Сосна обыкновенная является одной из основных лесообразующих пород Европы, а ее древесина находит широкое применение в лесопромышленном комплексе. При оценке углерододепонирующих функций считается, что конверсионные коэффициенты являются константными по времени. Последние исследования показывают, что происходящие климатические изменения оказывают существенное влияние на прирост древесины и ее свойства. Цель данного исследования – выявление долговременных тенденций в изменении биомассы фракций деревьев сосны обыкновенной в Европе, происходящих с 1940 г. Для проверки гипотезы о влиянии календарного года на биомассу фракций деревьев проводился регрессионный анализ с применением линейных моделей смешанных эффектов. Проведенный статистический анализ позволил выявить достоверное влияние (при p < 0,05) календарного года только на биомассу стволов в коре. Наиболее сильно изменения проявляются для деревьев в молодняках и средневозрастных насаждениях, где происходит формирование наибольшего радиального прироста. Для крупномерных стволов, согласно результатам моделирования, снижение биомассы стволов в коре не прослеживается. В ближайшие десятилетия в результате продолжающихся климатических изменений процесс снижения биомассы и плотности древесины крупномерных стволов должен усилиться. Выявленные изменения биомассы сопровождаются снижением плотности древесины, что происходит в результате увеличения в структуре годичного прироста более рыхлой и менее плотной ранней древесины. Таким образом, в условиях ускоряющихся темпов роста древесных растений объемы стволов и запасы древесины не должны напрямую пересчитываться в депонированный углерод с учетом исторических значений конверсионных коэффициентов. Это также следует учитывать при мониторинге, моделировании и использовании углерода и биомассы в лесах в условиях глобальных изменений.

Загрязнение лесов сильно влияет на их биологическую продуктивность, но вклад генеративной сферы в нее изучается редко. Наше исследование биомассы генеративных органов деревьев и древостоев сосны обыкновенной и березы повислой проводилось в течение одного вегетационного периода в градиенте загрязнения от Карабашского медеплавильного завода на Южном Урале. Установлено, что максимальная биомасса генеративных органов сосны и березы на уровне как дерева, так и древостоя, приходится на буферную часть градиента загрязнения, в которой древостой, согласно явлению гистерезиса, переходит из одного устойчивого состояния в другое, и на эту же буферную зону приходится максимальная изменчивость биомассы генеративных органов. Полученная закономерность, общая для двух древесных видов, указывает на повышенную адаптивную реакцию массы генеративной сферы деревьев и древостоев на загрязнение в буферной зоне, и можно предположить, что это отражает хорошо известное явление гормезиса в биологии. Высказанное предположение требует углубленного изучения влияния загрязнения на генеративную сферу лесных сообществ.

Рассмотрены результаты исследования пространственной и возрастной структуры подроста сосны на гарях-вырубках и вырубках сосняка брусничникового Среднего Урала. Показано, что подрост сосны на гарях- вырубках, по сравнению с вырубками, отличается значительно меньшей величиной диаметра на середине высоты ствола, но отличается существенно более высокими темпами роста в высоту. Относительная высота у подроста на гарях-вырубках на 31,5–37,3% выше, чем у подроста на вырубках. Связано это со значительно более высокой густотой подроста на гарях-вырубках, по сравнению с вырубками. Установлено, что большая часть возобновления сосны как на гарях- вырубках, так и на вырубках, была сосредоточена в районах примыкания трех сторон леса. С уменьшением источников обсеменения (примыкание двух сторон леса) густота подроста заметно снижалась. В свою очередь, на открытых участках на гарях-вырубках и вырубках численность подроста была наименьшей. Подрост сосны отличается регулярным (случайным) с переходом к рассеянному (равномерному) типом размещения на гарях-вырубках. На вырубках основной тип размещения – групповой. На гарях-вырубках основная часть деревьев относилась к возобновлению, появившемуся на 2–3-й год после пожаров и последующей вырубки. Возобновление, появившееся как на следующий год, так и на 4–5-й год после удаления древостоя, было незначительным. На 6-й год после пожара и вырубки возобновление полностью прекратилось. На вырубках основная часть деревьев относилась к возобновлению, появившемуся на 4–5-й год после вырубки. Однако, хотя и в значительно меньшей степени, возобновление сосны на вырубках имело место и в последующие годы. Закономерность изменения возрастной структуры подроста для гарей-вырубок хорошо аппроксимируется полиномиальным уравнением 4-го порядка, а на вырубках – 5-го порядка.

