close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

4.Система технологий и машин в лесном хозяйстве курс лекций для студентов и бакалавров специальностей 250201.65

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки РФ
ФБГОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
В.Н. Коршун
СИСТЕМА
ТЕХНОЛОГИЙ И МАШИН
В ЛЕСНОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Утверждено редакционно-издательским советом университета
в качестве курса лекций для студентов и бакалавров специальностей
250201.65 Лесное хозяйство
очной, очной сокращенной, заочной,
заочной сокращенной форм обучения
Красноярск 2011
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2
УДК 630 (0.75.8)
Коршун В.Н. Система технологий и машин в лесном хозяйстве: Курс лекций для студентов и бакалавров специальностей
250201.65 - Лесное хозяйство очной, очной сокращенной, заочной,
заочной сокращенной форм обучения Красноярск: СибГТУ, 2011.
– 388 с.
Рассмотрены основные положения системы для лесного хозяйства, принципы зональности использования технических
средств механизации, технологические процессы с законченным
циклом производства и технологические комплексы машин. Приведены вопросы теории анализа и проектирования систем машин,
машинотракторных агрегатов, расчета потребности энергетических, технологических и транспортных средств и ресурсов. Даются
критерии и методы оптимизации использования систем машин,
организационные способы повышения их эффективности.
Табл. 67; ил. 53; библиограф.: 27 назв.
Рецензенты:
канд. техн. наук, доц. С.Н. Орловский
(Красноярский государственный аграрный университет)
канд. техн. наук, доц. А.В. Михайленко
(научно-методический совет СибГТУ)
© В.Н. Коршун, 2011
© ГОУ ВПО «Сибирский государственный
технологический университет», 2011
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3
Содержание
Введение
5
МОДУЛЬ 1. Теоретические основы систем машин в лесном
хозяйстве
10
Лекция 1. Предмет, методология и основные задачи курса
10
Лекция 2. Методика анализа систем машин в лесном хозяйстве
19
Лекция 3. Алгоритм формирования системы машин в лесном
хозяйстве
28
Лекция 4. Выбор альтернативных вариантов систем машин
43
Лекция 5. Методика анализа производственных процессов в
лесном хозяйстве
63
Лекция 6. Повышение качества и эффективности
технологических процессов
77
МОДУЛЬ 2. Технологические комплексы в лесном хозяйстве
92
Лекция 7. Технологические комплексы для рубок ухода
92
Лекция 8. Технологический комплекс содействия естественному
лесовосстановлению и реконструкций насаждений
111
Лекция 9. Технологический комплекс для сбора и обработки
лесных семян, плодов и ягод
Лекция 10. Технологический комплекс для производства
посадочного материала
Лекция 11. Технологический комплекс для производства
саженцев
Лекция 12. Технологический комплекс для лесовосстановления
и лесовыращивания
Лекция 13. Технологический комплекс для создания
полезащитных, водорегулирующих
и противоэрозийных насаждений, облесения горных
и овражно-балочных склонов
130
138
158
176
194
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4
Лекция 14. Технологические комплексы для лесоосушения
и профилактики лесных пожаров
204
Лекция 15. Технологические комплексы и система машин
для лесозащитных работ и химического ухода в лесу
216
МОДУЛЬ 3. Проектирование систем машин для лесного хозяйства
227
Лекция 16. Основы проектирования систем машин для лесного
хозяйства
Лекция 17. Проектирование структуры и состава системы
машин
227
243
Лекция 18. Принцип агрегатирования лесохозяйственных машин
259
Лекция 19. Комплектование машинно-тракторных агрегатов
277
Лекция 20. Расчет рабочих сопротивлений лесохозяйственных
машин
304
Лекция 21. Определение параметров производительности
329
Лекция 22. Расчет количества машинно-тракторных агрегатов
346
Лекций 23. Особенности комплектования стационарных
машинных агрегатов
352
Лекция 24. Оптимизация использования системы машин
361
Лекция 25. Экономия ресурсов при использовании системы
машин
377
Заключение
386
Библиографический список
386
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5
Введение
Лес является нашим богатством. Россия владеет крупнейшими лесными ресурсами в мире. Площадь земель лесного фонда составляет свыше
1200 млн. гектаров, из них покрытых лесом – 775 млн. гектаров, общий запас древесного сырья на них - 82 млрд. м3, что составляет 23 % от мировых
запасов. Удельный вес лесопромышленного комплекса в валютной выручке страны от экспорта составляет почти 4 %. Продуктивность лесов по
древесному сырью с 1 га лесопокрытой площади в России в 10 раз меньше,
чем в США, Канаде, Швеции и Финляндии. Уровень использования годичного прироста древесного сырья в 4 раза ниже, чем в названных странах. Заготовка древесного сырья от рубок главного пользования в 2005 году составила 110 млн., а от рубок промежуточного пользования и рубок
ухода – 60 млн. м3. Названные цифры свидетельствуют о неудовлетворительной структуре заготовки древесного сырья и нерациональном лесопользовании. Расчеты показывают, что в российских лесах можно ежегодно заготавливать при соблюдении принципа неистощимого лесопользования до 700 млн. м3 древесного сырья [1].
В лесном хозяйстве стабильно занято свыше 250 тыс. человек. Промышленными лесозаготовками, переработкой древесины и торговлей лесоматериалами, включая мебель и бумажную продукцию, заняты более
30000 предприятий. В итоге от леса напрямую и косвенно зависит около 5
миллионов работников лесного комплекса, включая членов их семей. Однако объемы лесовосстановления существенно сократились (таблица В.1).
Даже при росте среднемесячной зарплаты, которая в два раза превышает
заработную плату занятых в сельском хозяйстве и составляет 61 % от
средней в экономике России, механизация трудоемких процессов в лесном
хозяйстве сдерживается относительной дешевизной рабочей силы и отсутствием прямой заинтересованности предприятий в повышении эффективности лесопользования. Перейти к стратегии интенсивного развития лесному хозяйству не позволяют устаревшие технологии и технические средства их реализации, высокий процент ручного труда. Сезонный характер
деятельности предприятий не позволяет сокращать объем оборотных
средств. В то же время они вынуждены поддерживать социальнокоммунальную сферу и осуществлять за счет своих средств различные выплаты, в том числе по районным коэффициентам и северным надбавкам.
Отдельно надо учитывать и отрицательный вклад теневой экономики в
процесс оттока средств из сферы лесопользования.
Красноярский край владеет древесными ресурсами в объеме
8 млрд. м3, что составляет 10 % от общероссийских запасов. Годовой объем заготовки древесины в крае может составлять 60 млн. м3. В настоящее
время объем заготовки древесного сырья составляет 8 – 8,5 млн. м3. Освоение расчетной лесосеки в крае в последние годы составляет не более
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
16 %. Из одного м3 древесного сырья в крае производится товарной продукции на 25 дол. США, в Иркутской области данный показатель составляет 65 дол, а в среднем по России – 48. Причем, в нашем крае древесное
сырье реализуется в виде круглого леса. В мире из 1 м3 древесного сырья
производят продукции на 200 - 250 дол. Трудозатраты на 1 м3 заготовленной древесины в Сибирском регионе пятикратно превышают аналогичные
затраты в Скандинавских странах. В настоящее время в крае реализуется
программа ускоренного развития лесного комплекса, строительства технических мощностей для полной переработки древесного сырья.
Таблица В.1 - Объемы лесовосстановления, тыс. га
Регион
1990
1991
1992
1995
1998
1999
2000
Российская Федерация 1831,0
1562,0 1402,0 1454,0 1019,0 964,0 973,0
Сибирский федераль445,5
4273
374,1
373,6
2933
287,0 286,0
ный округ
Республика Алтай
9,5
7,3
6,8
6,7
6,7
6,7
Республика Бурятия
33,3
31,1
21,4
24,0
19,0
19,3
20,2
Республика Тыва
2,6
4,0
4,2
4,8
5,2
5,3
5,5
Республика Хакасия
6,8
6,2
7,0
6,0
4,6
4,6
Алтайский край
35,1
24,2
22,6
13,5
9,2
9,6
13,9
Красноярский край
96,5
92,0
85,7
91,9
64,0
65,2
55,8
Иркутская обл.
134,2
131,2
112,0
116,6
90,2
90,6
93,1
Кемеровская обл.
32,6
28,6
27,4
29,2
19,5
19,4
20,3
Новосибирская обл.
11,8
9,9
9,8
10,6
11,0
11,3
12,0
Омская обл.
13,7
123
13,7
11,4
9,2
5,6
5,6
Томская обл.
48,3
42,7
36,0
28,6
28,6
23,4
23,9
Читинская обл.
37,4
35,0
27,8
29,2
24,7
25,5
24,6
Источник информации: Регионы России: Стат. сб. - М.: Госкомстат России, 2001.-Т. 2.
На территории Российской федерации лесное хозяйство функционирует на основе Лесного кодекса РФ [2]. Основными принципами лесных
отношений являются: 1) устойчивое управление лесами, сохранение биологического разнообразия лесов, повышение их потенциала; 2) сохранение
средообразующих, водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических,
оздоровительных и иных полезных функций лесов в интересах обеспечения права каждого на благоприятную окружающую среду; 3) использование лесов с учетом их глобального экологического значения, а также длительности их выращивания и иных природных свойств лесов; 4) обеспечение многоцелевого, рационального, непрерывного, неистощительного использования лесов для удовлетворения потребности общества в лесах и
лесных ресурсах; 5) воспроизводство лесов, улучшение их качества, а также повышение продуктивности лесов; 6) обеспечение охраны и защиты леса; 7) использование лесов способами, не наносящими вреда окружающей
среде и здоровью человека; 8) подразделение лесов на виды по целевому
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7
использованию, установление категорий защитных лесов в зависимости от
выполняемых ими полезных функций.
Использование, охрана, защита, воспроизводство лесов осуществляется исходя из понятия о лесе как об экологической системе или как о природном ресурсе [2, Ст. 5]. Леса, находящиеся на землях лесного фонда, являются федеральной собственностью, и всякая деятельность на них регламентируется законами.
В лесном хозяйстве основным ведущим специалистом, осуществляющим организацию на необходимом уровне всего комплекса лесохозяйственного производства, начиная от рубок и кончая лесовосстановлением, является инженер лесного хозяйства. Содержание подготовки дипломированных специалистов, способных решать на современном уровне
стоящие перед лесным комплексом страны задачи, определяется государственным образовательным стандартом (ГОС) по направлению 656200
Лесное хозяйство и ландшафтное строительство. Документ устанавливает
объекты и виды профессиональной деятельности, а также задачи, которые
способен решать выпускник:
а) производственно-технологическая деятельность - эффективное использование материалов, оборудования, соответствующих алгоритмов и
программ расчетов параметров технологических процессов; осуществление метрологической поверки основных средств производства;
б) организационно-управленческая деятельность - организация работы коллектива исполнителей; принятие управленческих решений в условиях различных мнений; нахождение компромисса между различными требованиями (стоимости, качества, безопасности и сроков исполнения) как
при долгосрочном, так и при краткосрочном планировании и определение
оптимального решения; оценка производственных и непроизводственных
затрат на обеспечение качества производственной и проектной продукции
лесного хозяйства и ландшафтного проектирования и строительства; осуществление технического контроля и управления качеством продукции
лесного хозяйства и ландшафтного проектирования и строительства;
в) научно-исследовательская деятельность - анализ состояния и динамики показателей качества объектов деятельности (лесничеств и лесхозов, леспаркхозов и объектов ландшафтной архитектуры) с использованием необходимых методов и средств исследований; создание теоретических
моделей, позволяющих прогнозировать свойства материалов в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве; разработка планов, программ и методик проведения исследований; анализ, синтез и оптимизация процессов
обеспечения качества испытаний, сертификации продукции с применением
проблемно-ориентированных методов;
г) проектно-конструкторская деятельность - формирование целей проекта (программы) решения задач, критериев и показателей достижения целей; построение структуры их взаимосвязей, выявление приоритетов ре-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8
шения задач проектирования с учетом нравственных аспектов деятельности и оптимизации состояния окружающей природной и урбанизированной среды; разработка обобщенных вариантов решения проблемы, анализ
этих вариантов; прогнозирование последствий, нахождение компромиссных решений в условиях многокритериальности, неопределенности; планирование реализации проекта; разработка проектов лесоустройства, производства лесных культур, объектов ландшафтного строительства с учётом
экологических, эстетических, экономических параметров; использование
информационных технологий при разработке новых материалов; разработка проектов технических условий, стандартов на посадочный материал и
новые правила и нормы проектирования.
Дисциплина «Система машин в лесном хозяйстве» относится ГОС к
специальным дисциплинам (СД 06.02). Курс лекций разбит на учебные
модули: 1 – Теоретические основы систем машин в лесном хозяйстве;
2 – Технологические процессы и комплексы машин; 3 – Проектирование
систем машин. Предлагаемый читателю курс рассчитан на 25 лекций. Является составной частью учебно-методического комплекса дисциплины и
предназначен студентам специальности 250201 – Лесное хозяйство всех
форм обучения, а также бакалаврам направления 656200 - Лесное хозяйство и ландшафтное строительство дневной и заочной форм обучения
(http:\sibstu.kts.ru). Полезен инженерам и специалистам лесного и лесопаркового хозяйства. Курс лекций соответствует ГОС и дополнен вузовским и
региональным компонентами. Рассчитан на 150 часов. Предшествующими
дисциплинами являются: «Инженерная графика» (ОПД.Ф.01); «Машины и
механизмы» (ОПД.Ф.14); «Тракторы и автомобили с основами технической механики» (СД.06.01). Курс лекций апробирован в СибГТУ на лесохозяйственном факультете.
Традиционные курсы преподавания дисциплины предусматривают
изучение лесохозяйственных машин, классифицируя их либо по выполняемым технологическим операциям, например, плуги, сеялки лесопосадочные машины и т.д., либо по свойствам составных элементов, например,
привод, рабочие органы, двигатель и т.д. Вопросы комплектования систем
машин часто рассматриваются в разделе «Эксплуатация машин», который
изучается только инженерами по машинам. В предлагаемом курсе лесохозяйственные машины классифицируются по принципу выполняемого технологического процесса с законченным циклом. Методологической основой курса является системный подход. Критерием формирования системы
машин является их соответствие концепции лесохозяйственного производства на современном этапе развития общества. Принципы ведения сельского и лесного хозяйства во многом сходны, поэтому при изучении системы лесохозяйственных машин частично используются методы, применяемые в агропромышленном секторе.
Предметом изучения в курсе лекций является система машин и тех-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9
нологий в лесном хозяйстве. Система машин (СМ) – совокупность технических средств, различного функционального назначения, взаимоувязанных по техническим и эксплуатационно-технологическим параметрам,
обеспечивающая последовательное выполнение законченного комплекса
операций единого технологического процесса лесохозяйственного производства.
Методологической основой является системный подход - (systems approach) - метод анализа и синтеза технических систем с системных позиций. При системном подходе любой предмет рассматривается как совокупность элементов с учетом связей между ними. Техническая система
(ТС) – абстрактное отражение комплекса взаимосвязанных технических
средств, действующих как одно целое, обеспечивающих преобразование
вещества (массы), энергии и информации. Количество связей в системе
определяет ее сложность. Связи между элементами бывают горизонтальными и вертикальными. Элементы системы обладают одной связью. Техническое средство - элемент технической системы, предназначенный для
преобразования вещества (массы), энергии и информации. Разновидности:
орудия, машины, инструменты, а также помещения.
Машина (machine) – техническое средство, выполняющее, как правило, механические движения, и служащее для преобразования материалов,
энергии и информации с целью повышения их потребительских качеств,
замены или облегчения физического или умственного труда. Исходя из
определения СМ, связи между элементами классифицируются на две группы: технические; эксплуатационно-технологические. При синтезе (комплектовании) СМ, учитываются, прежде всего, технологические параметры, определяющие структуру технологического процесса, направленного
на изменение свойств предмета труда. В результате выполнения производственного процесса с законченным технологическим циклом производится
товар, обладающий стоимостью. Лесное хозяйство обслуживает также
непроизводственные потребности общества. Методологической основой
производства является технология.
Технология (technological, processing) – совокупность методов преобразования предмета труда, как правило, материалов, с целью получения
определенных потребительских свойств. ТС и технология неразрывно связаны между собой. Термин применяется с разнообразными определениями,
характеризующими область или объект производства. Например, технология лесовосстановления; технология производства саженцев
Цель настоящего курса – организация самостоятельной работы студента по овладению теоретическим материалом учебной дисциплины.
Курс является авторским и не заменяет учебника [14], а лишь его дополняет. Не является справочником. Для подготовки экзамена по дисциплине
также необходим наш задачник по дисциплине «Система машин в лесном
хозяйстве».
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10
МОДУЛЬ 1
Теоретические основы систем машин в лесном хозяйстве
Лекция 1
Предмет, методология и основные задачи курса
План
1 История развития систем лесохозяйственных машин в России
2 Концепция создания системы машин и технологий
на современном этапе
3 Предмет и методология изучения дисциплины
4 Задачи курса
1 История развития систем лесохозяйственных машин в России
Машины и механизмы появились в лесном хозяйстве в начале ХХ века. Лошадь, как основное тяговое средство в лесу, была заменена трактором. Тяговая концепция трактора наследовала свойства лошади и просуществовала в нашей стране до начала 60-х годов. Трактор использовался
для трелевки древесины от рубок ухода и в качестве энергетической установки для привода стационарных машин. Лесохозяйственные машины
применялись не системно и не обеспечивали комплекс механизированных
технологических процессов с законченным циклом. Во второй половине
ХХ века в лесном комплексе страны произошла революционная машинизация всех технологических процессов. Трактор приобрел тяговоэнергетическую концепцию и стал использоваться в качестве базового
шасси для систем лесных машин. Было разработано и реализовано целое
семейство систем машин для лесного комплекса. Особое внимание было
уделено развитию систем машин для заготовки древесного сырья в виде
круглых лесоматериалов. Целью разработки систем машин являлось существенное повышение производительности труда. Спроектированные
для функционирования в лесу трелевочные тракторы ТТ-4 и ТДТ-55, а
также на их базе технологические машины позволили резко повысить
производительность труда в лесном комплексе. Были созданы и эффективно применялись системы лесосечных, лесотранспортных и нижнескладских машин и оборудования. В результате СССР по объемам заготовки древесного сырья вышел на первое место в мире. К сожалению, разработанные системы машин не в полной мере учитывали научное понятие
о лесе как об экологической системе или как о природном ресурсе [1, 2].
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11
Системно машины для сельского и лесного хозяйства стали разрабатываться в СССР с 1956 года [3]. Разработанные системы машин (СМ)
включали значительное число марок машин и практически охватывали
весь технологический процесс лесохозяйственного производства, включая
все его операции. Систематизация машин для лесного хозяйства позволила
на данном этапе развития лесного хозяйства скоординировать научноисследовательские разработки. Государством был установлен порядок постановки машин на производство, включающий государственные испытания. Головной организацией по СМ в лесном хозяйстве является
ВНИИЛМ. В 1955 - 1956 гг. коллективом сотрудников Института при участии других научных учреждений отрасли и производственников разработана первая СМ для комплексной механизации лесохозяйственного производства. Основными ее разработчиками были Ф. М. Курушин, Д. Т. Ковалин и П. Ф. Федоров. Во введении к первой СМ отмечалось, что уровень
механизации работ по лесоразведению весьма низок: по обработке почвы
он составлял около 27 %, по посеву и посадке леса - 7, по уходу за лесными культурами - 22 %.
Первая СМ включала 12 наименований (разделов) деятельности, каждый раздел именовался как самостоятельная СМ. На ее основе создавались
новые машины и орудия и модернизировались существующие.
В 1966 г. лесное хозяйство стало самостоятельной отраслью народного хозяйства, перед которой были поставлены задачи по рациональному использованию и воспроизводству лесных ресурсов. Потребовалась разработка новой СМ для дальнейшего развития в области конструирования, модернизации и серийного выпуска лесохозяйственной техники на период до 1975 г. В основу ее положены зональные СМ, созданные региональными (республиканскими) НИИЛХ. В эту СМ вошло 144
наименования специальных лесных и 131 наименование сельскохозяйственных, дорожных и других машин и орудий, заимствованных из смежных
отраслей народного хозяйства. Для завершения комплексной механизации
лесохозяйственного производства требовалось разработать еще 84 наименования машин (58 % необходимого их количества).
Впервые в предложенной СМ представлена краткая характеристика
шести лесорастительных зон страны. Все работы в лесном хозяйстве по
технологическому признаку делились на восемь крупных блоков, а перечень технических средств (ТС) для комплексной механизации лесохозяйственного производства в зональном разрезе включал 15 разделов. В разработке новой СМ приняли участие специалисты 23 НИИ, 11 вузов, ряда
КБ, тракторных и машиностроительных заводов, а также руководители пяти союзных и шести республиканских министерств [8].
Первая и последующие СМ сыграли важную роль в определении технической политики развития лесного хозяйства. За этот период к серийному выпуску рекомендованы 43 наименования новых лесохозяйственных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12
машин и орудий, из которых 30 внедрены в производство. Эти машины в
сочетании с техникой, применяемой в сельском хозяйстве и лесной промышленности, дали возможность механизировать основные трудоемкие
процессы при создании лесных культур на открытых равнинах, вырубках с
дренированными почвами и частично на горных склонах, а также при выращивании посадочного материала в питомниках. Однако уровень механизации работ в лесном хозяйстве оставался низким, ряд производственных
операций выполнялся вручную. Всего за годы плановой экономики было
разработано семь СМ (таблица 1.1) [3]. Значительное увеличение количества специальных ТС к 2010 году ожидается за счет развития моторизованного и ручного инструмента и также технических средств измерений и
обработки информации.
Таблица 1.1 – Динамика количества наименований ТС в СМ (1957–2010 г.)
Показатели
Вся техника
В т.ч.:
специальная
заимствованная
19571965
165
19661970
208
1971 19875
275
1976 1980
356
53
112
87
121
144
131
200
156
1981 - 1985 – 1991 1995
2000
1990
355
338
354
203
152
196
142
228
126
2001 2010
414
297
117
Параллельно развитию СМ и развивалась методология их применении. Наука о сельскохозяйственных машинах и орудиях зародилась сравнительно недавно. Возникновение этой новой прикладной дисциплины
связано с именем академика В. П. Горячкина (1868-1935). В своем основном труде «Земледельческая механика» (1919) и в других работах он
впервые применил законы механики к исследованию технологических
процессов работы сельскохозяйственных машин и орудий, классифицировал эти процессы и вскрыл возможности их рационализации; разработал
общую теорию плуга, молотильного барабана, методов подобия, уравновешивания сил инерции, теорию масс и скоростей применительно к сельскохозяйственным машинам и орудиям.
Труды акад. В.П. Горячкина послужили основой для анализа применения машин в лесном хозяйстве [4]. Значительный вклад в вопросы подготовки инженеров лесного хозяйства внесли И.М. Зима и Т.Т. Малюгин.
Написанный ими учебник «Механизация лесохозяйственных работ», многократно переиздаваемый, до сих пор является непревзойденным [5].
Большой вклад в теорию лесохозяйственных машин и выполняемых ими
технологических процессов внесли проф. П. С. Нартов [6], И. М. Бартенев
[7], Г.А Ларюхин [8], А. Ф. Пронин, В. А. Зотов [10], Л. Т. Свиридов [11],
Н. В. Еремин [12], Ф. М. Пошарников, Ю. И. Полупарнев, П. М. Мазуркин, В. Н. Винокуров [ 13,14, 15 ], Г. В.Силаев [15 ], Н. А Гуцелюк и др.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13
2 Концепция создания системы машин и технологий
на современном этапе
Изменившаяся концепция лесного хозяйства [1] и Лесной Кодекс РФ
(2007 г.) предъявляют новые требования к СМ. Новая СМ должна базироваться на ресурсосберегающих технологиях и отвечать требованиям эргономики и экологии, охватывая всю гамму технологических операций - от
механизации сбора лесных семян до тушения лесных пожаров. СМ должна
совместно с технологическими приемами и методами образовать процессы
неистощимого, комплексного и рационального лесопользования. Отличительной особенностью ее может стать многовариантность и альтернативность применяемых технологий с учетом региональных особенностей.
Концепция создания СМ для лесного хозяйства на современном этапе
была представлена на IV Московском международном салоне инноваций и
инвестиций (2004 г.) [17]. СМ состоит из двух частей. Первая часть «Зоны
применения технологий и средств механизации в лесном хозяйстве и защитном лесоразведении» базируется на лесохозяйственном районировании страны. Вторая состоит из 12 разделов в форме самостоятельных СМ
по основным направлениям деятельности в лесном хозяйстве и защитном
лесоразведении. Разделы, в свою очередь, состоят из двух регистров: Федерального регистра базовых технологий (ФРБТ) и Федерального регистра
технических средств (ФРТС) для их выполнения. Каждая включенная в
Федеральный регистр базовая технология (БТ) имеет единый шифр (паспорт технологии), присущий только ей, описание технологических операций и ТС, а также технико-экономические показатели технологических
операций и БТ в целом. Для каждого ТС (изделия), включенного в ФРТС,
указаны регистрационный номер (паспорт изделия) и основные показатели: наименование и марка машины (оборудования); сведения о сертификации; название предприятия-изготовителя, состояние производства; назначение, шифр БТ, в которой используется машина, и зоны применения; техническая характеристика; приоритетность, рекомендации (таблица 1.2).
Первый раздел СМ представляет энергетику - основу технологий и
машин для комплексной механизации лесного хозяйства и защитного лесоразведения РФ в условиях рыночных отношений. Энергетические средства определяют основные конструктивные параметры агрегатируемых с
ними лесохозяйственных машин и орудий. ФРТС по этому разделу объединяет тракторы восьми тяговых классов (0,2; 0,6; 0,9; 1,4; 2,0; 3,0; 4,0;
10,0) и 14 наименований базовых тракторов и шасси без их модификаций
(Т-170М 01 Е - класс тяги 10,0; ТТ-4М - 4,0; ЛХТ-100, ДТ-75ДСН - 3,0;
ЛТЗ-155, ТЛ-60 - 2,0; МТЗ-82-1, ЗТМ-60М, ЗТМ-82М, ЛТЗ-60АБ - 1,4;
СШ-2540, ВТЗ-ЗОСШ - 0,6; Т-02,03 - класс тяги 0,2). К энергетическим
средствам отнесены три наименования подъемно-навесных устройств —
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14
СНЛ-3, СНФ-3 и погрузочно-разгрузочных средств (экскаваторы, манипуляторы и погрузчики).
