БИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ, ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Закономерности роста и продуктивности насаждений являются не только теоретической основой лесохозяйственной деятельности, но и используются в практике для выполнения многих расчетов, служат базой для построения лесотаксационных нормативов. Таблицы хода роста нормальных насаждений предназначены для изучения закономерностей строения и могут служить эталоном при таксации лесов, их целесообразно составлять по классам бонитета. Для определения возрастов спелости и решения других вопросов, связанных с фактическим состоянием лесов, предназначаются таблицы хода роста модальных насаждений.
В данной статье на основе выборочных данных таксационных описаний Емельяновского лесничества Красноярского края составлена таблица хода роста пихтовых древостоев III класса бонитета. Выравнивание проводилось по высоте и диаметру для каждого из элементов леса и запасу яруса на 1 га. Коэффициент корреляции колеблется от 0,9737 до 0,9979, стандартная относительная ошибка уравнений не превышает ±10 %. Анализ составленной таблицы хода роста показал, что возраст естественной спелости пихтовых древостоев в 170 лет еще не наступает, что в целом характерно для модальных древостоев, возраст количественной спелости наблюдается в 80 лет. Для сопоставления составленной таблицы хода роста с аналогичной таблицей Э.Н. Фалалеева и В.С. Полякова используется метод сравнения среднеквадратического процента отклонения, предложенный В.В. Загреевым.
Проведенные исследования подтверждают необходимость разработки регрессионных моделей основных таксационных показателей и построения на их основе таблиц хода роста, отражающих
Исследовали таксационные показатели клонов плюсовых деревьев ели европейской (Picea abies (L.) Karsten) в архиве клонов № 3 на территории Семеновского районного лесничества Нижегородской области. Он создан в 1984 году привитыми саженцами в возрасте 2 лет. Источником привоя были плюсовые деревья, произрастающие в естественных насаждениях того же региона в типах лесорастительных условий В2 и В3. Их возраст на момент отбора достигал от 60 лет до 140 лет, а таксационные показатели составили: высота – от 24 м до 70 м; диаметр – от 24 см до 35 см. Размещение посадочных мест было 3×3 м, схема смешения клонов – рядовая при исходной повторяемости каждого ортета 3…12 раметами. Первоначальная площадь составила 0,4 га, тип лесорастительных условий на ней соответствовал категории В2. Рельеф участка равнинный с серыми лесными почвами. Он имеет географические координаты N56°44'18,97" E44°20'49,29", отнесен к району хвойно-широколиственных (смешанных) лесов европейской части Российской Федерации и входит в зону хвойно-широколиственных лесов. Лесорастительные условия региона вполне благоприятны для произрастания и семеношения ели европейской. Сбор первичной лесоводственной информации осуществлен полевым стационарным методом при сплошном перечете деревьев на всей площади архива клонов с соблюдением принципа единственного логического различия, типичности, пригодности, надежности и целесообразности опыта. Отмечена неоднородность вегетативного потомства плюсовых деревьев ели европейской по таксационным показателям, которая проявилась как на уровне различий между группами одноименных клонов, так и в пределах каждой из них.
Плюсовые деревья ели европейской, представленные своими вегетативными потомствами в составе обследованного архива клонов, в значительной мере различались между собой по основным таксационным показателям. По высоте ствола наибольшее среднее (19,83±1,14 м), у рамет ортета К-102, превосходило наименьший аналогичный показатель (10,50±1,85 м) у клонов с индексом К-100, в 1,88 раза или на 9,33 м. Обобщенное для всего массива данных среднее достигло 14,71±0,34 м при соотношении между абсолютными пределами (max = 3 м; min = 3,50 м) как 6,57 и абсолютном диапазоне, равном 19,50 м. Изменчивость признака, при этом, соответствовала повышенному уровню по шкале Мамаева (Cv = 28,41 %).
Повышение оперативности обнаружения и ликвидации очагов лесных пожаров – важная задача, стоящая перед работниками органов лесного хозяйства, сил оперативного реагирования МЧС. Особенно актуальна такая задача для регионов России, имеющих значительные лесные массивы, где ведется интенсивное лесопользование, заготовка и переработка лесной продукции. Несовершенство средств обнаружения и оперативного управления ликвидацией лесных пожаров приводит к катастрофическим последствиям, ущербу, измеряемому в миллиардах рублей, и человеческим жертвам в случаях перехода лесных пожаров на территории поселений.
