Радиальный прирост ствола старовозрастных деревьев дуба черешчатого может быть источником информации об их росте и развитии на заключительном этапе жизни и о потенциале долговечности. Цель исследования - оценка жизненного состояния дуба в онтогенезе на основе анализа вековой цикличности радиального прироста ствола. Объекты - группы деревьев, различающихся по динамике развития кроны, в 90- и 270-летних нагорных и 130- и 230-летних пойменных дубравах Теллермановского опытного лесничества РАН. Приросты измерены по изображениям кернов ствола, отсканированных при разрешении 1200 dpi. Жизненное состояние дуба характеризовали по приросту ранней древесины и его связи с развитием кроны. Выделены вековые циклы радиального прироста, обусловленные развитием и самоизреживанием древостоев. В нагорных дубравах, возобновившихся на вырубках, 1-я ветвь цикла - нисходящая, в пойменных, начавших рост под пологом, - восходящая. Первая ветвь векового цикла продолжается до возраста дуба 150-170 лет, 2-я - до 200-250 лет. Коэффициенты вариации радиального прироста ранней и поздней древесины изменяются в пределах соответственно 15-37 и 34-75 % и в значительной мере зависят от вековой цикличности. Полученные результаты свидетельствуют о приоритете развития кроны над ростом ствола в динамике векового цикла. Так, на нисходящих ветвях циклов относительное снижение прироста поздней древесины значительно больше, чем ранней - в 1,2-3,8 раза, а на восходящих его относительное увеличение выше только в 1,0-1,7 раза. При переходе от 1-й ко 2-й ветви векового цикла средний прирост ранней древесины в превосходящем количестве случаев увеличился, а соотношение среднего прироста поздней и ранней древесины снизилось. В вековом цикле максимальное изменение прироста ранней древесины равняется ширине 1 ряда сосудов. Современное жизненное состояние изученных старовозрастных дубов оценено как удовлетворительное. В условиях меньшего поражения гнилями долговечность дуба черешчатого могла бы быть значительно выше.
Исследована конструкционная прочность изделий из гофрированного картона с целью оптимизации параметров, влияющих на устойчивость и жесткость материалов при торцевом сжатии. Произведены лабораторные образцы, отличающиеся количеством элементов (от 1 до 6) и углом расположения линий склейки вершин гофров (от 0° до 90° с шагом 15°) относительно машинного направления. Разработана методика оценки конструкционной прочности и устойчивости образцов с различными параметрами в условиях торцевого сжатия. Результаты показали прямую зависимость конструкционной прочности изделий от угла наклона гофров и количества элементов изделия. Установлены предельные деформации образцов при сжатии, а также ключевые зависимости между этими параметрами. Особое внимание уделено коэффициенту вариации между предельной деформацией и углом расположения линий гофров, что позволило более глубоко изучить разрушение изделий при торцевом сжатии. Определены оптимальные параметры для повышения жесткости и прочности изделий, даны рекомендации по выбору угла расположения линий гофров и количества элементов, которые могут быть использованы для улучшения производственных процессов. Исследовано влияние коэффициента вариации предельной деформации на сопротивление торцевому сжатию, что позволило спрогнозировать направления для оптимизации методики испытаний образцов. Полученные результаты могут найти широкое применение в сфере использования изделий из гофрированного картона в различных отраслях промышленности, требующих высоких прочностных характеристик этого упаковочного материала.