Таблица 1.2 – Распределение ТС по разделам СМ
Раздел СМ
1. Энергетика
2. Сбор, обработка и
хранение лесных семян
3. Выращивание посадочного материала
4. Лесовосстановление
5. Защитное лесоразведение
6. Рубки ухода за лесом
7. Лесоосушительная
мелиорация
8. Профилактика и
тушение лесных пожаров
9. Защита леса от
вредителей и болезней
10. Таксация леса
11. Рубки главного
пользования
12. Использование
средств химии
всего, шт.
23
Количество ТС в разделе СМ
заимствованных
отрасль заимствования
шт.
%
Тракторы общего назначения и ле13
56
сопромышленные
27
9
33
Автомобильное хозяйство, садоводство
55
13
27
С.-х. техника
53
7
13
С.-х. техника, дорожное и коммунальное хозяйство
73
26
36
С.-х. техника, мелиорация
30
6
20
Лесная промышленность
14
7
50
Гидромелиорация
64
17
27
Автомобильная и авиационная промышленность, коммунальное хозяйство
6
1
17
С.-х. техника, садоводство
39
-
-
18
17
95
Лесная промышленность
12
1
8
С.-х. техника
Технические средства измерений
Во втором разделе представлена СМ для сбора, обработки и хранения
лесных семян. В ФРБТ включены семь технологий (три технологии сбора
шишек хвойных пород, их обработки и хранения семян и четыре - сбора,
обработки и хранения семян лиственных лесных растений). Для сбора семян используются лазы ЛПД-64, устройство для подъема сборщиков
ПСШ-1, монтажные автомобильные гидроподъемники АГП-12А, АГП-18
и АГП-22, шишкосушилки ШП-0,06, Ш-1,5 и СМ-45, машины для обескрыливания МОС-1 и МОС-1А, АМО-5, ПЛС-5М, машины и оборудование для сбора семян лиственных пород МПУ-1А, МПЯ-1А, МСП-1, ПСМ3, МОВС-1, отмывочные ванны, установки вакуумной сушки, типовые
склады для хранения семян.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15
В третьем разделе представлена СМ для выращивания посадочного
материала. В ФРБТ включены пять технологий выращивания посадочного
материала с открытой корневой системой. По значимости они относятся к
высшей категории, т. е. имеют первостепенное значение, вследствие чего
требуют приоритетной поддержки. Для обработки почвы и внесения удобрений используются плуги лемешные, бороны дисковые и зубчатые, фрезы
почвенные, выравниватели-грядоделатели, культиваторы для предпосевной обработки почвы, погрузчики удобрений, прицепы и разбрасыватели
удобрений - всего 19 наименований (ПЛН-5-25, ПЛН-4-35, ПЛН-3-35,
БДН-1.3, ФП-1.3, ФПШ-1.3, ВГ-3.6, МРБ-1.6, КФТ-3.6, КПС-4, ПФД-Ф-6,
РОУ-6М и др.). Для посева и посадки при выращивании посадочного материала используются 17 наименований ТС: сеялки (СЛУ-5-20, СЛН-5/9,
СКБ-5/3, СПН-3, СНС-2.8, СКН-4, СЛШП-3-40, СЗТ-3.6, ПЛСШ-5/6, СКП5, УМС-10) и сажалки (ССЧ-5/3, СШ-3/5 и др.), для агротехнического ухода за посевами и посадками - 14 (ККП-1.5А, КПС-1.5, ККЛ-2.8, КНУ-1.2,
КПРШ-1.2, АЛХ-2, ДДА-100МА, ОЛН-1, КПШ-1.4 и др.), для выкопки и
сортировки посадочного материала - шесть наименований ТС (ВМ-1.25,
МВ-1.3, ВПН-2, НВС-1.2М, ОС-1 и ККС-2). Из 55 ТС серийно выпускается
только 19 (34,5 %), в ближайшее время предстоит освоить производство 21
изделия (38,2 %), модернизировать пять (9,1 %), подобрать замену 10 изделиям (18,2 %).
В четвертом разделе представлена СМ для лесовосстановления. В
ФРБТ включены 15 технологий, три из них (создание культур ценных лиственных пород, например дуба, посевом семян на минерализованные полосы; восстановление лесов в поймах высокого и среднего уровня; создание культур посадкой сеянцев или саженцев на террасах) отнесены к высокоинтенсивным технологиям (третья категория), пять - к интенсивным
(вторая категория) и семь - к нормальным (первая категория). По значимости 13 БТ (86,7 %) относятся к высшей категории, т. е. к технологиям, требующим приоритетной поддержки на федеральном уровне, а две (13,3 %) к первой категории, т. е. к технологиям, которые важны для лесного хозяйства и заслуживают поддержки на федеральном уровне при наличии
ресурсов или должны финансироваться из регионального бюджета.
В ФРТС для лесовосстановления входят 53 наименования машин, орудий, агрегатов и ручных инструментов, объединенных в четыре подраздела: первый включает восемь ТС для расчистки и раскорчевки вырубок
(ПС-2.4, КНД-1.1, ОРВ-1.5, ОКТ-3, МУП-4, МДП-1.5 и др.); второй - 18
ТС для обработки почвы (ПЛК-70А, ПЛ-1, ПЛП-135, ПЛМ-1.3. ПДВ-1.5,
ФЛУ-0.8, ОРМ-1.5М, ОДП-0.6 и др.); третий - 10 ТС для посева и посадки
(СЖН-1, МЛУ-1А, СЛ-2А, МПК-1, СЛГ-1А, ЛМД-81, СФК-1 и др.); четвертый - 17 ТС для агротехнического ухода (КЛБ-1.7, КДС-1.8А, КОН-2.3,
КОГ-2.3, КУЛ-2А, КУН-4, КРТ-З и др.).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
Из перечня ТС, представленных в ФРТС, наиболее перспективны для
лесовосстановления на вырубках ЛХТ-100-4 (трактор гусеничный лесохозяйственный и его модификации, базовая модель ЛХТ-100Б), ОРВ-1.5
(оборудование для расчистки вырубок); ПЛМ-1.3 или ПЛМ-1.5 (плуг для
обработки почвы микроповышениями), ПДВ-1.5 (плуг дисковый для создания микроповышений), МПК-1 (машина посадочная крупномера) или
МЛУ-1А (машина лесопосадочная универсальная), КУЛ-2А (каток универсальный лесной).
В пятом разделе представлена СМ для защитного лесоразведения. В
ФРБТ включены 16 технологий, объединенных в пять групп: полезащитное лесоразведение - две технологии; создание пастбищезащитных лесных
насаждений - две; создание защитных лесных насаждений на песках - четыре; создание защитных насаждений на гидрографической сети - одна,
состоящая из двух модулей; облесение склонов - семь. По уровню интенсивности эти БТ отнесены ко второй группе, т. е. к интенсивным технологиям, для выполнения которых используются современные ТС с высоким
уровнем механизации, обеспечивающие высокое качество работ в защитном лесоразведении. По значимости они относятся к высшей категории и
требуют поддержки на федеральном уровне.
ФРТС для выполнения БТ включает 73 наименования машин, орудий,
приборов и агрегатов, объединенных в пять групп: 13 наименований для
террасирования, расчистки и раскорчевки участков (ПРТ-40 ТК-4 ТС-2.5,
ТБ-2.4. МПВ-6.0, АПН-1 и др.); 22 наименования для обработки почвы
(ОРН-2.5, РН-80Б, ПРН-40, ПЛС-0.6, БДН-З.0 М, КЯУ-100 ПДН-1, МФ-0.9
и др.); 13 наименований для посева и посадки (СЖН-1, СЗТ-3.6, ССТ-3,
СЩГ-1, ССН-1, МЛК-1, МПП-1, ЛМГ-2, МЛУ-1, МПВ-1 и др.); 22 наименования для ухода (КПН-4Г, КЛ-2.6, КБЛ-1, КВЛ-2, ИМС-3.0 и др.), в том
числе девять заимствованы из других разделов СМ; три наименования
прочих ТС (сцепка СП-11, снегопах-валкователь СВУ-2.6 и прицеп тракторный 2ПТС-4-887Б).
В шестом разделе представлена СМ для рубок ухода за лесом. ФРБТ
разделен на две группы, в них входят соответственно две технологии рубок ухода в молодняках и три технологии прореживания и проходных рубок. По значимости технологии рубок ухода в молодняках как основа формирования устойчивых, высокопродуктивных хозяйственно ценных насаждений относятся к высшей категории, а технологии прореживания и проходных рубок — к первой.
Для выполнения БТ подготовлен ФРТС, включающий 30 наименований машин и оборудования и состоящий из четырех подразделов: 10 наименований ТС используются для рубок ухода в молодняках (Секор-44М,
МКР-2.5, Хускварна-245 РХ, КОГ-2.3, КОН-2.3, КНГ-1.5, КУЛ-2А или
КОК-2М, КР-2В и др.); 13 наименований — для прореживаний и с заготовкой сортиментов (МП-5 «Урал-2Э», Тайга-214Э, ПТН-30, ОТН-1, ЗТН-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
17
0.8, МТП-15-2.5, ОПТ-1, МПК-3 и др.); четыре наименования - для проходных рубок с заготовкой сортиментов (ЗТЛ-2, ЛТ-189М, ТЛ-60Ф-4, ТЛ60Ф-6); три наименования - для прореживаний и проходных рубок с заготовкой хлыстов (ТЛ-60, ЛТН-1, УМРУ). По приоритетности все изделия
отнесены к первой категории, поскольку имеют большое значение для
комплексной механизации рубок ухода за лесом на федеральном уровне.
В седьмом разделе представлена СМ для лесоосушительной мелиорации. ФРБТ состоит из трех технологий, каждая из них включает три модуля. По уровню интенсивности две БТ (подготовка трасс, каналов и противопожарных разрывов; строительство каналов и пожарных водоемов) отнесены к высокоинтенсивным технологиям, а одна (ремонт каналов) - к
интенсивным; по значимости первые две БТ являются технологиями первой категории. В ФРТС входят 14 наименований ТС. Для выполнения работ по лесоосушительной мелиорации имеется достаточное количество
отечественных машин и оборудования.
В восьмом разделе представлена СМ для профилактики и тушения
лесных пожаров. Охрана лесов от пожаров относится к полномочиям органов государственной власти всех уровней - федерального, регионального
и муниципального. В ФРБТ включены три технологии по профилактике,
обнаружению и тушению лесных пожаров. Каждая БТ состоит из двух технологических модулей, которые легко разделяются на несколько технологических блоков (это делается на местах с учетом имеющихся ТС). Все БТ,
технологические модули и блоки по приоритетности относятся к высшей
категории, по интенсивности все БТ и модули - к первой группе.
ФРТС для профилактики и тушения лесных пожаров включает 64 наименования и состоит из трех подразделов: 17 наименований ТС используются для профилактики лесных пожаров (ЛХТ-4, КРП-2А, ОРП-2.6, ОБ4, ТЛП-100, ПЛК-5, ТЛП-4М, АЗ-4 и др.); восемь - для обнаружения лесных пожаров (ПТУ-96, МПН, АЛП-1.0-30, МПН-40 и др.); 39 - для тушения лесных пожаров (АЦ 2.5-40 на шасси ЗИЛ-131, АЦ 4.0-40 на шасси
Урал-5557, МП-3.5/0.6, Ан-2П, Ми-8МТ, ВСУ-5, Бе-12П, Ан-26П, МЛ-4,
АЛТ-55 и др.). К высшей категории приоритетности относятся 14 наименований (20,9 %), к первой - 49 (77,6 %) и ко второй - только плуг лесопожарный ПЛП-1 (1,5 %).
В девятом разделе представлена СМ для защиты леса от вредителей и
болезней. В ФРБТ включены четыре технологии. По уровню интенсивности БТ «Защита лесных культур, молодняков и лесных массивов авиаметодом» отнесена к высокоинтенсивным технологиям, т. е. к третьей группе,
так как она обеспечивает наиболее качественный и количественный уровень ведения работ; БТ «Лесопатологическое обследование и учет эффективности обработок» - к интенсивным, две БТ («Защита растений в лесных
питомниках», «Защита лесных культур, молодняков и лесных массивов наземным методом») отнесены к нормальным; по значимости две БТ - к
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18
высшей категории и две - к первой (рекомендуются к применению при
поддержке региональных органов).
В ФРТС для защиты леса от вредителей и болезней включены 11 наименований изделий (шесть заимствованы из других разделов СТМ). По
приоритетности они относятся к высшей категории [8].
В десятом разделе представлена СМ для таксации леса. В одиннадцатом разделе представлена СМ для рубок главного пользования.
3 Предмет и методология изучения дисциплины
Предметом изучения дисциплины является система машин и технологий в лесном хозяйстве.
Система машин (СМ) – совокупность технических средств различного функционального назначения, взаимоувязанных по техническим и эксплуатационно-технологическим параметрам, обеспечивающая последовательное выполнение законченного комплекса операций единого технологического процесса лесохозяйственного производства.
Технология (technological, processing) – совокупность методов преобразования предмета труда, как правило, материалов, с целью получения
определенных потребительских свойств. ТС и технология неразрывно связаны между собой. Термин применяется с разнообразными определениями,
характеризующими область или объект производства. Например, технология лесовосстановления; технология производства саженцев.
4 Задачи курса
Цель курса – приобретение навыков эффективного формирования систем машин для производственных процессов лесохозяйственного производства с законченным технологическим циклом, на основе анализа, синтеза и оптимизации их технических и эксплуатационно-технологических
параметров, при учете агролесоводственных и нормативных требований и
обеспечении концепции неистощимого лесопользования.
Контрольные вопросы
1 В чем заключается концепция создания системы машин на современном этапе развития природы и общества?
2 Когда была разработана первая система машин для лесного хозяйства?
3 Сколько разделов включает современная система машин?
4 Дайте определение термина «система машин».
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19
Лекция 2
Методика анализа систем машин в лесном хозяйстве
План
1 Особенности использования машин в лесном хозяйстве
2 Анализ лесохозяйственных машин с системных позиций
3 Анализ системы машин по типу предмета труда
4 Структурная схема лесохозяйственной машины
1 Особенности использования машин в лесном хозяйстве
Результаты лесохозяйственного производства, как части лесного комплекса, напрямую зависят от применяемых машин, оборудования, инструментов и технологических приемов и методов. В свою очередь, само лесохозяйственное производство предъявляет к средствам труда биотехнические, технические, экономические, социальные и экологические требования. Основным критерием является принцип неистощимого лесопользования.
Лесное хозяйство имеет свои особенности, которые учитываются при
синтезе систем машин:
1) лесной фонд находится в государственной собственности, и всякая
деятельность в нем, в т.ч., и производственная, жестко регулируется законами и нормативными документами;
2) результаты лесохозяйственной деятельности зачастую не имеют
видимой сиюминутной отдачи, которая может проявляться только через
много лет;
3) основные средства производства, лесной фонд и земля по своим
размерам и качеству не увеличиваются, а сокращаются в связи с техногенным воздействием на природу;
4) предметом труда часто являются живые организмы, обладающие
специфическими свойствами. Физико-механические свойства предмета
труда очень разнообразны и до настоящего времени полностью не изучены;
5) производство носит сезонный характер и сильно зависит от климата, рельефа местности, погодных условий. Большая часть производства
осуществляется в зонах с долговременной мерзлотой, на переувлажненных
почва, в горных условиях, на охраняемых территориях, на площадях, подвергнувшихся интенсивному техногенному и антропогенному воздействиям;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20
6) небольшие объемы работ, распределяемые между мелкими арендаторами, ведут к их удорожанию, ограничивают привлечение крупных денежных кредитов, выдаваемых под залог собственности;
7) значительная доля непроизводственных расходов на процессы по
выполнению государственных функций и удовлетворению непроизводственных потребностей общества;
8) неразвитость дорожной сети и инфраструктуры производства, отдаленность от мест базирования техники и рабочей силы, низкая концентрация средств производства на единицу площади, значительная протяженность движения машин; высокий процент ручного труда;
9) лесная поверхность имеет сложный микро- и макрорельеф, на вырубках имеются пни, порубочные остатки, погребенная древесина, что ограничивает маневренность и проходимость агрегатов.
Особенности лесного хозяйства учитываются при конструировании и
изготовлении машин, при организации их эксплуатации и технического
обслуживания. Поскольку значительная часть территории страны расположена в зоне долговременной мерзлоты, отличающейся пониженной экологической устойчивостью к техногенному воздействию, то при создании
систем машин для лесного хозяйства придерживаются принципа зонирования. Зонирование СМ совпадает с зонированием лесорастительных зон
РФ (Перечень лесорастительных зон утвержден приказом МПР РФ № 68
от 28 марта 2007 г.)
Указанные особенности объясняют причины распространения в лесном хозяйстве мобильных машин. Большинство технологических процессов, выполняющихся машинами, совмещаются с их перемещениями по
лесной поверхности, в результате чего энергия расходуется не только на
выполнение операций технологического процесса, но и на самопередвижение агрегатов. Рабочие органы лесохозяйственных машин часто взаимодействуют с абразивной средой, что вызывает их изнашивание. Большие
рабочие сопротивления при использовании машин с пассивными рабочими
органами объективно требуют повышенных сцепных характеристик движителей машин, достигаемых за счет увеличения сцепного веса. Это ведет
к увеличению удельного давления на лесную почву, которое регламентируется стандартами. Машины с активными рабочими органами, несмотря
на повышенную энергоемкость, позволяют снизить вес, а следовательно,
удельное давление на почву. Существенно снижает техногенное воздействие на лесную поверхность внедрение комбинированных агрегатов, выполняющих за один проход комплекс технологических операций. Сезонный характер лесохозяйственных процессов, не позволяет круглогодичную
эксплуатацию машин и оборудования и приводит к увеличению сроков
окупаемости новой техники.
Анализ конструктивных решений применяемых технических устройств показывает, что наибольшее распространение в лесном хозяйстве
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
21
получили мобильные машины, работающие в составе агрегата. Это объясняется сезонностью лесохозяйственного производства, малой концентрацией предмета труда на единицу лесохозяйственной площади, невозможностью и нерациональностью его транспортирования для переработки. Как
в сельском, так и в лесном хозяйстве машины работают в составе производственных комплексов.
Лесохозяйственные машины относятся к изделиям машиностроения,
которые отличаются не только высокими затратами на их разработку и изготовление, но и затратами на эксплуатацию, техническое обслуживание,
ремонт и транспортирование. Поскольку стоимость зарубежных аналогов
лесохозяйственных машин с учетом доставки их через таможенные барьеры является очень высокой, то существует настоятельная необходимость в
разработке и совершенствовании отечественных машин, которые бы по
своим техническим параметрам не уступали зарубежным образцам.
2 Анализ лесохозяйственных машин с системных позиций
Как ранее отмечалось, основным методологическим приемом анализа
СМ является системный подход. Суть данного подхода заключается в рассмотрении СМ как технической системы, во взаимосвязи ее с другими
системами и установлении связей между элементами системы. СМ, как
техническая система, имеет сложную иерархическую структуру и тесно
взаимосвязана с окружающей средой, технологическим процессом и технологическими методами. При формировании СМ инженеру лесного хозяйства объективно требуется учитывать все взаимосвязи. Иерархическая
схема взаимосвязи этих процессов представлена на рисунке 2.1.
Условно представим решаемые инженером задачи формирования СМ
в виде четырехуровневой матрицы, в которой каждый уровень имеет свой
язык проектирования, свою систему концепций, принципов и методов.
Каждая система оценивается объектами и связями между ними. Все объекты, входящие в решаемые задачи, можно условно объединить в четыре
группы, располагаемые по столбцам (рисунок 2.1):
1) задачи, относящиеся к природным объектам (окружающая среда,
лесная поверхность, предмет труда, материал). Данные задачи являются
наиболее важными, поскольку их решение направлено на удовлетворение
потребностей общества и сохранение окружающей природной среды.
Свойства, характеризующие предмет труда, определяют назначение машины;
2) задачи, относящиеся к методологии проектирования и организации
функционирования человеко-машинных комплексов;
3) методы решения технологических задач при синтезе СМ (процессы
взаимодействия рабочих органов с предметом труда, технологические опе-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
22
рации, рабочий ход и рабочий процесс, как единое целое);
4) задачи, относящиеся к разработке конструкции технической системы (система машин, машина, рабочий орган, элементы рабочего органа).
Óðîâíè
Îáúåêòû
Ï ð è ð îä à
Ìå òî ä û
1
Î ê ð ó æ à þ ù àÿ
ñ ðåäà
Ò åõ í îë îã è ÷åñêèé
ì å òî ä
Òåõíîëîãèÿ
Ò å õ í î ëî ã è ÷åñêèé
ïð îö å ñ ñ
Ê î í ñ òð ó ê ö è ÿ
2
Ë å ñ í àÿ
ï î â å ð õ í î ñ òü
Ò å õ íî ëî ã è÷åñêèé
ïðèåì
Òåõíîëîãè÷ å ñê à ÿ
îïåðàöèÿ
Ð àá î ÷à ÿ
ì à øè í à
3
Ïðåäìåò
òð ó ä à
Òåõíîëîãè÷åñêèé
øà ã
Ð à á î÷ à ÿ
îï åð à ö è ÿ
Ð àá î ÷è é
î ðã àí
4
Ìà ò å ð è àë
Òåõíîëîãè÷åñêèé
ñïîñîá
Ðàáî÷èé
õî ä
Ð àá î ÷è é
ý ë å ì åí ò
Ñ è ñ òå ì à
ì à øè í
Рисунок 2.1 – Иерархическая схема задач формирования системы
машин в лесном хозяйстве
Все решаемые при выборе СМ задачи, можно условно объединить в
шестнадцать групп (элементов системы). Причем, при формировании СМ
учитываются как вертикальные, так и горизонтальные связи между элементами. Сущность системного подхода при формировании СМ заключается в установлении не только свойств объектов, входящих в систему, но и
установление связей между ними. Решение поставленных задач может
осуществляться двумя равноценными способами: «снизу вверх» и «сверху
вниз». По первому способу на высшем уровне происходит обобщение
свойств объекта более низкого уровня. На каждом уровне изучаются горизонтальные связи между элементами системы. Решение задач продвигается
в направлении от частного к общему. По второму способу решение задачи
идет от общего к частному. Для природных объектов на первом уровне
разрабатываются экологические требования, предъявляемые к создаваемой технической системе [16]. Затем, на основе потребностей рынка и общества, обосновываются требования, предъявляемые к предмету труда. На
низшем уровне решаются задачи, относящиеся к обрабатываемому мате-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23
риалу.
Технологические задачи при формировании СМ решаются с разработкой процессов, приемов, технологических операций, способов и рабочего
процесса как единого целого с оптимизацией связей между всеми элементами. В ходе разработки рабочего процесса, выполняемого СМ, определяются рабочие ходы и приемы, а также технологические операции с учетом
выходных и входных параметров предмета труда, а также его структуры,
свойств и характеристик. В настоящее время рабочие процессы, выполняемые лесохозяйственными машинами, разработаны на практическом и
теоретическом уровне и носят характер научных теорий и закономерностей. В лесном хозяйстве преобладают механические способы осуществления рабочих процессов.
Технические задачи, связанные с конструкцией СМ, решаются несколькими этапами, соответствующим уровням системы. На первом (высшем) уровне выполняется выбор СМ из ряда машин по параметрам, которые рассматриваются как элементы данной системы. В качестве технологической составляющей на данном уровне рассматривается технологический процесс, выполняемый на основе технологического метода и осуществляемый в окружающей среде с учетом экологических требований. Если
на основе существующей технологии и конструкций принятие решения
невозможно, то выполняется переход к следующему уровню, на котором
осуществляется разработка конструкции машины. Разработка машины
осуществляется от агрегата и идет к выявлению облика требуемой машины, выполняющей соответствующую технологическую операцию. При таком подходе машина конструируется на основе структурной схемы из ранее существующих модулей и агрегатов. Рабочий орган машины выполняет рабочую операцию при взаимодействии с предметом труда. Далее на
следующем уровне разрабатываются отдельные детали машин, выполняющие определенные функции на основе чаще всего нового технологического способа. На основе деталей конструируются сборочные единицы,
необходимые для разработки машины. Данный этап является наиболее
сложным и требует применения четких процедур и алгоритмов. Технические задачи, как правило, решаются инженерами по машинам и оборудованию лесного комплекса.
3 Анализ системы машин по типу предмета труда
Лесохозяйственная машина изменяет свойства предмета труда (основная технологическая функция) и условия труда (социальная функция).
Предмет труда – объект природы или человеческой деятельности, при
производственном воздействии на который у него появляется прибавочная
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
24
стоимость и он приобретает потребительские качества. Предмет труда,
предназначенный для продажи, называется товаром. Предмет труда, не
предназначенный для продажи, входит в понятие – хобби. В лесном хозяйстве предмет труда – очень многообразен.
Общая теория машин дает три основных типа предмета труда: материал (вещество); энергия и информация. В зависимости от типа предмета
труда можно классифицировать машины, которые изменяют его свойства.
В таблице 2.1 приведена классификация СМ по типу предмета труда.
Таблица 2.1 - Классификация машин по типу предмета труда
Тип предмета
труда
Основные
свойства
Вещество
(материалы)
Масса, кг;
размеры, м;
объем, м3;
плотность,
кг⋅м-3; прочность, Па; пластичность; упругость; вязкость; коэфф.
трения и т.д.
Энергия
Информация
Количество,
Дж, Вт⋅с; мощность, Вт; температура, К;
вид энергии;
сила тока, А;
напряжение, В
и т.д.
Количество,
Бт; тип носителя (электронный, текстовый); тип
сигнала (аналоговый, цифровой) и т.д.
Класс
машин
Технологические
Основные
функции
Изменение
структуры, формы, размеров
Примеры
реализации
Фреза
Сушилка
Мельница
Транспортирующие
Изменение положения в пространстве
Автомобиль
Транспортер
Кран грузоподъемный
Запасающие
Накопление
Генерирующие
Производство
Бункер
Компрессор
Двигатель
Трансформирующие
Преобразование
Трансфор- матор
Транспортирующие
Передача
Теплосеть
Аккумулирующие
Накопление
Маховик
Потребляющие
Использование
Производство
Передача
Преобразование
Накопление
Использование
Нагреватель
Компьютер
Телефон
Принтер
Дисковод
Монитор
Информационные
машины
В настоящее время в мире наблюдается тенденция к возрастанию роли
машин третьей группы, которые обеспечивают минимальную нагрузку на
окружающую природную среду. В лесном хозяйстве наиболее распространены машины первой группы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25
Строго говоря, любая лесохозяйственная машина имеет дело со всеми
тремя типами предмета труда, однако, целью любого рабочего процесса
лесохозяйственного производства является изменение материалов. В связи
с этим лесохозяйственные машины однозначно следует относить к типу
машин, определяемых материалом (таблица 2.1).
