Энергетический потенциал культур сосны и ели

УДК

DOI:

Аннотация

В настоящее время более половины заготавливаемой в мире древесины используется в энергетике главным образом для получения тепла. По современным оценкам, биомасса является самым мощным после солнца возобновляемым экологически чистым источником энергии. Цель работы – определение теплоты сгорания различных фракций надземной фитомассы в культурах сосны и ели, произрастающих в северо-таежном районе Архангельской области. Полученные данные использовали для установления количества солнечной энергии, аккумулированной фракциями фитомассы. Энергетический потенциал изучаемых культур сосны и ели рассчитывали по низшей теплоте сгорания фитомассы, так как в России она принята в качестве основного показателя энергетической ценности топлива. Установлено, что относительное количество солнечной энергии, фиксированной отдельными частями древесного яруса
в культурах как сосны, так и ели, различно. Больше всего энергии аккумулируется древесиной (сосна – 70,0, ель – 59,1 %). Наименьший показатель энергетической продуктивности отмечен у фракции «сухие сучья» (соответственно 2,8 и 3,3 %). Результаты исследований могут быть использованы при разработке карт пожарной безопасности лесов, обосновании правильного выбора дозы огнегасящих химических средств и воды при тушении, а также комплекса необходимых профилактических противопожарных мероприятий. Полученные данные позволяют оценивать энергетический потенциал традиционно неиспользуемых фракций фитомассы, намечать пути их энергетического применения, а также являются основой для составления энергетического баланса лесных сообществ и изучения потока энергии в лесных экосистемах таежной зоны.

Сведения об авторах

Н.Р. Сунгурова¹, канд. с.-х. наук, доц.

Н.А. Бабич¹, д-р с.-х. наук, проф.

Р.В. Сунгуров², канд. с.-х. наук, доц., ст. науч. сотр.

В.К. Любов¹, д-р техн. наук, проф.

А.Н. Попов¹, инж.

¹Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова,
наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002;
е-mail: nsungurova@yandex.ru, v.lubov@narfu.ru, a.n.popov@narfu.ru

²Северный НИИ лесного хозяйства,  ул. Никитова, д. 13, г. Архангельск, Россия, 163062; е-mail: sungurov51@yandex.ru

Ключевые слова

Для цитирования

Сунгурова Н.Р., Бабич Н.А., Сунгуров Р.В., Любов В.К., Попов А.Н. Энергетический потенциал культур сосны и ели // Лесн. журн. 2017. № 3. С. 78–84. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.3.78

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Бабич Н.А., Клевцов Д.Н., Евдокимов И.В. Зональные закономерности изменения фитомассы культур сосны: моногр. Архангельск: САФУ, 2010.  140 с.

2. Бабич Н.А., Любов В.К. Энергетический потенциал среднетаежных сосняков-черничников искусственного происхождения // География Европейского Севера. Архангельск: ПГУ, 2002.  С. 194–200.

3. Бобкова К.С. Биологическая продуктивность хвойных лесов Европейского Северо-Востока. Л.: Наука, 1987.  156 с.

4. Бобкова К.С.,  Тужилкина В.В. Содержание углерода и калорийность органического вещества в лесных экосистемах Севера  // Экология.  2001.  № 1.  С. 69–71.

5. Дадыкин В.П.,  Кононенко Н.В. О теплотворной способности органического материала древесных растений  // Лесоведение.  1975.  № 2.  С. 30–37.

6. Казимиров Н.И.,  Волков А.Д., Зябченко С.С., Иванчиков А.А., Морозова Р.М. Обмен веществ и энергии в сосновых лесах Европейского Севера. Л.: Наука, 1977. 304 с.

7. Курбатский Н.П. Техника и тактика тушения лесных пожаров. М.: Гослесбумиздат, 1962.  154 с.

8. Любов В.К., Попов А.Н. Исследование теплотворной способности топлива: метод. указания к выполнению лаб. работы № 4. Архангельск:  САФУ, 2012. 28 с.

9. Молчанов А.А. Продуктивность органической массы в лесах различных зон.  М.: Наука, 1971. 276 с.

10. Родин А.Р., Родин С.А. Создание лесных энергетических плантаций // Вестн. МГУЛ –Лесн. вестн. 2008. № 1.  С. 178–182.

11. Gerasimov Y., Karjalainen Т. Assessment of Energy Wood Resources in Northwest Russia. Режим доступа: http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2009/mwp108.pdf. (дата обращения: 01.11.2015).

