, Усть-Илимск, 20–21 декабря 2021 года. Иркутск, 2022. С. 79–85.

[16] Marchessault R.H., Morehead F.F., Walter N.M. Liquid Crystal Systems from Fibrillar Polysaccharides // Nature, 1959, pp. 632–633. DOI: 10.1038/184632a0

[17] Иванов В.М., Медведев Г.А., Мищенко Е.В., Михальков Д.Е. Практикум по растениеводству. Волгоград: Изд-во Волгоградского ГАУ, 2022. 388 с.

[18] Минич И.Б., Минич А.С., Чурсина Н.Л. Биологические основы сельского хозяйства. Томск: Изд-во ТГПУ, 2019. 64 с.

[19] Дорофеев В.Ф. Анатомическое строение стебля некоторых видов пшеницы и его связь с полеганием // Ботанический журнал, 1962. № 3. С. 374–380.

[20] Harrizul R., Regina A. Preparation and characterization of microcrystalline cellulose from rice straw using chemical and enzymatic techniques // International Research J. of Pharmacy, 2019, no. 10(7), pp. 27–32. DOI: 10.7897/2230-8407.1007213

[21] Ахметшин И.Р. Получение микрокристаллической целлюлозы из лигноцеллюлозного материала, активированного паровзрывной обработкой: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.03. Казань, 2018. 133 с.

[22] Момзякова К.С. Совершенствование технологии получения целлюлозы из травянистых растений: дис. … канд. техн. наук: 05.17.06. Казань, 2021. 150 с.

[23] Ивлева А.Р., Канарский А.В., Казаков Я.В., Севастьянова Ю.В. Влияние лигнина и гемицеллюлозы на адсорбционные свойства растительных волокон // Вестник технологического университета, 2015. Т. 18. № 17. С. 123–125.

[24] Иванкин А.Н. Химическая и биодеградация белковых компонентов растительного происхождения // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2023. Т. 27. No 1. С. 85–94. DOI: 10.18698/2542-1468-2023-1-85-94

[25] Кононов Г.Н., Веревкин А.Н., Сердюкова Ю.В., Хвалько Д.Д. Древесина как химическое сырье. История и современность. V. Древесная целлюлоза как природное полимерное сырье. Часть I // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2023. Т. 27. № 3. С. 128–142. DOI: 10.18698/2542-1468-2023-3-128-142

[26] Торлопов М.А. Способ получения микрокристаллической целлюлозы. Патент № 2528261 РФ, опубл. 10.09.2014. 7 с.

[27] Никольский С.Н. Способ получения микрокристаллической целлюлозы. Патент № 2684082 РФ, опубл. 03.04.2019. 10 с.

[28] Алашкевич Ю.Д., Ковалев В.И., Юртаева Л.В., Каплев Е.В., Марченко Р.А. Способ получения микрокристаллической целлюлозы. Патент № 2797202 РФ, опубл. 31.05.2023. 8 с.

[29] Алашкевич Ю.Д. Основы теории гидродинамической обработки волокнистых материалов в размольных машинах: дис. … д-ра техн. наук: 05.21.03. Ленинград, 1980. 334 с.

[30] Кутовая Л.В. Комплексный параметр процесса обработки волокнистых суспензий безножевым способом в установке типа «струя — преграда»: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.03. Красноярск, 1998. 150 с.

[31] Набиева А.А. Оценка влияния и совершенствование основных технологических параметров ножевых размалывающих машин: дис. … канд. техн. наук: 05.21.03. Красноярск, 2004. 182 с.

[32] Алашкевич Ю.Д., Юртаева Л.В., Решетова Н.С., Марченко Р.А. Влияние ножевого способа размола волокнистой массы на процесс получения порошковой целлюлозы // Химия рaстительного сырья, 2020. № 4. С. 493–499.

[33] Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М.: Экология, 1991. 320 с.

[34] ГОСТ 6840–78 Целлюлоза. Метод определения альфа-целлюлозы. Государственный комитет СССР по стандартам. Москва, 1978. 7 с.

[35] ISO 5267-1:1999/Cor.1:2001 Целлюлоза. Определение способности к обезвоживанию. Ч. 1. Метод Шоппер — Риглера. 8 с.

[36] Примаков С.Ф. Лабораторный практикум по целлюлозно-бумажному производству. М.: Лесная пром-сть, 1980. 168 с.

[37] ISO 5269-1:2005 Целлюлоза. Приготовление лабораторных листов для физических испытаний. Ч. 1. Метод с применением стандартного листоотливного аппарата. 12 с.

[38] ISO 5270:2012 Целлюлоза. Лабораторные листы. Определение физических свойств. 20 с.

[39] ISO 1924-2:2008 Бумага и картон. Определение прочности при растяжении. 20 с.

[40] ISO 1974:2012 Бумага. Определение сопротивления раздиранию. Метод Эльмендорфа: описание стандарта и тендеры. 15 с.

[41] ГОСТ 25438–82 Целлюлоза для химической переработки. Методы определения характеристической вязкости. М., 1982. 22 с.

[42] Юртаева Л.В., Решетова Н.С., Алашкевич Ю.Д., Марченко Р.А., Каплев Е.В. Получение аналитической зависимости прочностных свойств бумаги от бумагообразующих показателей волокнистой массы // Химия рaстительного сырья, 2020. № 4. С. 501–509.

[43] Юртаева Л.В., Алашкевич Ю.Д., Каплев Е.В., Слизикова Е.А. Влияние размола однолетних растительных полимеров на процесс получения мелкодисперсной целлюлозы // Хвойныe бореальной зоны, 2023. Т. 41. № 4. С. 361–368.

[44] Segal L., Creely J.J., Martin A.E., Conrad C.M. An Empirical Method for Estimating the Degree of Crystallinity of Native Cellulose Using the X-Ray Diffractometer // Textile Research J., 1959, v. 29, pp. 786–794. DOI: 10.1177/004051755902901003

[45] Yurtayeva L.V., Alashkevich Y.D., Kaplyov E.V., Slizikova E.A., Marchenko R.A. Bio-damaged wood processing in microcrystalline cellulose production // BioResources, 2023, no. 18(4), pp. 8284–8295.

[46] Петрова А.А. Влияние характера полости размола ножевой гарнитуры с пространственным расположением ножей на градус помола волокнистой массы // Chrоnos, 2022. Т. 7. № 4(66). С. 57–59.

[47] Kale R.D., Bansal P.S., Gorade V.G. Extraction of microcrystalline cellulose from cotton sliver and its comparison with commercial microcrystalline cellulose // J. of Polymers and the Environment, 2018, no. 26, pp. 355–364. DOI: http://doi.org/10.1007/S10924-017-0936-2

[48] Li T., Chen C., Brozena A.H., Hu L., Zhu J.Y. Developing fibrillated cellulose as a sustainable technological material // Nature, 2021, v. 590, no. 7844, pp. 47–56. DOI: 10.1038/s41586-020-03167-7

[49] Queiroz L.P., Kerins B.M., Yadav J., Farag F., Faisal W., Crowley M.E., Lawrence S.E. Investigating microcrystalline cellulose crystallinity using Raman spectroscopy // Cellulose, 2021, no. 28, pp. 8971–8985. DOI: https://doi.org/10.1007/s10570-021-04093-1

[50] Макарова Е.И., Будаева В.В., Золотухин В.Н., Люханова И.В., Алешина Л.А. К вопросу о роли степени кристалличности целлюлозы при ферментативном гидролизе // Ползуновский вестник, 2013. № 3. С. 188–193.

Сведения об авторе

Юртаева Лариса Владимировна — канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева», 2052727@mail.ru

MICROCRYSTALLINE CELLULOSE PRODUCTION FROM ANNUAL PLANTS WITH SLUSH PREHYDROLYSIS REFINING

L.V. Yurtaeva

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, 31, Krasnoyarskii rabochii av., 660037, Krasnoyarsk, Russia

2052727@mail.ru

The widespread use of microcrystalline cellulose in various industries and the production of polymer composites from it is due to the growing demand for it as an alternative to non-renewable and scarce fossil materials. Despite the fact that the production of microcrystalline cellulose still has some disadvantages, it has recently attracted increasing interest due to its renewability, non-toxicity, economic value, biodegradability, high mechanical properties, large surface area and biocompatibility. The article shows the possibility of obtaining microcrystalline cellulose from alternative sources of raw materials to expensive business wood — annual plants. Sulfate cooking of annual plant samples (industrial hemp and wheat straw) was performed in a laboratory autoclave under constant conditions: hydromodule 4,5; degree of sulfidity of the cooking solution 18 %; temperature 160 °C. To destroy the outer surface of the fiber shell, increase their active surface and reduce the cost of chemical treatment, the fibrous mass was ground in a semi-industrial disc mill (refining degree 15...85 °C). The water retention capacity of cellulose fibers from industrial hemp bonfires increased by 2,2 times, wheat straw by 2 times, the breaking length respectively by 64 and 52 %, and the penetration by 40 and 34 %. The cellulose samples were hydrolyzed with hydrochloric acid concentration of 73 g/l at 15 °C for 30 minutes and 54,75 g/l at 80 °C for 60 minutes. The degree of polymerization was determined by a viscometric method. The best results were achieved with a refining degree of 85 °C at the campfire of technical hemp — the degree of polymerization is 55, the bulk density is 0,316 g/ml, wheat straw is 95 and 0,239 g/ml, respectively. Thus, the possibility of obtaining microcrystalline cellulose from agricultural waste (bonfires of industrial hemp and wheat straw) with preliminary prehydrolysis refining in a semi-industrial disc mill is shown.