4 Структурная схема лесохозяйственной машины
Как видно из схемы, показанной на рисунке 2.1, функционирующая
лесохозяйственная машина имеет как минимум три составляющих: конструктивная – сама машина; технологическая – технологическая операция и
информационная – управление машиной.
Морфологический анализ структурных схем лесохозяйственных машин и выполняемых ими рабочих процессов показывает, что в настоящее
время в нашей стране наиболее распространенной является схема машины
без автоматического регулирования и управления. Назовем ее классической лесохозяйственной машиной. Структурная схема такой классической
машины приведена на рисунке 2.2.
Морфологический анализ показывает, что классическая лесохозяйственная машина состоит как минимум из четырех элементов (подсистем),
каждый из которых выполняет различные функции. Рабочие органы (РО)
изменяют предмет труда (Т) от состояния, оцениваемого входной функцией Вх (± ∆Вх) до состояния, оцениваемого выходной функцией Вых (± ∆
Вых) при заданных значениях окружающей среды, оцениваемых функцией
Ву при соответствующих дополнительных воздействиях Эф. Рабочие органы, взаимодействующие с предметом труда, получают энергию, необходимую для выполнения заданных функций в требуемой форме от привода
(ПР) через передаточные устройства (ПМ). Несущие элементы машины
(НЭ) создают направление движения машины через опорные элементы,
воспринимают нагрузки металлоконструкции, воспринимают усилия и реакции, возникающие внутри самой машины. Несущие элементы передают
различные воздействия в окружающую среду. Информационная составляющая (И) обеспечивает обслуживающий персонал необходимой информацией для изменения характеристик технологической операции, выполняемой машиной, в соответствие со свойствами окружающей природной
среды, заданных параметров технологического метода и других условий
функционирования всей системы.
Некоторые классические лесохозяйственные машины имеют элементы
автоматического управления, например, предохранительные устройства,
которые отключают рабочие органы при перегрузках (ФБН-2). Целью
дальнейшего развития лесохозяйственных машин является их автоматизация, которая заменяет или устраняет человека от операций по управлению
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
26
машиной с помощью регулирующих элементов. На рисунке 2.3 показана
обобщенная структурная схема лесохозяйственной машины с элементами
управления и регулирования. В этом случае в классическую схему лесохозяйственной машины добавляются элементы, связанные с автоматическим
управлением (Р), а между рабочим органом и передаточным механизмом
устанавливаются управляющие элементы (УЭ). На рисунке в качестве примера приведены системы автоматического регулирования: движение рабочего органа в зависимости от микрорельефа почвы (МН) (копирование
микрорельефа); автоматического регулирования глубины обработки (Н);
автоматическое отключение рабочего органа при перегрузке по крутящему
моменту на валу привода (Мкр). Регулирующий элемент может непосредственно воздействовать и на привод.
È
Ê
Êîíñòðóêöèÿ
ÏÝ
ÐÎ
Ðàáî÷èé
îðãàí
Íåñóùèé ýëåìåíò
ÍÝ
Âó
Ò
ÏÌ
Ïåðåäàòî÷íûé
ýëåìåíò
Ïðèâîäíîé
ýëåìåíò
∆ Âõ)
Òåõíîëîãè÷åñêàÿ
îïåðàöèÿ
Ýíåðãèÿ
Âõ (
Èíôîðìàöèÿ
Âû õ (
∆ Âû õ)
Ýô
Рисунок 2.2 – Обобщенная структурная схема лесохозяйственной машины
(классической – без системы регулирования и управления)
È
Èíôîðìàöèÿ
Ð
Ðåãóëèðóþùèé ýëåìåíò
Êîíñòðóêöèÿ
ÏÝ
ÍÝ
ÏÌ
ÓÝ
Ïåðåäàòî÷íûé Óïðàâëÿþùèé
ýëåìåíò
ýëåìåíò
Ò
ÐÎ
Ðàáî÷èé
îðãàí
Íåñóùèé ýëåìåíò
Í
ÌÍ
Âó
Òåõíîëîãè÷åñêàÿ
îïåðàöèÿ
Ýíåðãèÿ
Ê
Ïðèâîäíîé
ýëåìåíò
∆ Âõ)
Âõ (
Âû õ (
∆ Âû õ)
Ýô
Ìêð
Рисунок 2.3 – Обобщенная структурная схема лесохозяйственной
машины (с элементами регулирования)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
27
Таким образом, приведенные выше структурные схемы показывают,
что любая лесохозяйственная машина имеет как минимум три компоненты: конструкция, энергия и информация. Энергия придает машине
«жизнь». Информация обеспечивает «человечность» машины, т.е. целесообразность функционирования. Информационная составляющая СМ
чаще всего выполняется оператором. В этом случае в СМ добавляется
очень важный компонент, параметры которого жестко регламентируются
действующими стандартами - это обеспечение жизнедеятельности. В
структурную схему добавляется кабина, решаются вопросы эргономики
(обеспечение совместимости машины и человека), безопасности, комфортности, прорабатывается организация труда и т.д.
Контрольные вопросы
1 С какими основными типами предмета труда взаимодействует машина? Приведите пример для каждого типа предмета труда применительно
к лесохозяйственному производству
2 Какие объекты входят в понятие «система машин»? Какие элементы,
на Ваш взгляд, являются основными?
3 Какие уровни включает система машин как функционирующая техническая система?
4 Какие элементы функционирующей системы машин относятся к
природным объектам?
5 К какому классу машин относятся: почвообрабатывающая фреза, автомобиль, электрический трансформатор, электродвигатель, компьютер?
6 Почему информационные машины оказывают минимальное воздействие на окружающую природную среду?
7 Из каких необходимых элементов состоит «классическая лесохозяйственная машина»?
8 Из каких необходимых элементов состоит лесохозяйственная машина с элементами регулирования?
9 Какой элемент относится к элементам автоматического регулирования у почвообрабатывающей фрезы ФБН-2 (устройство фрезы можно повторить по учебнику [15])?
10 В чем заключаются принципы морфологического анализа применительно к машинам?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
28
Лекция 3
Алгоритм формирования системы машин в
лесном хозяйстве
План
1 Критерии формирования системы машин
2 Общий алгоритм формирования системы машин
3 Анализ внешних условий
4 Анализ структуры системы машин
1 Критерии формирования системы машин
Оптимальный выбор СМ зависит от критериев оптимизации. Таких
критериев великое множество, и инженер лесного хозяйства должен определять из них наиболее важные и существенные. В настоящее время задача формирования СМ в лесном хозяйстве решается по трем направлениям:
1 СМ формируется на основе заимствования машин, применяемых в
других отраслях производства, главным образоь, в сельскохозяйственном
производстве. К таким машинам можно отнести плуги общего назначения,
машины для дополнительной обработки почвы, машины для обработки
лесных семян и т.п. (таблица 1.2) При формировании СМ по данному способу необходимо учитывать специфику лесохозяйственного производства,
особенно, природные факторы (состояние лесной поверхности, микрорельеф почвы, наличие пней на вырубке и т.п.). Задача инженера в данном случае заключается в обосновании возможности использования сельскохозяйственных машин в условиях лесного хозяйства;
2 СМ формируется из существующего набора лесохозяйственных машин. Основная задача инженера в данном случае состоит в подборе машин, соответствующих природно-производственным условиям. Существующие СМ не могут быть рассчитаны на все
природнопроизводственные условия нашей необъятной страны. Некоторых СМ не
существует в принципе, например, СМ для лесовосстановления на почвах с
долговременной мерзлотой.
3 СМ проектируется под существующую проблему и природнопроизводственные условия. При таком способе создаваемая СМ является
наиболее эффективной, но требует существенных денежных затрат. В качестве удачного примера можно привести специально разработанные в 60х годах ХХ века для работы в лесу (для двух регионов) трелевочные трак-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
29
торы ТТ-4 и ТДТ-55. Эти тракторы внесли революционные изменения в
технологию лесозаготовок. На их базе было создано семейство машин для
лесного хозяйства. Во многих местах эти машины используются до настоящего времени.
При решении любой задачи инженер использует количественные показатели (критерии), на основании которых принимает решение. Все критерии, применяемые при формировании СМ, можно разбить на три группы: показатели природно-производственного характера, оценивающие
внешние условия; технические показатели, определяющие структуру и
размерность СМ; социальные показатели, относящиеся к человеческому
фактору.
Комплектованию системы машин по видам производства предшествует обоснование и разработка технологических процессов по категориям площадей с учетом их лесоводственной характеристики и поставленной цели, задачи отрасли, направленной на ускоренное воспроизводство и сохранение лесных ресурсов. При комплектовании СМ, обеспечивающей законченный цикл лесохозяйственного производства, учитывают
следующие критерии:
• наличие обобщающего признака, отраженного в конструкции и назначении всех машин, участвующих на всех операциях законченного цикла производства (например, машины для работы в питомниках или машины для создания лесных культур на склонах и т. д.);
• включение в технологический процесс машин различного назначения,
взаимодополняющих друг друга в работе;
• последовательная работа машин с соблюдением агролесотехнических
требований при выполнении технологических операций, которые должны быть
разделены по времени выполнения работ и в пространстве;
• взаимная согласованность работы машин, когда предыдущая машина
создает необходимые условия для работы последующей;
• завершенность всего цикла производства и получение конечной продукции (например, выращен посадочный материал, созданы лесные культуры и
переведены в покрытую лесом площадь, как насаждение и т.д.);
• согласование количественного состава машин, участвующих в каждой
технологической операции, по общей производительности;
• оптимизация базового объема производства СМ данного технологического процесса с законченным циклом производства.
СМ технологического процесса, выполняя функцию подсистемы, занимает основообразующее положение в общей системе машин отрасли, так как
высшие ранги состоят из рангов низших систем.
В условиях рыночных отношений для выявления наиболее перспективных
технологий при сравнении сопоставляемых систем машин по видам производства пользуются общепринятыми показателями эффективности, критериями
их оценки, как при проектировании, так и по результатам внедрения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30
Классификация критериев формирования СМ приведена в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Критерии формирования системы машин в лесном хозяйстве
Природно-производственные
факторы
Критерий
Пример
Производственная программа
Объем лесовосстановления
Размер объекта
Технические
Социальные
факторы
факторы
Пример
Критерий
Пример
Базовая машина
Трактор
Квалификация
оператора
Классность, разряд
Площадь вырубки
Размерный
параметр
Класс тяги,
грузоподъемность
Режим
работы
Коэффициент сменности
Концентрация
объекта
Количество
пней на 1 га
Энергетический параметр
Мощность
двигателя
Интенсивность
работы
Продолжительность
смены
Протяженность
объекта
Расстояние
вывозки
Соответствие работе в
лесу
Тяговосцепные параметры
Нормирование
труда
Норма выработки
Рельеф
Горные
склоны
Экологические показатели
Удельное
давление на
грунт
Демография
Трудовые
ресурсы
Почвы с переувлажнением
Технологические параметры
Диапазон рабочих и
транспортных
скоростей
Выходные
Политика
и праздничные дни
Порода, бонитет
Параметры
проходимости
Габариты, радиус поворота
Экономические
параметры
Стоимость
работ, прибыль, срок
окупаемости
Наличие
подроста,
состояние
дернины
Параметры
агрегатирования
Сцепка,
ВОМ
Уровень
механизации
Ручные работы
Предмет труда
Сеянцы
Параметры
эксплуатации
Расход топлива
Организация
труда
Индивидуальный
труд, бригада
Агротехника
Календарные
сроки работы
Параметры
производительности
Продолжительность
цикла
Место
работы
Помещения, полевые условия
местности
Состояние
лесной
поверхности
Параметры
насаждений
Предшествующее техногенное воздействие
Критерий
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
31
Анализ таблицы 3.1 показывает, что выбор СМ основывается на множестве критериях, некоторые из них являются противоречивыми. Ряд показателей не поддается количественной оценке. Исходя из современной
концепции лесохозяйственного производства и научного понятия леса как
экологической системы или природный ресурс, на первое место мы бы
поставили критерии природного характера.
2 Общий алгоритм формирования системы машин
Формирование СМ в лесном хозяйстве не выполняется одномоментно,
а проходит определенные этапы, на которых задействуется своя система
понятий и терминов, свои процедуры расчета, свой алгоритм действий.
Поскольку инженер лесного хозяйства формирует СМ для решения конкретной производственной проблемы, то практически он решает проектную задачу, иными словами, создает описание несуществующего объекта.
Проектирование любого объекта начинается с получения задания на проектирование (рисунок 3.1) (З). В задании должны быть указаны конкретные числовые показатели проекта, требования к результатам законченного
технологического цикл, сроки реализации. Разработка проекта может осуществляться и по личной инициативе инженера, например, при подаче заявки на получение гранта. Инженер должен оценить ресурсы для реализации проекта (в том числе здраво оценить собственные способности).
Ç
Çàäàíèå
À
ÝÏ
ÎÏ
ÒÏ
Àíàëèç
âíåøèíõ
óñëîâèé
Âûáîð ÑÌ
ïî ïðèðîäíîïðîèçâîäñòâåííûì
êðèòåðèÿì
Âûáîð
àëüòåðíàòèâíûõ
âàðèàíòîâ
(îïòèìèçàöèÿ)
Ðàñ÷åò
êîëè÷åñòâåííûõ
ïîêàçàòåëåé
(ïîëíîå îïèñàíèå)
Ðåñóðñû
Îöåíêà
ýôôåêòà
(ýêîíîìè÷åñêàÿ
îöåíêà)
Ýô
Рисунок 3.1 – Алгоритм формирования системы машин
Разработка проекта начинается с анализа внешних условий. Как видно
из рисунка 3.1 формирование СМ начинается с анализа внешних условий.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
32
3 Анализ внешних условий
Формально разработка СМ начинается с анализа внешних условий (А)
(рисунок 3.1). СМ осуществляет (или должна осуществлять) технологический процесс с законченным технологическим циклом.
Технологический процесс (ТП) - совокупность технических, физикомеханических, химически, тепловых, биологических или иных способов и
средств воздействия на предмет труда с целью изменения его потребительских свойств. В результате выполнения ТП предмет труда становится товаром. Отдельная лесохозяйственная машина выполняет технологическую
операцию, в результате выполнения которой изменяются отдельные свойства предмета труда. Анализ технологических процессов лесного хозяйства будет приведен далее. Существуют также комбинированные машины,
выполняющие совокупность технологических операций. Как правило, ТП
во времени протекает в одном направлении.
Теоретической основой анализа ТП является морфологический метод,
суть которого состоит в расчленении общей ТП, выполняемой СМ, на технологические операции и рабочие ходы, и отыскание рациональных способов их выполнения. Сочетание способов выполнения всех технологических операций и рабочих ходов дает вариант реализации ТП. Для наглядности представления результатов анализа используются матричные и табличные методы. Морфологический анализ начинается с выделения частных функций, выполняемых лесохозяйственной машиной. Для объекта
проектирования первоначально анализируются выполняемые функции, в
затем дается конструктивное (структурное) описание. На начальном этапе
анализа внешних условий техническое описание структуры СМ может
быть неизвестным (представляется в виде «черного ящика»). Известные
выходные параметры СМ должны быть указаны в задании.
ТП и его составные части представляют собой векторы, имеющие величину параметра, точку приложения и направление движения. Представим СМ в виде прямоугольника, свойства которого не известны, и их надо
определить (рисунок 3.2). На входе параметры системы оцениваются совокупностью входных величин Вх (±∆Вх), а на выходе – выходных Вых (± ∆
Вых). Пределы варьирования указанных величин часто ограничиваются
либо стандартами, либо ресурсами. Целью функционального анализа для
инженера лесного хозяйства является создания проекта оптимального перехода от входной величины Вх к выходной величине Вых на основе системных и логических процедур, а также накопленной базы знаний агротехники, биологии, принципов действия машин и их технических параметров, с учетом воздействия внешних условий Ву с получением дополнительного эффекта Эф. Проект должен дать полное описание реализуемого
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
33
технологического метода, структуры СМ, технологической и технической
документации, необходимой для реализации проекта.
Âó
Âõ(±∆)
ÑÌ
Âûõ(±∆)
Ýô
Рисунок 3.2 – Схема начального анализа системы машин
На первом этапе разработки проекта, когда описание и параметры СМ
неизвестны, анализ можно проводить, используя метод «черного ящика».
Не раскрывая содержание «черного ящика», инженер формулирует качественно и количественно входные и выходные величины, а затем разрабатывает описание структуры и количественных показателей СМ. Такая процедура на начальном этапе позволит избежать ошибочных и необоснованных
вариантов и сэкономить время на разработку. Инженер в одной колонке
перечисляет все требования и параметры входной функции, а в другой все
– выходной. Структура СМ на данном этапе пока не рассматривается.
Внешние условия инженер лесного анализа анализирует на основе изучения опубликованной информации, в том числе и по зарубежным источникам, либо на основе инструментальных исследований. Покажем начальный
анализ на примере.
На рисунке 3.3 показана модель постановки задачи разработки концепции в виде «черного» ящика для почвообрабатывающей машины. Постановка задачи в виде «черного ящика» позволяет уточнять как задачи
инженера лесного хозяйства, так и необходимые требования, предъявляемые к лесохозяйственным машинам. Метод применим к объектам с различной степенью детализации. Ответы на вопросы, перечисленные на рисунке 3.3, должны иметь конкретные количественные параметры на базе
развития науки и техники, а также на основании теоретикоэкспериментальных исследований. Широко используются методы прогнозирования. Применяя данный метод к СМ для лесного хозяйства, следует
учитывать тот факт, что параметры предмета труда и условия функционирования строго регламентируются агролесоводственными требованиями.
В качестве факторов окружения выбраны: условия эксплуатации; технические требования; экологические и социальные требования. На выходе из
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
34
системы имеем отклонения от агролесоводственных, социальных, экономических и правовых требований. Эти отклонения необходимо минимизировать.
Вх
Вых
Почва лесная необработанная; суглинок; влажность 15 %; вырубка; древовидные включения; захламленность вырубки 30 м3⋅га; плотность 1,25 гр⋅см3
Почва обработанная,
плотность – 1,1 гр⋅см3; растительные остатки заделаны; высота микронеровностей; огрехи; отклонения от
агролесоводственных требований
Âõ(±∆)
Âûõ(±∆)
Îáðàáîòêà ïî÷âû
Âó
Условия эксплуатации:
- агролесоводственные требования:
глубина обработки почвы; степень
крошения почвы; степень заделки растительных остатков; климатические условия
и рельеф местности; размеры и количество
корней и других включений; размеры и
конфигурация участка; параметры бывшего древостоя; разновидность и текущее
состояние почвы; удаленность от технической базы; сроки выполнения работ;
-технические требования:
доставка к месту работы; базовый
трактор; тип агрегата; скорость движения
агрегата; глубина колеи; тяговое усилие;
расход ГСМ; требования к обслуживанию;
устойчивость движения агрегата, загрязнения; параметры поверхности движения;
нагрузки, производительность.
Экологические и социальные
требования:
затраты; количество и квалификация персонала; безопасность жизнедеятельности; охрана окружающей среды;
уровень механизации.
Правовые требования:
стандарты; законы; нормы
Ýô
Прибыль; срок окупаемости; занятость населения; рабочие места; доход; выполнение непроизводственных функций государства:
⇒ max;
отклонения от социальных требований; отклонения от экологических
требований; отклонения от
правовых норм:
Рисунок 3.3 – Схема начального анализа для
почвообрабатывающей машины
⇒ min
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
35
Применение простейшего метода системного анализа поможет инженеру избежать ошибочных вариантов решения задачи, а также установить
немаловажные, но упущенные факторы. На начальном этапе структура СМ
не прорабатывается, а технологический процесс на операции не раскладывается. Прорабатываются лишь входные и выходные характеристики.
4 Анализ структуры системы машин
Как видно из рисунка 3.1, следующим этапом выбора СМ является
анализ самой технической системы. Первичным является морфологический анализ технологического процесса. Иначе говоря, СМ должна подгоняться под технологический процесс, но не наоборот. Теоретической основой анализа на данном этапе является морфологический анализ, хорошо
известный инженеру лесного хозяйства и применяемый для анализа биологических объектов.
Технологический процесс, в котором задействована лесохозяйственная машина, раскладывается на технологические операции. Анализ ТП начинается с анализа операций. Существует несколько вариантов их комбинации в процессе: операции следуют друг за другом (последовательно);
операции выполняются одновременно (параллельно); операции выполняются по смешанному принципу. Такая классификация операций позволяет
выделить из операций первичные и вторичные. Нагляднее всего классифицировать операции ТП на основе прохождения через СМ потока обрабатываемого материала. Инженер составляет простейшую схему ТП, изображая операции в виде прямоугольников с указанием входных и выходных
величин, указывает между элементами структуры СМ стрелками направление потока обрабатываемого материала. Поясним анализ структуры ТП
на примере машины с несколькими рабочими органами.
В работе [16] даны характеристики отделителей древесной зелени,
применяемых в лесном хозяйстве. Например, измельчитель ИПС-1,0 может выполнять операции отделения древесной зелени, измельчения, сепарации и транспортировки. Порядок выполнения операций определяется в
конкретном случае структурой рабочих элементов устройства. Можно
проводить сепарацию материала без транспортировки, однако и транспортировка может выполняться без сепарации. В первом случае сепарация
была бы первичной операцией.
На рисунке 3.4 показана схема технологического процесса и технологические операции, выполняемые измельчителем-сортировщиком. На рисунке 3.4,а показаны технологический процесс и технологические операции, выполняемые последовательно, а на рисунке 3.4,б – комбинирование
технологических операций в частные функции, 3.4,в – полная и частные
функции. Выход из каждой частной функции является входом для другой
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
36
частной функции. На выходе – отсортированная древесная зелень без примесей. Комбинация частных функций дает вариант решения, который затем детально прорабатывается. Число вариантов комбинаций частных
функций нетрудно подсчитать. Для упорядочения реализуемых вариантов
частных функций удобно воспользоваться приемами системного анализа.
Воспользуемся матричным методом, изложенным в опубликованных
работах [16]. Пусть Оm – частная операция, выполняемая СМ (m - количество выполняемых операций). Каждой операции соответствует входная
Вхm и выходная величина Выхn. В таблице 3.2 представлена матрица для
вариантов Рm х n частных операций О. Содержание элементов матрицы
представляет собой подсистему «технологическая операция – рабочий орган» и «измельчающий элемент – измельчаемый материал». Частные операции связаны с рабочими органами машины и в общем виде могут иметь
несколько вариантов: один рабочий орган выполняет одну рабочую операцию; один рабочий орган реализует несколько технологических операций;
несколько рабочих органов реализуют одну рабочую операцию.
В рассматриваемом примере для ИПС-1,0 конструктивно выполнено
несколько рабочих органов. С целью повышения производительности машины рабочие органы конструктивно устанавливают последовательно, параллельно и смешанно. При составлении матрицы реализации частных
операций это означает, что одинаковые операции реализуются одновременно одинаковыми рабочими органами (например, одинаковые измельчающие ножи расположены параллельно и выполняют одинаковые операции, или ножи, последовательно расположенные на роторе, поочередно
выполняют одинаковые операции в определенной временной последовательности). При конструировании варианты расстановки рабочих органов
определяются в связи с комбинациями технологических операций и технологического процесса.
После выполнения структурного анализа выполняемых операций инженер выбирает технические решения. Анализ выполняется по научнотехнической документации. Рассматривается несколько вариантов реализации технических решений.
С учетом системного анализа конструктивных решений рабочих органов, выполняющих соответствующие операции, в таблице 3.3 представлены некоторые варианты технической реализации элементов матрицы для
измельчителя – отделителя древесной зелени. Из анализа литературных
источников было выяснено, что отделение и измельчение древесной зелени может выполняться рабочими органами: дисковым измельчителем
(ИПС-1,0); барабанным (ОДЗ-3,0); роторным с шарнирно закрепленными
измельчающими молотками (АПК-10) или штифтовым (УДА-5). Вертикальный столбец матрицы позволяет реализовать заданный технологический процесс. При конструировании следует ограничивать варианты комбинаций частных операций для одной машины. Однако не следует выби-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
37
рать для каждой частной операции только одно приемлемое решение.
Âûõ ( ∆ Âûõ)
Âõ ( ∆ Âõ)
Îòäåëåíèå äðåâåñíîé çåëåíè
à)
Îòäåëåíèå
Èçìåëü÷åíèå
Òðàíñïîðòèðîâàíèå
Ñåïàðàöèÿ
Âûõ ( ∆ Âûõ)
Âõ ( ∆ Âõ)
Îòäåëåíèå äðåâåñíîé çåëåíè
á)
Îòäåëåíèå
Òðàíñïîðòèðîâàíèå
Èçìåëü÷åíèå
Òðàíñïîðòèðîâàíèå
Ñåïàðàöèÿ
Ñåïàðàöèÿ
Òðàíñïîðòèðîâàíèå
â)
Âûõ ( ∆ Âûõ)
Âõ ( ∆ Âõ)
Îòäåëåíèå äðåâåñíîé çåëåíè
Âõ ( ∆ Âõ) =Âõ1
Îòäåëåíèå
Èçìåëü÷åíèå
Âûõ2=Âõ3
Âûõ1 = Âõ2
Ñåïàðàöèÿ
Âûõ3= Âûõ ( ∆
Òðàíñïîðòèðîâàíèå
Рисунок 3.4 – Структурная схема технологического процесса и операций,
выполняемых отделителем древесной зелени ИПС-1,0
Таблица 3.2 - Матрица вариантов реализации частных
функций, выполняемых отделителем древесной зелени
Частная
операция
Оm
О1
О2
О3
.
.
.
Оm
Входная
величина
Вх1
Вх1
Вх2
Вх3
.
.
.
Вхm
Выходная
величина
Вых1
Вых1
Вых2
Вых3
.
.
.