Цель исследования – выявить особенности последующего лесовозобновления хвойных пород на вырубках Карелии в связи с конкуренцией живого напочвенного покрова, лиственных пород, подлеска. По численности древесно-кустарниковых растений почти на всех вырубках первые три места занимают береза, осина и подлесок, причем береза количественно многократно преобладает. Подлесок в основном представлен рябиной. Успешность последующего возобновления сосны и ели на вырубках юго-запада Карелии связана с конкуренцией за свет и почвенные ресурсы с травами (злаками), с подростом лиственных пород и подлеском. Особенно активно разрастание конкурирующей растительности, в первую очередь, березы, происходит на дренированных местообитаниях с относительно плодородными почвами (типы леса кисличники, черничники свежие и брусничники). По исходным типам леса и составу древостоя, определяющим эффективное плодородие почв, можно уверенно прогнозировать успешность последующего естественного лесовосстановления главных пород на вырубках. Однако в подавляющем большинстве типов леса Карелии количество хвойного подроста последующего возобновления является недостаточным для формирования хвойных древостоев без дополнительных лесохозяйственных мероприятий. При отсутствии подроста сосны и ели предварительного возобновления достаточное для естественного лесовосстановления количество подроста хвойных пород присуще следующим исходным типам леса: сосняки беломошники (сосна), ельники черничники влажные (ель; сосна), ельники черничники свежие (ель совместно с сосной). На вырубках остальных исходных типов леса необходимо комбинированное или искусственное лесовосстановление с проведением рубок ухода в молодняках.

Смешанные древостои с преобладанием сосны и ели занимают территории с оптимальными лесорастительными условиями, в отличие от монодоминантных насаждений. Условно чистые древостои в большинстве случаев приурочены к экстремальным условиям местообитания или обусловлены созданием лесных культур. Среди смешанных древостоев с преобладанием хвойных пород однозначно только хвойно-лиственные, а именно – елово-лиственные древостои, связываются с антропогенным воздействием на географический ландшафт. В каждом отдельно взятом ландшафте будет формироваться отличное распределение типов хвойных насаждений по лесопокрытой площади в зависимости от почвенно-гидрологических условий. Оценка пространственного распределения смешанных хвойных древостоев в различных типах леса позволяет дать точную экологическую характеристику и оценку ландшафта и оценить его антропогенную изменённость. Рассматриваются особенности распространения смешанных древостоев с преобладанием сосны и ели в наиболее представленных типах леса в основных ландшафтах Лужско-Волховского ландшафтного округа Ленинградской области. Проведён анализ ландшафтов по распределению покрытой лесом площади по почвенно-гидрологическим условиям и основным обобщённым группам типов леса. Присутствие сложного комплекса холмисто- моренных, камовых, озовых урочищ, чередующихся с заболоченными котловинами и озёрами практически во всех рассмотренных ландшафтах, позволяет сделать заключение, что приуроченность смешанных хвойных древостоев связана с фактором переходных форм рельефа от одной ландшафтной группы к другой. Типологическая приуроченность хвойных полидоминантных древостоев является закономерной для зеленомошной серии типов леса данного ландшафтного округа.

Статья посвящена актуальной проблеме формирования устойчивости парковых насаждений, произрастающих на почвах с различными физико-химическими свойствами. Приведены характерные агрохимические свойства почв парка «Тихий отдых» Санкт-Петербурга. По каждому агрохимическому показателю почвы разработаны с использованием современных географических информационных систем (ГИС) тематические карты в масштабе 1:10000 с применением программного комплекса AutoCAD. С использованием данного комплекса рассчитаны площади земельных угодий, имеющих различные физико-химические свойства почвы. В настоящее время данная проблема городских садово-парковых объектов мало изучена и требует дальнейших исследований, именно этой тематике и посвящены изложенные в статье результаты исследований.