Keywords: refining, microcrystalline cellulose, hydrolysis, fibrillation, annual plants

Suggested citation: Yurtaeva L.V. Poluchenie mikrokristallicheskoy tsellyulozy iz odnoletnikh rasteniy s predgidroliznym razmolom voloknistoy massy [Microcrystalline cellulose production from annual plants with slush prehydrolysis refining]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 120–134. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-120-134

References

[1] Yurtaeva L.V., Alashkevich Yu.D., Kaplyov E.V., Patrakov V.A. Beznozhevoy razmol rasti-tel’nykh polimerov pri poluchenii melkodispersnoy tsellyulozy [Knife-free grinding of plant polymers in the production of fine cellulose]. Problemy mekhaniki tsellyulozno-bumazhnykh materialov [Problems of mechanics of pulp and paper materials], 2023, pp. 380–384.

[2] Pugacheva I.N., Enyutina M.V., Nikulin S.S., Sedykh V.A. Primenenie mikrokristalli-cheskoy tsellyulozy v proizvodstve kauchukovykh kompozitov [The use of microcrystalline cellulose in the production of rubber composites]. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovaniy [International J. of Applied and Fundamental Research], 2012, no. 2, pp. 128–129.

[3] Hoenich N.A. Cellulose for Medical Applications: Past, Present, and Future. BioResources, 2006, v. 1, pp. 270–280. DOI: 10.15376/BIORES.1.2.270-280

[4] Umarov S.Z., Narkevich I.A., Kostenko N.L., Puchinina T.N. Meditsinskoe i farmatsevti-cheskoe tovarovedenie [Medical and pharmaceutical commodity science]. Moscow: GEOTAR-MED, 2003, 368 p.

[5] Kunze J., Fink H.P. Structural changes and activation of cellulose by caustic soda solution with urea. Wiley-VCH Verlag Chemie, 2005, v. 223, no. 1, pp. 175–188.

[6] Karakuş K., Atar I., Bozkurt F. Wood Ash and Microcrystalline Cellulose (MCC) Filled Unsaturated Polyester Composites. Kastamonu University J. of Forestry Faculty, 2017. DOI: 10.17475/kastorman.297702

[7] Oev A.M., Oev S.A., Makhkamov K.M., Marupov R.M. Fiziko-khimicheskie osnovy prime-neniya mikrokristallicheskoy tsellyulozy v shchebnemastichnykh asfal’takh [Physico-chemical bases of application of microcrystalline cellulose in crushed stone mastic asphalt]. DAN RT, 2006, no. 9, pp. 115–120.

[8] Kovalenko V.I. Kristallicheskaya tsellyuloza: struktura i vodorodnye svyazi [Crystalline cellulose: structure and hydrogen bonds]. Uspekhi khimii [Advances in chemistry], 2010, v. 79, no. 3, pp. 261–272. DOI: 10.1070/RC2010v079n03ABEH004065

[9] Espinosa S.C., Kuhnt T., Foster E.J., Weder C. Isolation of thermally stable cellulose nanocrystals by phosphoric acid hydrolysis. Biomacromolecules, 2013, pp. 1223–1230. DOI: 10.1021/bm400219u

[10] Yurtaeva L.V., Alashkevich Yu.D., Marchenko R.A., Vasilyeva D.Yu., Tarazeev D.S. Obtaining fine-dispersed cellulose from annual plants. Uzbekistan Citation, 2023, v. 1231. DOI: 10.1088/1755-1315/1231/1/012030[11] Karmanov A.P., Kocheva L.S., Kiseleva A.A. Sposob polucheniya mikrokristallicheskoy tsellyulozy [A method for producing microcrystalline cellulose]. Pat. 2147057 RF, publ. 27.03.2000.

[12] Tikhomirov A.V., Bulanov R.A. Sposob polucheniya mikrokristallicheskoy tsellyulozy [A method for producing microcrystalline cellulose]. Pat. 2155192 RF, publ. 27.08.2000.

[13] Kocheva L.S., Karmanov A.P., Danilova L.I., Popova M.F. Sposob polucheniya mikrokristallicheskoy tsellyulozy iz solomy zlakovykh [A method for producing microcrystalline cellulose from cereal straw]. Pat. 2178033 RF, publ. 10.12.2007.

[14] Kuznetsov B. N., Danilov V. G., Yatsenkova O. V., Ibragimova E. F. Sposob polucheniya mikrokristallicheskoy tsellyulozy iz avtogidrolizovannoy drevesiny [A method for producing microcrystalline cellulose from autohydrolyzed wood]. Pat. 2395636 RF, publ. 27.07.2010.

[15] Kaplev E.V., Yurtaeva L.V. Sposoby polucheniya poroshkovykh tsellyuloznykh materialov [Methods for the production of powdered cellulose materials]. Sostoyanie okruzhayushchey sredy, problemy ekologii i puti ikh resheniya [The state of the environment, environmental problems and ways to solve them], 2022, pp. 79–85.

[16] Marchessault R.H., Morehead F.F., Walter N.M. Liquid Crystal Systems from Fibrillar Polysaccharides. Nature, 1959, pp. 632–633. DOI: 10.1038/184632a0

[17] Ivanov V.M., Medvedev G.A., Mishchenko E.V., Mikhal’kov D.E. Praktikum po rastenievodstvu [Practical training on crop production]. Volgograd: Volgograd State University, 2022, 388 p.

[18] Minich I.B., Minich A.S., Chursina N.L. Biologicheskie osnovy sel’skogo khozyaystva [Biological foundations of agriculture]. Tomsk: TGPU, 2019, 64 p.

[19] Dorofeev V.F. Anatomicheskoe stroenie steblya nekotorykh vidov pshenitsy i ego svyaz’ s poleganiem [Anatomical structure of the stem of some wheat species and its relation to lodging]. Botanicheskiy zhurnal [Botanical Journal], 1962, no. 3, pp. 374–380.

[20] Harrizul R., Regina A. Preparation and characterization of microcrystalline cellulose from rice straw using chemical and enzymatic techniques. International Research J. of Pharmacy, 2019, no. 10(7), pp. 27–32. DOI: 10.7897/2230-8407.1007213

[21] Akhmetshin I.R. Poluchenie mikrokristallicheskoy tsellyulozy iz lignotsellyuloznogo materiala, aktivirovannogo parovzryvnoy obrabotkoy [Production of microcrystalline cellulose from lignocellulose material activated by steam blasting]. Dis. Cand. Sci. (Tech.). 05.21.03. Kazan, 2018, 133 p.

[22] Momzyakova K.S. Sovershenstvovanie tekhnologii polucheniya tsellyulozy iz travyanistykh rasteniy [Improving the technology of obtaining cellulose from herbaceous plants]. Dis. Cand. Sci. (Tech.). 05.17.06. Kazan, 2021, 150 p.

[23] Ivleva A.R., Kanarskiy A.V., Kazakov Ya.V., Sevast’yanova Yu.V. Vliyanie lignina i gemitsellyulozy na adsorbtsionnye svoystva rastitel’nykh volokon [The effect of lignin and hemicellulose on the adsorption properties of plant fibers]. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of the Technological University], 2015, v. 18, no. 17, pp. 123–125.

[24] Ivankin A.N. Khimicheskaya i biodegradatsiya belkovykh komponentov rastitel’nogo proiskhozhdeniya [Chemical and biological degradation of phytogenic protein components]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2023, vol. 27, no. 1, pp. 85–94. DOI: 10.18698/2542-1468-2023-1-85-94

[25] Kononov G.N., Verevkin A.N., Serdyukova Yu.V., Khval’ko D.D. Drevesina kak khimicheskoe syr’e. Istoriya i sovremennost’. V. Drevesnaya tsellyuloza kak prirodnoe polimernoe syr’e. Chast’ I [Wood as chemical raw material. History and modernity. V. Wood pulp as natural polymer raw material. Part I]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2023, vol. 27, no. 3, pp. 128–142. DOI: 10.18698/2542-1468-2023-3-128-142

[26] Torlopov M.A. Sposob polucheniya mikrokristallicheskoy tsellyulozy [A method for producing microcrystalline cellulose]. Pat. 2528261 RF, publ. 10.09.2014.