Выхn
Матрица вариантов
реализации частных операций
Рm х n
Р21 Р22 Р13 … Р2n
Р31 Р32 Р33 … Р3n
……………………
……………………
……………………
Рm1 Рm2 Рm3 … Рmn
Приведенный пример показывает, что использование матричного ме-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
38
тода позволяет эффективно определять структуру ТП и СМ на основе морфологического анализа операций. После анализа всегда следует синтез
системы. После того как осуществлен выбор допустимых вариантов реализации частных операций Оm, их необходимо скомбинировать. Комбинация допустимых вариантов реализаций частных операций Рm х n является
важнейшим шагом к составлению всего ТП, выполняемого СМ.
Возможные реализации располагаются в нужной последовательности
для всех комбинаций, а затем удаляют из матрицы неприемлемые комбинации. Критерием отбора является направление потока обрабатываемого
материала (такой метод подробно изложен в работе В. Прагера [17]). В
таблице 3.4 приведена матрица комбинаций реализаций частных операций
для отделения древесной зелени, составленная на основе матрицы, изображенной в таблице 3.2.
Условием выбора вариантов является последовательность операций в
зависимости от потока обрабатываемого материала (например, нельзя проводить сепарацию перед измельчением, т.е. важна последовательность: О1,
О2, О3) (рисунок 3.4). Число приемлемых комбинаций равно произведению
числа частных функций на число возможных реализаций. Для функций О1
и О3 имеются только по одному допустимому решению. На основе матрицы, представленной в таблице 3.2, составляются варианты комбинаций
реализации и возможные последовательности выполняемых операций
(таблица 3.5). Следует помнить, что хотя чисто теоретически измельчение
может выполняться перед отделением хвои, практически такой вариант является нерациональным. В таблице приведены далеко не все комбинации
частных функций. Сделано это для того, чтобы не загромождать последующий анализ.
Оценка решений, приведенных в таблице 3.5, показывает, что вариант
реализации К7, удовлетворяющий поставленным требованиям, реализован
в цехе для производства витаминной муки (лесокомбинат «Осмолода»
комбината «Прикарпатлес»). В цех подается предварительно отделенная от
сучьев зеленая масса, которая на станке «Волгарь-5», снабженным первичным измельчающим аппаратом в виде барабана с криволинейными ножами
и вторичным измельчающим аппаратом в виде ножевых вставок, дважды
измельчается (О1) и подается транспортером (О2) на мельницу (О3), а затем сортируется на сите (О4). Крупные отходы выбрасываются в сторону,
готовая мука накапливается в бункере-накопителе.
Некоторые варианты не реализованы. Приведенный в таблице 3.5 пример показывает, что морфологический анализ функций, выполняемых роторными рабочими органами, является эффективной основой для системного конструирования. Приведенный выше способ основывается на поиске
существующих технических решений для выполнения операций технологического процесса.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
39
Таблица 3.3 - Пример частичной реализации матрицы частных операций для отделителя-измельчителя
Частная
операция
О
Входная
величина
Вх
Древесная
зелень: хвойО1
ная лапка
Отделение длиной до 40
и
мм и диаметизмельчение ром веток до 5
мм и сроком
хранения не
более 3 суток
Выходная
величина
Вых
Измельченная
древесная
зелень с длиной резки 25
мм и степенью оголения
до 90 %
Частичная реализация
1
Дисковый рубительный аппарат
Измельченная древесная Хвоя без призелень с дли- меси древесО2
Сортировка и ной резки 25 ных остатков
очистка мм и степенью и других заШнековый трансоголения до 90 грязнителей
%
портер - очиститель
2
Барабанный ножевой
аппарат
3
Роторный аппарат
с шарнирными
ножами
4
Штифтовый аппарат
Прутковый элеватор
Барабанный грохот
Транспортердробитель
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
40
Таблица 3.4 - Матрица комбинаций приемлемых вариантов
реализации частных операций
Вариант реализации частной
операции О2
Р11
Р22
Р23
Вариант реализации частной операции О1
Р11
Р12
Р13
(Р11 Р21)
(Р11 Р22)
…
(Р12 Р21)
…
…
…
…
…
Таблица 3.5 - Варианты комбинаций операций в машине
Вариант
комбинации
Отделение
Операция
Измель Сорти- Транспорчение
ровка и тирование
очистка
К1
1
2
0
3
К2
1
0
2
3
К3
1
2
3
4
К4
1
3
2
4
К5
1
3
0
2
К6
1
0
3
2
К7
1
3
4
2
К8
1
4
3
2
К9
1
2
4
3
К10
1
4
2
3
Схема комбинации
(поток материала слева –
- на право)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
41
Если для реализации частных функций, представленных на рисунке
3.4, нет известных вариантов способов и конструкций, то разрабатывают
новые технические решения. Большую помощь в этом может оказать систематизация конструктивных решений в смежных отраслях экономики
(сельское хозяйство и сельскохозяйственное производство, дорожное
строительство, мелиорация, природообустройство, пищевая промышленность).
На основе функционального описания выполняемых операций строится его техническое структурное описание (приведено в правой колонке
таблицы 3.5). На основании структурного описания технической системы
выбираются соответствующие машины.
При выборе СМ, реализующих анализируемый ТП, придерживаются
общих технических принципов:
1 Упрощение структуры системы (сокращение марок и типоразмеров
машин, особенно базовых тракторов, устранение операций, не влияющих
непосредственно на качество конечной продукции);
2 Проведение функционально-стоимостного анализа системы (ФСА) и
на его основе выявление операций и технических подсистем наиболее
влияющие на качество выполняемого технологического процесса.
3 Повышение надежности функционирования системы (формирование
параллельных звеньев из нескольких однотипных машин; установка одинаковых рабочих органов, выполняющих одинаковые частные операции);
4 Согласование операций по времени, по производительности и по
потоку движения обрабатываемого материала, с учетом максимальной загрузки каждого элемента системы;
5 Непрерывность движения потока обрабатываемого материала (исключение промежуточных запасов; устранение промежутков во времени и
интервалов, устранение операций перегрузок, перевалок);
6 Ритмичность (протекание всех операций процесса с заданным и контролируемым уровнем интенсивности);
7 Устранение ручных операций, механизация и автоматизация всех
операций процесса;
8 Использование естественных процессов в природе и источников
энергии (например, использование для сушки семян солнечной энергии
или ветра, использование огня или естественных водных преград для создания противопожарных разрывов и т.д.).
Контрольные вопросы
1) Дайте определение понятия «система».
2) Какая существует классификация систем, и какое место в ней занимает система машин?
3) Какими преимуществами обладают системы в целом?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
42
4) Какова иерархическая структура системы машин в лесном хозяйстве,
чем она обусловлена?
5) Каково назначение системы машин в лесном хозяйстве?
6) В чем суть методологического метода анализа систем – «черный
ящик»?
7) Дайте определение системы машин как основы комплексной механизации в лесном хозяйстве.
8) По каким критериям анализируются природно-производственные
факторы?
9) По каким критериям анализируются технические факторы?
10) По каким критериям анализируются социальные факторы?
11) Каковы основные этапы формирования системы машин?
12) Какие методы применяются для анализа структуры системы машин?
13) Приведите пример машины, имеющей несколько рабочих органов, в
которой технологический процесс по направлению потока материала
выполняется последовательно.
14) Приведите пример машины, имеющей несколько рабочих органов, в
которой технологический процесс по направлению потока материала
выполняется параллельно.
15) В чем суть матричного метода анализа сложных систем?
16) Какие выходные параметры почвообрабатывающей машины необходимо минимизировать, а какие – максимизировать?
17) Какими документами устанавливаются требования к параметрам выходной функции для системы машин?
18) Почему необходимо выравнивание машин по производительности
в системе?
19) К каким факторам (природно-производственные, технические или социальные) относится параметр «проходимость»?
20) К каким факторам (природно-производственные, технические или социальные) относится параметр «норма выработки»?
21) К каким факторам (природно-производственные, технические или социальные) относится параметр «освещенность рабочего места»?
22) Какой способ формирования системы машин наиболее полно удовлетворяет параметрам существующего технологического процесса и природно-производственным условиям?
23) Какой способ формирования системы машин является менее всего затратным (по деньгам)?
24) Какие преимущества дает формирование системы машин для технологического процесса с законченным технологическим циклом?
25) Какие критерии формирования системы машин относятся к человеческому фактору?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
43
Лекция 4
Выбор альтернативных вариантов систем машин
План
1 Критерии отбора конкурирующих систем
2 Структурные схемы формирования системы машин
3 Оценка эффективности формировании систем маши
4 Принцип зональности при формировании систем машин
5 Основные направления научно-технической политики в лесном хозяйстве
1 Критерии отбора конкурирующих систем
После выполнения анализа технологического процесса и определения
основных вариантов решения поставленной задачи необходимо оценить
альтернативные варианты. Данный этап обозначен на рисунке 3.1 как ОП.
Задача на данном этапе при выборе вариантов СМ решается только в количественной постановке. При выборе альтернативных вариантов СМ выполняются следующие процедуры:
1 Рассчитывается число машин каждого типа;
2 В СМ выделяется основная машина, определяющая интенсивность
протекания всего технологического процесса. Обычно основная машина
определяется по основной технологической операции;
3 Составляется технологическая (операционная) карта с указанием необходимых (по агротехнике) сроков работы, разрабатываются технологические схемы выполнения технологического процесса, схемы выполнения
основных технологических операций, исходя из агротехнических требований;
4 Выбираются альтернативные варианты выполнения процесса по типоразмерам основной машины в системе;
5 Выбирается набор вспомогательных машин;
6 Режим работы СМ согласовывается с календарными сроками и сезонным характером работы;
7 Обосновывается набор машин для обслуживания системы (транспортные машины, машины для технического обслуживания и т.д.).
Принцип производительности
Поскольку из определения системы машин для лесного хозяйства следует их согласование по производительности, то данный критерий следует
считать основным. Формально данный критерий может быть представлен
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
44
Пк ≥ I,
(4.1)
где Пк - эксплуатационная производительность системы (не путайте с
технической производительностью); I - заданная интенсивность технологического процесса (задается производственной программой).
Пусть основная машина СМ имеет j-типоразмеров и выполняет iопераций технологического процесса. В СМ всего n машин j-го типоразмера. Тогда основным критерием отбора конкурирующих систем будет
Ni
∑n
j =1
j
⋅ П оi , j ≥ I ,
(4.2)
где Поi,j – производительность основной машины j-го типоразмера,
выполняющей i-ю операцию технологического процесса; nj – число машин
j-го типоразмера; Nj – общее число j-го типоразмера.
Принцип непрерывности функционирования
При обеспечении принципа непрерывности работы СМ необходимо
учитывать производительность вспомогательных машин. В противном случае заданная ритмичность производства может нарушиться, или технологический процесс может совсем остановиться. Принцип непрерывности
может быть рассчитан
Ni R j
∑∑
j =1 k =1
Ni
rk ⋅ П вk , j ≥ ∑ n j ⋅ Поi , j ,
j =1
(4.3)
где Пвk,j – эксплуатационная производительность вспомогательной
машины k-го типоразмера, работающей совместно с j-основной машиной;
rk – число вспомогательных машин k-го типоразмера; Rj – число типоразмеров вспомогательных машин, работающих совместно с j-й основной
машиной.
Производительность СМ зависит не только от производительности отдельных машин в системе, но и от их расстановки, т. е. от структуры системы. Расчет эксплуатационной и технической производительности основных и вспомогательных машин зависит от типа и марки машины, а
также выполняемого технологического процесса и будет приведен в соответствующих разделах курса лекций.
При выборе альтернативных вариантов проекта необходимо учитывать требования, которые приведены в таблице 3.1.
2 Структурные схемы формирования системы машин
В зависимости от выполняемых операций машины в СМ могут расставляться последовательно, параллельно или смешанно. Комбинацией
схем расстановки машин в системе можно добиться максимальной произ-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
45
водительности СМ и реализовать поточный метод организации производства, при котором не требуется запасать промежуточные ресурсы.
Производительность машин при параллельной расстановке складывается, а при последовательной комплектации равна производительности
элемента с минимальной производительностью. Как ранее отмечалось, выравнивать производительность СМ за счет создания промежуточных запасов материалов является нерациональным и ведет к потерям.
Структурные схемы формирования СМ приведены в таблице 4.1. В
ней приняты обозначения: Оi – основная (базовая) машина в СМ, выполняющая основную операцию технологического процесса; i - количество
основных машины в СМ (меняется от i = 1 до i = м); Вj – вспомогательная
машина в СМ, выполняющая вспомогательную операцию (например,
транспортная машина); j – количество вспомогательных машин в системе
(меняется от j = 1 до j = N); Пк – производительность комплекса машин;
производительность отдельных машин указана с соответствующими индексами.
Таблица 4.1 – Структурные схемы систем машин для лесного хозяйства
Структурная схема СМ
Î
Â
Â1
Î
Âj
ÂN
Î1
Îi
ÎM
Â1
Âj
ÂN
Описание
системы машин
Принцип непрерывности функционирования
Одна основная машина и одна вспомогательная работают последовательно
П к ≤ По
Одна основная машина работает с несколькими вспомогательными, функционирующими параллельно
П к ≤ П о ≤ ∑ П Вj
Основные машины
работают параллельно, а вспомогательные - последовательно
N
j =1
M
П к ≤ ∑ П оi ≤ П В1 ≤ П Вj ...П ВN
i =1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
46
Î
Â1
Одна основная машина работает с несколькими вспомо- П ≤ П ≤ П ≤ П ... П
к
о
В1
Вj
ВN
гательными, функционирующими последовательно
ÂN
Âj
Продолжение таблицы 4.1
Â1
Âj
Î
Âê+1
Âi
ÂK
ÂN
Одна основная машина работает с одной вспомогательной машиной последовательно и
несколькими вспомогательными,
функционирующими параллельно
Одна основная машина работает с несколькими наборами вспомогательных машин, функционирующими параллельно
Â1
Â1
Âj
Î
ÂN
Î
Â1j
Âj
ÂNj
Â1i
Âi
ÂMi
Â1k
Âk
ÂKk
Одна основная машина работает с несколькими вспомогательными, функционирующими
смешанно
N
П к ≤ П о ≤ ∑ П j ≤ П Вk +1 ≤ П Вi ... П ВK
j =1
П В1
П к ≤ По ≤ N
∑ П Вj
j =1
П к ≤ П о ≤ ( П В1 j + П В1i + П В1k ) ≤
≤ ( П Вj + П Вi + П Вk ) ≤
≤ ( П ВN + П ВM + П ВK )
Анализ данных таблицы 4.1 показывает, что у инженера всегда имеется несколько альтернативных вариантов формирования СМ, увязанных по
производительности и непрерывности работы.
3 Оценка эффективности формирования систем машин
Сформированные альтернативные варианты СМ необходимо оценить
по техническим показателям. Основными из них являются:
1 Масса всех машин в системе mc, кг;
2 Общая мощность двигателей всех машин системы Nc, кВт;
3 Удельная энергонасыщенность Nуд, кВт⋅кг-1
N уд =
Nc
.
mc
(4.4)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
47
4 Удельная материалоемкость mуд, кг⋅кВт-1
m уд =
mc
.
Nc
(4.5)
Экономическая оценка конкурирующих вариантов осуществляется по
приведенным затратам ПЗ, руб.⋅га-1; руб. руб.⋅м-3; руб.⋅шт-1 и т.д.
ПЗ =
С1 + С2 + С3 + С4 + ε ⋅ К
,
Qг
(4.6)
где С1 – затраты, связанные с использованием основных машин, руб.;
С2 – затраты, связанные с использованием вспомогательных машин, руб.;
С3 – затраты, связанные с техническим обслуживанием и ремонтом основных и вспомогательных машин, руб.; С4 – затраты на перебазирование машин в течение года, руб.; ε - нормативный коэффициент экономической
эффективности; К – капитальные затраты, руб.; Qг - годовой объем производства, га, м3, шт. и т.д.
Выбирается вариант, имеющий меньшие затраты.
4 Принцип зональности при формировании систем машин
С целью дифференцированного использования потенциала лесной
среды СМ в лесном хозяйстве формируется по зональному признаку. Зонирование СМ совпадает с целевым назначением и почвеннотипологическими условиями. Зональные системы машин отражают особенности и специфику каждой зоны. Учет требований зонирования при
формировании СМ базируется на следующих принципах: 1) вариантность применения машин; 2) альтернативность принятых технологических
решений и систем машин; 3) минимизация топливно-энергетических, материальных и трудовых ресурсов; 4) оптимальное сочетание многооперационных и специализированных машин; 5) формирование адресной системы сервиса; 6) экологичность использования машин. В настоящее время
существенно возрастают требования к человеческому фактору: 1) комфортность, эргономичность и престижность; 2) безвредность производства; 3) безопасность жизнедеятельности; 3) удобство и простота в управлении, обслуживании и ремонте; 4) социальная защищенность работников; 5)
повышение квалификационных требований.
Производство природных ресурсов в виде создания и выращивания
лесных насаждений - это многолетний естественно-производственный
процесс, в котором большую роль выполняет умелое использование природно-климатических условий и лесоводственно-биологических особен-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
48
ностей древесных пород в сочетании с технологическими и производственными процессами, проводимыми в лесном хозяйстве. Все это наиболее полно достигается при районировании территории на зоны применения технологии и средств механизации в лесном хозяйстве. Районирование территории Российской Федерации и введение принципа зонального подхода при создании и организации использования средств
механизации в лесном хозяйстве и защитном лесоразведении обусловлены существенными различиями природных и производственных условий в различных регионах страны и в связи с этим необходимостью соблюдения зональных требований как при выполнении технологических
процессов, так и при комплектовании технологических комплексов, рациональном использовании системы машин.
Природные условия, которые определяют зоны применения СМ, характеризуются в основном почвенно-климатическими различиями,
рельефом поверхности регионов страны, а также породным составом
лесной растительности.
Типы почв, их физико-механические свойства, механический состав, плотность, уровень плодородия, влажность, насыщенность камнями, мощность и насыщенность корнями корнеобитаемого горизонта не
только оказывают непосредственное влияние на технологические процессы лесовосстановления, но и определяют конструктивные особенности машин по обработке почвы, соответствующие зональным агротехническим требованиям. Основными показателями, характеризующими
климатические условия, являются: средняя годовая температура воздуха,
радиационный баланс, сумма активных температур от +10° и выше, количество атмосферных осадков за год, радиационный индекс сухости, продолжительность вегетационного периода, относительная влажность и др.
Сочетание почвенно-климатических факторов определяет не только
породный состав различных типов леса, но и успешность естественного
возобновления главных лесообразующих пород и лесной растительности
как природного лесного комплекса. С учетом этого создаются различные
условия выполнения технологических операций и технологических процессов в целом, а также сроки эксплуатации техники в течение года.
С учетом почвенно-климатических условий изменяются технологические операции; лесоводственные и агротехнические приемы выращивания лесопосадочного материала, создания лесных культур с различными видами обработки почвы; интенсивность, сроки и способы проведения рубок ухода в различных зонах и типах леса при формировании
оптимального состава и структуры древостоя; классы пожарной опасности лесных насаждений и мероприятия по охране их от лесных пожаров.
Производственные условия в основном определяются влиянием антропогенных факторов, прошлой и настоящей деятельностью отраслей
производства региона страны и характеризуются состоянием лесного
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
49
фонда, перспективами его использования и улучшения ведения лесного
хозяйства. В зональном аспекте производственные условия обусловливают интенсивность ведения лесного хозяйства и характеризуются следующими показателями:
• распределение лесного фонда по группам общегосударственной
значимости (леса I, II и III групп);
• размеры и способы рубок главного пользования, категории площадей фонда лесовосстановления (гари, вырубки, погибшие древостои,
пустыри и др.) и принятые научно обоснованные способы и методы возобновления леса (естественное возобновление, содействие естественному возобновлению леса, создание лесных культур);
• величина и разобщенность участков лесовосстановительных и других работ на территории лесничеств;
• структура управления лесным хозяйством региона и величина площади лесного фонда, приходящейся на лесхоз, лесничество, технический участок, обход лесника;
освоенность территории лесного фонда (плотность и вид трудовой
деятельности населения), обеспеченность путями транспорта, наличие
дорожной сети (км) на единицу площади (100 тыс. га) лесного фонда и
др.
В соответствии со статьей 10 Лесного кодекса РФ леса, расположенные на землях лесного фонда, по целевому назначению подразделяются на защитные леса, эксплуатационные леса и резервные леса
Районирование с выделением зон применения средств механизации
в лесном хозяйстве и защитном лесоразведении, впервые разработанное
К. Б. Лосицким и А. А. Цымеком для всей территории СССР и применяемое с 1976 г. при разработке и внедрении системы машин на очередные пятилетние периоды, практически оставалось действующим на
предприятиях лесного хозяйства до 2000 г., выполняя свою положительную роль.
За этот период произошло накопление научных данных, практического опыта применения средств механизации и их результативности по
зонам, а также изменение структуры лесного фонда, организации и
уровня ведения лесного хозяйства в условиях рыночных отношений. При
этом возросла роль ресурсосберегающих, конкурентоспособных технологий и машин, более полно учитывающих природные особенности хозяйствующих субъектов. При разработке системы технологии и машин для
комплексной механизации лесного хозяйства и защитного лесоразведения на 2005-2010 гг. и дальнейшую перспективу принято районирование
территории Российской Федерации, разработанное Н.П. Калиниченко и
С. А. Румянцевой. По данному районированию вся территория России
подразделяется на четыре крупных обособленных части (региона) (таблица 4.2), отличающихся не только природно-климатическими условия-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
50
ми, но и уровнем освоения лесного фонда, а также интенсивностью ведения лесного хозяйства.
В России районирование лесов осуществляется на законодательном
уровне в соответствии со статьей 15 лесного кодекса Российской федерации. Перечень лесорастительных зон утвержден Приказом МПР РФ от
28.0.2007 № 68 (таблица 4.3).
Таблица 4.2 –
Характеристика лесного фонда по зонам
(по Н.П. Калиниченко и С. А. Румянцевой)
ЕвропейскоЗападная Восточная Дальний
Уральская часть
Итого
Сибирь
Сибирь
Восток
России
Содержание
Лесистость, %
Общая площадь земель
лесного фонда, млн. га,
в том числе в федеральной
собственности
39,1
32,8
50,3
45,1
45,3
204,66
151,89
567,91
247,86
1172,3
177,51
139,45
552,47
241,14
1110,5
Распределение федеральных лесных земель, %
Покрытие лесом,
96,8
96,1
83,6
84,4
87,1
в том числе лесными
культурами
Лесные участки, нуждающиеся
в проведении осветлений и
прочисток
8,90
1,18
0,23
0,30
1,9
3,7
0,95
0,51
0,38
1,1
Леса, годные для эксплуатации
70,5
56,8
27,5
35,0
40,2
Резервные леса
0,04
8,9
40,5
28,5
33,8
Не покрытые лесом земли,
3,2
3,9
16,4
15,6
12,9
в том числе фонд лесовосстановления,
1,5
1,75
4,57
5,91
4,1
из них за счет создания лесных культур
0,31
0,29
0,14
0,3
0,24
Средняя площадь структур ведения лесного хозяйства, тыс. га
Лесхозов
146,6
330
2260
1072
608,2
Лесничеств
32,3
80
558
330
1410
Обходов
3,6
8,6
61
30
15,9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
51
Характеристика путей транспорта, протяженность, км, на 100 тыс. га лесного фонда
Дорог всего:
600
111
48
70
180
лесовозных
102
30
17
34
48
лесохозяйственных
223
46
19
19
72
Таблица 4.3 – Перечень лесорастительных зон в РФ
№
п/п
Лесорастительная
зона
1
Зона притундровых
лесов и редкостойной тайги
2
Таёжная зона
3
Зона хвойношироколиственных
лесов
4
Лесостепная зона
Состав лесорастительных зон по входящим в них лесным районам
Район притундровых лесов лесотундры и редкостойной
тайги Европейско-Уральской части Российской Федерации
Западно-Сибирский район притундровых лесов лесотундры и редкостойной тайги
Среднесибирский район притундровых лесов лесотундры и редкостойной тайги
Восточно-Сибирский район притундровых лесов лесотундры и редкостойной тайги
Дальневосточный район притундровых лесов лесотундры и редкостойной тайги
Северо-таёжный район европейской части Российской
Федерации
Среднетаёжный район европейской части Российской
Федерации
Южно-таёжный район европейской части Российской
Федерации
Северо-Уральский регион
Средне-Уральский регион
Западно-Сибирский равнинный таёжный район
Среднесибирский плоскогорный таёжный район
Приангарский район
Восточно-Сибирский таёжный мерзлотный район
Камчатский район
Дальневосточный таёжный район
Хвойно-широколиственный район европейской части
Российской Федерации
Приамурско-Приморский хвойно-широколиственный
район
Лесостепной район европейской части Российской федерации
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
52
5
Степная зона
Окончание таблицы 4.3
Зона полупустынь и
6
пустынь
Зона горного Се7
верного Кавказа
8
Южно-Сибирская
горная зона
Южно-Уральский район
Западно-Сибирский подтаёжно-лесостепной район
Среднесибирский подтаёжно-лесостепной район
Забайкальский лесостепной район
Дальневосточный лесостепной район
Район степей европейской части Российской федерации
Район полупустынь и пустынь европейской части Российской федерации
Северо-Кавказский горный район
Алтае-Саянский горнотаёжный район
Алтае-Саянский горнолесостепной район
Байкальский горный лесной район
Забайкальский горномерзлотный район
Так, в результате более раннего освоения и интенсивного ведения
лесного хозяйства лесной фонд Европейско-Уральской части России
имеет более высокие показатели: продуцирующих, покрытых лесом земель — 98,8 %, в том числе 8,9 % в виде насаждений лесных культур;
лучшая обеспеченность путями транспорта, в том числе дорогами специального назначения (лесовозными и лесохозяйственными); более развитая структура управления лесным хозяйством в виде лесхозов, лесничеств, лесопарков, мастерских участков и обходов. По интенсивности
ведения лесного хозяйства затем идут Западная Сибирь, Дальний Восток и Восточная Сибирь, имеющая в своем составе 40,5 % резервных лесов.
Характеристики районирования лесного фонда России приведены в
учебнике [14]. Остановимся на характеристике зон Сибирских регионов.
По Н.П. Калиниченко и С. А. Румянцевой выделены следующие зоны:
Западная Сибирь, Восточная Сибирь, территории, совпадающие с административным делением. Однако, на наш взгляд, такое районирование не
совсем оправдано для выбора СМ. Оно не учитывает настоящее состояние лесного фонда, сильно измененного техногенной деятельностью человека. Так, лесной фонд районов, примыкающих к Транссибирской железнодорожной магистрали, сильно истощен вследствие рубок и требует
интенсивного лесовосстановления. В других районах лесной фонд деформирован незначительно, лесозаготовки в них ведутся ограниченно
вследствие отдаленности и отсутствия дорог. Такие районы нуждаются в
защите от пожаров.