Рассматривается проблема использования березовой коры в Российской Федерации, где значительные запасы этого сырья применяются в основном в качестве твердого топлива. Представлены методы исследования измельчения и сепарации березовой коры, а также извлечения биологически активного вещества - бетулина - из бересты. Литературный обзор выявил: важность сепарации коры на луб и бересту; зависимость сепарируемости луба и бересты от влажности коры березы, степени измельчения и др.; необходимость изучения свойств коры березы. Получены зависимости: плотности бересты и луба от влажности; кинетические кривые водопоглощения при различных температурах; выхода бересты от степени измельчения. Установлено, что при влажности измельченной коры более 35 % происходит гравитационная сепарация бересты от луба в водной среде. Данные зависимости позволят оптимизировать процесс увлажнения коры. На основе изучения свойств коры, бересты и луба рекомендовано проведение сепарации в 2 стадии: механическое и гидростатическое разделение. Анализ результатов исследования свойств коры березы, влияющих на сепарацию бересты от луба, показал целесообразность измельчения коры в молотковой дробилке со скоростью вращения ротора 1500 об./мин с влажностью материала 42-52 % в течение 45-90 с при дальнейшей классификации измельченных частиц на 3 фракции: крупную с размерами частиц более 2 мм с преимущественным содержанием бересты; мелкую с частицами менее 1 мм с превалированием в составе луба; среднюю с размерами частиц 1-2 мм с более 30 % бересты. Бересту из средней фракции следует выделить гравитационным осаждением в воде в течении 3-10 мин. Выявленные оптимальные режимные параметры процесса сепарации бересты от луба дают возможность получить конечные продукты, в частности бетулин, более высокого качества.
Анализ природоохранной деятельности предприятий лесопромышленного комплекса по данным из открытых источников и по опыту экспертной оценки негативного воздействия ряда промышленных объектов, перерабатывающих биомассу древесины, позволил описать механизмы влияния интегрального вида хозяйственной деятельности на современный техногенез. Выделены группы техногенеза, свойственные для естественных ландшафтно-геохимических процессов в зоне влияния предприятий лесопромышленного комплекса: биогенез, гидрогенез, гуматогенез, хелатогенез и антропогеноценоз. При промышленной эксплуатации леса меняется ядро лесного биогеоценоза и специфический комплекс растений нижнего яруса, определяющий биогенную миграцию. Рассмотрены особенности проявления гидрогенеза, сопряженные с изменением действия воды и ее проникновением в литосферу. Проявления гуматогенеза и хелатогенеза проанализированы с позиции изменения содержания углерода в лесных подстилках. Установлено, что источниками антропогеноценоза являются объекты технической инфраструктуры и хозяйственной деятельности, которые сопряжены с оборотом и переработкой древесного сырья, что способствует изменению характера миграции, аккумуляции химических веществ в различных средах и формированию биогеохимических барьеров на их пути. Отмечается особый тип «экономической урбанизации» на современном этапе общественного развития, в которой участвует лесопромышленный комплекс как переработчик растительного сырья и поставщик готовой продукции с генерацией отходов в городских агломерациях с их возможной последующей переработкой. Выделено несколько предполагаемых механизмов техногенеза на различных этапах развития хозяйственной деятельности в лесном секторе. Подчеркнута значительная роль деградационного механизма. Современная ориентация природопользования и развитие модифицирующих механизмов техногенеза, таких как поддерживающий, креативный и управляющий (наиболее перспективный для реализации циркулярной экономики) и их сочетание в процессе эксплуатации территории открывают новые возможности. Даны прогнозы перспективности перехода от традиционно воспринимаемого техногенеза (преимущественно деградационного) к ноотехногенезу. Этот переход основан на реализации принципов управляемой природно-технической системы с учетом динамики восстановления и регулирования воспроизводства лесных ресурсов в условиях экологических ограничений, что является залогом устойчивого лесопромышленного комплекса.