Изучение разнообразия охраняемой флоры в заповеднике Нам Донг (северный Вьетнам) проведено в рамках флористических исследований территории в 2015–2019 гг. Исследование проводилось на семи профилях, заложенных от самых низких высот над уровнем моря до высшей точки изучаемой территории, с таким расчетом, чтобы максимально охватить возможное число местообитаний на склонах разной экспозиции. Флористические исследования позволили уточнить состав редких и охраняемых видов растений территории, имеющих международный или национальный природоохранный статус. К таким растениям в заповеднике относятся 88 видов (6,7% от всей местной флоры), принадлежащих к 51 семейству (28,3% от 180 семейств флоры). Охраняемые виды относятся к трем отделам сосудистых растений: Polypodiophyta – 5 видов (5,7%), Pinophyta – 10 (11,4%), Magnoliophyta – 73 (83,0%). Из них 57 видов занесены в список МСОП (IUCN), в т.ч. EN (исчезающие) – 7 (8,0%), VU (уязвимые) – 11 (12,5%), NT (находящиеся в состоянии, близком к угрожаемому) – 7 (8,0%), LC (вызывающие наименьшие опасения) – 32 (36,4%), DD (требующие дополнительных исследований) – 2 (2,3%); 43 вида охраняется в соответствии с Красной книгой Вьетнама (2007), в том числе EN – 11 (12,5%), VU – 32 (36,4%); 18 видов – в соответствии с Постановлением об охране редких и ценных видов флоры и фауны Вьетнама (2006). 37 видов, входящих в список МСОП, не охраняются во Вьетнаме. Однако 10 видов из этого списка со статусом EN, VU, NT могут составить ресурсную базу для реинтродукции их на территории, где виды исчезли или находятся на стадии полного вымирания.

Представлены результаты рентгенографических исследований семян эвкоммии вязолистной (Eucommia ulmoides Oliv.), которые характеризуются очень глубоким покоем. Опыты проводились на семенах разного географического происхождения: Россия (г. Кропоткин, Северный Кавказ) и Республика Вьетнам (провинция Лайтяу). Семена на Северном Кавказе были собраны с поверхности земли в феврале и поэтому прошли под снежным покровом естественную стратификацию, а семена в провинции Лайтяу были собраны с деревьев после их созревания и хранились до проведения анализа в сухом, не стратифицированном состоянии. Описаны типы идентифицированных скрытых дефектов семян. Приведены данные индивидуальных рентгеновских характеристик каждого исследованного семени («параметрический паспорт»). По наличию дефектов можно сделать заключение, что семена из провинции Лайтяу должны характеризоваться лучшими посевными качествами, по сравнению с семенами из г. Кропоткина. Различия в биометрических параметрах двухлетних сеянцев эвкоммии вязолистной разного географического происхождения не достоверны. Однако всхожесть семян из г. Кропоткина значительно выше, чем из Лайтяу. Это можно объяснить различной степенью естественной подготовленности семян к посеву. Результаты рентгенографического анализа стратифицированных семян E. ulmoides из г. Кропоткина совпадают с результатами их проращивания. Однако оценка жизнеспособности семян эвкоммии, не подвергнутых стратификации, по результатам определения их доброкачественности рентгенографическим методом не представляется возможной. Для получения всхожести семян, соответствующей потенциалу их посевных качеств (согласно проведенному рентгеноскопическому анализу) для семян Eucommia, рекомендуется длительная (не менее 3–4 мес.) холодная стратификация.