В таблице 4.4 приведено лесорастительное районирование для Красноярского края. Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
53
на территории нашего края присутствуют все лесорастительные зоны.
Для лесохозяйственной деятельности освоены леса южных регионов
края.
В таблице 4.5 приведена динамика заготовки древесины в Сибирских
регионах. Анализ данных таблицы 4.5 показывает, что в большинстве регионов наблюдается стабилизация объемов заготовки древесины на низком уровне, существенно отличающимся от объемов заготовки древесины
во времена Советского Союза. Красноярский край, обладающий лучшими
лесными ресурсами в стране, существенно снизил объем заготовки древесины. Причем превалирующая часть заготовленной древесины реализуется в Китай в круглом виде. Анализ позволяет выделить в регионе три категории лесов.
Таблица 4.4 – Лесорастительное районирование Красноярского края
Лесной район
Лесные районы по входящим в них административным
образованиям
Среднесибирский
район притундровых лесов и редкостойной тайги
Усть-Енисейский, Хатангский муниципальные районы, города
Игарка, Дудинка, Норильск с подведомственными территориями
Среднесибирский
плоскогорный
район
Байкитский, Илимпийский, Тунгусско-Чунский, Туруханский муниципальные районы
Приангарский
район
Абанский, Богучанский, Казачинский, Кежемский, Мотыгинский,
Нижнеингашский, Северо-Енисейский муниципальные районы
Среднесибирский
подтаёжнолесостепной район
Ачинский, Березовский, Бирилюсский, Боготольский, Большемуртинский, Большеулуйский, Дзержинский, Емельяновский, Идринский, Иланский, Канский, Козульский, Назаровский, Пировский,
Рыбинский, Сухобузимский, Тасеевский, Тюхтетский, Ужурский,
Шарыповский муниципальные районы
Алтае-Саянский
горнотаёжный
район
Балахтинский, Ермаковский, Ирбейский, Каратузский, Курагинский, Манский, Партизанский, Саянский, Уярский, Шушенский
муниципальные районы
Алтае-Саянский
горнолесостепной
район
Краснотуранский, Минусинский, Новоселовский муниципальные
районы
К первой из них относятся те регионы, в которых леса в своем составе имеют высокую долю низкосортного и мелкотоварного сырья. В основном это малолесные районы вдоль Транссибирской магистрали: леса здесь
пройдены различного рода рубками, разрежены и не могут быть основой
высокорентабельного лесозаготовительного производства. С учетом соци-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
54
альной значимости предприятий лесного комплекса (зачастую они являются градообразующими и для этих районов должна быть разработана специальная программа, для реализации которой необходима государственная
поддержка).
Ко второй категории относятся многолесные регионы с хорошо освоенными и экономически доступными лесосырьевыми базами, развитой
лесоперерабатывающей промышленностью, традиционно ориентированной на внешнего потребителя. Именно в этих регионах сложились крупномасштабные по производственным мощностям лесные комплексы на базе
крупнейших
в
стране
целлюлозно-бумажных
и
лесопильнодеревообрабатывающих комбинатов. Крупнейшими из них являются Братский и Усть-илимский целлюлозные комбинаты. Приоритетным направлением развития лесного сектора этих регионов является формирование благоприятного инвестиционного и предпринимательского климата для привлечения финансовых средств инвесторов с целью модернизации лесоперерабатывающих предприятий и повышения конкурентоспособности их
продукции.
Таблица 4.5 - Объем производства деловой древесины и место, занимаемое
регионом среди регионов России
Регионы
Объем, тыс. плот. куб. м
1990
Российская Федерация,
256
млн. куб. м
Многолесные
Иркутская обл.
29943
Красноярский край
18087
Томская обл.
5952
Среднелесные
Алтайский край
1723
Республика Бурятия
3208
Читинская обл.
2724
Республика Хакасия
1300
Кемеровская обл.
2518
Малолесные
Усть-Ордынский Бурят771
ский АО
Новосибирская обл.
1031
Омская обл.
1847
Республика Алтай
463
Республика Тыва
352
Место
1995
1998
1999
2000
2001
1990
2001
92,3
63,9
76
80,6
83,4
11818
7095
1488
7402
4437
818
8634
4601
877
9556
4704
844
12493
4084
625
1
4
13
1
8
24
158
886
525
193
570
355
300
264
99
209
464
370
301
152
227
498
405
342
161
312
474
458
351
141
138
32
21
23
34
26
27
28
31
43
44
214
155
152
156
108
51
48
203
459
73
26
151
180
14
14
137
165
35
20
157
144
31
17
107
91
44
24
44
31
57
61
49
51
55
58
Агинский Бурятский АО
61
7
8
13
5
7
76
67
Эвенкийский АО
52
7
11
35
1
0
77
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
55
Таймырский (ДолганоНенецкий) АО
0
1
-
-
-
-
84
84
Источник информации - Промышленность России: Стат. сб. - М.: Госкомстат России, 2002.
К третьей категории относятся среднелесные и многолесные регионы с малодоступной в транспортном и экономическом отношении лесосырьевой базой, где практически отсутствуют лесоперерабатывающие производства. Такими регионами являются, в частности, Томская и Читинская
области. Расширение существующих производственных мощностей и создание новых здесь возможно и целесообразно с привлечением средств
внешних инвесторов в рамках долгосрочных межправительственных соглашений под гарантии правительства Российской Федерации. В этих регионах следует создавать условия для развития концессий лесного фонда,
стимулирующих привлечение инвестиций в развитие лесоперерабатывающих производств.
При выборе системы машин для лесного хозяйства необходимо учитывать не только природные условия районирования, но и ведущуюся в
лесном фонде промышленную деятельность. Наибольшая часть лесов, возможных для эксплуатации, расположена в Азиатской части России, причем
лиственница составляет 27,8 % по площади и 25,4 % по запасу и основные
ее площади сосредоточены в Восточно-Сибирском и Дальневосточном
экономических районах, где она занимает 63,8 % всех площадей хвойных
этих районов, или 52,7 % всей Азиатской части России.
Западная Сибирь
Средние значения долевого участия преобладающих пород в лесном
фонде Западной Сибири приведены в таблице 4.6.
Таблица 4.6 - Средние значения долевого участия преобладающих
пород в лесном фонде Западной Сибири, %
Сосна
Ель
Кедр
Пихта
Лиственница Береза
Осина
Другие породы
4
1
11
3
22
5
Равнинные леса
41
8
32
1
2
40
—
—
Таежная зона
16 | 1
9
20
Лесостепная зона
—
1 51
Степная зона
11
__
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
56
2
2
—
—
Горные леса
Горно-таежный и горно-черневой
6
47
—
20
Горно-лесостепной округ
39
14
27
13
округа
22
1
5
2
Соотношение способов лесовосстановления приведено в таблице 4.7.
Для региона Западной Сибири в связи с различными природноклиматическими условиями характерен большой диапазон применяемых
средств механизации, включая проведение рубок ухода в молодняках, лесовосстановление и лесовыращивание, в том числе в степных и горных условиях.
Таблица 4.7 - Средние значения долевого участия способов
лесовосстановления в лесном фонде Западной Сибири, %
Лесные культуры
12
44
50
35
Содействие лесному
возобновлению
Естественное возобновление
Равнинные леса
Таежная зона
42
Лесостепная зона
36
Степная зона
30
Горные леса
Горно-таежный и горно-черневой округа
25
Горно-лесостепной округ
35
32
46
20
20
40
33
Восточная Сибирь
На большей части региона Восточной Сибири в хвойных лесах естественное возобновление происходит достаточно успешно, поэтому в
Горно-таежном округе на долю содействия естественному возобновлению предусматривается 41 % площади, естественного возобновления - 38
%, а в Горно-мерзлотном соответственно — 31 и 64 %. Лесовосстановление путем создания лесных культур необходимо в первую очередь в гор-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
57
но-степном, горно-лесостепном и лесостепном округах. Значительную
часть территории лесного фонда составляют резервные леса.
Средние значения долевого участия преобладающих пород в лесном
фонде Восточной Сибири приведены в таблице 4.8. В последние годы повысилась роль древесины лиственницы для изготовления изделий различного назначения. Значительная часть древесины лиственницы продается в
Германию, где из неё изготовляют столярные и строительные изделия, на
которые дается гарантия 70 лет.
Главной задачей региона является решение вопросов механизации
при тушении лесных пожаров, проведении рубок ухода при формировании молодняков из хозяйственно-ценных пород, комплексной механизации работ в питомниках и при производстве лесных культур, особенно
кедра, с учетом особенностей лесокультурного фонда.
Таблица 4.8 - Средние значения долевого участия преобладающих
род
в лесном фонде Восточной Сибири, %
Сосна Ель
Кедр
Пихта
Лиственница
Береза
по-
Осина
Другие
породы
3
1
1
1
Горно-таежный и Горно-черневой округ
20
4
14
2
42
14
Горно-мерзлотный округ
11
3
2
70
7
Леса азиатской части страны, имеющие огромное экологическое значение для всего азиатского региона мира, на 80% произрастают на вечной
мерзлоте. Средний бонитет хвойных пород не поднимается выше IV класса, а средний запас хвойных (преобладающая группа пород) на 1 га составляет: в Магаданской обл.– 36,5 м3; в Чукотском автономном округе – 71,5;
республике Саха (Якутия) – 92,8 м3 (на 1 января 1993 г.). Поэтому, оценивая соответствие потенциала лесных ресурсов и состояние структуры
управления ими, следует принимать во внимание неравномерность размещения лесов по территории, а также различия в породном составе, продуктивности лесов и в плотности народонаселения.
Предлагаемое Н.П. Калиниченко и С. А. Румянцевой районирование
оценивает состояние лесного фонда по регионам России, однако не учитывает специфику применения для указанных районов лесохозяйственных машин. Не приводится характеристика конкретных участков производства лесохозяйственных работ. В одну зону могут попасть участки
работ с дренированными почвами и с переувлажненными, которые суще-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
58
ственно разняться по технологии и системам машин для производства,
например, лесных культур. Для выбора системы машин очень важна характеристика лесной поверхности, а также изменения, вызванные техногенной деятельностью человека и не имеющие непосредственное отношение к лесному фонду (вырубки, состояние дорожной сети, микрорельеф местности, уклон местности, количество пней на гектаре и т.п.).
Существует альтернативное зонирование применения лесохозяйственных машин. Так, А.С. Аткин предлагает зонирование территории Сибирских регионов и Северного Казахстана, где интенсивно ведется лесохозяйственная деятельность, по погодным условиям (таблица 4.9).
Разработать зонирование систем машин, учитывающее максимальное
число природно-производственных факторов, возможно на основе ГИСтехнологий. Проблема не решена до настоящего времени.
Таблица 4.9 – Погодные условия районов применения
лесохозяйственных машин (по А.С. Аткину)
Метеопоказатели*
Регион применения лесохозяйственный машин
Средняя
Сибирь
Южный
Урал
Северный
Казахстан
Температура воздуха, 0С:
среднегодовая;
-1,8
+ 1,9
+ 1,1
максимальная;
+ 30
+ 40
+ 42
минимальная.
- 60
- 45
- 52
Количество осадков, мм
460
450
280
Относительная влажность
воздуха, %
74
74
65
Продолжительность вегетационного периода, сут.
104
150
154
* - Приведены среднегодовые, среднемноголетние данные по метеостанциям: г. Щучинск (Казахстан), г. Миасс (Южный Урал), г. Енисейск, п. Стрелка, п. Манзя, п. Мотыгино (Средняя Сибирь).
При современном социально-экономическом развитии Сибири только
1/3 площади ее лесов является сейчас и в реальной перспективе подлинным ресурсом древесины и нуждается в обеспечении экологической безопасности и сохранении разнообразия лесных экосистем при лесоэксплуатации. Остальные 2/3 площади лесов, возможно, никогда не приобретут
сырьевого значения в условиях рынка, и будут сохраняться для выполнения биосферных и других экологических функций (леса Севера, включая
притундровые леса, болотные и заболоченные леса, горные леса на крутых
склонах, леса на вечной мерзлоте, разных категорий защитности, резервные и другие).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
59
5 Основные направления научно-технической политики в лесном
хозяйстве
Основные направления научно-технической политики в лесном секторе России приведены в Концепции развития лесного хозяйства на 20032010 годы [1]:
1) разработка региональных и межрегиональных среднесрочных и
долгосрочных прогнозов ресурсного обеспечения населения и производств
в области землепользования и лесопользования;
2) разработка упрощенных процедур повсеместного государственного
контроля за лесозаготовками, вывозкой древесины и товарной структуры
древостоев;
3) разработка региональных способов рубок с учетом сохранения биологического разнообразия;
4) разработка региональных особенностей систем машин и технологий
землепользования, лесовосстановления, лесозаготовок и транспортировки
лесной продукции. Разработка межрегиональных требований к качеству и
ассортименту лесоматериалов;
5) разработка межрегиональных требований по комплексному использованию сырья, отходов и малоценной древесины.
6) разработка межрегионального метрологического обеспечения лесного сектора;
7) разработка межрегиональных схем сертификации и стандартизации
сельскохозяйственной и лесозаготовительной техники отечественного и
зарубежного производства, используемых для нужд лесного сектора;
8) создание систем сертификации земель, лесов, лесной и сельскохозяйственной продукции;
9) разработка межрегиональных требований к экологической безопасности производства древесины;
10) внедрение системы обязательной сертификации лесных ресурсов;
11) разработка схем вовлечения научных и образовательных учреждений в инновационную и инвестиционную деятельность регионов;
12) создание образовательных циклов непрерывного обучения, включая подготовку и переподготовку кадров реструктурируемых отраслей лесного сектора;
13) обязательное включение российской лесной флоры и фауны в
учебники и наглядные пособия начальной и средней школы, а также детских садов;
14) Создание межрегиональных требований к проектированию, строительству и экологической экспертизе лесных дорог;
15) разработка мер поддержки и межрегиональной координации международного сотрудничества и передачи технологий.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
60
Системы машин для лесного хозяйства непрерывно развиваются и совершенствуются в соответствие с уровнем развития науки и техники, интенсификацией технологических процессов лесохозяйственного производства с законченным технологическим циклом, повышением квалификации обслуживающего персонала. Основные направления развития систем
машин:
1 Комбинирование машин в одном агрегате с целью выполнения нескольких технологических операций за один рабочий ход. Комбинированные агрегаты уменьшают количество рабочих ходов и снижают техногенную нагрузку на лесную экосистему. Снижаются также затраты за счет сокращения календарных сроков работы и уменьшения количества обслуживающего персонала. Примером может служить плуг ПКЛ-70, который способен выполнять весь комплекс работ по лесовосстановлению на вырубках
(в случае комплектации его посевным приспособлением). Такое направление интенсивно развивается в сельскохозяйственном производстве;
2 Универсализация и типизация машин и оборудования ведет к сокращению числа типов и марок машин в системе, к использованию одних
и тех же машин для работы в различных природно-производственных и
климатических условиях, расширению области их применения. Универсализация приводит к снижению материалоемкости системы на единицу
работы, уменьшению денежных затрат на амортизацию, ведет к уменьшению затрат на обслуживание и ремонт (за счет использования одинакового
ремонтного оборудования, одинаковой квалификации обслуживающего
персонала). Примером универсальной машины может служить самоходное
шасси ВТЗ-30СШ, на которое может устанавливаться различное технологическое оборудование в зависимости от выполняемого технологического
процесса. Такое конструктивное решение позволяет использовать наиболее
дорогие элементы машины (двигатель, трансмиссию, ходовую систему и
т.д.) в течение всего года;
3 Увеличение мощности машин ведет к росту энерговооруженности с
целью повышения производительности труда и высвобождению рабочей
силы. Увеличение мощности машин приводит к возрастанию основных
технологических параметров машин: ширины захвата, глубины вспашки,
грузоподъемности, скорости движения и др.;
4 Снижение числа обслуживающего персонала за счет использования
дистанционного управления, гидропривода, автоматических сцепок, компьютеров, телекамер и т.п. В настоящее время практически все агрегаты
управляются одним оператором;
5 Улучшение эргономических показателей и показателей жизнедеятельности учитывает социальный фактор и ведет к повышению престижности машинного труда, росту квалификации и заработной платы. Основные направления: повышения комфортности за счет снабжения машин эргономичными кабинами с кондиционированием и вентиляцией; повыше-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
61
ние обзорности; снижение шума (изоляция или устранение источника) и
вибрации (подрессоренное сидение, подвеска); уменьшение напряженности труда за счет использования систем автоматизированного управления,
поворотного сидения или реверса машин, эргономичных органов управления (кнопки, усилители, джойстики) и т.п.;
6 Техническое совершенствование отдельных элементов машин: повышение износостойкости рабочих органов путем применения новых материалов; унификация узлов и агрегатов; модульность конструкции; снижение материалоемкости за счет применения различных облегченных
профилей; повышение корозионностойкости;
7 Повышение маневренности и мобильности: за счет использования
бесступенчатого регулирования скорости; замена механической трансмиссии гидравлической; повышение номинальных давлений в гидроприводе;
применение сочлененных рам и т.п.;
8 Совершенствование отдельных операций технологического процесса: применение новых физико-технических способов воздействия на предмет труда (тенденция – переход к немеханическим способам); устранение
операций, не влияющих на повышение качества предмета труда; комбинирование операций.
Основные направления совершенствования организации производства:
1 Интенсификация производства – увеличение количества продукции
в денежном выражении, получаемого с каждого гектара лесных площадей,
при меньших затратах труда и средств. Интенсификация достигается за
счет:
а) наиболее полного (оптимального) использования ресурсов при соблюдении принципа неистощимого лесопользования (инвентаризация лесных ресурсов, компьютерный учет каждого дерева, составление кадастров,
ужесточение наказания и повышения заинтересованности в рациональном
лесопользовании);
б) создания условий непрерывного повышения плодородия лесных
земель за счет использования всей биомассы дерева на удобрения (не сжигать порубочные остатки), применения мелиоративных мероприятий (использование сидератов, орошение, осушение, минеральные и органические
удобрения, севооборот лесных культур и т.п.);
в) углубленной переработка на месте биомассы дерева с целью получения продукции, использование недревесных лесных ресурсов;
2 Получение прибыли за счет непроизводственных ресурсов леса (организация туризма, обустройство мест отдыха, строительство охотничьих
заказников, создание заповедников и т.д.);
3 Применение в лесном хозяйстве новейших достижений науки и техники:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
62
а) интенсификация восстановления лесных ресурсов за счет сокращения времени на воспроизводство (выведение и использование быстрорастущих пород, оптимальные схемы лесовосстановления, посадка крупномерного материала, учет при лесовыращивании лесорастительных особенностей почв, интенсивное подавление лиственных пород и травянистой
растительности до посадки с протравливанием почвы);
б) переход на плантационный способ целевого лесовыращивания (например, для производства целлюлозы или пиловочника, создание насаждений, максимально приспособленных к машинной заготовке, выращивание
рекреационных лесов);
в) применение на лесозаготовках технологий с сохранением подроста,
семенных деревьев и полос;
г) переход на постепенные и выборочные рубки, увеличение доли древесного сырья от рубок ухода.
Контрольные вопросы
1.Какие основные принципы используются при формировании СМ?
2.По каким формулам определяется интенсивность технологического
потока, осуществляемого несколькими машинами?
3.Как могут расставляться машины в системе в зависимости от выполняемых операций?
4. По каким критериям оценивается эффективность альтернативных
вариантов СМ?
5.Какие процедуры предусматривает алгоритм выбора альтернативных вариантов СМ?
6.В чем заключается принцип непрерывности технологического процесса, выполняемой СМ?
7.С какой целью принято районирование территории Российской
Федерации при организации использования средств механизации в лесном хозяйстве и защитном лесоразведении?
8.Какие факторы составляют природные условия, определяющие зональные особенности применения технологии и средств механизации в
лесном хозяйстве?
9.Какие показатели характеризуют производственные условия, учитывающиеся при районировании применения средств механизации в
лесном хозяйстве?
10.Какова общая схема районирования территории Российской Федерации и согласования структурных единиц районирования (частей и
зон)
с границами экономических районов, административных образований
страны?
11.Какое принято шифрование зон, и каково его назначение?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
63
Лекция 5
Методика анализа производственных процессов
в лесном хозяйстве
План
1 Классификация производственных процессов в лесном хозяйстве
2 Анализ структуры технологических процессов
3 Составление проекта производственного процесса
1 Классификация производственных процессов в лесном хозяйстве
Объектами профессиональной деятельности инженера лесного хозяйства являются различные процессы. СМ неразрывно связаны с процессами.
Все процессы лесного хозяйства можно условно разделить на два вида:
производственные и непроизводственные.
Процесс (от лат. Processus – продвижение) – в природе это последовательная смена явлений или состояний; в производстве – это временная последовательность действий для достижения конечного результата.
Производственные процессы – совокупность способов воздействия на
объект (материальной или нематериальной природы) с целью приобретения им потребительских свойств. В результате выполнения производственных процессов предмет труда приобретает прибавочную стоимость и
становится товаром. Результатом производственных процессов всегда является товар. Разновидностью производственных процессов являются технологические процессы. В результате выполнения технологических процессов изменяются состояния предмета труда, прежде всего материалов. В
лесоводстве – это, прежде всего, уход за лесом, заготовка древесного сырья, лесовосстановление. В лесном семеноводстве – это заготовка семян,
их обработка и переработка и т.п. С технологическими процессами тесно
связаны транспортные процессы, выполняемые с целью перемещения
предмета труда (без изменения его состояния). Основные производственные процессы напрямую связаны с повышением качества (стоимости)
предмета труда. Кроме основных и транспортных процессов в лесном хозяйстве имеется большое число вспомогательных процессов, напрямую не
связанных с повышением потребительских свойств предмета труда. К ним
относятся подготовка вырубок (расчистка, раскорчевка), подготовка машин к работе, настройка их технологических параметров, перегрузочные
работы, создание запасов материалов, обслуживание и ремонт машин (если
данные работы не выполняются за деньги) и т.д.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
64
ГОС ВПО нацеливает инженеров лесного хозяйства на управление
производственных процессов с законченным циклом. Одной из особенностей лесного хозяйства является то, что производственные процессы могут
осуществляться в течение значительного времени. В силу ряда природных
и биологических особенностей процесс лесовосстановления от семян до
зрелого древостоя занимает период от 50 до 100 лет. На ход данного процесса влияют не только природные факторы, но и целенаправленная деятельность человека. Таким образом, в лесном хозяйстве преобладают естественно-производственные процессы производства лесных ресурсов с длительным циклом. В течение цикла природно-производственного процесса
предмет труда проходит не только различные биологические фазы жизнедеятельности, роста и развития, но и различные формы в виде семян, всходов, посадочного материала, молодняка, средневозрастных, приспевающих
и спелых древостоев. Территориально фазы производства, как правило,
разделяются по отдельным объектам, на которых сосредотачивается производство древесных пород различных возрастных периодов. Все это создает условия для разделения общего процесса воспроизводства лесных ресурсов на группы мероприятий: лесокультурные, лесоводственные, лесозащитные, противопожарные и др. При выполнении этих мероприятий,
особенно с применением СМ, необходимо продолжить детализацию по видам производства и более четко разграничить обособленные, самостоятельные, законченные циклы производства по возрастным периодам и назначению. Схема деления процесса на фазы показана на рисунке 5.1.
Ñåìåíà è ïîñàäî÷íûé
ìàòåðèàë
Âîçîáíîâëåíèå, çàùèòà
è âûðàùèâàíèå ëåñà
Ðóáêè ãëàâíîãî
ïîëüçîâàíèÿ
Ôîðìèðîâàíèå ñîñòàâà
ñòðóêòóðû äðåâîñòîÿ
ðóáêàìè óõîäà
Ïðîèçâîäñòâî
ëåñíûõ êóëüòóð
Ñîäåéñòâèå åñòåñòâåííîìó
ëåñîâîçîáíîâëåíèþ
Âûðàùèâàíè ïîñàäî÷íîãî
ìàòåðèàëà
Ñáîð è îáðàáîòêà
ñåìÿí
Ïîâûøåíèå óðîæàéíîñòè
è êà÷åñòâà ñåìÿí
Ãîòîâàÿ ïðîäóêöèÿ
Рисунок 5.1- Схема фаз цикла производства древесного сырья
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
65
Цикл производства — период пребывания предмета (предметов) труда
в производственном процессе от начала изготовления до выпуска продукции в пределах одного объекта.
Для обоснования законченности цикла производства необходимо соблюдение следующих основных принципов:
• единство предмета труда на всех операциях процесса производства;
• общность конечной цели по всем технологическим операциям производства;
• прохождение всего естественно-производственного процесса на одном объекте либо участке;
• получение товарной продукции, которая имеет товарную стоимость,
или создание объекта с новыми качественными признаками и свойствами,
соответствующими фазе развития и роста древостоя.
Этим требованиям в большей степени отвечают такие производственные циклы лесохозяйственной деятельности, как создание лесосеменной
базы по породам в виде постоянных лесосеменных участков (ПЛСУ), постоянных лесосеменных плантаций (ПЛСП) или производство лесопосадочного материала в виде сеянцев, саженцев с использованием площади
питомника для этих же целей и т.д.
Прохождение законченного цикла производства осуществляется в реальные научно обоснованные сроки (от 1 до 10 лет), которые составляют в
лесохозяйственной сфере по видам деятельности.
Деление всего процесса выращивания леса от семян до полноценного
древостоя на самостоятельные законченные циклы производства способствует:
• повышению уровня ведения лесного хозяйства поэтапно, последовательно за счет специализации по видам производства и более квалифицированной работы инженерно-технического персонала;
• совершенствованию организационной структуры предприятия, так
как создаются самостоятельные подразделения с более эффективным
функционированием по видам производства;
• наиболее эффективному использованию технических средств в виде
системы машин по видам производства и технологическим процессам;
• повышению качественных показателей работы по видам производства за счет специализации подразделений и в целом предприятия.
В лесном хозяйстве выполняется большой объем непроизводственных
процессов, направленных на удовлетворение непроизводственных потребностей общества. К ним, прежде всего, следует отнести: выполнение органами лесного хозяйства функций государства, как собственника лесного
фонда (охрана, учет, содержание, контроль, управление, пропаганда); оказание услуг населению (рекреации, туризм, сбор даров леса); обучение
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
66
(школьные лесничества) и т.д. В результате выполнения непроизводственных процессов товар не производится.