При больших расстояниях доставки круглых лесоматериалов зачастую экономически оправданной является только транспортировка в плотах. Преобладает береговая сплотка лесосплавных пучков. Для повышения их прочности, увеличения полнодревесности, предполагающего снижение затрат на буксировку, предусматривается торцевание пучков. В формулах, полученных ранее для определения усилия торцевания, отсутствует коэффициент формы пучка - основной критерий, по которому на лесосплаве оценивают противодействие продольному перемещению лесоматериалов. Дополнительное давление в пучке, обусловленное наличием обвязок, не учитывалось, либо не имело непосредственной связи с коэффициентом формы. Цель исследования - выведение формул для вычисления силы торцевания пучков на береговых складах с учетом наличия обвязок и коэффициента формы; установление характера и степени влияния определяющих ее факторов. Метод - теоретический, базирующийся на положениях теорий гибких нитей и сыпучей среды. Аналитическим путем получена формула для нахождения рассматриваемого усилия. Ее использование в практических расчетах проблематично из-за необходимости многократного вычисления интегралов. Составляющие формулы, требующие вычисления интегралов, заменили параметром K - параметром сопротивления торцеванию. Его значение, соответствующее площади поперечного сечения пучка, равной единице, обозначили k - удельный параметр сопротивления торцеванию. Установили, что этот показатель зависит от коэффициента формы пучка и отношения его высоты к среднему диаметру лесоматериалов. Изменяя данные факторы в диапазонах 1,5-2,5 и 4-20 соответственно, выполнили вычисления k с использованием указанных интегралов. Получили аппроксимирующие зависимости для определения параметра k по отношению высоты пучка к среднему диаметру лесоматериалов, построили графики, позволяющие определять усилие торцевания при практических расчетах, не прибегая к интегрированию. Установили, что изменение отношения высоты пучка к среднему диаметру лесоматериалов от 4 до 20 вызывает примерно 5-кратное увеличение усилия торцевания, зависимость линейная. Уменьшение коэффициента формы от 2,5 до 1,5 приводит к росту этого усилия почти в 2 раза. Его зависимость от плотности лесоматериалов, коэффициента полнодревесности, размеров пучка и коэффициента трения скольжения прямая, линейная. Из этих факторов наиболее значим коэффициент трения, варьирование которого может приводить к изменению выходной величины более чем в 2 раза. Ее зависимость от угла внутреннего трения обратная, незначительная.
Описана история развития имитационного моделирования в сфере функционирования машин для валки леса, названы основные лидеры в разработке систем компьютерной поддержки принятия управленческих решений, перечислены преимущества и недостатки различных подходов к имитационному моделированию производственного процесса в лесу. Целью исследования стала оценка достижений в данной области и поиск путей повышения их эффективности и совершенствования. Отмечено, что имитационный подход исключает колебания результатов из-за неконтролируемых факторов, таких как воздействие оператора и погода, а редкие нециклические рабочие элементы и задержки различных видов могут быть исключены из имитационной модели. Это облегчает сравнение производительности альтернативных систем машин и технологий в идеальных условиях. Проведенный обзор позволяет заострить внимание ученых на недостаточной изученности функционирования машин на валке деревьев при несплошных рубках леса; необходимости увеличения числа анализируемых факторов, повышающих точность моделирования; максимального использования в моделях современных технологических рекомендаций по работе операторов лесных машин; важности создания математических зависимостей с учетом факторов, влияющих на эффективность труда. Сделан вывод, что существующие модели перспективны, но все еще оставляют большое поле деятельности для дальнейшей модернизации и новых исследований. Обзор наглядно демонстрирует значительное увеличение числа анализируемых показателей природно-производственного процесса при имитационном моделировании по сравнению с математическим и сокращение трудовых и материальных затрат по сравнению с изучением технологических процессов в производственных условиях. Имитационное моделирование машинной валки леса позволяет учесть влияние случайных факторов внешней среды, а также факторов взаимодействия лесозаготовительной техники. Широкое внедрение подобных компьютерных систем при заготовке лесоматериалов повысит эффективность технологических карт освоения лесных участков и обоснования нормативных показателей работы машин.