[27] Nikol’skiy S.N. Sposob polucheniya mikrokristallicheskoy tsellyulozy [A method for producing microcrystalline cellulose]. Pat. 2684082 RF, publ. 03.04.2019.

[28] Alashkevich Yu.D., Kovalev V.I., Yurtaeva L.V., Kaplev E.V., Marchenko R.A. Sposob polucheniya mikrokristallicheskoy tsellyulozy [A method for producing microcrystalline cellulose]. Pat. 2797202 RF, publ. 31.05.2023.

[29] Alashkevich Yu.D. Osnovy teorii gidrodinamicheskoy obrabotki voloknistykh materialov v razmol’nykh mashinakh [Fundamentals of the theory of hydrodynamic processing of fibrous materials in grinding machines]. Dis. Dr. Sci. (Tech.). 05.21.03. Leningrad, 1980, 334 p.

[30] Kutovaya L.V. Kompleksnyy parametr protsessa obrabotki voloknistykh suspenziy beznozhevym sposobom v ustanovke tipa «struya — pregrada» [A complex parameter of the process of processing fibrous suspensions with a knife-free method in a jet — barrier type installation]. Dis. Cand. Sci. (Tech.). 05.21.03. Krasnoyarsk, 1998, 150 p.

[31] Nabieva A.A. Otsenka vliyaniya i sovershenstvovanie osnovnykh tekhnologicheskikh para-metrov nozhevykh razmalyvayushchikh mashin [Assessment of the impact and improvement of the main technological parameters of knife grinding machines]. Dis. Cand. Sci. (Tech.). 05.21.03. Krasnoyarsk, 2004, 182 p.

[32] Alashkevich Yu.D., Yurtaeva L.V., Reshetova N.S., Marchenko R.A. Vliyanie nozhevogo spo-soba razmola voloknistoy massy na protsess polucheniya poroshkovoy tsellyulozy [The effect of the knife method of grinding fibrous mass on the process of obtaining powdered cellulose]. Khimiya rastitel’nogo syr’ya [Chemistry of plant raw materials], 2020, no 4, pp. 493–499.

[33] Obolenskaya A.V., El’nitskaya Z.P., Leonovich A.A. Laboratornye raboty po khimii dre-vesiny i tsellyulozy [Laboratory work on wood and pulp chemistry]. Moscow: Ecology, 1991, 320 p.

[34] GOST 6840–78 Tsellyuloza. Metod opredeleniya al’fa-tsellyulozy [Cellulose. Method of determination of alpha cellulose]. Moscow: Gosudarstvennyy komitet SSSR po standartam [USSR State Committee on Standards], 1978, 7 p.

[35] ISO 5267-1:1999/Cor.1:2001 Tsellyuloza. Opredelenie sposobnosti k obezvozhivaniyu. Chast’ 1. Metod Shopper — Riglera [Cellulose. Determination of the ability to dehydrate. Part 1. Shopper-Rigler Method], 8 p.

[36] Primakov S.F. Laboratornyy praktikum po tsellyulozno-bumazhnomu proizvodstvu [Laboratory workshop on pulp and paper production]. Moscow: Forest industry, 1980, 168 p.

[37] ISO 5269-1:2005 Tsellyuloza. Prigotovlenie laboratornykh listov dlya fizicheskikh ispytaniy. Chast’ 1. Metod s primeneniem standartnogo listootlivnogo apparata [Cellulose. Preparation of laboratory sheets for physical tests. Part 1. The method using a standard leaf-watering device], 12 p.

[38] ISO 5270:2012 Tsellyuloza. Laboratornye listy. Opredelenie fizicheskikh svoystv [Cellulose. Laboratory sheets. Determination of physical properties], 20 p.

[39] ISO 1924-2:2008 Bumaga i karton. Opredelenie prochnosti pri rastyazhenii [Paper and cardboard. Determination of tensile strength], 20 p.

[40] ISO 1974:2012 Bumaga. Opredelenie soprotivleniya razdiraniyu. Metod El’mendorfa: opisanie standarta i tendery [Paper. Determination of tear resistance. Elmendorf method: description of the standard and tenders], 15 p.

[41] GOST 25438–82 Tsellyuloza dlya khimicheskoy pererabotki. Metody opredeleniya kharakteristicheskoy vyazkosti [Cellulose for chemical processing. Methods for determining the characteristic viscosity], Moscow, 1982, 22 p.

[42] Yurtaeva L.V., Reshetova N.S., Alashkevich Yu.D., Marchenko R.A., Kaplev E.V. Poluchenie analiticheskoy zavisimosti prochnostnykh svoystv bumagi ot bumagoobrazuyushchikh pokazateley voloknistoy massy [Obtaining analytical dependence of paper strength properties on paper-forming parameters of fibrous mass]. Khimiya rastitel’nogo syr’ya [Chemistry of vegetable raw materials], 2020, no. 4, pp. 501–509.

[43] Yurtaeva L.V., Alashkevich Yu.D., Kaplev E.V., Slizikova E.A. Vliyanie razmola odnoletnikh rastitel’nykh polimerov na protsess polucheniya melkodispersnoy tsellyulozy [The effect of grinding annual plant polymers on the process of obtaining fine cellulose]. Khvoynye boreal’noy zony [Coniferous trees of the boreal zone], 2023, v. 41, no. 4, pp. 361–368.

[44] Segal L., Creely J.J., Martin A.E., Conrad C.M. An Empirical Method for Estimating the Degree of Crystallinity of Native Cellulose Using the X-Ray Diffractometer // Textile Research J., 1959, v. 29, pp. 786–794. DOI: 10.1177/004051755902901003

[45] Yurtayeva L.V., Alashkevich Y.D., Kaplyov E.V., Slizikova E.A., Marchenko R.A. Bio-damaged wood processing in microcrystalline cellulose production. BioResources, 2023, no. 18(4), pp. 8284–8295.

[46] Petrova A.A. Vliyanie kharaktera polosti razmola nozhevoy garnitury s prostranstvennym raspolozheniem nozhey na gradus pomola voloknistoy massy [The influence of the nature of the grinding cavity of a knife set with a spatial arrangement of knives on the degree of grinding of a fibrous mass]. Chronos, 2022, v. 7, no. 4(66), pp. 57–59.

[47] Kale R.D., Bansal P.S., Gorade V.G. Extraction of microcrystalline cellulose from cotton sliver and its comparison with commercial microcrystalline cellulose. J. of Polymers and the Environment, 2018, no. 26, pp. 355–364. DOI: http://doi.org/10.1007/S10924-017-0936-2

[48] Li T., Chen C., Brozena A.H., Hu L., Zhu J.Y. Developing fibrillated cellulose as a sustainable technological material. Nature, 2021, v. 590, no. 7844, pp. 47–56. DOI: 10.1038/s41586-020-03167-7

[49] Queiroz L.P., Kerins B.M., Yadav J., Farag F., Faisal W., Crowley M.E., Lawrence S.E. Investigating microcrystalline cellulose crystallinity using Raman spectroscopy. Cellulose, 2021, no. 28, pp. 8971–8985. DOI: https://doi.org/10.1007/s10570-021-04093-1

[50] Makarova E.I., Budaeva V.V., Zolotukhin V.N., Lyukhanova I.V., Aleshina L.A. K voprosu o roli stepeni kristallichnosti tsellyulozy pri fermentativnom gidrolize [On the role of the degree of crystallinity of cellulose in enzymatic hydrolysis]. Polzunovskiy vestnik [Polzunovsky vestnik], 2013, no. 3, pp. 188-193.

Author’s information

Yurtaeva Larisa Vladimirovna — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, 2052727@mail.ru

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

11

АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА

135-146

УДК 519.711.3

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-135-146

Шифр ВАК 2.3.1

Г.И. Кольниченко, Я.В. Тарлаков, М.С. Усачев

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

g_kolnic@mail.ru

Приведено описание нового метода расчета электрических параметров систем электроснабжения, основу которого составляют универсальные формулы для определения собственных и взаимных сопротивлений. Эти формулы, полученные авторами в результате матричных преобразований системы узловых уравнений, дают возможность рассчитать искомые параметры электрических режимов точным методом в пределах нескольких циклов расчета. Повторение циклов продиктовано необходимостью учета нелинейности отдельных элементов систем электроснабжения (генераторов, нагрузок и др.). Предложенный метод снимает проблему сходимости итерационного процесса счета используемых ныне расчетных методов. Он дает быстрое и надежное получение решения задач расчета установившихся режимов систем электроснабжения и может быть использован в задачах исследования их переходных режимов. Это подтверждено практикой его применения в режимных расчетах систем электроснабжения лесного и агропромышленного комплекса, а также государственных энергосистем и систем электроснабжения оборонных объектов страны.