В исследовании приведены результаты экспериментального тестирования автономного передвижного комплекса управления тушением лесных пожаров. Комплекс предназначен для обеспечения связи и координации ресурсов, необходимых для обнаружения и ликвидации лесного пожара. Проведен анализ факторов, оказывающих существенное влияние на обеспечение устойчивой связи и управления обнаружением и ликвидацией лесных пожаров. Обобщена информация по технической применимости технологий широкополосного радиодоступа и технологий спутникового дистанционного мониторинга поверхности Земли в интересах органов лесного хозяйства и лесопожарных центров. Экспериментально подтверждена высокая эффективность обеспечения связи с использованием технологий широкополосного оперативного радиодоступа не территориях, где отсутствует покрытие сетями сотовой связи. Предлагаемые решения, совместно с технологиями дистанционного зондирования и спутникового мониторинга поверхности Земли. позволят существенно снизить ущерб, причиняемый лесными пожарами, который в России ежегодно составляет более 11 млрд руб.
Полученные результаты могут быть использованы при организации служб мониторинга лесных пожаров, работе служб и организаций, занятых ликвидацией лесных пожаров.
Городская экологическая система является объектом постоянного комплексного изучения.
Цель данной работы – обследование встречающихся в насаждениях Архангельской агломерации видов древесных пород при помощи комплекса аппаратуры акустической томографии «Арботом».
В работе приведены данные двумерных звуковых томограмм стволов тополя бальзамического, дуба черешчатого, вяза шершавого, клёна остролистного, яблони ягодной, лиственницы сибирской, ясеня обыкновенного.
Согласно проведенным исследованиям данные породы рекомендуются к применению для формирования закрытых пространств в северных городах.
Методика импульсно-томографной диагностики состояния хвойных и лиственных древесных пород позволяет оптимизировать проведение исследований патологии растений и помогает в принятии решений по своевременному удалению или лечению и укреплению деревьев.
Взаимосвязь между биоразнообразием и продуктивностью растительных сообществ является одним из основных направлений в экологических исследованиях. Имеются многочисленные подтверждения положительной связи продуктивности с биоразнообразием, особенно очевидной при взаимодействии двух комплементарных видов в локальных условиях, когда их смешение обусловливает продуктивность, большую по отношению к продуктивности чистых древостоев в тех те местообитаниях. Когда исследуется связь между продуктивностью и биоразнообразием на региональном и глобальном уровнях при взаимодействии десятков и сотен видов, названная положительная связь становится очевидной лишь на массовом эмпирическом материале. Поскольку известно, что хвойные и лиственные виды приспособлены к специфичным лесорастительным условиям и могут занимать разные экологические ниши, в настоящем исследовании предпринята попытка сравнительного анализа биомассы кедровых (Pinus koraiensis S. ex Z.) и дубовых (Quercus mongolica F. ex L.) естественных насаждений Приморья в контексте биоразнообразия. Леса Приморья характеризуются сложным породным составом, только в основном пологе может насчитываться до 15 и более пород, что осложняет определение из биологической продуктивности. Объектом исследования послужили кедровые и дубовые насаждения, заложенные соответственно на 12 и 14 пробных площадях в возрастном диапазоне от 35 до 200 лет. Сделан вывод об отсутствии значимого вклада доли основной породы в объяснение изменчивости биомассы ассимиляционного аппарата кедровых и дубовых насаждений, а также об отсутствии влияния обилия пород (количества пород в составе) на соотношение надземной биомассы кедровых и дубовых насаждений, что может быть объяснено недостаточным объемом фактического материала. Сравнение биомассы кедровников и дубняков в возрастной динамике показало, что в дубняках по отношению к кедровникам масса стволов больше на 17, масса ветвей на 53, надземная на 20 %, а масса ассимиляционного аппарата, напротив, меньше на 33 %. Таким образом, дубняки при меньшей массе ассимилирующих органов имеют большую массу ствола и ветвей. По-видимому, это происходит вследствие более высокой эффективности работы ассимиляционного аппарата дубняков. Полученные результаты могут быть полезны при оценке углерод депонирующей способности хвойно-широколиственных лесов Приморья.
Приведены результаты многолетних исследований в пройденных экспериментальными низовыми пожарами лишайниково-зеленомошных сосняках, произрастающих на песчаных подзолах. Выявлены изменения гидротермических параметров подзолов, обусловленные пирогенной и постпирогенной трансформацией различных компонентов лесных биогеоценозов. Наряду с общим характером данных изменений, выявлены некоторые различия степени их проявления на разных участках, обусловленные разной интенсивностью пожаров.
Сделан вывод, что в результате пирогенного воздействия нарушается сложившийся материальноэнергетический обмен между атмосферой и почвой, который является основным процессом формирования и развития последней. Следовательно, лесные пожары являются мощным и активно действующим фактором современного почвообразования.