Представлены данные по видовому составу и обилию древесной и кустарниковой растительности на гарях южного Забайкалья. Объект исследования - гари большой площади в лесном фонде Хоринского лесничества Республики Бурятии. Фитоценозы расположены на песчаных почвах, на разных элементах рельефа на высоте от 676 до 845 м над ур. м. - от подножий до вершин пологих холмов. Учет растительности всех компонентов леса проводили по свободным маршрутным ходам на круговых учетных площадках радиусом 1,785 м. Примыкая друг к другу, они образовывали учетную ленту. На каждом опытном участке закладывали не менее 30 учетных площадок. Установлено, что состав растительности и долевое участие видов на объектах исследования различаются. На гарях 14-15-летней давности отмечено наличие 15-18 видов растений в составе живого напочвенного покрова. Максимальное проективное покрытие - более 5 % имеют 6 видов: Vaccinium vitis-idaea L., Calamagrostis arundinacea (L.) Roth, Carex pseudocyperus L., Avenella flexuosa (L.) Drejer, Lichenes sp. L., Bryidae sp. Engl. В составе подлеска выявлено 6 видов, преобладают Sorbus aucuparia subsp. Sibirica (Hedl.) Krylov, Viburnum burejaeticum Regel & Herder и Juniperus sibirica Burgsd. Показано, что размах варьирования численности подлеска по объектам исследования составил 190-673 экз./га. Подрост сформирован сосной обыкновенной в количестве от 27 до 62 экз./га. Указано, что основной причиной небольшой численности самосева сосны являлись экстремальные температуры поверхности почвы в летний период. Зафиксирована максимальная температура 63 °С на минерализованной части почвы, что вызывает денатурацию белка в эндосперме и потерю всхожести семян. Акцентируется внимание на большой доле минерализованной поверхности как следствия ветровой и водной эрозии. На отдельных опытных участках площадь минерализованной поверхности превысила 18 %. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании лесовосстановительных мероприятий, при геоботанических исследованиях и в учебном процессе.
Юг Западной Сибири - крупный зерноводческий регион, где безопасное земледелие невозможно без защиты полей лесными полосами. Но с усилением засушливости территории снижается их долговечность, что сдерживает работы по облесению пахотных земель. Цель исследования - установить закономерности водного режима древостоев полезащитных лесных полос и обосновать их модели, наиболее подходящие для сухостепных районов. Изучена система средневозрастных полезащитных лесных полос из Pinus sylvestris, Ulmus laevis, Betula pendula высотой 7-10 м, Ribes aureum - 1,5-2,0 м на автоморфной каштановой почве. Установлено, что снегоотложение в полезащитных лесных полосах обусловлено многими факторами: количеством твердых осадков, ветровым и температурным режимом воздуха, ветропроницаемостью древостоя. Наслаиваясь, они нивелируют или усиливают общее воздействие на метелевый поток. Средняя высота и запас снега в зоне питания древостоя в основном зависят от количества твердых осадков, а в бескустарниковых полосах - повышаются также с густотой, высотой древостоя и шириной междурядий. В полезащитных лесных полосах с опушечными рядами кустарника запас снега уменьшается при увеличении числа и высоты рядов деревьев, ширины междурядий и расстояния между рядом кустарника и рядом деревьев. Эффективнее накапливают снег и работают «на себя» кустарниковые кулисы и плотные 1-рядные лесные полосы, а также 2-3-рядные древостои при наличии ряда кустарника с наветренной стороны. За ними по результативности удержания твердых осадков следуют 2-3-рядные бескустарниковые полезащитные лесные полосы с междурядьями 2,0-3,5 м и густотой древостоя 0,6-2,0 тыс. дер./га. Среди 2-рядных лесополос лучше накапливают снег более широкорядные и густые насаждения. Увеличение числа (выше 3) и густоты рядов деревьев снижает их наполнение твердыми осадками. В полезащитных лесных полосах из биогрупп деревьев эффективнее запасают снег умеренно густые (до 1000-1100 дер./ га) биогруппы. Кустарниковые прерывистые кулисы образуют снежные холмики и могут использоваться как хорошее средство аккумуляции снега на межполосных полях. Стабильнее по годам весенние и летние запасы почвенной влаги формируются в бескустарниковых 2-3-рядных полезащитных лесных полосах с умеренно широкими междурядьями, а экономнее расходуют влагу умеренно густые насаждения сосны и березы.