Ключевые слова: системы электроснабжения, метод электрического расчета, алгоритм и программа расчета, прямые и итерационные методы

Ссылка для цитирования: Кольниченко Г.И., Тарлаков Я.В., Усачев М.С. Алгоритмизация электрических расчетов систем электроснабжения предприятий лесного комплекса // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 135–146. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-135-146

Список литературы

[1] Веников В.А., Зуев Э.Н., Строев В.А. Электрические системы. Электрические сети. М.: Высшая школа, 1998. 511 с.

[2] Идельчик В.И. Электрические системы и сети. М.: Альянс, 2009. 592 с.

[3] Илюшин П.В., Тыквинский А.М. Особенности обеспечения надежного электроснабжения промышленных потребителей в изолированных энергосистемах // Вестник Казанского государственного энергетического университета, 2019. Т. 11. № 1 (41). С. 39–50.

[4] Аюев Б.И. Жуков А.В. Новые подходы к мониторингу запаса устойчивости электроэнергетических систем // Энергосистема: управление, конкуренция образование: Сб. докладов III Междунар. науч.-практ. конф., Екатеринбург, 13–16 октября 2008. В 2 т. Екатеринбург: Изд-во УГТИ–УПИ, 2008. Т. 1. 453 с.

[5] Seyfullin A.Y., Vinogradov A.V., Dorokhov A.S., Vinogradova A.V. Selection and Justification of the Structure of the Basic Data of Monitoring Systems of Electrical Modes of the Rural Electrical Grids and the Principles of Their Processing // 2021 3rd Int. Conf. on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA), Lipetsk, 10–12 November 2021. Lipetsk, 2021. pp. 1195–1200. DOI:10.1109/SUMMA53307.2021.9632027

[6] Dmitriev S.A, Khalyasmaa A.I., Semerikov A.S., “Functional state assessment of the power supply system based on system operation parameters”, Proceedings of the 19th International Conference on Soft Computing and Measurements, SCM 2016, Saint Petersburg, 25–27 May 2016, Saint Petersburg: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2016, pp. 141–144.

[7] Гурьев В.В., Кувшинов В.В., Якимович Б.А. Исследование установившихся режимов солнечной электростанции, работающей в распределительной сети электроэнергетической системы // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 2022. Т. 25. № 1. С. 108–117.

[8] Туфанов В.А., Федченко В.Г., Архипцев Ю.Ф. Применение вычислительных методов в энергетике. М.: Энергоатомиздат, 1983. 136 с.

[9] Бесараб А.Н., Невольниченко В.Н., Шабовта М.Ю., Соколов Я.А., Тищенко И.И. Уменьшение технологических потерь электроэнергии в городских распределительных сетях напряжением 10 кВ путем оптимизации мест размыкания контуров // Электротехнические и компьютерные системы, 2016. № 21(97). С. 70–75.

[10] Shu J., Quan S.S., Zhang L.Z. Optimal operation of distribution power system including distributed generator // International Conference on Power System Technology. Zhejiang: IEEE, 2010, pp. 1–6.

[11] Гительман Л.Д., Добродей В.В., Кожевников М.В. Инструменты устойчивого развития региональной энергетики // Экономика региона, 2020. Т. 16. Вып. 4. С. 1208–1223.

[12] Трубицин М.А., Микаэльян Е.Ю. К вопросу расчета установившихся режимов электроэнергетических систем // Инженерный вестник Дона, 2020. № 9(69). С. 49–55.

[13] Бадалян Н.П. Моделирование и расчет установившихся режимов электрических сетей // Вестник научных конференций, 2020. № 2–3(54). С. 14–18.

[14] Гуревич Ю.Е. Либова Л.Е. Применение математических моделей электрической нагрузки в расчетах устойчивости энергосистем и надежности электроснабжения промышленных потребителей. М.: Элекс-КМ, 2008. 248 с.

[15] Арестова А.Ю., Лыкин А.В., Сидоркин Ю.М., Фролова Я.А. Электрические системы и сети. Установившиеся режимы электрических сетей. Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2020. 98 с.

[16] Акишин Л.А. Математические задачи электроэнергетики. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. 100 с.

[17] Listopad S. Architecture of the hybrid intelligent multi-Agent system of heterogeneous thinking for planning of distribution grid restoration // Baltic J. of Modern Computing, 2019, v. 7, no. 4, pр. 487–499.

[18] Rezaeva M.A. Semendyaev R.Y. Development and application  of convolutional neural network for the recognition of objects in the scheme of electric grid // J. of Physics: Conf. Ser., Vladivostok, 07–08 October 2021. Vladivostok, 2021, pp. 012–020.

[19] Медов Р.В. Развитие методов и программного обеспечения исследований несимметричных режимов электроэнергетических систем: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02. Санкт-Петербург. С.-Петерб. гос. техн. ун-т, 2002, 18 с.

[20] Семенюк Н.В. Влияние неоднородности электрической сети на оптимальность параметров электроэнергетического режима // Энергетические установки и технологии, 2020. Т. 6. № 4. С. 61–66.

[21] Варганова А.В., Панова Е.А., Хатюшина Т.В., Кононенко В.С., Багаева Х.М. Разработка базы данных электрооборудования 35–220 кВ для САПР «ОРУ CAD» // Электротехнические системы и комплексы, 2018. № 2(39). С. 28–30.

[22] Васильев П.А. Совершенствование методов и алгоритмов расчета и анализа установившихся режимов электрических сетей энергосистем: дис. ... канд. техн. наук. Новочеркасск, 2006. 123 с.

[23] Алтухова М.К. Повышение эффективности численного решения уравнений предельных установившихся режимов и идентификации чувствительных элементов в электроэнергетической системе // Известия НТЦ Единой энергетической системы, 2019. № 2(81). С. 77–83.

[24] Крюков А.В. Предельные режимы электроэнергетических систем. Иркутск: Иркутский государственный университет путей сообщения, 2012. 236 с.

[25] Marujo D. Zanatta G.L., Floréz H.A.R. Optimal management of electrical power systems for losses reduction in the presence of active distribution networks // Electrical Engineering (Archiv für Elektrotechnik), 2021, v. 103, no. 3, pp. 1725–1736.

[26] Marković N.A., Bjelić S.N., Marković F.N. Diagnostics Algorithms for Analysis and Assessment of Steady States and Disorders in Electrical Networks // International J. of Image, Graphics and Signal Processing, 2022, v. 14, iss. 4, pp. 1–12.

[27] Кольниченко Г.И., Тарлаков Я.В., Сиротов А.В., Усачев М.С. Основы электротехники и электроснабжения предприятий лесного комплекса. Основы электроснабжения. СПб.: Лань, 2022. 252 с.

[28] Кольниченко Г.И. К прямому методу расчета режимов электрических систем с помощью ЦВМ // Известия вузов. Энергетика, 1973. № 2. С. 3–7.

[29] Идельчик В.И. Пример анализа существования и единственности уравнений установившегося режима // Электричество, 1983. № 6. С. 56–59.

[30] Тесленко Е.А., Екимова М.Ю. Математическое описание состояний изучаемых объектов и процессов измерений анализируемых физических систем // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2023. Т. 27. № 6. DOI 10.18698/2542-1468-2023-6-178-188.

[31] Идельчик В.И., Ярош В.А. Анализ результатов исследования существования и единственности решения уравнений установившегося режима // Advances in Science and Technology: сб. статей IX Междунар. науч.-практ. конф., Москва, 31 июля 2017 года. М.: Актуальность. РФ, 2017. С. 79–80.

[32] Сафарян В.С., Сафарян Л.В Аналитическое исследование установившегося режима двухузловой сети // Вестник Национального политехнического университета Армении. Электротехника, энергетика, 2018. № 1. С. 64–72.

[33] Кольниченко Г.И., Тарлаков Я.В. Сложнозамкнутые системы электроснабжения и расчет их электрических режимов // Электротехнологии и электрооборудование в АПК, 2022. Т. 69. № 4(49). С. 131–136.

[34] Guryev V.V., Kuvshinov V.V., Yakimovich B.A. Investigation of Existence of Steady States of a Solar Power Plant Operating in the Distribution Network of an Electric Power System // Vestnik IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova, 2022, v. 25, no. 2, pp. 89–96.

[35] Соснина Е.Н., Кралин А.А., Асабин А.А., Крюков Е.В. Исследование установившихся режимов работы распределительной электрической сети с тиристорным регулятором напряжения // Промышленная энергетика, 2021. № 12. С. 2–15.

[36] Marujo D., Zambroni De Souza A.C., Lopes B.I.L., Oliveira D.Q. Active Distribution Networks Implications on Transmission System Stability // J. of Control, Automation and Electrical Systems, 2019, v. 30, no. 3, pp. 380–390.