Совокупность производственных процессов, технологических методов
и технических средств для их выполнения образуют производственный
комплекс. В результате выполнения производственных процессов с законченным технологическим циклом образуется товар, предназначенный для
продажи.
Технологическим процессом называется способ или совокупность способов обработки материала с помощью тех или иных технических, физических, биологических или химических средств с целью направленного
изменения его свойств или состояния. В результате обработки первоначальное состояние и свойства обрабатываемого материала изменяются в
желательном направлении. Способы обработки - физические (в том числе
механические), химические и другие - состоят из одной или нескольких
элементарных операций, определяющих необходимую направленность
технологического процесса. Например, технологический процесс посева
лесных семян в питомнике состоит из четырех последовательно выполняемых операций: образование борозды, дозированный высев семян, заделка их, прикатывание. В прикладном значении понятие технологии
включает: условия на обработку и качество материала, в том числе допуски; перечень и последовательность приемов и операций обработки; тип
технических средств (машин, приспособлений) и их наладку в работу;
способы движения и режимы работ; приемы контроля качества обработки.
Лесохозяйственная деятельность направлена на воспроизводство, охрану и рациональное использование лесных ресурсов с применением интенсивных технологий. Ускоренное воспроизводство лесных ресурсов
достигается путем проведения комплекса лесовосстановительных, лесоводственных, лесозащитных и других мероприятий, подробное изложение
которых приводится в специальных технологических дисциплинах, таких
как: «Лесоводство», «Лесные культуры», «Защитное лесоразведение», «Защита растений» и др.
По видам технологические процессы, применяемые в лесном хозяйстве с возможным применением СМ, можно подразделить на следующие
группы:
• лесовосстановительные (лесокультурные), общее назначение которых сводится к своевременному лесовосстановлению ценных древесных
пород на различных категориях малопродуцирующих площадей лесокультурного фонда с выполнением сбора и переработки лесных семян, выращивания лесопосадочного материала и собственно производства лесных
культур общего и целевого назначения (в том числе и лесосеменные участки, постоянные лесосеменные плантации);
• защитные лесоразведения, предусматривающие создание защитных
насаждений (полезащитных, путезащитных, почвозащитных и др.), обле-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
67
сение горных и овражно-балочных склонов, восстановление пойменных
лесов с целью использования полезных функций леса в виде защиты от
неблагоприятных природных и других воздействий на объекты сельскохозяйственного назначения, дорожных путей сообщения, использования
водных ресурсов и т. д.;
• лесоводственные, направленные на повышение продуктивности насаждений, поддержание оптимального состава и структуры древостоя путем своевременного проведения рубок ухода за лесом с заготовкой и использованием древесного сырья и всей биомассы дерева;
• гидромелиоративные, применяемые в виде лесоосушительной мелиорации на избыточно-увлажненных и заболоченных площадях с минеральными и торфяными почвами в целях коренного улучшения условий
произрастания и повышения продуктивности насаждения;
• лесозащитные, направленные на защиту урожая семян (особенно на
ПЛСУ, ПЛСП), посадочного материала при его выращивании, насаждений
от поражений возбудителями болезней и энтомовредителей, снижающими
общую производительность и продуктивность леса, проведение лесопатологического мониторинга;
• противопожарные, предусматривающие снижение общих потерь
лесных ресурсов от возгораний за счет выполнения противопожарного
устройства территорий лесного фонда и выполнения активных мер борьбы
с пожаром, включая своевременное обнаружение, оповещение современными средствами связи, доставку средств борьбы с огнем и непосредственное тушение;
• дорожно-строительные, предназначенные для строительства и
улучшения дорожной сети в целях обеспечения более интенсивного освоения лесного фонда, рационального использования природных ресурсов
и оперативности при осуществлении лесохозяйственной деятельности;
• сельскохозяйственные, обрабатывающие, перерабатывающие и другие,
применяемые с целью наиболее полного использования природных ресурсов, древесной и недревесной продукции леса, содержание которых определяется технологиями соответствующих отраслей и видов производства.
Ведение сельского хозяйства запрещается в зеленых зонах и лесопарках.
В ряде случаев лесозащитные, гидромелиоративные и противопожарные процессы являются составной частью других технологических процессов (например, проведение цикла опрыскиваний при выращивании посадочного материала в питомниках).
Содержание технологических процессов и особенно составляющих их
технологических операций в значительной степени определяется почвенно-климатическими, лесорастительными условиями различных регионов
страны. Эти обстоятельства (районирование территории) необходимо учитывать при организации использования системы машин в производственных условиях.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
68
2 Анализ структуры технологических процессов
Технологический процесс, как правило, состоит из отдельных частей технологических операций. При анализе структуры производственных
процессов, прежде всего, разбивают его на технологические операции.
Технологическая операция - это вид работы, определяемый (выполняемый) обособленным методом обработки материала или изменения его
состояния, свойств, а также временем проведения и техническими возможностями машины, орудия.
Если временной период и метод обработки тождественны, то при наличии комбинированной, многооперационной машины возможно объединение различных видов работ в одну технологическую операцию (например, обработка почвы с одновременным высевом семян или проведение
обескрыливания семян (сосны, ели, лиственницы) с одновременной очисткой от примесей и калибровкой семян по крупности).
На рисунке 5.2 показана структурная схема производственного процесса (ПП), разделяющегося на j,i,k – ветвей и состоящего из N,M,K - технологических операций (ТО) в каждой ветви, включающих технологические паузы (ТП).
ÏÏ
ÒÎ1j
Ò Îj
ÒÏj
ÒÎN j
ÒÎ1i
Ò Îi
ÒÏi
ÒÎM i
ÒÎ1k
ÒÎk
ÒÏk
ÒÎK k
Ãîòîâàÿ
ïðîäóêöèÿ
Рисунок 5.2 – Структурная схема производственного процесса
Все лесохозяйственные технологические операции подразделяются на
основные и вспомогательные. Во время основных операций происходит
изменение состояния и положения обрабатываемого материала (обработка
почвы, посев, посадка и др.). К вспомогательным операциям относятся
подготовка участков (полей в питомниках) для работы машин на основных
операциях, погрузочно-разгрузочные работы, техническое обслуживание
агрегатов и др.
Технологические операции в лесном хозяйстве выполняются в основном в определенные агролесотехнические сроки, связанные с фазами рос-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
69
та, развития и биологическими особенностями жизнедеятельности растений, с учетом природно-климатических условий. В связи с этим при прохождении технологического процесса между операциями предусмотрены
технологические паузы.
Технологическая межоперационная пауза - это допустимый перерыв
определенной продолжительности между операциями в ходе выполнения
технологического процесса.
Пауза может выражаться и в виде агролесотехнических требований.
Например, при посеве семян в питомнике операция мульчирования посева
во избежание иссушения почвы должна выполняться с паузой не более 0 30 мин. Неоднократные агротехнические уходы за сеянцами в течение их
вегетации проводятся с паузой 10 - 15 дней. Технологические паузы предусматриваются при организации переработки лесосеменного сырья (между операциями сбора шишек и началом извлечения из них семян), выполнении многократных профилактических опрыскиваний сеянцев в целях
защиты их от заболеваний и в других процессах.
Изложение технологических процессов можно представить в виде технологических карт.
Технологическая карта - форма технологической документации, в которой записан весь процесс обработки изделия (получения продукции),
указаны операции и их составляющие (составные части), материалы, производственное оборудование (машины), необходимое для изготовления
изделия, время по операциям (машиносмены), квалификация работников,
технические условия и т.п.
По способу организации выполнения производственные процессы различают стационарные и подвижные (мобильные). В стационарных технологических процессах предмет труда подается к неподвижно (стационарно) установленным машинам. Примером стационарного процесса является процесс очистки лесных семян. Мобильные процессы характеризуются перемещением технических средств (машин) по неподвижному
обрабатываемому материалу. Примером мобильного процесса является
обработка почвы.
Транспортные процессы относятся к группе мобильных процессов и в
большинстве случаев характеризуются тем, что материал (груз) перемещается вместе с транспортным средством. Транспортный процесс, являясь частью производственного процесса, предусматривает только перемещение материала (без изменения его состояния) вместе с транспортным
средством к объекту работ (транспортировка семенного сырья (шишек),
лесокультурного материала, древесины и др.). Технологические и транспортные процессы в свою очередь связаны с выполнением вспомогательных операций: подготовкой участков и машин к работе, составлением агрегатов, их техническим обслуживанием, обеспечением горючесмазочных
материалов (ГСМ), погрузочно-разгрузочными работами и др.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
70
По уровню механизации труда различают процессы ручные (немеханизированные) и механизированные, осуществляемые с помощью машин и
механизмов. Разновидностью механизированных процессов являются машинные процессы, осуществляемые с помощью машин. По форме управления человеком в технологическом процессе различают процессы, протекающие при активном управлении человеком (оператором), и процессы, протекающие по заданной программе без активного участия человека
(автоматизированные). Все механизированные процессы осуществляются при затратах и расходовании энергии, получаемой от двигателя. При
ручных и конных работах расходуется биологическая энергия. По форме
затрачиваемой на осуществления технологического процесса энергии различают процессы: механические (с приводом от механических двигателей); электрифицированные (с применением электропривода); тепловые
(для протекания процесса затрачивается теплота) и т.д.
Энергетические средства, применяемые в лесохозяйственном производстве, подразделяются на подвижные, ограниченно подвижные и стационарные. К подвижным энергетическим средствам относятся тракторы,
самоходные шасси; самоходные (пешеходные) моторизованные машины,
автомобили, тягловая сила (лошади, волы, верблюды, собаки) и др. Ограниченно подвижными энергетическими средствами являются канатнотракторные и электро-тяговые средства (лебедки); тракторные электроагрегаты (ЭЛХА); бензино-моторные агрегаты (мотопомпы), передвижные
теплогенераторы (шишкосушулки) и т.д. Стационарными энергетическими средствами являются электрические и тепловые установки; стационарные двигатели; ветряные и гидравлические двигатели и т.д. Наряду с наземными энергетическими средствами в лесном хозяйстве применяется
авиация, главным образом для борьбы с вредителями, охраны лесов от
пожаров.
Несмотря на большое разнообразие энергетических средств, в лесном
хозяйстве наибольшее распространение получили тракторы и самоходные
шасси.
3 Составление проекта производственного процесса
Решению любой производственной проблемы предшествует составление проекта производственного процесса. Без проекта невозможно получить ни один грант. Проект представляется в виде совокупности текстовых и графических документов. Основными из них являются технологические схемы и технологические карты. Проект не создается одномоментно, а проходит определенные этапы. В качестве основы для разработки
может быть использована схема, применяемая для формирования СМ и
показанная на рисунке 3.1.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
71
При разработке производственных процессов в лесном хозяйстве учитывают следующие факторы:
1) почвенно-климатические, учитывающие механический состав почвы, влажность, температурный режим, осадки, ветер и др.;
2) лесорастительные, характеризующиеся особенностями лесорастительных зон, категориями лесных площадей, лесных насаждений и др.;
3) биологические, определяющие агролесотехнические требования,
сроки выполнения работ, а также психофизические возможности машинистов и операторов, работающих на механизмах;
4) технологические, учитывающие допустимые способы и скорости
движения, режимы работы, сочетание операций, параметры технологических элементов (поворотных полос, трелевочных волоков) и др.;
5) технические, характеризующие конструктивные свойства машины
(возможные виды агрегатирования, проходимость по параметрам, клиренсу, давлению на грунт и др.);
6) эксплуатационные, определяющие стабильную надежность машин,
унификацию, обслуживание и др.;
7) производственные, характеризующие степень механизации процесса, сменность работы, тип машин, квалификацию персонала, организацию
механизированного труда и др.
8) социальные, характеризующие наличие рабочей силы на рынке труда и ее квалификацию.
Факторы 1 - 3 являются естественными, а факторы 4 - 9 - искусственными.
Естественные факторы возникают под действием природных условий
и определяют функционирование системы машин. Они редко поддаются
коренному изменению. Их надо учитывать, прогнозировать их действия, к
ним необходимо приспосабливаться.
Искусственные факторы возникают в результате функционирования
созданного технологического процесса и системы машин, т. е. в результате
деятельности человека; они вступают во взаимодействие с естественными
факторами, природными биологическими системами.
При разработке, совершенствовании и производстве системы машин
необходимо уметь управлять всеми факторами, приспосабливаясь к ним и
изменяя их воздействие, добиваясь оптимальных результатов. Важное место среди всех факторов занимают случайные колебания (нагрузки, воздействие природы и др.). Деление факторов на естественные и искусственные позволяет оценить происхождение нагрузок.
При основных нагрузках машина или система функционирует нормально (например, колебания сопротивления почвообрабатывающей машины с учетом типа почвы и категории площади).
Дестабилизирующие нагрузки вызываются факторами, не предусмотренными для данной машины, системы, технологического процесса (на-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
72
пример, применение почвообрабатывающей машины не по назначению
(на другой категории площади), сопровождающееся ухудшением технического состояния машины (частые поломки), снижением качества работ,
нарушением агролесотехнических и экологических требований, разрушением биосистемы).
Необходимым условием системы машин является ее функционирование и надежность работы до дестабилизирующего предела. Основными
принципами рациональной организации производственных процессов является: 1) своевременность; 2) ритмичность; 3) пропорциональность; 4)
поточность; 5) непрерывность; 6) контроль качества.
При организации производственных процессов в лесном хозяйстве
фактически проводится сочетание и согласование прохождения технологических процессов по времени с биологическими процессами жизнедеятельности растений, а транспортных и вспомогательных процессов - с технологическими. Организуется единение и прохождение естественнопроизводственного процесса с участием технических средств в общем процессе воспроизводства лесных ресурсов.
Как видно из рисунка 3.1, решение любой задачи начинается с анализа
ресурсов. Реальный проект всегда предполагает наличие ресурсов для его
выполнения. На рисунке 5.3 в качестве примера показана структурная схема разработки проекта создания лесных культур на площадях лесокультурного фонда.
Ýô
Îöåíêà
ýôôåêòà
(ýêîíîìè÷åñêàÿ è
ýêîëîãè÷åñêêàÿ
îöåíêà)
À
Ç
Çàäàíèå
Ðåñóðñû
Àíàëèç
ëåñîêóëòóðíûõ
ó÷àñòêîâ
Ñ
Ñèñòåìàòèçàöèÿ
ó÷àñòêîâ ïî ïðèðîäíîïðîèçâîäñòâåííûì
êðèòåðèÿì è êàòåãîðèÿì
ñëîæíîñòè
ÝÏ
ÒÏ
Âûáîð
àëüòåðíàòèâíûõ âàðèàíòîâ
ïðîåêòîâ ëåñíûõ êóëüòóð
(îïòèìèçàöèÿ)
Ýñêèçíûé ïðîåêò
Ðàñ÷åò
êîëè÷åñòâåííûõ
ïîêàçàòåëåé
(ïîëíîå îïèñàíèå)
Òåõíè÷åñêèé ïðîåêò
ÑÌ
Àíàëèç
ñèñòåìû ìàøèí
Рисунок 5.3 – Структурная схема разработки проекта создания
лесных культур
Анализ площадей лесокультурного фонда выполняется на основе существующей документации либо на основе натурных обследований. Раз-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
73
работка процесса создания лесных культур выполняется с учетом наличия
и состояния имеющихся технических средств. Комплектованию системы
машин по видам производства предшествует обоснование и разработка
технологических процессов по категориям площадей с учетом их лесоводственной характеристики и поставленной цели, задачи отрасли, направленной на ускоренное воспроизводство и сохранение лесных ресурсов.
Каждая стадия проекта согласовывается и утверждается.
Категория площади - это структурная единица учета лесного фонда,
применяемая для обобщения в одну группу разрозненных, но однородных
по состоянию и назначению участков с целью разработки и применения на
них единых мероприятий лесохозяйственной деятельности. Например, при
лесовосстановлении лесокультурный фонд, являясь частью лесного фонда,
в свою очередь подразделяется по категориям площадей на вырубки: с
дренированными почвами; с временно переувлажненными почвами; с постоянно избыточно увлажненными почвами; с неудовлетворительно возобновляющимися малоценными породами, с долговременной мерзлотой
и т.д.
На основании материалов лесоустройства лесной фонд подразделяется
на лесные участки. Лесным участком является земельный участок, границы которого устанавливаются в соответствии со статьями 67, 69 и 92 Лесного кодекса РФ. Лесные участки полежат государственному кадастровому учету. Воспроизводство лесов осуществляется путем лесовосстановления и ухода за лесом. На лесных участках, предоставленных в аренду для
заготовки древесины, лесовосстановление осуществляется арендаторами
этих участков.
Участки, нуждающиеся в проведении лесоводственных рубок ухода,
обобщаются в группы (категории) по классам возраста древостоев, типам
леса, составу, происхождению (естественного или искусственного происхождения), в которых предусматривается проведение разных видов и способов таких рубок, как осветление, прочистка, прореживание и др. Сезонная производительность принимается в технологических процессах, наиболее продолжительных по времени, с циклом производства в 3 - 7 и более
лет, и рассредоточенных по операциям, различным участкам в пространстве (например, при создании лесных культур или выращивании лесопосадочного материала). При разработке эскизного проекта прорабатывается
несколько вариантов проекта. Выбор оптимального варианта осуществляется на основе количественных критериев с использованием процедур оптимизации. Структурные схемы технологических процессов составляются
по видам производства с законченным технологическим циклом. Они позволяют в наглядной форме представить реальное состояние прохождения
технологических процессов с законченными циклами производства, а также многообразие этих процессов с учетом неоднородности объектов работ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
74
и, следовательно, различных способов производства и технологических
схем.
На рисунке 5.4 приведен пример структурной схемы организации основных и вспомогательных технологических операций процесса создания
лесных культур на площадях лесокультурного фонда.
Контроль качества выполняется на каждом этапе производства работ.
Общая оценка реализации проекта выполняется по конечному результату
(готовой продукции). При организации системы управления качеством
инженеры лесного хозяйства должны руководствоваться стандартом ISO
9000, который регламентирует весь жизненный цикл продукции. Подробно
вопросы повышения качества лесохозяйственной продукции будут рассмотрены в следующей лекции.
Îñí îâíû å òåõ íîë îãè ÷åñ êèå îï åðà öèè
2
Ðàñ÷èñòêà
òåõíîëîãè÷åñêèõ
ïîëîñ
Îáðàáîòêà
ïî÷âû
3
4
5 6 7
Ïîñåâ,
ïîñàäêà
ëåñà
Àãðîòåõíè÷åñêèå óõîäû
(3-6 ëåò)
Ä îñ òà âêà
ñå ìÿí , ñàæ åíö åâ
Ïîäãîòîâêà
ó÷àñòêîâ
1
0
N
ÑÌ
Ïîäãîòîâêà ó÷àñòêîâ è ìàøèí ê ðàáîòå, äîñòàâêà ìàøèí,
îáñëóæèâàíèå ìàøèí, îáåñïå÷åíèå ÃÑÌ
 ñ ï î ì î ã à ò å ë ü í û å òå õ í î ë î ã è ÷ å ñ ê è å î ï å ð à ö è è
Ê
- êîíòðîëüíûå ìåðîïðèÿòèÿ ïî ïîâûøåíèþ êà÷åñòâà
Рисунок 5.4 – Структурная схема технологического процесса создания лесных культур на площадях лесокультурного фонда: СМ – системы машин;
K - контрольные мероприятия (К = 0…N): 0 – входной контроль; 1 – подготовки технологических площадей; 2 – обработки почвы; 3 – качества лесных семян и посадочного
материала; 4 – технологическая приемка лесокультурной площади; 5 – контроль приживаемости; 6 – ухода за лесными культурами; 7 – сохранности лесных культур; N итоговый (выходной) контроль (сдача объекта)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
75
При составлении структурной схемы по виду производства применяют следующий алгоритм:
1) пользуясь существующей классификацией, распределить участки,
объекты работ, учитывая их разнообразие, на однородные группы по обобщающим технологическим признакам и установить возможное число
групп объектов (категории лесокультурных площадей и т.д.) с присущими
им технологическими схемами работ;
2) каждую группу объекта работ с единой технологической схемой
представить в виде последовательно выполняемых технологических операций, составляющих законченный цикл производства по данной группе
объекта работ;
3) предусмотреть способ выполнения каждой технологической операции (ручной, механизированной и т.д.).
Структурные схемы технологических процессов составляются как
при проектировании СМ для выполнения технологических процессов по
видам производства, так и при анализе состояния механизации производственных процессов на предприятии. Схемы строятся с указанием количественных показателей этапов работ. На рисунке 5.5 приведена структурная
схема процесса производства лесных культур.. Объемы выполняемых работ, использованные при выполнении структурной блок-схемы, приведены
в таблице 5.1.
Таблица 5.1 – Объемы работ при производстве лесных культур
Технологические
операции
Объем работ, всего
Расчистка лесокультурных
площадей
Обработка почвы
Посадка леса
Агротехнический уход за
лесными культурами (в переводе на однократный)
Объем выполненных
работ, га
всего
Уровень механизации, %
всех операций
в том числе меха- отдельных опесистемой манизмами
раций
шин
1750
1270
-
73
500
350
70
-
250
220
88
-
250
200
80
-
750
500
66
-
Структурные схемы технологических процессов позволяют:
• наглядно представить процесс производства (лесных культур и т.д.)
по группам технологических схем с законченным циклом производства;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
76
Ïëîùàäü
ëåñíûõ
êóëüòóð
700 ãà
Ê
Ê
ì à øè í í à ÿ
Ðàñ÷èñòêà
ëåñîêóëüòóðíûõ
ïëîùàäåé
350 ãà
Îáðàáîòêà
ïî÷âû
220 ãà
Ïîñàäêà
ëåñà
200 ãà
Óõîä çà ëåñíûìè
êóëüòóðàìè
3 õ 150 ãà
ð ó÷ íà ÿ
Ðàñ÷èñòêà
ëåñîêóëüòóðíûõ
ïëîùàäåé
150 ãà
Îáðàáîòêà
ïî÷âû
30 ãà
Ïîñàäêà
ëåñà
50 ãà
Óõîä çà ëåñíûìè
êóëüòóðàìè
3 õ 100 ãà
Ê
ìàøèííàÿ òåõíîëîãèÿ
ðó÷íàÿ òåõíîëîãèÿ
Ê
Ê
- êîíòðîëüíûå ìåðîïðèÿòèÿ ïî ïîâûøåíèþ êà÷åñòâà
Рисунок 5.5 – Количественная структурная блок-схема
технологического процесса
Контрольные вопросы
1 Перечислите основные положения для обоснования законченности
цикла производства.
2 Дайте определение понятия «технологический процесс».
3 Дайте определение понятия «производственный процесс».
4 Что такое технологическая операция?
5 Что такое технологическая, межоперационная, пауза?
6 Чем отличается технологическая карта от операционно-технологической карты?
7 Каково назначение структурных схем технологических процессов
по видам производства?
8 Назовите основные факторы, определяющие технологические процессы и систему машин в лесном хозяйстве.
9 Какие основные технологические процессы выполняются в лесном
хозяйстве и каково их назначение?
Ãîòîâàÿ ïðîäóêöèÿ
• выявить состояние механизации технологических операций по видам производства;
• установить объемы выполняемых (планируемых) работ по породным группам технологических схем и их долю в общем производстве;
• выявить «узкие» места производства для изучения объектов работ
данной группы, установить причины их появления и принять меры по механизации технологического процесса.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
77
Лекция 6
Повышение качества и эффективности
технологических процессов
План
1 Агролесоводственные требования к качеству лесохозяйственных
работ
2 Анализ качества технологического процесса
3 Факторы, влияющие на качество выполнения технологической
операции
4 Обоснование допусков технологической операции
5 Оценка качества технологического процесса
6 Поточная организация производственных процессов
1 Агролесоводственные требования к качеству
лесохозяйственных работ
В рыночных условиях проблема повышения качества и эффективности лесохозяйственной продукции особенно актуальна. Лесохозяйственная
отрасль нуждается в высокопроизводительных, надежных и экономичных
машинах, новых наукоемких технологиях, позволяющих интенсифицировать технологические процессы при снижении потребления энергии и техногенного воздействия на лесную экосистему.
Качество в соответствии с требованиями Международной организации стандартизации (ИСО) представляет собой совокупность свойств и характеристик объекта, обеспечивающих соответствие установленным или
предполагаемым потребностям.
Контрольные мероприятия (информационные срезы) проводятся на
всех этапах технологического процесса лесохозяйственного производства.
Оценивается качество проекта создания лесохозяйственных объектов, его
реализация и состояние на всех этапах жизненного цикла. Соответствие
параметров качества установленным требованиям осуществляется на основе нормативной документации, к которой относятся: международные стандарты (ISO); государственные стандарты (ГОСТ); отраслевые стандарты
(ОСТ); технические условия (ТУ); руководящий технический материал
(РТМ); нормы и др.
Система менеджмента качеством определена ISO 9000, который регламентирует весь жизненный цикл продукции, и в частности предусматривает использование при контроле информационных технологий на базе
компьютерной техники.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
78
Операции контроля качества выполняются: 1) по соблюдению технических условий, норм расхода материалов (семян, удобрений, рабочих растворов, топлива и т.д.); 2) по соблюдению режимов работы, агротехнических и экологических требований; 3) по показаниям качества получаемой
продукции.
Технические условия - это нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс требований к виду работ, продукции конкретных
типов, марок на основе соответствующих стандартов (например, ГОСТов
на семена, посадочный материал и др.) или агролесотехнических требований. Технические условия не вызывают правовых последствий и не контролируются государством, однако их применение существенно повышает
качество конечной продукции. Нарушение требований по этим показателям не только сигнализирует о возникших неисправностях (разрегулировании) машин, но и ведет к неэффективному расходу материалов, ухудшению качества работ и производимой продукции, невозможности выполнения последующих операций механизированным способом. Контроль качества работы должен осуществляться инженером лесного хозяйства и самими исполнителями работ - операторами машин.
2 Анализ качества технологического процесса
Контроль качества работы выполняется для каждой операции технологического процесса. При итоговом контроле оценивается качество готовой продукции. Качественную продукцию можно получить, только качественно выполняя каждый технологический шаг технологического процесса.
К выполнению каждого технологического процесса лесохозяйственного
производства предъявляются определенные агротехнические и лесоводственные требования.
Технологический процесс раскладывается на технологические операции, к которым предъявляются требования качества. Представим операцию технологического процесса (ТО) в виде прямоугольника (рисунок 6.1).