Оценка воздействия пожаров на лесные насаждения для получения информации о постпирогенном развитии компонентов леса в динамике становится все более актуальной в связи с возрастанием количества возгораний лесов и пройденной огнем лесной площади. Цель исследования - сбор фактических данных о процессах деструкции и начальной стадии восстановления компонентов леса в Башкирском заповеднике после крупного пожара 2020 г. в массиве Авдэктэ. Выполнен анализ послепожарных изменений светлохвойных насаждений на территории заповедника после низового пожара. Для участков, пройденных огнем различной интенсивности, приводятся данные по изменению показателей древостоев через 1 и 2 года после пожара, в т. ч. описана динамика подроста, подлеска, живого напочвенного покрова, лесной подстилки. Выявлена зависимость доли погибших деревьев от диаметра ствола, запаса образовавшейся захламленности и сухостоя. Наиболее сильно пострадали молодняк с диаметром ствола менее 16 см и старовозрастные деревья, имеющие пожарные подсушины или другие повреждения. Как самые сохранившиеся характеризуются средневозрастные деревья, которые обладают высоким потенциалом восстановления после ослабления под воздействием неблагоприятных факторов. По мультиспектральным снимкам Sentinel-2 проведена оценка повреждения древостоев через 1 и 2 года после пожара, выделены покрытые и непокрытые лесом участки. Покрытые лесом участки были разделены по степени гибели древостоев на 4 категории: 0-25; 26-50; 51-75 и более 75 %. Выявлены их площади в динамике через 1 и 2 года после пожара. На 2-й год после пожара площадь насаждения, где гибель деревьев составляет более 75 %, увеличилась с 619,7 до 1059,2 га и занимала более 1/3 территории, пройденной огнем. Данные инструментальных измерений и спутниковых снимков показали высокое сходство полученных результатов.
В почвенном пуле содержатся основные запасы органического углерода преимущественно бореальных лесов России. Количественные оценки запасов углерода пула почв значительно варьируют. Это объясняется высокой временной и пространственной изменчивостью содержания органического углерода в почвах, недостатком эмпирических данных для ряда регионов, различием подходов к оценке углерода почв и плотности сложения почвенных горизонтов, принятой в расчет мощностью почвенного слоя, включением в почвенный пул запасов углерода лесной подстилки, слоя торфа и др. В 2020 г. выборочно-статистическим методом завершен 1-й цикл государственной инвентаризации лесов России. Получены лесотаксационные характеристики, экологические показатели и информация о лесорастительных условиях для 69,1 тыс. постоянных пробных площадей. Ограниченность данных полевых описаний почв обусловливает необходимость апробации комплексного подхода к использованию материалов государственной инвентаризации лесов в программной среде геоинформационных систем в сочетании с цифровыми ресурсами открытого доступа в целях оценки запасов углерода в почвенном пуле. Разработана и экспериментально опробована методика количественной оценки запасов углерода в пуле лесных почв. Предложенная методика включает: 1) геокодирование пробных площадей; 2) приведение исходных данных государственной инвентаризации лесов о типах почв к стандартной классификации; 3) использование цифровых ресурсов Мирового центра данных о почвах SoilGrids для получения эталонных средних запасов углерода на сети пробных площадей государственной инвентаризации лесов; 4) расчет общего запаса углерода в почвенном пуле лесных земель по средним запасам углерода SoilGrids и площадям стандартных типов почв по материалам государственной инвентаризации лесов. Экспериментальная апробация выполнена на примере Республики Карелии. Объем выборки составил 667 пробных площадей. По результатам исследования, преобладающий комплекс типов почв - подзолы иллювиально-железистые и иллювиально-гумусовые (без разделения) / подзолы иллювиально мало- и много-гумусовые - занимает площадь 7,28 млн га. Общий запас углерода почв в слое 0-30 см для лесных земель республики оценен в 773,9 Мт С при средних 79,1 т С/га.