Поступила 01.11.15

Ссылка на английскую версию:

UDC 630*232.411.11

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.3.78

Energy Potential of Pine and Spruce Cultures

N.R. Sungurova¹, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor

N.A. Babich¹, Doctor of Agricultural Sciences, Professor

R.V. Sungurov², Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Senior Research Officer

V.K. Lyubov¹, Doctor of Engineering Sciences, Professor

A.N. Popov¹, Engineer

¹Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; е-mail: nsungurova@yandex.ru,  v.lubov@narfu.ru, a.n.popov@narfu.ru

²Northern Research Institute of Forestry, ul. Nikitova, 13, Arkhangelsk, 163062, Russian Federation; е-mail: sungurov51@yandex.ru

Currently, more than half of the world's harvested wood is used in power generation, mainly to generate heat. According to the modern estimates, biomass is the most powerful renewable environmentally friendly energy source, next to the Sun. The work objective is the
determination of the calorific value of different fractions of the above ground biomass in pine and spruce cultures, growing in the north-taiga area of the Arkhangelsk region. The obtained data are used to determine the amount of solar energy accumulated by the phytomass fractions. The energy potential of the studied pine and spruce cultures is calculated from the lowest phytomass calorific value, since it is adopted in Russia as the main indicator of the energy value of fuel. The relative amount of solar energy accumulated by individual parts of a tree layer in pine and spruce cultures is different. The most energy is accumulated by wood (pine ‒ 70.0, spruce ‒ 59.1 %). The lowest indicator of energy productivity is observed in the fraction of dry branches (2.8 and 3.3 %, respectively). The results of the research can be used in the development of forest fire safety maps, justification of the correct choice of a dose of fire-extinguishing chemicals and water for extinguishing, as well as the complex of necessary fire prevention measures. The obtained data allow us to estimate the energy potential of traditionally unused phytomass fractions, to outline the ways of their energy use; and also they are the basis for the energy balance composition of forest communities and the energy flow studying in the forest ecosystems of the taiga zone.

Keywords: forest culture, pine, spruce, above ground phytomass, calorific value, energy potential.

REFERENCES 

1. Babich N.A., Klevtsov D.N., Evdokimov I.V. Zonal'nye zakonomernosti izmeneniya fitomassy kul'tur sosny: monogr. [Zonal Patterns of Phytomass Changes in Pine Cultures]. Arkhangelsk, 2010. 140 p.

2. Babich N.A., Lyubov V.K. Energeticheskiy potentsial srednetaezhnykh sosnyakov-chernichnikov iskusstvennogo proiskhozhdeniya [Energy Potential of the Middle-Taiga Pine and Myrtillus Forests of Artificial Origin]. Geografiya Evropeyskogo Severa [Geography of the European North]. Arkhangelsk, 2002, pp. 194‒200.

3. Bobkova K.S. Biologicheskaya produktivnost' khvoynykh lesov Evropeyskogo Severo-Vostoka [Biological Productivity of Coniferous Forests of the European North-East]. Leningrad, 1987. 156 p.

4. Bobkova K.S., Tuzhilkina V.V. Soderzhanie ugleroda i kaloriynost' organicheskogo veshchestva v lesnykh ekosistemakh Severa [Carbon Content and Caloric Value of Organic Matter in the Forest Ecosystems of the North]. Ekologiya [Russian Journal of Ecology], 2001, no. 1, pp. 69‒71.

5. Dadykin V.P., Kononenko N.V. O teplotvornoy sposobnosti organicheskogo materiala drevesnykh rasteniy [On the Calorific Value of Organic Material of Woody Plants]. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 1975, no. 2, pp. 20‒37.

6. Kazimirov N.I., Volkov A.D., Zyabchenko S.S., Ivanchikov A.A., Morozova R.M. Obmen veshchestv i energii v sosnovykh lesakh Evropeyskogo Severa [Substance and Energy Exchange in Pine Forests of the European North]. Leningrad, 1977. 304 p.

7. Kurbatskiy N.P. Tekhnika i taktika tusheniya lesnykh pozharov [Technique and Tactics of Forest Fire Extinguishing]. Moscow, 1962. 154 p.

8. Lyubov V.K., Popov A.N. Issledovanie teplotvornoy sposobnosti topliva: metod. ukazaniya k vypolneniyu lab. raboty № 4 [Study of the Calorific Value of Fuel].
Arkhangelsk, 2012. 28 p.

9. Molchanov A.A. Produktivnost' organicheskoy massy v lesakh razlichnykh zon [Organic Matter Productivity in the Forests of Different Zones]. Moscow, 1971. 276 p.

10. Rodin A.R., Rodin S.A. Sozdanie lesnykh energeticheskikh plantatsiy [Establishment of Forest Energy Plantations]. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta lesa – Lesnoy vestnik [Moscow State Forest University Bulletin – Lesnoy Vestnik], 2008, no. 1, pp. 178‒182.

11. Gerasimov Y., Karjalainen T. Assessment of Energy Wood Resources in Northwest Russia. Available at: http://www.metla.fi/julkaisut/workingpapers/2009/mwp108.pdf. (accessed 01.11.2015).

Received on November 01, 2015

For citation: Sungurova N.R., Babich N.A., Sungurov R.V., Lyubov V.K., Popov A.N. Energy Potential of Pine and Spruce Cultures. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 3, pp. 78–84. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.3.78