На входе параметры технологической операции – совокупность входных
величин Вх (± ∆Вх), а на выходе – выходных Вых (± ∆ Вых). Пределы
варьирования указанных величин часто ограничиваются либо стандартами,
либо ресурсами, либо возможностями машин.
Лесотехнические и агротехнические требования формулируются в виде технологических показателей и представляют собой обязательные нормативы качества лесохозяйственных работ. Количественные технологические показатели обязательно указываются в технологической карте. Без
указания таких показателей никакой контроль невозможен. Параметры основных технологических операций лесохозяйственного процесса стандартизированы. При установлении этих нормативов определяющим принципом должно быть получение максимального сбора продукции на основе
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
79
высокого качества выполнения процесса, соблюдения принципа неистощимого лесопользования и повышения плодородия почвы (пример анализа технологической операции обработки почвы приведен на рисунке 3.3).
ÒÑÌ
Âõ(±∆)
ÒÎ
Âûõ(±∆)
Ýô
Âó
ÐÝ
Рисунок 6.1 – Схема выполнения технологической операции
Выходная величина Вых (± ∆ Вых) оценивает показатели продукции.
Ради нее и выполняется весь технологический процесс. Выходную величину можно представить как функцию показателей качества продукции Вых
= f(x), где х – вектор показателей качества. Для большинства лесохозяйственных процессов зависимость Вых = f(x) носит экстремальный характер с
выраженным минимумом или максимумом. Например, зависимость объема древесного сырья экстремально зависит от количества деревьев на 1 га.
В этом случае лесоводственный норматив легко устанавливается по ординате (количество деревьев) экстремума (объем древесного сырья).
В тех случаях, когда функция Вых = f(x) не имеет явного оптимума,
лесоводственный и агротехнический норматив задается при его увязке с
требованиями к последующей технологической операции, либо сообразуясь с техническими возможностями машин. Например, глубина предпосевной обработки почвы обуславливается глубиной последующей заделки
лесных семян.
Показатели качества выполнения технологической операции могут
быть условно подразделены на три группы.
К п е р в о й г р у п п е относятся показатели, характеризующие срок
и продолжительность работы. Как известно, продуктивность лесохозяйственного производства в значительной мере зависит от сроков выполнения
работ, что является одной из характерных особенностей лесного хозяйства.
Только при выполнении работ в лесном питомнике в лучшие агротехниче-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
80
ские сроки достигается наибольший выход посадочного материала с единицы площади. Посадка лесных культур на вырубках в наиболее оптимальные сроки обеспечивает минимальный отпад лесных культур.
В т о р у ю г р у п п у составляют показатели, характеризующие непосредственно технологический процесс, т. е. те изменения в обрабатываемом материале, которые происходят в результате обработки (глубина обработки, степень крошения, оборота пласта, измельчения, высота среза,
чистота подрезания сорняков, степень загрязнения продукта примесями и
т. п.). Требования к готовой продукции всегда стандартизованы. Если
стандартов на готовую продукцию нет, то ее нельзя реализовать на
рынке.
В т р е т ь ю г р у п п у входят показатели, характеризующие расход
материала, а также количественные и качественные потери продукта (расход семян, расход химикатов, отпад лесных культур и др.).
Технологические показатели качества лесохозяйственных работ могут
изменяться в зависимости от свойств обрабатываемых материалов, типов и
конструкций применяемых машин, условий выполнения работ. Задача заключается в том, чтобы в непрерывно меняющихся условиях работы достигать в наибольшей степени приближения к установленным агротехническим и лесоводственным требованиям.
3 Факторы, влияющие на качество выполнения технологической
операции
Как видно из рисунка 6.1, на выполнение технологической операции
влияет большое число факторов. Многочисленные факторы, оказывающие
влияние на качество лесохозяйственной операции и всего технологического процесса, могут быть объединены в три группы.
К первой группе относятся внешние условия работы (ВУ): физикомеханические свойства обрабатываемого материала (в значительной степени, зависящие от его влажности), состояние лесной поверхности (нередко зависящее от предшествующего технологического процесса), рельеф
местности, засоренность вырубок и т.д. (рисунок 6.1). Большинство указанных факторов являются неуправляемыми или малоуправляемыми.
Вторую группу составляют факторы, связанные с техническим состоянием машин (ТСМ): состояние рабочих узлов (форма, размеры, физико-механические свойства поверхности, острота режущих кромок), установка и регулировка, техническая надежность. За техническое состояние
машин отвечает инженер по машинам и оборудованию лесного комплекса.
Третью группу составляют факторы, связанные с такими режимами
эксплуатации (РЭ) и элементами эксплуатации машин, как способ, прямолинейность, скорость и равномерность движения агрегатов, режим пита-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
81
ния подводимым материалом (для стационарных машин), сменность работы и т.д. Большинство данных факторов управляются оператором.
Внешние условия (ВУ) оказывают существенное влияние на качество
выполнения технологической операции.
Физико-механические свойства обрабатываемого материала резко сказываются на качестве работы. Это особенно заметно при обработке лесной
почвы. Особое значение имеют такие показатели, как плотность, механический состав и влажность почвы. Лесохозяйственные процессы следует
по возможности выполнять при таком состоянии обрабатываемого материала с точки зрения его физико-механических и технологических свойств,
которое обеспечивает наиболее высокое качество работы.
Рельеф местности может оказывать значительное влияние на качественные показатели работы. Например, увеличение угла склона, поперек
которого движется лесохозяйственный агрегат, вызывает ухудшение укладки пластов при вспашке. При проведении междурядной обработки лесных культур с рядками, расположенными поперек склона, возрастает процент поврежденных и подрезанных растений вследствие поперечного
смещения культиватора. Так, при первой междурядной культивации лесных культур навесным культиватором количество подрезанных растений
составляет на ровных площадях 1 - 2%, а на полях с поперечным склоном в
6 -7 0 до 3 - 5% от общего количества растений. Волнистый рельеф местности ухудшает качество посева и посадки.
Состояние поверхности, часто зависящее от предшествующей обработки, оказывает влияние на качество работ почти всех лесохозяйственных
машин. Поперечная бороздчатость поверхности вызывает встряхивание
машин, что ведет к неравномерности высева при посеве, среза при кошении трав, глубины хода при культивации и бороновании, к огрехам, к нарушению режимов работы высевающих аппаратов сеялок и т. д. Для повышения качества работ значение имеет расчистка и выравнивание поверхности.
Существенное влияние на качество работы оказывает техническое состояние машин и прежде всего их рабочих органов.
Износ режущей кромки лемехов плуга вызывает образование фаски
затупления. На плотных почвах такой плуг плохо заглубляется. Кроме того, затупленная кромка лемеха ухудшает равномерность хода плуга по
глубине. Например, при вспашке почвы на вырубках плугом ПКЛ-70 с новыми лемехами (радиус фаски затупления ≈1 мм) стандартное отклонение
глубины обработки составило σ = ±1,9 см, а после вспашки 50 га (через 8
часов работы), когда фаска износилась до 4 мм, оно увеличилось до σ =
±3,9 см.
Затупление лап культиватора также нарушает равномерность хода по
глубине и, кроме того, резко ухудшает подрезание сорняков. Затупление
зубьев цепных пил и их неправильная разводка ведет к резкому повыше-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
82
нию энергоемкости пиления, приводит к рваному резу, что ухудшает качество продукции. Еще большее значение имеют правильная установка и
регулировка машин, особенно для обеспечения высокого качества работы.
Это относится ко всем технологическим процессам и машинам.
Установка и регулировка машин не могут быть постоянными, а должны изменяться соответственно изменению свойств обрабатываемого материала и условий выполнения работы. Например, установку плуга приходится изменять в зависимости от плотности почвы, сеялки - от вида и нормы высеваемых семян и свойств почвы, культиватора - от особенностей
сорных растений и схемы посадки лесных культур. Надежность машин и
агрегатов всегда имеет отношение к качеству выполняемой работы. Это
обусловлено, прежде всего, простоями по неисправностям и отказам, которые вызывают нарушение технологических режимов. Всякое же нарушение установившегося технологического режима ведет к снижению качества работы.
Качество выполнения технологической операции зависит от режимов работы машины. Качество выполнения многих видов работ зависит
от применяемого способа движения агрегата. Например, вспашка загонов
поочередно всвал и вразвал дает вдвое меньшее число свальных гребней и разъемных борозд; боронование зяби перекрестно-диагональным
способом обеспечивает более высокое качество заделки растительных остатков. Движение лесохозяйственных агрегатов на вырубках по волокам,
проложенным лесозаготовительными машинами, уменьшает повреждение
дернового покрова и подстилки лесных почв. В большинстве случаев лучшее качество работы достигается при движении агрегата, близком к
прямолинейному ходу.
4 Обоснование допусков технологической операции
Из рисунка 6.1 видно, что входная величина Вх и выходная Вых имеют
допуски (± ∆Вх) и (± ∆Вых). На входе в систему отклонения обусловлены
главным образом изменчивостью параметров предмета труда и состоянием
лесной поверхности. Сюда можно отнести также погрешности измерений
входных параметров. На выходе из системы имеем отклонения от агролесоводственных, социальных, экологических требований и от правовых
норм. Указанные отклонения необходимо минимизировать в пределах, установленных действующими стандартами к качеству выполнения отдельных операций технологического процесса. Особенность лесохозяйственного производства заключается в том, что данные отклонения фиксируются
при гигантском разнообразии природно-климатических условий и режимов функционирования лесохозяйственных машин. Величины параметров
протекания технологического процесса и допуски на технологические операции, в соответствие с ГОС ВПО, устанавливаются инженером лесного
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
83
хозяйства. При установлении допусков пользуются методами математической статистики.
При неоднократном измерении значений технологических показателей частота повторения отдельных групп значений для всех процессов носит характер кривой распределения с отклонениями количественных значений показателей от некоторой средней величины. Характер кривых зависит от вида и условий работы, а также от конструктивных особенностей,
установочно-регулировочных параметров и технического состояния применяемых машин. Обычно кривые распределения величин, характеризующих качественные показатели технологических процессов в лесном хозяйстве, следуют закону нормального распределения или связаны с ним.
Могут быть получены также кривые, асимметричные или близкие к распределению по закону равной вероятности, и др. Однако при совместном
действии большого числа причин, определяющих качество работы машин
(что обычно для лесохозяйственных процессов), нормальное распределение является предельным.
Необходимое число замеров показателя устанавливается на основе теории вероятностей с учетом надежности вычислений и допустимой ошибки,
взятой в долях стандарта σ из таблицы 6.1. Наличие таблиц вероятности
функций Вых(х) (±∆Вых) позволяет по заданному значению вероятности
устанавливать значения х, заключающиеся в заданных пределах. Вероятность, равная 0, 997 для совокупностей нормального распределения, находится в пределах ±3σ. Величина допуска качественных показателей технологической операции может быть обоснована четырьмя критериями: 1)
допустимой величиной изменения сбора продукции с единицы площади;
2) изменчивостью качества работы вследствие различного технического
состояния машин (в пределах, установленных эксплуатационной документацией); 3) изменчивостью условий обработки и исходных свойств обрабатываемого материала (рельеф, тип и состояние почвы, высота растений и т.
п.); 4) качественными показателями, обусловливаемыми последующими
технологическими операциями.
Таблица 6.1 - Необходимое количество измерений при заданных значениях надежности Н и ошибки средней величины всех измерений рм, взятой в долях стандарта σ
Ошибка средней
величины измерения, рм
2,0
1,0
0,5
0,3
0,1
Надежность, Н
0,9
0,99
0,999
3
5
13
32
273
5
11
31
78
668
5
17
50
127
1089
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
84
Первый критерий учитывается при обосновании допусков для тех
видов лесохозяйственных работ, которые непосредственно сказываются на
урожайности (сборе продукции с единицы площади). В данном случае допуски по качественным показателям следует устанавливать по допустимому снижению сбора продукции. Прежде всего, это относится к срокам выполнения работ. На рисунке 6.2 показана зависимость урожайности семян
кедра сибирского от сроков сбора, носящая экстремальный характер. Максимальная урожайность A max соответствует оптимальным срокам сбора
семян. Задаваясь допустимым снижением сбора продукции ∆А, получаем
допуск ±∆t от оптимального срока работ t0, соответствующего наибольшему сбору продукции. Очевидно, что установленный допуск по срокам
работ приведет к сокращению этих сроков и к увеличению сбора продукции. Большинство лесохозяйственных процессов, связанных с выходом готовой продукции, интерпретируются криволинейными зависимостями,
имеющими экстремум (минимум или максимум).
Второй критерий относится к техническим системам и обосновывает изменения качества работы вследствие износов и нарушения регулировок машин. Таким образом, здесь величина допусков является функцией
предельных величин износов и отклонений технических параметров регулировок машин от оптимальных или допустимых значений. Если взять
распределение качественных показателей при работе узла, по техническому состоянию близкого к предельным величинам, то отклонение +3σ от
заданной нормы будет величиной допуска, так как вероятность, равная
0,997, практически охватывает все возможные отклонения.
∆A
Ó ð î æ à é í îñ ò ü , ö /ã à, A
Amax
∆t1
∆ t1
Ñ ðî ê â ä í ÿõ , t
t0
Рисунок 6.2 – Зависимость урожайности сбора семян кедра сибирского
А от сроков сбора t
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
85
Третий критерий - изменчивость условий обработки и исходных
свойств обрабатываемого материала оказывает влияние на качественные
показатели выполнения процесса одновременно со вторым критерием, поскольку в процессе работы происходит постепенное изменение технического состояния машин. Для численного установления суммарного допуска от влияния этих критериев машину, имеющую техническое состояние,
близкое к пределу по износу и разрегулировке, пускают в работу на типичном участке и возможно более точно измеряют численное значение показателей качества работы (табл. 6.1).
Если необходимо выявить влияние на допуск только второго критерия, то замеры проводят на одном типичном участке, но при двух разных
технических состояниях машины - исходном, вполне исправном и предельном по величине износа или разрегулировке узла. При выявлении
влияния на допуск только третьего критерия замеры проводят на двух участках, различающихся по внешним условиям (например, по величине микронеровностей рельефа), но при постоянном техническом состоянии машины. В тех случаях, когда надо определить широту поля допуска ±kσ, в
которой помещается заданная часть Q признака (в долях единицы) с вероятностью р, ищут по таблицам допустимых пределов (таблица 6.2) для
нормального распределения значения константы k, зная по п опытам вели_
чины а (арифметическая средняя) и σ (стандарт).
Таблица 6.2 - Таблица констант k широты допуска ±k σ, в которой
помещается часть Q признака с вероятностью р
Q
При р = 0,75
п
20
25
30
35
40
45
50
60
80
100
0,75
0,90
1,347
1,317
1,297
1,283
1,271
1,262
1,255
1,243
1,228
1,218
1,925
1,883
1,855
1,834
1,818
1,805
1,794
1,778
1,756
1,742
Пример 1.
0,99
3,013
2,948
2,904
2,871
2,846
2,826
2,809
2,784
2,749
2,727
При р = 0,90
При р = 0,99
0,75
0,90
0,99
0,75
0,90
0,99
1,506
1,453
1,417
1,390
1,370
1,354
1,340
1,320
1,292
1,275
2,152
2,077
2,025
1,988
1,959
1,935
1,916
1,887
1,848
1,822
3,368
3,251
3,170
3,112
3,066
3,030
3,001
2,955
2,894
2,854
1,860
1,745
1,668
1,613
1,571
1,539
1,512
1,471
1,417
1,383
2,659
2,494
2,385
2,306
2,247
2,200
2,162
2,103
2,026
1,977
4,161
3,904
3,733
3,611
3,518
3,444
3,385
3,293
3,173
3,096
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
86
Дано. При вспашке почвы в лесном питомнике получены: число изме_
а = 27 см; величина стандарта
рений n = 20; средняя глубина вспашки
σ = 0,7 см.
Найти допуск на глубину вспашки при условии, что на 75% вспаханной площади (при Q = 0,75) с вероятностью р = 0,9 глубина вспашки должна уложиться в поле допуска.
Решение. По таблице 6.2 при n = 20, Q = 0,75 и р = 0,9 находим k =
1,506. Таким образом, в заданных условиях вспашка может производиться
на глубину
27 ± 1,506 ⋅ 0,7 ≈27 ± 1 см.
Отметим, что если считать необходимым приложение допуска почти
ко всей площади (Q = 0,99), то при вероятности р = 0,9 широта поля допуска значительно увеличится, так как для этих условий по таблице 2.2 k
= 3,368.
Тогда получим условие вспашки без брака:
27 ± 3,368 ⋅ 0,7 ≈ 27 ± 2,4 см.
Такой допуск на глубину вспашки почвы в лесном питомнике можно
считать приемлемым. Значение п для заданных условий не следует брать
ниже 20 (т. е. не следует проводить меньше 20 измерений для установле_
ния величин а и σ). Значения Q и р устанавливают из агротехнических соображений.
Четвертый критерий связан с требованиями к качеству выполнения
последующей обработки. Например, ширина защитной зоны при междурядной обработке саженцев в школьном отделении питомника зависит от допуска ширины рядка; допуск по ширине борозды, зависит от захвата корпуса плуга. В этих случаях, очевидно, нас интересует вероятное изменение
качества последующей операции в функции допуска на предыдущую. Если
при этом изменяющиеся показатели качества работы на двух операциях могут быть расположены по вероятностным кривым (например, нормального
закона), то можно говорить о вероятности совмещения распределений
двух независимых операций (т. е. о вероятности брака), которая может
быть определена на основании теоремы умножения вероятностей.
Пусть два показателя, определяющие качество предыдущей (1) и последующей (2) операций, изменяются по нормальному закону со стандартами σ1 и σ2 (рисунок 6.3). Соответствующие допуски на каждую операцию составляют δ1 и δ2, а совокупный допуск по обеим операциям δ1-2 =
δ1+ δ2. Тогда вероятность брака по первой операции, т. е. превышения допуска δ1, составит
p ∆1 = 1 − Φ (
δ1
),
σ1
(6.1)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
87
где Φ (
δ1
) - интегральная функция распределения.
σ1
Вероятность брака для второй операции технологического процесса
составит
p∆ 2 = 1 − Φ (
δ2
).
σ2
(6.2)
Вероятность брака для обеих операций (предыдущей и последующей)
определится по формуле
р∆1-2 = р∆1 ⋅ р∆2 .
(6.3)
Для любого технологического процесса, состоящего из n – операций,
качество которых обусловлено совокупным допуском δ1-n , вероятность
брака определится по формуле
n
p∆1−n = ∏ p∆i .
i =1
(6.4)
Рисунок 6.3 - Определение допусков на качество предыдущей и
последующей операций.
Из приведенных вероятностных уравнений видно, что если величина
р∆
превышает допустимую (для современных конструкций и условий
эксплуатации пренебрежимо малой величиной р∆1-2 можно считать < —
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
88
0,005, т. е. < — 0,5%), то надо изменить величину δ1-2 или соответствующими мерами изменить величины σi.
В случаях, когда задана допустимая вероятность брака при выполнении
последующей операции р∆2, по таблице интеграла вероятности
Φ (t ) =
2
2 ⋅π
x
∫e
−
t2
2
dt можно установить, что
0
δ2 = t⋅σ2 .
(6.5)
Пример 2.
Дано. При посеве семян кедра сибирского в лесном питомнике (рисунок 6.3) получено основное отклонение растений от оси рядка (стандарт)
σ1 = 2,3 см. Установленный допуск на отклонение растений от оси рядка δ1 = 2,5 см. При обработке навесным культиватором фактически получено поперечное основное отклонение края лапы (бритвы) σ2 = 4,0 см.
Определить такую величину защитной зоны z = δ1-2, чтобы брак, т. е.
подрезание растений при междурядной культивации, не превышал
р∆1-2 < 0,015, или 1,5 %.
Решение. По формулам (6.1), (6.4) и таблицам вероятности определяем
p ∆1 = 1 − Φ (
δ1
2,5
) = 1 − Φ ( ) = 0,2757;
σ1
2,3
p ∆1− 2 = 0,1015 = p ∆1 ⋅ p ∆ 2 ;
0,015
откуда p∆ 2 =
= 0,05445.
0,2757
Таким образом, Φ (
δ2
) = 1 − p∆ 2 = 0,9455.
σ2
δ
Далее по таблицам интеграла вероятности находим t = σ 22 = 1,92.
Подставляя найденные значения в формулу (6.5), получаем: δ2 = 1,92;
σ2 =1,94 ⋅ 4 = 7,7 см. Допустимая величина защитной зоны при обработке
лапчатым культиватором составит
z = δ1-2 = δ1 + δ2 = 2,5 + 7,7 = 10,2 см.
5 Оценка качества технологического процесса
Наиболее общей оценкой эффективности технологического процесса
являются сбор лесохозяйственной продукции с единицы площади и стоимость единицы продукции. Но этот сводный результат является следстви-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
89
ем эффективности отдельных составляющих операций. Оценку агротехнической эффективности технологического процесса и соответствующих
агрегатов можно обосновать с помощью так называемого коэффициента эффективности процесса.
Для установления значения коэффициента эффективности при работе
делают достаточно большое количество измерений, соответствующих
тому или иному технологическому показателю (например, глубине
вспашки), и строят кривую распределения частот. Вычертив эту кривую
(рисунок 6.4), определяют среднюю арифметическую и отграничивают
площадь кривой нормалями, восстановленными из точек абсциссы, соответствующих значению допусков агротехнического норматива.
Тогда коэффициент эффективности определится как отношение эффективной площади Fэ=F2+F3 (находящейся в пределах допусков ± ∆) к
общей площади F=F1+F2+F3+F4 (ограниченной кривой распределения)
Кэ =
Fэ
.
F
(6.6)
À,%
По физическому смыслу явления пределом для F3 является значение
F. Поэтому Кэ = 1,0 является при определенных значениях допусков показателем нормального технологического процесса, укладывающегося в пределы допусков. Чем меньше значение Кэ, тем хуже качество технологического процесса (по данному показателю), тем больше выходят отклонения
от средней за пределы допусков. Такая числовая оценка качества работ
пригодна для распределений любых типов.
30
20
10
F2 +F3
F1
F4
-∆
+∆
h,ñì
Рисунок 6.4 – График распределения глубины вспашки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
90
Качественная оценка технологического процесса характеризует лишь
агротехническую эффективность применяемых агрегатов. Прогрессивность избранной технологии и соответствующего комплекса машин должна быть подтверждена показателями экономической эффективности, прежде всего сбором продукции, величинами затрат труда и денежных затрат
на единицу продукции.
6 Поточная организация производственных процессов
Для создания непрерывности сложного технологического процесса
надо, во-первых, взаимно увязать производительность отдельных звеньев
применяемого комплекса машин, во-вторых, организовать непрерывную
транспортировку обрабатываемого материала.
При поточном производстве все процессы выполняются с помощью
различных типов машин, причем могут применяться несколько (группа)
однотипных машин. Число однотипных машин в группе зависит от отношения производительности машин различных типов. Суммарная суточная
W, га, м3, производительность каждой однотипной группы или, иначе, каждого звена потока может быть выражена в единицах площади
n
∑W
k =1
ck
= n ⋅ Wч ⋅ T ⋅ U ,
(6.7)
где n – число машинно-тракторных агрегатов или транспортных единиц; Wч – часовая производительность машинно-тракторного агрегата или
транспортной единицы; T – продолжительность работы за сутки, ч; U – количество предмета труда с единицы площади, т/га, м3/га; шт/га.
Условием непрерывности потока является равенство производительности по всем звеньям комплекса, т. е.
Σ Wc = n·Wч·T = n1·W1 ·Т1 = п2 ·W2 ·Т2 = … = пk ·Wk ·Тk .;
где индексы 1, 2, …, k обозначают отдельные составляющие звенья потока (группы однотипных машин).
Приравнивая производительности, можно варьировать количеством
агрегатов или транспортных единиц в звене ni и (в некоторых пределах)
суточной продолжительностью работы Тi и часовой производительностью
агрегата Wчi путем подбора типоразмера машин.
Из ряда звеньев выбирают основное, ведущее, которое определяет так
называемый такт производственного процесса (например, при выкопке
саженцев в лесном питомнике - выкопочные машины).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
91
По заданной суммарной суточной производительности ведущего звена определяется потребное число других звеньев
ni =
n ⋅ Wч ⋅ T
.
Wчi ⋅ Т i
(6.8)
Часто лесохозяйственные машины объединяются в единые транспортно-производственные комплексы. Зависимость между производительностью лесохозяйственных агрегатов и транспортных средств, работающих в комплексе, устанавливается уравнением
n ⋅ Wч ⋅ T ⋅ U =
nт ⋅ Т т ⋅ Qт ⋅ k г
, т,
2 ⋅ Lср
+ Т п− р
vср
(6.9)
где величины с индексом «т» относятся к транспортным средствам;
Lср - среднее расстояние, на которое отвозят груз, км; vср - средняя техническая скорость транспортных средств, км/ч; Qн - номинальная грузоподъемность транспортных средств, т; kг - коэффициент использования
грузоподъемности; Тп-р - средняя продолжительность простоя под погрузкой и разгрузкой, ч.
Решая уравнение (6.9) относительно nт, находят необходимое число
транспортных единиц для работы в едином потоке .
Контрольные вопросы
1. Каким международным стандартом регламентируется система
управления качеством продукции?
2. На какие группы делятся показатели качества для лесохозяйственной продукции?
3. Какие показатели качества относятся к срокам и продолжительности работы?
4 Какие показатели качества оценивают непосредственно протекающий лесохозяйственный процесс?
5. Какие факторы влияют на качество выполнения отдельной технологической операции технологического процесса?
6. Каким образом устанавливаются допуски на параметры технологической операции?
7. Как определяется необходимое число измерений параметров технологической операции?
8. Как установить допуск на технологическую операцию, основной
параметр которой есть функция сроков?
9. Каким образом определяется допуск на параметры технологической
операции с учетом допусков на предыдущую операцию?
