Пирогенное воздействие на свойства древесины сосны в северной подзоне тайги. С. 63–76

УДК

630.43:58.02:543.2

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-4-63-76

Аннотация

Леса севера европейской части России хорошо изучены во многих аспектах, однако вопрос влияния пожаров на качество древесины остается раскрытым недостаточно. В ответ на воздействие пирогенного фактора у высших растений формируются специфические реакции аналогично действию климатических стресс-факторов различной природы. Целью работы стало изучение химического состава, свойств и особенностей структуры постпирогенной древесины сосны северной тайги, а также оценка потенциала использования такой древесины в технологиях биорефайнинга. Сосна обыкновенная является хорошим модельным объектом для проведения исследования как типичный представитель светлохвойных лесов, в наибольшей степени подверженных пожарам. Для оценки изменений основных компонентов древесной ткани применялся комплекс физико-химических методов. Отмечена термическая деструкция компонентов древесины (целлюлозы и лигнина) в среднем на 10–13 % под воздействием пирогенной нагрузки, а также снижение содержания углерода и водорода в древесных тканях в наиболее поврежденной пожаром комлевой части жизнеспособных деревьев на 16 и 17 % при увеличении содержания кислорода на 16 %. Выявлено, что тепловое воздействие на ткани стволов сосны обыкновенной во время низового пожара вызывает изменения не только компонентного состава, но и структуры тканей. Отмечено снижение, а затем резкое усиление радиального роста у поврежденных жизнеспособных деревьев спустя несколько лет после пожара. Показано, что древесина поврежденных низовым пожаром средней интенсивности деревьев, отобранная на высоте 1,3 м и выше, по компонентному составу и физико-химическим свойствам не отличается от контрольных образцов древесины, не подвергавшихся пирогенному воздействию, и может использоваться в качестве сырья в целлюлозно-бумажном производстве.

Финансирование: Исследование проведено в рамках госзадания ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН.

Благодарности: Использовано оборудование ЦКП НО КТ РФ-Арктика (ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН).

Сведения об авторах

А.А. Красикова^1*, канд. хим. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: AAH-5816-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6040-2026
М.А. Гусакова¹, канд. техн. наук, вед. науч. сотр.; ResearcherID: AAB-5528-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2937-2604
Н.А. Неверов¹, канд. с.-х. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: P-5590-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0161-0738
М.В. Сурсо¹, д-р с.-х. наук, гл. науч. сотр.; ResearcherID: J-2197-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7482-9848
С.С. Хвиюзов¹, канд. хим. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: AAH-9795-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4810-2378
К.Г. Боголицын^1,2, д-р хим. наук, гл. науч. сотр., проф.; ResearcherID: AAA-6432-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4055-0483

¹Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лавёрова УрО РАН, г. Архангельск, Россия; ann.krasikova@gmail.com*, mariya_gusakova@mail.ru, na-neverov@yandex.ru, surso@fciarctic.ru, khviyuzov.s@yandex.ru

²Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, г. Архангельск, Россия; k.bogolitsin@narfu.ru

Ключевые слова

постпирогенная древесина, ядровая древесина, заболонь, сосна обыкновенная, Pinus sylvestris, низовой пожар, ИК-спектроскопия

Для цитирования

Красикова А.А., Гусакова М.А., Неверов Н.А., Сурсо М.В., Хвиюзов С.С., Боголицын К.Г. Пирогенное воздействие на свойства древесины сосны в северной подзоне тайги // Изв. вузов. Лесн. журн. 2026. № 4. С. 63–76. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2026-4-63-76

Литература

1. Арсеньева Т.В., Чавчавадзе Е.С. Эколого-анатомические аспекты изменчивости древесины сосновых из промышленных районов европейского севера. СПб.: Наука, 2001. 109 с.

2. Барталев С.А., Стыценко Ф.В., Егоров В.А., Лупян Е.А. Спутниковая оценка гибели лесов России от пожаров // Лесоведение. 2015. № 2. С. 83–94. 

3. Иванова Г.А., Конард С.Г., Макрае Д.Д., Безкоровайная И.Н., Богородская А.В., Жила С.В., Иванов В.А., Иванов А.В., Ковалева Н.М., Краснощекова Е.Н., Кукавская Е.А., Орешков Д.Н., Перевозникова В.Д., Самсонов Ю.Н., Сорокин Н.Д., Тарасов П.А., Цветков П.А., Шишикин А.С. Воздействие пожаров на компоненты экосистемы среднетаежных сосняков Сибири. Новосибирск: Наука, 2014. 232 с. 

4. Карклинь В.Д. ИК-спектроскопия древесины и ее основных компонентов. V. Количественное сравнение ИК-спектров древесины на основе внешнего стандарта – гексаферрицианида калия // Химия древесины. 1975. № 1. С. 56–62. 

5. Котлярова И.А. ИК-спектроскопия древесины сосны, березы и дуба, модифицированной моноэтаноламин(N→B)тригидроксиборатом // Химия растит. сырья. 2019. № 2. С. 43–49. https://doi.org/10.14258/jcprm.2019024609

6. Мелехов И.С. Влияние пожаров на лес. М.; Л.: Гос. лесотехн. изд-во, 1948. 126 с. 