В лесном фонде Вологодской области широко представлены вторичные и производные лиственно-хвойные леса. Поиск эффективных методов ведения хозяйства в них с целью повышения запаса и ускорения выращивания ценной хвойной древесины является актуальной задачей. В качестве варианта ее решения может рассматриваться своевременное и научно обоснованное проведение комплексных рубок. Комплексные рубки осуществляются в разновозрастных и сложных древостоях и должны сочетать заготовку спелой древесины и уход за лесом. Основные цели таких рубок - переформирование лиственно-хвойных насаждений в хвойно-лиственные, улучшение роста и состояния хвойного яруса, повышение продуктивности древостоев. Комплексные рубки не рассматриваются в действующем российском законодательстве, что связано с отсутствием достаточного научного обоснования и нормативного обеспечения для их проведения. Посредством обобщения производственного опыта, результатов выполненных авторами исследований и данных многолетних наблюдений, осуществляемых сотрудниками Северного научно-исследовательского института лесного хозяйства на стационарных опытных объектах с комплексными рубками, сформулированы предложения по проектированию и назначению таких рубок, установлены организационно-технические параметры для их эффективного проведения во вторичных и производных лесах Вологодской области. Отмечается, что путем своевременной и правильной вырубки лиственных видов и ухода за хвойным подростом возможно преобразовать лиственно-хвойные насаждения в хвойные, добиться улучшения роста и состояния хвойного яруса, производительности древостоя. Кроме того, комплексные рубки должны способствовать улучшению средообразующей роли леса, повышению экологических и специальных свойств лесных экосистем, а также сохранению биологического разнообразия. Планирование и назначение комплексных рубок следует выполнять с учетом лесообразующих факторов, технологических, технических возможностей и экономических показателей. Правильный, научно обоснованный подход к проведению комплексных рубок позволит повысить их лесоводственную и экономическую эффективность.
Проанализированы показатели накопления подроста на вырубках Западно-Сибирского северо-таежного равнинного лесного района. Учет подроста производился на площадках размером 2×2 м в количестве 30 площадок на каждой изучаемой вырубке. Отмечается, что лесовозобновление в районе исследования протекает довольно успешно. В условиях зеленомошно-ягодникового и багульникового-брусничного типов леса в составе подроста встречаются сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.), березы повислая (Betula pendula Roth.) и пушистая (B. рubescens Ehrh.), сосна кедровая сибирская (Pinus sibirica Rupr.), осина (Populus tremula L.), ель сибирская (Picea obovata Ledeb.), лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.) с доминированием сосны обыкновенной и березы повислой. Высокая доля березы объясняется ежегодным семеношением вида и переносом семян ветром на большие расстояния, а также ее способностью к вегетативному возобновлению. Возобновление хвойных пород сдерживается периодичностью семенных лет, зависанием семян в лесной подстилке и слоевищах мхов. Эти проблемы можно решить минерализацией почвы. Минерализацию лучше сочетать с очисткой лесосек от порубочных остатков. Последние сгребаются бульдозером на трелевочный волок с 2 сторон. В результате перемешивания порубочных остатков с лесной подстилкой и почвой активизируются процессы деструкции древесины и минимизируется пожарная опасность на вырубке, создаются идеальные условия для накопления подроста. Основная площадь между трелевочными волоками (65-70 %) остается без минерализации, поскольку на этой части вырубки в процессе проведения лесосечных работ сохраняется максимальное количество подроста предварительной генерации. В условиях подзоны северной тайги Ханты-Мансийского автономного округа - Югры, где средний прирост древесины составляет 0,6 м3/га, сырьевое значение древостоев уступает место экологическому. Учитывая важную экологическую роль берез повислой и пушистой, целесообразно утвердить их в качестве главных древесных пород. Это позволит ускорить перевод вырубок в покрытые лесной растительностью земли и снизить неоправданно высокую долю площади лесокультурного фонда.
- 1
- 2