Разработана методика составления и анализа гипсометрических карт на основе применения геоинформационных технологий. Установлено, что высоты над уровнем моря на изучаемой территории составляют от 34 до 102 м; наблюдается постепенное общее снижение высоты в направлении от северо-запада к юго-востоку, как и течение большинства протекающих здесь рек. Проведен статистический анализ полученных результатов, определено распределение площадей изучаемой территории по высоте над уровнем моря, показано, что участки с высотами 60–75 м над уровнем моря занимают более 52% всей изучаемой площади. Предложенная методика составления и анализа гипсометрических карт с помощью цифрового моделирования рельефа и ГИС- технологий может служить инструментом современного ландшафтного анализа. Методика позволяет формировать динамичную и наглядную систему представления пространственных данных о ландшафтах. Ряд операций (построение горизонталей, определение площадей, выполнение статистических расчетов, представление карт) при этом выполняется значительно эффективнее, чем при традиционной «ручной» обработке. Гипсометрические карты, представленные средствами ГИС, позволяют выполнять разносторонний анализ изучаемой территории совместно с другими пространственными данными (материалами дистанционного зондирования Земли, лесными картами, геоинформационными данными лесоустройства). Такой анализ может использоваться для оценки ландшафтных характеристик изучаемой территории, выявления и уточнения природных рубежей, планирования хозяйственных мероприятий на основе ландшафтного подхода. Например, переклассификация слоя гипсометрической карты с разным шагом (5, 10, 20 м и т. д.) позволяет уточнять границы ландшафтных фаций и урочищ. Набор пространственных данных, включая гипсометрические карты, может использоваться для составления и представления ландшафтно-морфологических карт. Ландшафтно-морфологические карты являются многолетней научной основой ведения разнонаправленного хозяйства и природопользования на изучаемой территории. Они могут служить основой мониторинга состояния, использования лесов и лесных земель. На основе ландшафтно-морфологических карт можно вести непрерывную оценку и инвентаризацию природных ресурсов: земельных, воздушных, водных, растительных и животных популяций.

Проблема полного учета контроля размерно-качественных характеристик древесины, получаемой в процессе лесозаготовки, является одним из основных аспектов в условиях рыночных отношений для лесозаготовительных предприятий и фактором регулирования издержек производства. Информацию по размерным параметрам заготовленной древесины система контроля- измерения современных многооперационных машин хранит в файлах с различными расширениями. В настоящее время отечественного программного обеспечения, которое позволяло бы динамически проанализировать объем отдельного ствола дерева, не существует, имеются только программные комплексы, позволяющие оценить заготовленную продукцию в целом. Целью работы является создание программного обеспечения для графического представления и динамического расчета объема заготовленной многооперационными лесными машинами продукции, в том числе для оперативного учета размерных параметров древесины, заготовленной из любой части ствола дерева. Разработанное программное обеспечение написано на языке программирования Python в среде программирования PyCharm Community. Разработанное программное обеспечение позволяет осуществлять динамический расчет объема заготовленной многооперационными лесными машинами продукции, в том числе для оперативного учета размерных параметров древесины, заготовленной из любой части ствола дерева, а также графически представить полученные результаты в удобной для анализа форме. Использование разработанной программы позволит оперативно анализировать размерно-качественные характеристики заготовленной древесины с выработкой корректирующих технологических решений в процессах лесозаготовки, что способствует снижению эксплуатационных затрат и себестоимости заготовки древесины, повышению производительности и прибыли для лесопромышленных компаний от производственно-хозяйственной деятельности.

Для получения максимальной эксплуатационной эффективности транспортно-технологических машин лесного комплекса решались вопросы рационального обоснования их конструктивных параметров и характеристик, а именно тормозных систем и их компонентов, что является основой безопасной эксплуатации и максимальной производственной отдачи рассматриваемой техники. Приведено обобщение результатов экспериментальных исследований в направлении повышения эффективности тормозных систем транспортно- технологических машин для последующего прогнозирования ресурса вновь проектируемых тормозных механизмов с учетом инновационных инженерных решений на уровне изобретения. В изобретении «Способ циркуляции воздуха при подаче его под давлением на фрикционные поверхности тормозного механизма в процессе торможения и устройство для его осуществления» предлагается в процессе торможения обеспечить такую циркуляцию воздуха в тормозном механизме колеса, что при сближении колодки и барабана реализуется его подача под давлением на фрикционные поверхности тормозного механизма. Для реализации такого технического решения проводились комплексные экспериментальные исследования с целью выявления предполагаемых возможных положительных эффектов. Выполнен анализ результатов экспериментальных исследований, который наглядно показывает повышение тормозной эффективности лесотранспортных машин. Для решения обобщающей задачи, связанной с повышением тормозной эффективности лесотранспортных машин, предлагается эвристический подход. В качестве рабочей гипотезы имеет место первая теорема подобия. Принятые во внимание представленные ранее предположения о подобии процессов тормозных колодочных механизмов экспериментального стенда и некоторого виртуального погрузчика позволил прогнозировать ресурс тормозного механизма и при реализации приведенного технического решения. В результате представлена методика прогнозирования ресурса вновь проектируемых тормозных механизмов с учетом инновационных инженерных решений на уровне изобретения.