7. Мелехов И.С., Душа-Гудым С.И. Лесная пирология. М.: МЛТИ, 1979. 80 с. 

8. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М.: Экология, 1991. 320 с. 

9. Савченко А.Г. Методологические аспекты изучения влияния низовых пожаров на лес // Изв. вузов. Лесн. журн. 1987. № 4. С. 27–31. 

10. Стасова В.В., Зубарева О.Н., Иванова Г.А. Анатомические характеристики луба ствола сосны обыкновенной после лесного пожара // Сиб. лесн. журн. 2015. № 1. С. 74–86. 

11. Тюкавина О.Н. Теплотворная способность постпирогенной древесины сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) // Актуальн. проблемы лесн. комплекса. 2022. № 62. С. 332–333. 

12. Тюкавина О.Н., Гудина А.Г. Теплотворная способность постпирогенной древесины сосны // Лесотехн. журн. 2020. № 2. С. 188–195. https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2020.2/19

13. Тюкавина О.Н., Клевцов Д.Н., Адаи Д.М. Теплотворная способность древесины сосны в культурах северотаежного лесного региона // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 1. С. 82–91. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-1-82-91

14. Тюкавина О.Н., Феклистов П.А. Пожароустойчивость сосновых древостоев на севере Архангельской области // Лесоведение. 2019. № 6. С. 501–511. https://doi.org/10.1134/S0024114819060111

15. Фуряев В.В., Заболоцкий В.И., Черных В.А. Пожароустойчивость сосновых лесов. Новосибирск: Наука, 2005. 160 с. 

16. Фуряев В.В., Киреев Д.М. Изучение послепожарной динамики лесов на ландшафтной основе. Новосибирск: Наука, 1979. 160 с. 

17. Хвиюзов С.С., Боголицын К.Г., Гусакова М.А., Зубов И.Н. Оценка содержания лигнина в древесине методом ИК фурье-спектроскопии // Фундамент. исследования. 2015. № 9-1. С. 87–90. 

18. Barros J., Serk H., Granlund I., Pesquet E. The Cell Biology of Lignification in Higher Plants. Annals of Botany, 2015, vol. 115(7), pp. 1053–1074. https://doi.org/10.1093/aob/mcv046

19. Bogolitsyn K.G., Gusakova M.A., Krasikova A.A. Molecular Self-Organization of Wood Lignin–Carbohydrate Matrix. Planta, 2021, vol. 254, art. 30. https://doi.org/10.1007/s00425-021-03675-4

20. Bogolitsyn K.G., Gusakova M.A., Krasikova A.A., Khviyuzov S.S., Samsonova N.A., Selivanova N.V., Pustynnaya M.A. Dynamics of the Processes of Formation and Accumulation of Phenolic and Pigment Complexes in the Needles of Pine Pinus sylvestris. Plant Physiology Reports, 2024, vol. 29, pp. 385–394. https://doi.org/10.1007/s40502-024-00795-3

21. Campbell A.G., Kim W.-J., Koch P. Chemical Variation in Lodgepole Pine with Sapwood/Heartwood, Stem Height, and Variety. Wood and Fiber Science, 1990, vol. 22, pp. 22–30.

22. Cutler N.A., Arróniz-Crespo M., Street L.E., Jones D.L., Chaput D.L., Deluca T.H. Long-Term Recovery of Microbial Communities in the Boreal Bryosphere Following Fire Disturbance. Microbial Ecology, 2017, vol. 73, no. 1, pp. 75–90. https://doi.org/10.1007/s00248-016-0832-7

23. Gusakova M., Khviyuzov S., Bogolitsyn K., Krasikova A. Changes in the Content of the Main Components of Wood During the Life Cycle of Higher Plants. Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences, 2024, vol. 94, pp. 727–732. https://doi.org/10.1007/s40011-024-01597-1

24. Kukavskaya E.A., Buryak L.V., Ivanova G.A., Conard S.G., Kalenskaya O.P., Zhila S.V. et al. Influence of Logging on the Effects of Wildfire in Siberia. Environmental Research Letters, 2013, vol. 8, no. 4, art. 045034. https://doi.org/10.1088/1748-9326/8/4/045034

25. Lin S.Y., Dence C.W. Methods in Lignin Chemistry. Berlin, Springer, 1992. 578 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-74065-7

26. Raiskila S., Pulkkinen M., Laakso T., Fagerstedt K., Löija M., Mahlberg R., et al. FTIR Spectroscopic Prediction of Klason and Acid Soluble Lignin Variation in Norway Spruce Cutting Clones. Silva Fennica, 2007, vol. 41(2), pp. 351–371. https://doi.org/10.14214/sf.301

27. Vartanian E., Barres O., Roque C. FTIR Spectroscopy of Woods: A New Approach to Study the Weathering of the Carving Face of a Sculpture. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2015, vol. 136, part C, pp. 1255–1259. https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.10.011

Ссылка на английскую версию:

Pyrogenic Impact on the Properties of Pine Wood in the Northern Taiga Subzone. P. 63–76