В условиях изменяющегося климата возросла актуальность оценки полного углеродного бюджета лесных экосистем и углеродного пула всех их компонентов, в том числе отмерших ветвей растущих деревьев. В опубликованных данных о биомассе деревьев доля отмерших ветвей в надземной биомассе варьирует в диапазоне от 1 до 22 %, однако попытки выявить факторы, объясняющие столь широкий ее диапазон, довольно редки. В настоящем исследовании предпринята первая попытка разработки аллометрических моделей, предназначенных для оценки массы отмерших ветвей (МОВ) растущих деревьев сосны обыкновенной по измеренным диаметру кроны и высоте деревьев естественных древостоев и культур в условиях степной зоны. Основу исследования составили 357 модельных деревьев, полученные на 40 пробных площадях. Аллометрическая модель МОВ, включающая такие независимые переменные, как диаметр кроны, высота дерева и происхождение древостоя, объясняет 84 % изменчивости МОВ на уровне p < 0,001. Величина МОВ у крупных деревьев может достигать 15–20 кг, при этом в культурах показатель вдвое выше, чем в естественных древостоях. В процентном выражении величина МОВ по отношению к надземной биомассе по мере увеличения размеров дерева возрастает в естественных древостоях от 2 до 6 % и в культурах от 3,5 до 11 %, и в среднем для естественных древостоев и культур составляет 5–6 %. Вклады диаметра кроны, высоты дерева и происхождения древостоя в объяснение изменчивости МОВ составили соответственно 19, 62 и 19 %. При включении надземной биомассы в модель МОВ в качестве дополнительной независимой переменной вклады диаметра кроны, высоты дерева, надземной биомассы и происхождения древостоя в объяснение изменчивости МОВ составили соответственно 18, 33, 17 и 32 %. Предложенные аллометрические модели могут быть использованы при оценках МОВ сосны обыкновенной на основе воздушного и наземного лазерного зондирования. При расчетах углеродных пулов в сосновых лесах степной зоны необходимо вносить в оценку пула поправку в виде 5–6%-ного повышения на величину МОВ.
Для решения разных хозяйственных задач очень важно знать, как с увеличением возраста изменяются таксационные показатели в насаждениях и различных условиях местопроизрастания, а также количественные и качественные признаки в целом. Исследования предполагали обработку материалов лесоустройства. В качестве исходных данных использовали таксационные показатели за 1982 и 2002 г.
Программа исследований включала: изучение динамики лесного фонда по материалам лесоустройства 1982 и 2002 года; исследование средних показателей (возраста, бонитета, полноты и др.); определение динамики таксационных показателей за двадцатилетний период.
При оценке распределении лесного фонда по категориям земель как в 1982-м, так и в 2002-м году по площади преобладали покрытые лесной растительностью земли. Относительно среднего запаса и прироста на 1 га самыми высокими показателями характеризовалась сосновая хозсекция, при этом средний запас на 1 га сосновых древостоев за 20 лет вырос на 28 м3*га–1, а средний прирост на 1 га за тот же период на 0,1 м3*га–1.
Относительно динамики таксационных показателей сосновых насаждений: запас углерода для преобладающей части выделов изменился от 51,66 тС/га до 91,30 тС/га.
При оценке данных в статике линии среднего и текущего прироста не пересекались, что указывает на неоднородность исходного материала, поскольку для оценки динамики использовались как нормальные, так и модальные насаждения. Однако данные в динамике позволили определить, что возраст количественной спелости сосняков Караульного участкового лесничества составляет 70 лет.
Нормативная таксационная база для оценки лесосек включает в себя объемные, сортиментные и товарные таблицы. Формирование комплекса этих нормативов для древостоев в Сибири имеет относительно небольшую историю – немногим более полувека. В работе рассмотрены отдельные периоды состояния нормативной базы таксации и материально-денежной оценки лесосек на различных этапах их формирования. Сделан анализ совершенствования нормативов с изменением Государственных стандартов. Установлено, что в настоящее время материально-денежная оценка лесосек ведется по таблицам, построенным с учетом требований фактически устаревших стандартов на лесоматериалы круглые (ГОСТ 9462–88 и ГОСТ 9463–88). В настоящее время действующими являются межгосударственные стандарты ГОСТ 9463–2016 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия и ГОСТ 9463–2016 Лесоматериалы круглые лиственных пород. Технические условия. ГОСТ 9463–2016 действует на территории Армении, Белоруссии, России, и Кир- гизии. ГОСТ 9462–2016 на территории Армении, Грузии, Киргизии, России, Таджикистана, Узбекистана. Эти стандарты являются базовыми для построения таксационных таблиц оценки лесосек, однако нормативы по ним до сих пор не разработаны.
ТЕХНОЛОГИЯ ЗАГОТОВКИ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ
Пиломатериалы хвойных пород находят широкое применение при изготовлении различных изделий из древесины. В последнее время качество круглых лесоматериалов хвойных пород ухудшается из-за наличия в них ядровой напенной гнили, которую приходиться удалять в процессе их переработки. Удаление напенной гнили происходит уже на этапе заготовки круглых лесоматериалов. При этом вместе с древесиной поражённой гнилью удаляется здоровая заболонная часть. Поэтому большое количество качественной древесины остаётся в лесу.