Сведения об авторах

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

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

Усачев Максим Сергеевич — канд. техн. наук, доцент, МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), usachev@mgul.ac.ru

CONSTRUCTING ALGORYTHM OF ELECTRICAL COMPUTATIONS FOR ELECTRICAL POWER SUPPLY OF FORESTRY ENTERPRISES

G.I. Kol’nichenko, Y.V. Tarlakov, M.S. Usachev

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

g_kolnic@mail.ru

Designing, operation and development of electrical power supply systems is impossible without multiple computations of its steady-state modes. Such computations give necessary information while identifying allowable and optimal operation modes of power supply systems as well as while checking its static and dynamic stability, analyzing its reliability. Nowadays computation of a complex electrical power system steady-state mode is reduced to solving systems of nonlinear equations by one of iterative methods. The drawback of such methods is that iteration convergence is often lowered or even uncovered. Due to this fact a new electrical computation method has been developed in Mytishchi branch of BMSTU which allows to get results by several repeated computation cycles necessary to consider nonlinearity of electrical power supply system elements (generators, loads etc). Within each cycle computation is made based on universal formulae obtained as a result of a direct computation method of intrinsic and mutual resistance. This method provides higher speed and reliability of getting results. A disadvantage of this method is the necessity to identify and remember inverse matrix elements of node voltage equation coefficients in which there are no null elements. However, while computing power supply systems of forest complex which has lower scale than electrical systems of large energetics this drawback can be considered insignificant. In authors’ view the method given can be successfully used while researching time-independent and transient processes which is proved by using it in computing electrical power supply systems in various industries of our country.

Keywords: electrical power supply systems, electrical computation method, computation algorithm and program, direct and iterative methods

Suggested citation: Kol’nichenko G.I., Tarlakov Ya.V., Usachev M.S. Algoritmizatsiya elektricheskikh raschetov sistem elektrosnabzheniya predpriyatiy lesnogo kompleksa [Constructing algorythm of electrical computations for electrical power supply of forestry enterprises]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 135–146. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-135-146

References

[1] Venikov V.A., Zuev E.N., Stroev V.A. Elektricheskie sistemy [Electrical systems]. Elektricheskie seti [Electrical networks]. Moscow: Al’yans [Higher School], 1998, 511 p.

[2] Idel’chik V.I. Elektricheskie sistemy i seti [Electrical systems and networks]. Moscow: Alliance, 2009, 592 p.

[3] Ilyushin P.V., Tykvinskiy A.M. Osobennosti obespecheniya nadezhnogo elektrosnabzheniya promyshlennykh potrebiteley v izolirovannykh energosistemakh [Features of ensuring reliable power supply to industrial consumers in isolated power systems]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta [Bulletin of Kazan State Power Engineering University], 2019, v. 11, no. 1 (41), pp. 39–50.

[4] Ayuev B.I. Zhukov A.V. Novye podkhody k monitoringu zapasa ustoychivosti elektroenergeticheskikh sistem [New approaches to monitoring the stability margin of electric power systems]. Energosistema: upravlenie, konkurentsiya obrazovanie: sb. dokladov III Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Power system: management, competition, education: collection of scientific papers. Proceedings of the III International Scientific and Practical Conference], Ekaterinburg, October 13–16, 2008. In 2 volumes. Ekaterinburg: UGTI-UPI, 2008, v. 1, 453 p.

[7] Gur’ev V.V., Kuvshinov V.V., Yakimovich B.A. Issledovanie ustanovivshikhsya rezhimov solnechnoy elektrostantsii, rabotayushchey v raspredelitel’noy seti elektroenergeticheskoy sistemy [Study of steady-state modes of a solar power plant operating in the distribution network of an electric power system]. Vestnik IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova [Bulletin of Izhevsk State Technical University named after M.T. Kalashnikov], 2022, v. 25, no. 1, pp. 108–117.

[8] Tufanov V.A., Fedchenko V.G., Arkhiptsev Yu.F. Primenenie vychislitel’nykh metodov v energetike [Application of computational methods in power engineering]. Moscow: Energoatomizdat, 1983, 136 p.

[9] Besarab A.N., Nevol’nichenko V.N., Shabovta M.Yu., Sokolov Ya.A., Tishchenko I.I. Umen’shenie tekhnologicheskikh poter’ elektroenergii v gorodskikh raspredelitel’nykh setyakh napryazheniem 10 (6) kV putem optimizatsii mest razmykaniya konturov [Reduction of technological losses of electric power in urban distribution networks with a voltage of 10 (6) kV by optimizing the places of circuit opening]. Elektrotekhnicheskie i komp’yuternye sistemy [Electrical and computer systems], 2016, no. 21 (97), pp. 70–75.

[11] Gitel’man L.D., Dobrodey V.V., Kozhevnikov M.V. Instrumenty ustoychivogo razvitiya regional’noy energetiki [Instruments for sustainable development of regional energy]. Ekonomika regiona [Economy of the region], 2020, v. 16, iss. 4, pp. 1208–1223.

[12] Trubitsin M.A., Mikael’yan E.Yu. K voprosu rascheta ustanovivshikhsya rezhimov elektroenergeticheskikh sistem [On the issue of calculating steady-state modes of electric power systems]. Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Bulletin of the Don], 2020, no. 9 (69), pp. 49–55.

[13] Badalyan N.P. Modelirovanie i raschet ustanovivshikhsya rezhimov elektricheskikh setey [Modeling and calculation of steady-state modes of electrical networks]. Vestnik nauchnykh konferentsiy [Bulletin of scientific conferences], 2020, no. 2–3(54), pp. 14–18.

[14] Gurevich Yu.E. Libova L.E. Primenenie matematicheskikh modeley elektricheskoy nagruzki v raschetakh ustoychivosti energosistem i nadezhnosti elektrosnabzheniya promyshlennykh potrebiteley [Application of mathematical models of electrical load in calculating the stability of power systems and the reliability of power supply to industrial consumers]. Moscow: Eleks-KM, 2008, 248 p.

[15] Arestova A.Yu., Lykin A.V., Sidorkin Yu.M., Frolova Ya.A. Elektricheskie sistemy i seti. Ustanovivshiesya rezhimy elektricheskikh setey [Electrical systems and networks. Steady-state modes of electrical networks]. Novosibirsk: Novosibirskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet [Novosibirsk State Technical University], 2020, 98 p.

[16] Akishin L.A. Matematicheskie zadachi elektroenergetiki [Mathematical problems of electric power engineering]. Irkutsk: Publishing house of IrSTU, 2010, 100 p.

[19] Medov R.V. Razvitie metodov i programmnogo obespecheniya issledovaniy nesimmetrichnykh rezhimov elektroenergeticheskikh sistem [Development of methods and software for studying asymmetric modes of electric power systems: author’s abstract]. Diss. Cand. Sci. (Tech.) 05.14.02. St. Petersburg, St. Petersburg State Tech. University, 2002, 18 p.

[20] Semenyuk N.V. Vliyanie neodnorodnosti elektricheskoy seti na optimal’nost’ parametrov elektroenergeticheskogo rezhima [Influence of electrical network heterogeneity on the optimality of electric power mode parameters]. Energeticheskie ustanovki i tekhnologii [Power Installations and Technologies], 2020, v. 6, no. 4, pp. 61–66.

[21] Varganova A.V., Panova E.A., Khatyushina T.V., Kononenko V.S., Bagaeva Kh.M. Razrabotka bazy dannykh elektrooborudovaniya 35–220 kV dlya SAPR «ORU CAD» [Development of a 35–220 kV electrical equipment database for the ORU CAD system]. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy [Electrical Engineering Systems and Complexes], 2018, no. 2(39), pp. 28–30.

[22] Vasil’ev P.A. Sovershenstvovanie metodov i algoritmov rascheta i analiza ustanovivshikhsya rezhimov elektricheskikh setey energosistem [Improving the methods and algorithms for calculating and analyzing the steady-state modes of electrical networks of power systems]. Diss. Cand. Sci. (Tech.). Novocherkassk, 2006, 123 p.

[23] Altukhova M.K. Povyshenie effektivnosti chislennogo resheniya uravneniy predel’nykh ustanovivshikhsya rezhimov i identifikatsii chuvstvitel’nykh elementov v elektroenergeticheskoy sisteme [Improving the efficiency of numerical solutions of equations of limit steady-state modes and identification of sensitive elements in the electric power system]. Izvestiya NTTs Edinoy energeticheskoy sistemy [Bulletin of the Scientific and Technical Center of the Unified Energy System], 2019, no. 2(81), pp. 77–83.

[24] Kryukov A.V. Predel’nye rezhimy elektroenergeticheskikh sistem [Limit modes of electric power systems]. Irkutsk: Irkutskiy gosudarstvennyy universitet putey soobshcheniya [Irkutsk State University of Transport], 2012, 236 p.