Решается методическая задача быстрого и малозатратного выбора антипренов для огнезащиты древесных плит. Лущеный шпон пропитывали фосфорсодержащими соединениями на основе ОЭДФК (двухосновная кислота) и амидофосфата КМ (трехосновная кислота) с расходом менее необходимого для огнезащиты. Образцы 800×56 мм испытывали на приборе «полукруг» в условиях угнетаемого горения в силу возрастающего теплоотвода по мере прохождения кромки горения по полукругу радиусом 254 мм. Анализируются параметры результатов испытания для оценки эффективности антипиренов. Сделан вывод о пригодности метода для первоначальной оценки антипиренов и выбора для окончательного и сертифицированного испытания на пожароопасность.

Методом ИК Фурье спектроскопии в пределах одного ствола были изучены изменения древесины cосны обыкновенной (Pínus sylvéstris) в результате ее биологического поражения и деструкции окаймленным трутовиком – грибом Fomitopsis pinicola (Schw. ex Fr.) Karst. Исследование проводили на спектрометре Prestige-21 фирмы Shimadzu в области волновых чисел 4000–400 см–1 с разрешением 4 см–1 (20 сканов). Спектры поглощения снимали с использованием приставки диффузионного отражения (ДО). Показано, что биодеструкция древесной ткани сосны отражается на ИК Фурье спектрах. Изменения наблюдаются в областях спектра поглощения, характеризующих валентные колебания гидроксильных, метиленовых, карбонильных групп, скелетные колебания ароматического кольца. Глубокая деструкция древесины в центре ствола сопровождается батохромным сдвигом (1734 см–1 до 1719 см–1) и значительным увеличением интенсивности полосы поглощения валентных колебаний карбонильных групп (1719 см–1), а также изменением контура спектра поглощения в области от ~1719 до ~1100 см–1. В спектре деструктированной древесины интенсивности полос поглощения в этой области уменьшаются, в спектрах образцов с периферии и центра ствола, сохранивших морфологическую структуру древесины – увеличиваются. В деструктированной древесине отмечено существенное увеличение интенсивности полосы поглощения при 1601 см–1, которая становится несколько большей, чем интенсивность полосы с максимумом 1508 см–1, что не характерно для ИК спектра здоровой хвойной древесины, в которой отношение интенсивностей этих полос поглощения противоположное.

Исследовались характеристики и свойства древесно-угольных брикетов, используемых для кальянокурения, влияющие на их эксплуатационные возможности. Проведён сравнительный анализ древесно-угольных брикетов из кокосового, берёзового и соснового сырья. Кокосовый уголь является дорогостоящим сырьём. Предложено заменить кокосовый уголь на берёзовый, что экономически целесообразно. Для получения образцов угля проведён пиролиз кокоса, берёзы и сосны. Полученные образцы в дальнейшем исследовались методами ТГА и ДТГ. Определялись влажность, зольность, содержание нелетучего углерода. Проведено исследование, моделирующее рабочее состояние брикета, что позволило определить важнейшие характеристики древесно-угольного брикета используемого для кальянокурения. Выявлено, что основными эксплуатационными характеристиками являются: запах и прочность брикета в рабочем состоянии, характер разрушения при интенсивном воздействии воздухом. Определено влияние на качество брикетов следующих факторов: сырьё для угля, фракционный состав угля, тип связующего, количество связующего, давление прессования. Полученные брикеты из берёзового угля не уступают кокосовым брикетам по ряду характеристик, что позволяет снизить затраты на изготовление древесно-угольных брикетов при использовании берёзового сырья вместо кокосового. Выявлена перспектива использования берёзового угля в качестве замены кокосовому, а также предложена формула получения конечного продукта.