Для получения максимального полезного выхода пиломатериалов применена оптимизационная модель индивидуального раскроя хлыстов, пораженных ядровой гнилью, в которой в качестве математического описания образующих формы круглых лесоматериалов и гнили предлагается аллометрическая зависимость, основанная на законе относительного роста. Для качественного поперечного раскроя круглых лесоматериалов с ядровой гнилью применяют технологический процесс получения комбинированного пиловочника. Комбинированный пиловочник состоит и качественной части и части содержащей напенную гниль. Длина комбинированного пиловочника зависит от способа его дальнейшей переработки на пилопродукцию. В статье приведена последовательность нахождения длины комбинированных круглых лесоматериалов и объемного выхода пилопродукции.
Разработана имитационная модель расчета полезного выхода пилопродукции из круглых лесоматериалов с гнилью. Показателями, значимо влияющими на полезный выход, являются длина и диаметр круглых лесоматериалов в комле. Проведены опытные распиловки круглых лесоматериалов с напенной гнилью для определения фактического выхода пилопродукции. Установлено незначительное расхождение расчетных и опытных данных величины объемного полезного выхода пилопродукции. Это даёт возможность предложить рассмотренный в работе способ раскроя для последующего промышленного применения.
Древесина в связи с особенностями своего анатомического строения обладает способностью к увлажнению, что позволяет ей легко поглощать влагу из окружающей среды при контакте. Однако это приводит к снижению ее эксплуатационных качеств и биоразрушениям. Одним из способов снижения водопоглощения и влагопоглощения древесины является ее обработка гидрофобизирующими составами. Особенно это востребовано для памятников истории и культуры, выполненных из древесины. С этой целью рекомендуется выполнять поверхностную капиллярную пропитку составами на основе кремнийорганических соединений.
В работе приведены исследования свойств натуральной пиленой и частично деградированной древесины, обработанной органикорастворимыми гидрофобизирующими кремнийорганическими составами, и составами на водной основе. Определен рН этих составов. По кратности нанесения составов, которая позволяла достигнуть необходимого расхода, была изучена скорость проникновения гидрофобизаторов в древесину. Также устанавливалась глубина проникновения составов при выбранном капиллярном методе пропитки. Для оценки срока службы сформированного гидрофобного покрытия древесина подвергалась циклам климатических испытаний.
После испытаний производились исследования поглощающей способности обработанной древесины. Она оценивалась по изменению значений водопоглощения и влагопоглощения гидрофобизированной древесины в сравнении с необработанной. Было установлено, что большее снижение водопоглощения наблюдается у частично деградированной древесины. Результаты испытаний по определению влагопоглощения древесины позволяют сделать вывод о паропроницаемости сформированных гидрофобных покрытий.
В заключение на основании полученных результатов исследований был сделан вывод о целесообразности применения гидрофобизирующих кремнийорганических составов для защиты зданий и сооружений, уже находящихся в эксплуатации, в частности для памятников деревянного зодчества.
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
В статье приведены исследования химического состава шишек и ядер семян сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), лиственницы сибирской (Larix sibirica L.) и ели сибирской (Picea obovata Ldb.), являющихся основными лесообразующими хвойными породами Сибири.
Впервые был изучен компонентный состав шишек и семян основных лесообразующих пород региона. Суммарное содержание полисахаридов в шишках составляет от 61 до 75 %, при этом максимальное количество полисахаридов было обнаружено в шишках сосны обыкновенной, а минимальное – в шишках лиственницы сибирской. Содержание минеральных компонентов в шишках всех исследуемых пород не превышает 1,5 %. Максимальное содержание воскообразных веществ отмечается в шишках сосны сибирской кедровой (1,5 %), минимальное – в шишках сосны обыкновенной (0,2 %), Основными компонентами семян является лигноуглеводный комплекс. Наибольшее содержание минеральных компонентов отмечено в семенах ели сибирской – 2,30 %. Содержание воскообразных веществ в семенах во всех исследуемых породах варьирует незначительно и составляет около 1 %.
Приведен компонентный состав эфирных масел шишек хвойных пород. Основными компонентами эфирных масел шишек являются α-пинен, β-пинен, лимонен, Δ2-карен, ланалил пропионат, борнилацетат.
Определено содержание полифенольных соединений в шишках хвойных пород Сибири. Максимальное количество полифенольных соединений и таннидов – 8,27 % и 5,5 % соответственно обнаружено в шишках сосны обыкновенной, фенолкарбоновых кислот – в шишках сосны сибирской кедровой – 2,5 %, флавоноидов – в шишках лиственницы сибирской – 1,34 %.