[27] Kol’nichenko G.I., Tarlakov Ya.V., Sirotov A.V., Usachev M.S. Osnovy elektrotekhniki i elektrosnabzheniya predpriyatiy lesnogo kompleksa. Osnovy elektrosnabzheniya [Fundamentals of electrical engineering and power supply of forestry enterprises]. St. Petersburg: Lan´, 2022, 252 p.

[28] Kol’nichenko G.I. K pryamomu metodu rascheta rezhimov elektricheskikh sistem s pomoshch’yu TsVM [On a Direct Method for Calculating Electrical System Modes Using a Digital Computer]. Izvestiya vuzov. Energetika [News of Universities. Power Engineering], 1973, no. 2, pp. 3–7.

[29] Idel’chik V.I. Primer analiza sushchestvovaniya i edinstvennosti uravneniy ustanovivshegosya rezhima [An Example of Analysis of the Existence and Uniqueness of Steady-State Equations]. Elektrichestvo [Electricity], 1983, no. 6, pp. 56–59.

[30] Teslenko E.A., Ekimova M.Yu. Matematicheskoe opisanie sostoyaniy izuchaemykh ob’ektov i protsessov izmereniy analiziruemykh fizicheskikh sistem [Mathematical description of studied objects states and measurement processes of analyzed physical systems]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2023, vol. 27, no. 6, pp. 178–188. DOI: 10.18698/2542-1468-2023-6-178-188

[31] Idel’chik V.I., Yarosh V.A. Analiz rezul’tatov issledovaniya sushchestvovaniya i edinstvennosti resheniya uravneniy ustanovivshegosya rezhima [Analysis of the Results of a Study of the Existence and Uniqueness of a Solution to Steady-State Equations]. Advances in Science and Technology: sb. statey IX mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Advances in Science and Technology: Collection of Articles from the IX International Scientific and Practical Conference], Moscow, July 31, 2017. Moscow: .Aktualnost.RF, 2017, pp. 79–80.

[32] Safaryan V.S., Safaryan L.V Analiticheskoe issledovanie ustanovivshegosya rezhima dvukhuzlovoy seti [Analytical study of the steady-state mode of a two-node network]. Vestnik Natsional’nogo politekhnicheskogo universiteta Armenii. Elektrotekhnika, energetika [Bulletin of the National Polytechnic University of Armenia. Electrical engineering, power engineering], 2018, no. 1, pp. 64–72.

[33] Kol’nichenko G.I., Tarlakov Ya.V. Slozhnozamknutye sistemy elektrosnabzheniya i raschet ikh elektricheskikh rezhimov [Complex closed-loop power supply systems and calculation of their electrical modes]. Elektrotekhnologii i elektrooborudovanie v APK [Electrical technologies and electrical equipment in the agro-industrial complex], 2022, v. 69, no. 4(49), pp. 131–136.

[34] Guryev V.V., Kuvshinov V.V., Yakimovich B.A. Investigation of Existence of Steady States of a Solar Power Plant Operating in the Distribution Network of an Electric Power System. Vestnik IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova, 2022, v. 25, no. 2, pp. 89–96.

[35] Sosnina E.N., Kralin A.A., Asabin A.A., Kryukov E.V. Issledovanie ustanovivshikhsya rezhimov raboty raspredelitel’noy elektricheskoy seti s tiristornym regulyatorom napryazheniya [Study of steady-state operating modes of a distribution electric network with a thyristor voltage regulator]. Promyshlеnnaya enеrgetika [Industrial power engineering], 2021, no. 12, pp. 2–15.

[36] Marujo D., Zambroni De Souza A.C., Lopes B.I.L., Oliveira D.Q. Active Distribution Networks Implications on Transmission System Stability. J. of Control, Automation and Electrical Systems, 2019, v. 30, no. 3, pp. 380–390.

Authors’ information

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

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

Usachev Maksim Sergeevich — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), usachev@mgul.ac.ru

12

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЛОСКОГО ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ БУМАЖНО-ПОЛИМЕРНЫХ ПЛИТ

147-158

УДК 674.815-41

DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-147-158

Шифр ВАК 1.2.2

А.Ю. Гранкин¹, В.В. Никитин¹, И.Д. Сидельников²

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

²МГТУ им. Н.Э. Баумана, Россия, 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5

grankin@bmstu.ru

Рассмотрена динамика изменений внутренних напряжений в композиционных материалах в процессе плоского горячего прессования. Описаны ключевые факторы, влияющие на прочностные характеристики пресскомпозиции, в частности температура, влажность, давление парогазовой смеси и степень отверждения связующего. Приведен подробный анализ послойного формирования брикета, с учетом для каждого слоя упругого сопротивления, давления парогазовой смеси и степени отверждения связующего. Установлено, что предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти является функцией температуры, влагосодержания, плотности и степени отверждения связующего, а также зависит от координат слоя и времени. Охарактеризовано влияние давления прессования на процесс плоского горячего прессования, включая риски, связанные с превышением допустимого давления парогазовой смеси, что может привести к износу дистанционных прокладок и ухудшению условий выхода образовавшейся парогазовой смеси образующийся в процессе плоского горячего прессования. Выявлена зависимость на времени прессования в зависимости от исходной влажности брикета. Предложена математическая модель процессов, протекающих при горячем прессовании композиционных материалов, с конкретными краевыми условиями. Представлено понимание процессов тепло- и массопереноса в капиллярно-пористых материалах при плоском горячем прессовании и их влияния на механические и теплофизические свойства готового материала, что важно для улучшения качества изделий из него. Рекомендуется использование данной математической модели для получения материалов с заранее заданными свойствами при различных начальных и краевых условиях.

Ключевые слова: математическая модель, модель тепломассопереноса, реологическая модель, бумажные отходы, термореактивное связующее, композиционные материалы, плоское прессование

Ссылка для цитирования: Гранкин А.Ю., Никитин В.В., Сидельников И.Д. Математическая модель плоского горячего прессования бумажно-полимерных плит // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2025. Т. 29. № 2. С. 147–158. DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-147-158

Список литературы

[1] Черемисин Д.Г., Мкртчан В.Р., Иванкин А.Н., Устюгов А.В., Маслов М.И., Никонорова А.А. Потенциальные возможности 3D-печати для получения композиционных материалов на основе синтетических и природных биополимеров (обзор) // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2021. Т. 25. № 5. С. 111–118. DOI: 10.18698/2542-1468-2021-5-111-118

[2] Шевляков А.А. Гидродинамика контактного слоя древесностружечного брикета в процессе прессования древесностружечных плит: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.05. Москва, 1994. 222 с.

[3] Обливин А.Н. Моделирование свойств и процессов прессования реактопластов. М.: МГУЛ, 2005. 284 с.

[4] Лыков А.В. Тепломассообмен. М.: Энергия, 1978. 479 с.

[5] Bear J. Dynamics of Fluids in Porous Media. New York, USA: Elsevier, 1972, 764 p.

[6] Whitaker S. Simultaneous Heat, Mass and Momentum Transfer in Porous Media. A Theory of Drying in Porous Media // Advances in Heat Transfer, vol. 13. New York, USA: Academic Press, 1977. DOI: https://doi.org/10.1016/S0065-2717(08)70223-5

[7] Bear J., Bachmat Y. Transport in Porous Media: Basic Equations. Corapcigli Editions, 1984, pp. 213–240.

[8] Kaviany M. Principles of Heat Transfer in Porous Media. New York, USA: Springer, 1991, pp. 153–232.

[9] De Vries D.A. The theory of heat and moisture transfer in porous media revisited // International J. of Heat and Mass Transfer, 1987, v. 7, pp. 1343–1350.

[10] Fan J., Luo Z., Li Y. Heat and moisture transfer with sorption and condensation in porous clothing assemblies and numerical simulation // International J. of Heat and Mass Transfer, 2000, v. 43, no. 16, pp. 2989–3000.

[11] Kulikovskii A.G. Evaporation and condensation fronts in porous media // Fluid Dynamics, 2002, v. 37, no. 5, pp. 740–746.

[12] Larbi S. Some Aspects of Transport Phenomena Physics in the Capillary Porous Bodies // Proceedings of the World Renewable Energy Congress 2005: Innovation In Europe: Renewable Energy, Technology, Innovation And The Environment: Eds. M.S. Imbabi, C.P. Mitchell. University of Aberdeen, May 22–27, 2005. UK, Aberdeen: Elsevier Science, 2005, p. 193.

[13] Малкин А.Я., Куличихин С.Г. Реология в процессах образования и превращения реактопластов. М.: Химия, 1981. 240 с.

[14] Ставров В.П., Дедюхин В.Г., Соколов А.Д. Технологические испытания реактопластов. М.: Химия, 1981. 246 с.

[15] Беликов В.В. Экструзионное формование реактопластов на основе измельченной древесины и фосфогипса: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.05. Москва, МЛТИ, 1992, 245 с.