Федеральным законом «Об охране окружающей среды» и отдельными законодательными актами России в области экологии основным направлением развития экономики определена гармонизация технологических и экологических решений с внедрением наилучших доступных технологий. Производство целлюлозы, бумаги, картона относится к наиболее водоемким производствам и в силу образования значительных объемов сточных вод, содержащих различные по химической природе компоненты, оказывает негативное воздействие на окружающую среду. Поэтому задача создания эффективной системы эколого-аналитического контроля качества сточных вод на всех стадиях технологического производства, очистки и выпуска в природные водоемы остается наиболее востребованной и актуальной. Обоснованы принципы построения системы внутрипроизводственного контроля интегрированного целлюлозно-бумажного предприятия по производству картона на основе обобщенных показателей качества локальных стоков. Показаны специфические особенности формирования и характеристики состава сточных вод сульфатцеллюлозного производства при совместном упаривании «черных» и «красных» щелоков.

Проведена оценка биомассы растений на содержание металлов-экотоксикантов деревьев городской среды (береза, осина, яблоня) и биомассы крупяных культур и технической целлюлозы из нее. В качестве биомассы крупяных культур исследовали плодовые оболочки гречихи и солому овса (Челябинская область, 2018 г.), плодовые оболочки и солому риса (Краснодарский край, 2019 г.). Определение содержания металлов проводили титриметрическим методом, методами оптической эмиссионной спектрометрии (ICP-OES) и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS). Способ делигнификации окислительно-органосольвентный. Установлено, что поверхность листьев деревьев, расположенных вдоль автодорог, сорбирует соединения свинца с превышением 1,1–2,6 долей ПДК, соединения Cu – в 6,8–14,2 раза; для цинка концентрации – ниже значений ПДК. При горячей экстракции биомассы листьев установлено, что превышение содержания растворимых соединений свинца составляет 2,6–2,7 долей ПДК, для соединений цинка концентрации – ниже значений ПДК. Накопление соединений меди не обнаружено. При делигнификации недревесного растительного сырья за счет эффекта накопления больше всего концентрированию подвержены соединения Fe, Zn, Pb, Sr, As, Cr, Cd. Наибольшее количество поллютантов содержится в плодовых оболочках гречихи, а также в технической целлюлозе из них; при делигнификации плодовых оболочек риса для всех поллютантов концентрация снижается. Бόльшее содержание тяжелых металлов, как в биомассе крупяных злаков, так и в целлюлозе из нее, наблюдается в растениях Челябинской области, по сравнению с Краснодарским краем. Эффективнее удаляются минеральные компоненты и металлы из сырья с изначально высоким содержанием золы (плодовые оболочки и солома риса). Видимо, большая часть тяжелых металлов входит в состав минерального компонента, а не в состав клеточной стенки. Целлюлозосодержащие материалы, полученные из плодовых оболочек и соломы крупяных культур, не следует рекомендовать для пищевого применения без дополнительных исследований.

Ранее исследовано влияние малых добавок олова и свинца на кинетические параметры изотермической объемной кристаллизации стекол на основе As₂Se₃. Кинетика преимущественно поверхностной кристаллизация стекла As₂Se₃, используемого в электронной технике и волоконной ИК оптике, изучалась методами дифференциальной сканирующей калориметрии и микроскопии. Влияние величины переохлаждения ΔТ на механизм и кинетические параметры кристаллизации стекла As₂Se₃ изучено недостаточно. Автором статьи выполнен теоретический анализ экспериментальных зависимостей скорости линейного роста кристаллов As₂Se₃ от температуры и вязкости стекла As₂Se₃. На основе анализа существующих данных и приводимой работы показано, что в стекле As₂Se₃ при переохлаждениях ΔT = 30–135 вероятен дислокационный рост кристаллов в форме сферолитов. Для индивидуальных пластинчатых кристаллов As₂Se₃ с бездислокационными гранями внутри сферолитов при ΔT = 75–135 вероятен механизм роста с поверхностной двумерной нуклеацией, или 2Dsg– model. Скорость линейного роста кристаллов в стекле As₂Se₃ при 240−345 C теоретически рассчитывается, если в формулу Тернбала–Коэна ввести вероятностный фактор f (ТΔT) роста на ступенях винтовых дислокаций, а свободную энергию активации роста кристаллов ΔG_a'' (T) принять равной кинетическому барьеру при вязком течении стекла ΔGη # (T) в уравнении Эйринга.