[16] Обливин А.Н. Теоретическое и экспериментальное исследование тепло- и массопереноса при контактном нагреве влажных пористых тел: дис. ... д-ра техн. наук 01.04.14. Москва, 1976. 204 c.

[17] Пожиток А.И. Теоретическое и экспериментальное исследование интенсификации и оптимизации процесса прессования древесностружечных плит: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.05. Москва, МЛТИ, 1978. 293 c.

[18] Темкин А.Г. Исследование нестационарного тепло- и массопереноса. Минск: Наука и техника, 1966. 250 с.

[19] Щеглов П.П. Исследование термодинамических параметров и коэффициентов массопереноса в плитных материалах из измельченной древесины: автореферат дис. ... канд. техн. наук 05.21.05. Москва, МЛТИ, 1978. 20 с.

[20] Luikov A.V. Systems of Differential Equations of Heat and Mass Transfer in Capillary-Porous Bodies // Review. International J. Heat Mass Transfer, 1975, v. 18, no. 1, pp. 1–14.

[21] Larbi S. Heat and mass transfer with interaction effects analysis between an external flow and a capillary porous body // International Review of Mechanical Engineering, 2008, v. 2, pp. 797–802.

[22] Choudhary M.K., Karki, K.C., Patankar, S.V. Mathematical modeling of heat transfer, condensation, and capillary flow in porous insulation on a cold pipe // International J. of Heat and Mass Transfer, 2004, v. 47, no. 26, pp. 5629–5638.

[23] Shapiro A.P., Motakef S. Unsteady heat and mass transfer with phase change in porous slabs: analytical solutions and experimental results // International J. of Heat and Mass Transfer, 1990, v. 33, no. 1, pp. 163–173.

[24] Hanamura K., Kaviany M. Propagation of condensation front in steam injection into dry porous media // International J. of Heat and Mass Transfer, 1995, v. 38, no. 8, pp. 1377–1386.

[25] Lenormand R., Zarcone C. Role of roughness and edges during imbibition in square capillaries // Society of Petroleum Engineering, 1984, v. 13, pp. 1–17.

[26] Udell K.S. Heat transfer in porous media heated from above with evaporation, condensation, and capillary effects // J. of Heat Transfer, 1983, v. 105, no. 3, pp. 485–492.

[27] Bridge L., Bradean R., Ward M.J., Wetton B.R. The analysis of a two-phase zone with condensation in a porous medium // J. of Engineering Mathematics, 2003, v. 45, no. 3–4, pp. 247–268.

[28] Ogniewicz Y., Tien C.E. Analysis of condensation in porous insulation // International J. of Heat and Mass Transfer, 1986, v. 24, no. 3, pp. 421–429.

[29] Обливин А.Н., Воскресенский А.К., Пожиток А.И. Теоретические основы расчета напряжений и деформаций в термореактивных капиллярно-пористых телах // Научные труды МЛТИ, 1981. Вып. 138. С. 5–21.

[30] Kar K.K. Composite Materials: Processing, Applications, Characterizations. Berlin: Springer-Verlag, 2017, p. 686.

[31] Mallick P.K. Composite Engineering Handbook. New York, USA: Marcel Dekker, 1997, p. 616.

[32] Тришин С.П., Никитин А.А. Изучение физико-механических и технологических свойств порошкообразных термопластичных связующих и плит // Технология и оборудование для переработки древесины: науч. тр., 2015. Вып. 377. С. 114–119.

[33] Пожиток А.И., Обливин А.Н. Теоретические основы тепломассопереноса в капиллярно-пористых телах. М.: МЛТИ, 1984. 75 с.

[34] Обливин А.Н., Воскресенский, А.К., Пожиток А.И. Расчет процессов тепломассопереноса при нагревании влажных пористых тел с учетом поверхностного испарения внутри макропор // Научные труды МЛТИ. Вопросы теплопередачи, 1977. Вып. 102. С. 5–31.

[35] Trishin S.P., Nikitin A.A., Fedorenko D.V., Kireyeva A.F. Mining technology for producing wood chipboard with the use of thermoplastic binder // Forest Complex Today: View of Young Researchers: Forest Industry and Engineering, Landscape Architecture, Woodworking Technology, Management and Economics: Proceedings of the International Scientific and Practical Conference, vol. 1. St. Louis, Missouri, USA: S., 2017, pp. 228–233.

[36] Тришин С.П., Никитин А.А. Изучение физико-механических и технологических свойств порошкообразных термопластичных связующих и плит // Технология и оборудование для переработки древесины: науч. тр., 2015. Вып. 377. С. 114–119.

[37] Ла Мантия Ф. Вторичная переработка пластмасс. СПб.: Профессия, 2006. 400 с.

Сведения об авторах

Гранкин Александр Юрьевич — ведущий программист отдела образовательных технологий, ассистент, МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), grankin@bmstu.ru

Никитин Владимир Валентинович — д-р техн. наук, профессор, МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), nikitinvv@bmstu.ru

Сидельников Иван Дмитриевич — канд. техн. наук, доцент, МГТУ им. Н.Э. Баумана, sid@bmstu.ru

MATHEMATICAL MODEL OF PAPER-POLYMER BOARD HOT PLATE PRESSING

A.Y. Grankin¹, V.V. Nikitin¹, I.D. Sidelnikov²

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

²BMSTU, 5, 2nd Baumanskaya st., 105005, Moscow, Russia

grankin@bmstu.ru

The article considers the dynamics of changes in internal stresses in composite materials during the process of flat hot pressing, and describes the key factors affecting the strength characteristics of the press composite, such as temperature, humidity, vapor-gas mixture pressure and the degree of curing of the binder. A detailed analysis of layer-by-layer briquette formation is presented, taking into account for each layer the elastic resistance, vapour-gas mixture pressure and degree of binder curing. It is established that the tensile strength perpendicular to the plate is a function of temperature, moisture content, density and degree of curing, and also depends on the layer coordinates and time. The effect of pressing pressure on the process is studied, including the risks associated with exceeding the permissible pressure, which can lead to wear of the spacers and deterioration of the conditions for the release of the formed vapor-gas mixture. Completion of the pressing process is determined by the moment when the strength of the adhesive joint in the weakest section becomes equal to or exceeds the internal stresses. For successful modeling of the process, it is necessary to take into account the law of loading, pressure and temperature fields, as well as the density (porosity) distribution in the briquette. The proposed mathematical model of the processes occurring during hot pressing of composite materials with specific boundary conditions allows one to develop, on its basis, engineering calculation methods and practical recommendations for the selection of rational technological pressing modes and press compositions for obtaining materials with predetermined properties. However, further experimental studies are necessary to clarify the coefficients and dependencies included in the closing relations. This work contributes to a better understanding of the processes of heat and mass transfer occurring during pressing in capillary-porous composite materials and their relationship with mechanical properties, which is important for optimizing hot pressing technologies and improving the quality of final products.

Keywords: mathematical model, heat and mass transfer model, rheological model, paper waste, thermosetting binder, composite materials, flat pressing

Suggested citation: Grankin A.Y., Nikitin V.V., Sidelnikov I.D. Matematicheskaya model’ ploskogo goryachego pressovaniya bumazhno-polimernykh plit [Mathematical model of paper-polymer board hot plate pressing]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2025, vol. 29, no. 2, pp. 147–158.DOI: 10.18698/2542-1468-2025-2-147-158

References

[1] Cheremisin D.G., Mkrtchan V.R., Ivankin A.N., Ustyugov A.V., Maslov M.I., Nikonorovа A.A. Potentsial’nye vozmozhnosti 3D-pechati dlya polucheniya kompozitsionnykh materialov na osnove prirodnykh bioi sinteticheskikh polimerov (obzor) [Potential possibilities of 3D-printing for producing composite materials based on natural bioand synthetic polymers (a review)]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2021, vol. 25, no. 5, pp. 111–118. DOI: 10.18698/2542-1468-2021-5-111-118

[2] Shevlyakov A.A. Gidrodinamika kontaktnogo sloya drevesnostruzhechnogo briketa v protsesse pressovaniya drevesnostruzhechnykh plit [Hydrodynamics of the contact layer of a wood chip briquette during the pressing of chipboards]. Dis. Cand. Sci (Tech.) 05.21.05. Moscow, 1994, 222 p.

[3] Oblivin A.N. Modelirovanie svoystv i protsessov pressovaniya reaktoplastov [Modeling of Properties and Pressing Processes of Thermosets]. Moscow: MSFU, 2005, 284 p.

[4] Lykov A.V. Teplomassoobmen [Heat and Mass Transfer]. Moscow: Energiya, 1978, 479 p.

[5] Bear J. Dynamics of Fluids in Porous Media. New York, USA: Elsevier, 1972, 764 p.

[6] Whitaker S. Simultaneous Heat, Mass and Momentum Transfer in Porous Media. A Theory of Drying in Porous Media. Advances in Heat Transfer, vol. 13. New York, USA: Academic Press, 1977. DOI: https://doi.org/10.1016/S0065-2717(08)70223-5

[7] Bear J., Bachmat Y. Transport in Porous Media: Basic Equations. Corapcigli Editions, 1984, pp. 213–240.

[8] Kaviany M. Principles of Heat Transfer in Porous Media. New York, USA: Springer, 1991, pp. 153–232.

[9] De Vries D.A. The theory of heat and moisture transfer in porous media revisited. International J. of Heat and Mass Transfer, 1987, v. 7, pp. 1343–1350.

[10] Fan J., Luo Z., Li Y. Heat and moisture transfer with sorption and condensation in porous clothing assemblies and numerical simulation. International J. of Heat and Mass Transfer, 2000, v. 43, no. 16, pp. 2989–3000.

[11] Kulikovskii A.G. Evaporation and condensation fronts in porous media. Fluid Dynamics, 2002, v. 37, no. 5, pp. 740–746.

[12] Larbi S. Some Aspects of Transport Phenomena Physics in the Capillary Porous Bodies. Proceedings of the World Renewable Energy Congress 2005: Innovation In Europe: Renewable Energy, Technology, Innovation and The Environment: Eds. M.S. Imbabi, C.P. Mitchell. University of Aberdeen, May 22–27, 2005. UK, Aberdeen: Elsevier Science, 2005, p. 193.

[13] Malkin A.Ya., Kulichikhin, S.G. Reologiya v protsessakh obrazovaniya i prevrashcheniya reaktoplastov [Rheology in the Processes of Formation and Transformation of Thermosets]. Moscow: Khimiya [Chemistry], 1981, 240 p.

[14] Stavrov V.P., Dedyukhin V.G., Sokolov A.D. Tekhnologicheskie ispytaniya reaktoplastov [Technological Testing of Thermosets]. Moscow: Khimiya [Chemistry], 1981, 246 p.

[15] Belikov V.V. Ekstruzionnoe formovanie reaktoplastov na osnove izmel’chennoy drevesiny i fosfogipsa [Extrusion Molding of Thermosets Based on Crushed Wood and Phosphogypsum]. Dis. Cand. Sci (Tech.) 05.21.05. Moscow, MLTI, 1992, 245 p.

[16] Oblivin A.N. Teoreticheskoe i eksperimental’noe issledovanie teplo- i massoperenosa pri kontaktnom nagreve vlazhnykh poristykh tel [Theoretical and experimental study of heat and mass transfer during contact heating of wet porous bodies]. Dis. Dr. Sci (Tech.) 01.04.14. Moscow, 1976, 204 p.

[17] Pozhitok A.I. Teoreticheskoe i eksperimental’noe issledovanie intensifikatsii i optimizatsii protsessa pressovaniya drevesnostruzhechnykh plit [Theoretical and experimental study of intensification and optimization of the pressing process of particle boards]. Dis. Cand. Sci (Tech.) 05.21.05. Moscow, MLTI, 1978, 293 p.

[18] Temkin A.G. Issledovanie nestatsionarnogo teplo- i massoperenosa [Study of non-stationary heat and mass transfer]. Minsk: Nauka i tekhnika [Science and Technology], 1966, 250 p.

[19] Shcheglov P.P. Issledovanie termodinamicheskikh parametrov i koeffitsientov massoperenosa v plitnykh materialakh iz izmel’chennoy drevesiny [Study of thermodynamic parameters and mass transfer coefficients in board materials from crushed wood]. Dis. Cand. Sci (Tech.) 05.21.05. Moscow, MLTI, 1978, 20 p.

[20] Luikov A.V. Systems of Differential Equations of Heat and Mass Transfer in Capillary-Porous Bodies. Review. International J. Heat Mass Transfer, 1975, v. 18, no. 1, pp. 1–14.

[21] Larbi S. Heat and mass transfer with interaction effects analysis between an external flow and a capillary porous body. International Review of Mechanical Engineering, 2008, v. 2, pp. 797–802.

[22] Choudhary M.K., Karki, K.C., Patankar, S.V. Mathematical modeling of heat transfer, condensation, and capillary flow in porous insulation on a cold pipe. International J. of Heat and Mass Transfer, 2004, v. 47, no. 26, pp. 5629–5638.

[23] Shapiro A.P., Motakef S. Unsteady heat and mass transfer with phase change in porous slabs: analytical solutions and experimental results. International J. of Heat and Mass Transfer, 1990, v. 33, no. 1, pp. 163–173.

[24] Hanamura K., Kaviany M. Propagation of condensation front in steam injection into dry porous media. International J. of Heat and Mass Transfer, 1995, v. 38, no. 8, pp. 1377–1386.

[25] Lenormand R., Zarcone C. Role of roughness and edges during imbibition in square capillaries. Society of Petroleum Engineering, 1984, v. 13, pp. 1–17.

[26] Udell K.S. Heat transfer in porous media heated from above with evaporation, condensation, and capillary effects. J. of Heat Transfer, 1983, v. 105, no. 3, pp. 485–492.

[27] Bridge L., Bradean R., Ward M.J., Wetton B.R. The analysis of a two-phase zone with condensation in a porous medium. J. of Engineering Mathematics, 2003, v. 45, no. 3–4, pp. 247–268.

[28] Ogniewicz Y., Tien C.E. Analysis of condensation in porous insulation. International J. of Heat and Mass Transfer, 1986, v. 24, no. 3. pp. 421–429.

[29] Oblivin A.N., Voskresenskiy A.K., Pozhitok A.I. Teoreticheskie osnovy rascheta napryazheniy i deformatsiy v termoreaktivnykh kapillyarno-poristykh telakh [Theoretical foundations for calculating stresses and strains in thermosetting capillary-porous bodies]. Nauchnye trudy MLTI [Scientific works of MLTI], 1981, iss. 138, pp. 5–21.

[30] Kar K.K. Composite Materials: Processing, Applications, Characterizations. Berlin: Springer-Verlag, 2017, p. 686.

[31] Mallick P.K. Composite Engineering Handbook. New York, USA: Marcel Dekker, 1997, p. 616.

[32] Trishin S.P., Nikitin, A.A. Izuchenie fiziko-mekhanicheskikh i tekhnologicheskikh svoystv poroshkoobraznykh termoplastichnykh svyazuyushchikh i plit [Study of physicomechanical and technological properties of powdered thermoplastic binders and boards]. Tekhnologiya i oborudovanie dlya pererabotki drevesiny: nauchnye trudy [Technology and equipment for wood processing: scientific works], 2015, iss. 377, pp. 114–119.

[33] Pozhitok A.I., Oblivin, A.N. Teoreticheskie osnovy teplomassoperenosa v kapillyarno-poristykh telakh [Theoretical Foundations of Heat and Mass Transfer in Capillary-Porous Bodies]. Moscow: MLTI, 1984, 75 p.

[34] Oblivin A.N., Voskresenskiy, A.K., Pozhitok, A.I. Raschet protsessov teplomassoperenosa pri nagrevanii vlazhnykh poristykh tel s uchetom poverkhnostnogo ispareniya vnutri makropor [Calculation of Heat and Mass Transfer Processes During Heating of Wet Porous Bodies Taking into Account Surface Evaporation Inside Macropores]. Nauchnye trudy MLTI. Voprosy teploperedachi [Scientific Works of MLTI. Heat Transfer Issues], 1977, iss 102, pp. 5–31.

[35] Trishin S.P., Nikitin A.A., Fedorenko D.V., Kireyeva A.F. Mining technology for producing wood chipboard with the use of thermoplastic binder. Forest Complex Today: View of Young Researchers: Forest Industry and Engineering, Landscape Architecture, Woodworking Technology, Management and Economics: Proceedings of the International Scientific and Practical Conference, vol. 1. St. Louis, Missouri, USA: S., 2017, pp. 228–233.

[36] Trishin S.P., Nikitin A.A. Izuchenie fiziko-mekhanicheskikh i tekhnologicheskikh svoystv poroshkoobraznykh termoplastichnykh svyazuyushchikh i plit [Study of Physical, Mechanical and Technological Properties of Powdered Thermoplastic Binders and Boards]. Tekhnologiya i oborudovanie dlya pererabotki drevesiny: Nauchnye trudy [Technology and Equipment for Wood Processing: Scientific Works], 2015, iss 377, pp. 114–119.

Authors’ information

Grankin Aleksandr Yur’evich — Lead Programmer of the BMSTU (Mytishchi branch), grankin@bmstu.ru

Nikitin Vladimir Valentinovich — Dr. Sci. (Tech.), Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), nikitinvv@bmstu.ru

Sidelnikov Ivan Dmitrievich — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the BMSTU, sid@bmstu.ru