10. Как оценивается качества технологического процесса?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
92
МОДУЛЬ 2
Технологические комплексы в лесном хозяйстве
Лекция 7
Технологические комплексы для рубок ухода
План
1 Лесоводственно-экологические основы рубок ухода
2 Виды, методы и нормативы рубок ухода
3 Технологические процессы рубок ухода
4 Системы машин и оборудования
1 Лесоводственно-экологические основы рубок ухода
Рубки ухода имеют смысл при интенсивной форме ведения лесного
хозяйства на условиях собственности или долгосрочной аренды, когда лесопользователь собирается в течение периода, сравнимого с оборотом
рубки, использовать лесные ресурсы, формируя при этом определенную
структуру лесного фонда. При этом мотивация для рубок ухода должна
формироваться не административными методами, а экономическими средствами. Лесопользователь должен быть заинтересован в длительном лесовыращивании и повышении качества леса. Поскольку рубки ухода и санитарные рубки ведут к улучшению древостоя, то в их проведении заинтересован собственник или арендатор на условиях долгосрочной аренды. В настоящее время решение о предоставлении во временное пользование лесных ресурсов, как правило, принимается на уровне региональных властей,
причем срок аренды в большинстве случаев ограничивается тремя-пятью
годами (по закону аренда ограничивается 49 годами).
В условиях Сибири открытые лесные площади, образовавшиеся после
сплошных вырубок, через 10-15 лет практически полностью возобновляются древесными породами. В зависимости от лесорастительных условий на них формируются молодняки различной густоты и состава. Густота сомкнутых молодняков насчитывает от 10 до 20 тыс. деревьев на 1 га.
Примерно на 3/4 площади молодняков преобладают хвойные породы (сосна, ель) с различной долей примеси березы и осины, а на 1/4 площади лиственные. С целью формирования древостоев с преобладанием хозяйственно ценных пород следует проводить рубки ухода.
Своевременные прореживания в хвойно-лиственных насаждениях
предотвращают отрицательное влияние березы на рост и развитие сосны и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
93
ели. Береза выступает конкурентом сосны и ели практически в течение
всей жизни древостоя. В раннем возрасте она заглушает сосну и ель, а в
более позднем охлестывает их боковые и верхушечные побеги. Так, в
средневозрастных ельниках (с участием 30 % березы в составе древостоя)
30-40 % ели находятся под пологом березы. Дальнейшее охлестывание
вершин ели приводит к суховершинности деревьев и снижению товарности древостоев [18].
Рубки ухода изменяют вертикальную, горизонтальную структуру и
строение древостоев, повышают почвенно-световой прирост оставшихся
деревьев. При рубках в чистых насаждениях регулируется густота. При
этом должны вырубаться, прежде всего, деревья будущего естественного
отпада. Это преимущественно деревья из подчиненной части древостоев.
Как правило, эти рубки приводят к повышению среднего диаметра древостоя. При проведении разреживаний происходят, прежде всего, изменения
в световом режиме насаждений, улучшается освещенность крон, происходит замена теневой хвои на световую, изменяются температура и влажность воздуха и почвы. Увеличение освещенности крон, оставляемых после рубки деревьев, резко повышает интенсивность фотосинтеза, что способствует увеличению прироста древесины. Зеленая масса полога после
прореживания быстро восстанавливается. Даже при сильных прореживаниях (до 40-50 % по запасу) зеленая масса полностью восстанавливается в
течение 7-10 лет.
Прореживание древостоя усиливает действие ветра, увеличивает силу, изгибающую ствол. В результате рубок ухода в ельниках в течение
первых лет корни деревьев имеют прирост по диаметру и в длину в 1,5 - 2
раза выше прироста корней в древостоях без рубок. Повышение интенсивности роста корней после прореживаний способствует улучшению корневого питания, что особенно важно для древостоев, произрастающих на
бедных и сухих почвах. Увеличение прироста корней и нарастание диаметра в комлевой части приводят к укреплению дерева в почве и смещению центра тяжести вниз, что придает деревьям большую устойчивость.
Прореживание древостоев является важным лесоводственным мероприятием по предупреждению ветровалов, особенно если рубка проводится в
молодом возрасте. К частым неблагоприятным явлениям в лесу следует
отнести снеговалы и снеголомы. От действия навалов снега страдают в основном деревья нижней части полога. Наиболее чувствительны к воздействию снега слаборазвитые деревья - с кронами неправильной формы, особенно однобокие, деревья со стволами, отклоняющимися от вертикального
положения, со слабой корневой системой. Снеговал зачастую проявляется
под воздействием ветра. В подчиненной части полога снежные массы на
кронах деревьев задерживаются довольно долго, в то время как на вершинах господствующих деревьев снег не накапливается. С увеличением густоты древостоя увеличивается число поврежденных деревьев. В чрезмерно
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
94
загущенных древостоях с большим количеством отставших в росте и с однобокой формой кроны деревьев могут наблюдаться их массовое повреждение и гибель. Прореживание древостоя с формированием симметричных
крон, удаление деревьев с наклоненными стволами способствуют устойчивости их к снеголому. Наибольшая устойчивость деревьев наблюдается
при использовании низового метода с интенсивным прореживанием. Комбинированный метод способствует снижению снеговала и снеголома, хотя
в меньшей степени, чем низовой. При верховом методе наблюдается увеличение повреждений. Поэтому в районах, где часты явления снеговала и
снеголома, верховой метод следует применять ограниченно. При выращивании устойчивых против снежных навалов ельников необходимо в раннем возрасте, с момента смыкания крон, стремиться к формированию такой сомкнутости, когда каждое дерево имеет достаточную площадь для
нормального формирования кроны.
Проведение прореживаний оказывает влияние на микроклиматический режим насаждений, изменяя ход почвенных процессов. Так, в сосняке черничном в период прореживаний на участках с интенсивностью рубок 35-40 % по запасу средняя за вегетационный период температура почвы на глубине 5-10 см на 1-1,5° выше, температура воздуха на высоте 2 м
на 0,5 - 1° выше, а относительная влажность на 5 % ниже, чем в древостоях без рубок.
Под влиянием прореживаний умеренной интенсивности влажность
почвы повышается на 5-10 %, и чем больше интенсивность, тем она выше.
Повышение влажности происходит сразу после прореживания, затем по
мере накопления зеленой массы (хвои) и корней наблюдается ее падение
до уровня древостоев без рубки. Эти изменения благотворно сказываются
на микробиологической деятельности организмов в лесной подстилке. Отмечено уменьшение гумуса на разреженных участках, что в свою очередь
свидетельствует об усилении процесса минерализации почвы. Накопление
и минерализация гумуса зависят от состава древостоев. Так, в еловолиственных древостоях при прореживаниях с полным удалением лиственных пород в большинстве случаев происходят повышение кислотности,
накопление грубого гумуса и, как следствие, - ухудшение общих свойств
почв. В сосняках, произрастающих на песчаных почвах, удаление из состава березы приводит к уплотнению подстилки, вызывает тенденции к
выносу из нее азота, фосфора, калия. Рубки ухода умеренной интенсивности вызывают несущественные изменения в свойствах верхних горизонтов
почвы. Систематические прореживания древостоев сильной интенсивности в неблагоприятных для их проведения условиях местопроизрастания
приводят к устойчивым нежелательным изменениям плодородия почвы и
снижению производительности древостоев.
Индикатором устойчивого изменения физико-химических свойств в
верхних
горизонтах
почв
является
растительность
травяно-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
95
кустарничкового и мохового ярусов. Эти изменения связаны с возрастом и
составом древостоя, почвенно-грунтовыми условиями, интенсивностью и
сроками повторяемости рубок. В хвойных древостоях после проведения
прореживаний усиливается рост кустарников и подлеска, а это, в свою
очередь, приводит к изменениям в гумусовом горизонте почв. К отрицательным проявлениям следует отнести появление злаков, уплотнение подстилки и разрастание ягодных кустарников. Это следует отнести, в первую
очередь, к условиям типа леса сосняк-брусничник. Влияние прореживаний
проявляется эпизодически, уменьшаясь с возрастом и усиливаясь после
очередной рубки с последующим затуханием. Умеренные прореживания
(при незначительном изменении состава древостоя) с ориентацией на последующее восстановление полога крон деревьев не вызывают существенных изменений на почвенном покрове и почвообразовательном процессе.
Практический интерес представляет еще один аспект устойчивости,
связанный с сохранением формы стволов деревьев после прореживаний
древостоя. Рубки с повышенной интенсивностью могут привести к изменению формы стволов деревьев, увеличению их сбежистости, уменьшению полнодревесности. Это в основном относится к деревьям по размерам
ниже средних. Чем крупнее дерево, тем устойчивее форма его ствола и
кроны.
В некоторых случаях, например, в целевых хозяйствах, ориентированных на получение высококачественного пиловочника, рекомендуется
проведение обрезки сучьев деревьев. Во многих странах мира обрезка
сучьев стала необходимым мероприятием при лесовыращивании. Это мероприятие позволяет получить высококачественный пиловочник и фанерное сырье. Обрезка сучьев способствует также снижению пожарной опасности древостоев. Проведение первой обрезки сучьев рекомендуется одновременно с первым прореживанием в возрасте 20-30 лет. Это обеспечивает быстрое зарастание срезов. Удалять живые ветви следует в количестве не более 30 % живой кроны. При этом потеря прироста будет незначительной.
Изъятие из древостоев деревьев потенциального отпада в значительной степени ограничивает выброс в атмосферу углекислого газа - продукта гниения и разложения древесного детрита, поддерживая тем самым положительный баланс кислорода в атмосфере.
Прореживание древостоев приводит к изменению всех компонентов
лесной экосистемы. Сохранение ее целостности и устойчивости может
быть обеспечено лишь при соблюдении научно обоснованных лесоводственно-экологических норм прореживаний древостоев по интенсивности и срокам повторяемости рубок.
2 Виды, методы и нормативы рубок ухода
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
96
Уход за лесами представляет собой осуществление мероприятий, направленных на повышение продуктивности лесов, сохранение их полезных
функций (вырубка части деревьев, кустарников, агролесомелиоративные и
другие мероприятия). Рубки ухода за лесом выполняются на основании
проекта освоения лесов (ст. 64 лесного кодекса РФ).
Целями рубок ухода за лесом являются: улучшение породного состава
лесных насаждений; повышение качества и устойчивости лесных насаждений; сохранение и усиление защитных, водоохранных, санитарногигиенических и других полезных свойств леса; сокращение сроков выращивания технически спелой древесины; рациональное использование ресурсов древесины.
В зависимости от возраста древостоев и целей ухода за лесом законодательно выделяются следующие основные виды рубок ухода: осветления,
прочистки, прореживания, проходные рубки, рубки обновления и переформирования, выборочные санитарные рубки.
Осветления, направленные на улучшение породного и качественного
состава молодняков и условий роста главной древесной породы, проводятся в молодняках до 20-летнего возраста.
Прочистки, направленные на регулирование густоты лесных насаждений и улучшение условий роста деревьев главной породы, проводятся в
молодняках (в возрасте 21- 40 лет). Они назначаются в чистых молодняках
с полнотой 0,9 и выше, а в смешанных – 0,6 и выше.
Прореживания, направленные на создание благоприятных условий
для правильного формирования ствола и кроны деревьев, назначаются в
хвойных древостоях с 41 до 60 лет, а в мягколиственных - в возрасте 21-30
лет. Прореживания назначаются в древостоях с полнотой 0,8 и выше, а если еще не сформировался желаемый состав, то с полнотой 0, 7 и выше.
Проходные рубки, направленные на создание благоприятных условий
для увеличения прироста деревьев, осуществляются после прореживаний
в течение одного класса возраста (в хвойных древостоях за 20 лет, а лиственных - за 10 лет) до наступления возраста главного пользования. Проходные рубки завершают отбор деревьев лучшего качества и создают благоприятные условия для увеличения прироста по объему лучших деревьев
и улучшения качества древостоя. Проходные рубки следует проводить в
смешанных (примесь лиственных пород 2 единицы состава и более) древостоях с полнотой 0,7 и выше, при меньшем участии лиственных - с полнотой 0.8. а в чистых – 0,9 и выше.
Рубки обновлении, проводимые в приспевающих, спелых и перестойных насаждениях направлены на создание благоприятных условий для
роста молодых перспективных деревьев. При рубках обновления в первую
очередь вырубаются деревья перестойного возраста, а также поврежденные и фаутные. Для сохранения остойчивости разреженных древостоев
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
97
следует оставлять па корню примесь березы и осины (не более 10 -15 %
каждой).
Рубки переформирования, проводимые в сформировавшихся средневозрастных и старшего возраста насаждениях, с целью коренного изменения их состава, структуры и строения путем регулирования и создания
благоприятных условий роста деревьев целевых пород, поколений и ярусов.
Рубки формирования ландшафта, направленные на формирование
лесопарковых ландшафтов и повышение их эстетической, оздоровительной ценности и устойчивости. Они проводятся, прежде всего, в насаждениях, прилегающих к местам активного отдыха, размещения отдыхающих,
расположения историко-культурных объектов, экскурсионных, туристических и экологических маршрутов.
При проведении всех видов рубок ухода за лесом обеспечивается
улучшение санитарного состояния лесных насаждений путем рубки усохших, поврежденных и ослабленных деревьев. При выполнении рубок ухода за лесом применяют хозяйственно-биологическую классификацию деревьев, согласно которой все деревья распределяются на три категории: I –
лучшие; II – вспомогательные; III – нежелательные. Лучшие деревья
должны быть здоровыми, иметь прямые, полнодревесные, достаточно
очищенные от сучьев стволы, хорошо сформированные кроны, хорошее
укоренение и предпочтительно семенной происхождение и отбираются
преимущественно из деревьев главной породы. В сложных лесных насаждениях такие деревья могут находиться в любом ярусе древостоя. К вспомогательным деревьям относятся деревья, способствующие очищению
лучших деревьев от сучьев, формированию их стволов и крон, выполняющие почвозащитные и почвоулучшающие функции. К нежелательным деревьям, подлежащим рубке, относятся: а) мешающие росту и формированию крон отобранных лучших и вспомогательных деревьев (охлестывающие их, затеняющие, мешающие нормальному развитию крон и т.д.); б)
неудовлетворительного состояния (сухостойные, буреломные, снеголомные, отмирающие, поврежденные вредными организмами, животными и
иными воздействиями); в) с неудовлетворительными качеством ствола и
кроны (искривленные, с сучками-пасынками, с сильно разросшейся кроной и большим сбегом ствола).
По пространственному размещению по площади лесного участка вырубаемых и оставляемых деревьев применяются следующие способы рубок ухода за лесом: равномерной рубки (разреживание), неравномерной
рубки (групповой, куртинной, коридорной), схематической рубки (по определенной схеме без учета признаков и качеств деревьев: коридорами,
площадками, полосами).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
98
Планируют рубки ухода на основании данных лесоустройства. Для
каждого участка, отобранного для ухода, составляют схему технологической сети для его освоения.
Нормативы рубок ухода. Основными нормативами рубок ухода являются: время начала и окончания рубок ухода, интенсивность и повторяемость. Нормативы рубок ухода позволяют формировать хозяйственно
цепные древостой от момента смыкания молодняков до возраста главной
рубки. При этом древостой должен поддерживаться в таком состоянии,
чтобы не снизить его конечный запас главного пользования.
Возрастные нормативы рубок ухода приведены в таблице 7.1.
Таблица 7.1 – Возрастные сроки рубок ухода за лесом
для Восточной Сибири
Виды рубок
ухода
Уход за молодняками
Прореживание
Проходные
рубки
Возраст лесных насаждений по преобладающим лесным насаждениям,
лет
сосна и листкедр
ель и пихта
берёза и осина
венница
до 40
до 40
до 40
до 20
41 - 60
41 - 80
41 - 60
21 - 40
более 60
более 80
более 60
более 40
Целостность и экологическая устойчивость разреженных древостоев
может быть обеспечена соблюдением норм по интенсивности и способу
рубок. Сроки и интенсивность прореживаний зависят от скорости накопления запаса. Надежным показателем, объективно отражающим динамику
запаса древостоев, пройденных рубками ухода, является средняя высота и
сумма площадей сечений (абсолютная полнота). Срок проведения повторных прореживаний наступает в тот момент, когда более чем на 20 % превышен табличный показатель, а вырубаемый запас обеспечивает окупаемость его заготовки. Режимы рубок ухода приведены в таблицах (Правила
ухода за лесом, утвержденные приказом МПР от 16 июня 2007 г. № 185).
В водоохранных лесах не допускается проведение рубок главного
пользования. Здесь после завершения периода проходных рубок ведутся
рубки обновления и переформирования. Проведение рубок обновления и
переформирования не ограничивается возрастом древостоя. Программа
рубок обновления и переформирования разработана с учетом возрастной
структуры, полноты древостоев, наличия жизнеспособного подроста и
тонкомера.
К абсолютно разновозрастным относятся древостой, в которых доля
запаса любого поколения не превышает 50 %. К условно одновозрастным
относятся древостой, в которых разница в возрасте не превышает двух
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
99
классов (40 лет) и более 90 % запаса приходится на одно поколение. К относительно разновозрастным отнесены все промежуточные варианты возрастной структуры: в таких древостоях на преобладающее условно одновозрастное поколение приходится более 50 % запаса. В вышеуказанной
категории древостоев при каждом приеме рубок полнота не должна снижаться менее 0,5.
3 Технологические процессы рубок ухода
Технологии рубок ухода очень разнообразны, но условно их можно
разделить на две группы: рубки ухода под пологом леса и рубки ухода на
основе подготовленных технологических коридоров.
В первом случае подготовительные работы минимальны, но требуются машины, функционирующие под пологом леса. Организация рубок ухода под пологом леса организовывалась на основе конной тяги. В настоящее время разрабатываются технологии рубок ухода под пологом леса на
базе малогабаритных пешеходных тяговых средств («железный» конь).
Технология рубок ухода включает ряд мероприятий.
Подготовительные работы - это операции по созданию необходимых условий для безопасного и эффективного выполнения основных работ в лесном массиве. Они включают в себя: обустройство лесных массивов, лесопогрузочных пунктов; обустройство мастерского участка, выбор
трасс вывозки древесного сырья, монтаж и демонтаж оборудования.
Обустройство лесных массивов. Если лесопользователь имеет участки лесного фонда в долгосрочном пользовании (в аренде), то за 2 года до
начала рубок ухода, в соответствии с утвержденным планом рубок, им подается соответствующая заявка в лесхоз, на территории которого размещены участки лесного фонда.
На участках лесного фонда, переданных в долгосрочное пользование,
отвод лесных массивов в рубку должен производиться при наличии планов рубок ухода, утвержденных в соответствии с материалами лесоустройства. Лесопользователи в план рубок очередного года в лесах всех
групп обязаны включать все оставленные ими недорубы и неухоженные
массивы прошлых лет. В противном случае лесорубочные билеты им не
выписываются.
Число, общая площадь и виды рубок ухода годичного лесфонда зависят от планируемых объема и номенклатуры выпускаемой в течение года
продукции из древесины, состава и качества насаждений, средней площади отводимой в рубку насаждений.
Объем каждой древесной породы для вырубки может быть установлен по формуле
S ⋅ q ⋅ ki
Qi =
,
(7.1)
10 4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
100
где S - площадь лесного массива, м2; q - средний запас древесного
сырья на 1 га, м3; ki - доля запаса расчетной породы в вырубаемом составе
древостоя.
n ⋅ Vi
ki =
,
(7.2)
10 ⋅ Vcp
где
п - число деревьев из 10, относящихся к расчетной породе
(группе пород, например хвойной, при составе насаждений 5Е1СЗБОс,
п = 6); Vi - средний объем хлыста расчетной породы, м3; Vсp - средний объем хлыста в насаждении.
Перед началом рубок проводят обустройство лесных массивов с учетом применяемых в них систем машин для рубок ухода. Преимущество
при этом должно отдаваться поквартальной организации рубок, при которой все рубки выполняются концентрированно на укрупненных участках.
В технологическую сеть каждого участка, где проводятся рубки ухода, входят: пасека, пасечный технологический коридор (ПТК), магистральный технологический коридор (МТК), погрузочные пункты (площадки) и зоны безопасности. В общем виде схема технологической сети участка для проведения рубок ухода показана на рисунке 7.1.
Пасекой называют часть отведенной под рубку площади, ограниченной ТК. Ширину пасеки измеряют от центров ТК. При широкой пасеке от
ее середины под углом 30 - 45° в сторону трелевки древесины симметрично прорубают к пасечным ТК дополнительные полоски (визиры) шириной 0,8 - 1,2 м. Технологические коридоры и пасеки обустраивают с учетом предполагаемой схемы рубок ухода.
Погрузочные площадки располагают по возможности у дорог и квартальных просек, на полянах, прогалинах и других, не покрытых лесом площадях.
Пасечные и магистральные ТК предназначены для проезда техники
при проведении рубок ухода и других лесохозяйственных работ. Они подготавливаются на ранних стадиях рубок ухода (при осветлении, прочистке,
первых прореживаниях) и служат базовыми дорогами на протяжении всего
периода эксплуатации леса.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
101
Рисунок 7.1 - Схема технологической сети участка леса [19]:
1 - погрузочные пункты; 2 - магистральные технологические коридоры; 3 - пасечные технологические коридоры; 4 - пасека; 5 - технологические визиры
Ширина ТК определяется расстоянием между стволами ближайших
деревьев, ограничивающих коридор с противоположных сторон. В качестве ТК должны использоваться в первую очередь имеющиеся дороги, просеки и другие, не покрытые лесом пространства. В насаждениях искусственного происхождения в качестве ТК используются, как правило, междурядья при ширине их, достаточной для прохождения машин. В лесных
культурах с междурядьем менее 3 м (в некоторых условиях и при более
широких междурядьях) ТК прокладывают поперек рядов культур. Пасечные ТК прокладывают обычно параллельно друг другу и, по возможности,
прямолинейно. Отклонения от прямой линии в ту или другую сторону допускаются, как правило, до 3 - 5 м на расстоянии между точками поворота
не менее 10 - 15 м.
При рубках ухода в молодняках ширина ТК устанавливается равной
3 м, в насаждениях старшего возраста - до 4 м. Прокладка более широких
ТК (5 м и более) в условиях, предусмотренных требованиями техники
безопасности, должна осуществляться с максимальным использованием
промежутков между деревьями. Магистральные ТК закладывают с таким
расчетом, чтобы длина пасечных ТК не превышала 250 м. Угол примыкания пасечных ТК к магистральным может быть разным, но не менее 50 -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
102
60°. При угле 90° в месте примыкания пасечного ТК делают закругления
по дуге, близкой к дуге окружности. Общая площадь ТК, прорубаемых при
прореживаниях, должна быть не более 20 % площади разрабатываемого
участка леса, при проходных рубках - не более 15 %, а при выборочных
санитарных рубках - не более 5 - 7%. Ширина машин вместе с агрегатами,
используемых для рубок ухода, должна быть меньше не менее чем на 1 м
ширины пасечного ТК.
При проведении рубок ухода за лесом допускается повреждаемость
оставляемых на выращивание древостоев: при осветлениях и прочистках
до 2 %, при прореживаниях и проходных рубках - до 3%. Технологии рубок ухода подразделяются в зависимости от ширины пасек, видов заготавливаемого древесного сырья и применяемых технических средств. В зависимости от ширины пасек выделяют:
1) широкопасечные технологии (ШПТ) с шириной пасек более 65 м
(обычно 80 - 120 м), при которых заготавливаемая древесина вытрелевывается на ТК лебедкой по специально подготовленным технологическим визирам. При ШПТ выборочная (селективная) рубка проводится почти на
всей площади. Без отбора деревья вырубаются на технологических визирах, площадь которых должна быть не более 6 % общей площади участка;
2) среднепасечные технологии (СПТ) с шириной пасек 25 - 65 м. Они,
в свою очередь, подразделяются на две подгруппы: а) технологии с шириной пасек 40 - 65 м, при которых возможна подтрелевка хлыстов (или деревьев) с центральных частей пасек, заключенных между соседними ТК,
без подготовки специальных технологических визиров; б) технологии с
шириной пасек 25 - 35 (до 40) м, при которых трелевку хлыстов (или деревьев) с пасек на ТК осуществляют, в основном, путем непосредственного
сбора их в пачки без подтрелевки.
При СПТ выборочное удаление деревьев может вестись на основной
площади участка, составляющей для первой подгруппы 90 - 95 % площади
всего участка, а для второй – 85 - 90 %. Сплошная (полосами) вырубка деревьев необходима на 5 - 15 % площади участка;
3) узкопасечные технологии (УПТ) с шириной пасек 15...25 м, при которых возможен вынос (без повала) срезанных деревьев в ТК машиной с
большим вылетом стрелы манипулятора (8 - 12 м). При УПТ вырубка
сплошными полосами деревьев ведется на 15 - 25 %общей площади участка;
4) линейно-пасечные технологии (ЛПТ) с шириной пасек 8 - 15 м, при
которых возможен вынос (без повала) срезанных в технологической полосе деревьев в ТК машиной с вылетом стрелы манипулятора 4 - 8 м. Вырубка деревьев сплошными полосами производится на 20 - 35 % общей площади участка;
5) линейно-куртинные технологии (ЛКТ), которые отличаются от ЛПТ
и УПТ тем, что при них вместо технологических полос более или менее
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
103
одинаковой ширины прокладываются извилистые ТК, копирующие по
возможности контуры куртин различных формы и размеров;
6) линейные технологии (ЛТ), при которых даже минимальная ширина
ТК близка к ширине технологических полос или меньшее не более чем в 23 раза. При сплошном уходе по всей площади участка расстояние между
ТК обычно менее 8 м. В зависимости от выполняемых операций эти технологии могут быть разделены на две подгруппы:
ЛТ технологии с выборкой деревьев в прилежащих к коридору узких
полосах;
ЛТ, при которых производится только сплошное (коридорное) удаление (уничтожение) деревьев.
По виду заготавливаемого древесного сырья технологии рубок ухода
можно разделить на: 1) технологии без заготовки сырья (продукции), при
которых вырубленные деревья не заготавливаются и не транспортируются
(остаются на месте, измельчаются и разбрасываются или собираются в небольшие кучи при малом перемещении по площади); 2) технологии с заготовкой щепы и (или) древесной зелени, при которых указанная продукция заготавливается путем переработки целых деревьев или их частей на
месте рубки или с выносом в ТК; 3) технологии с заготовкой хлыстов или
сортиментов либо с заготовкой хлыстов или сортиментов, щепы и (или)
древесной зелени, при которых в технологических полосах и ТК осуществляются валка деревьев, очистка их от сучьев, раскряжевка хлыстов на сортименты и может заготавливаться щепа и древесная зелень из сучьев, ветвей и вершин; 4) технологии с заготовкой деревьев, при которых осуществляется валка (срезание) деревьев в технологических полосах и транспортировка (трелевка) их по ТК.
На рисунке 7.2 в качестве примера показана технологическая схема
разработки лесосеки при выполнении рубок ухода с заготовкой хлыстов по
средне-пасечной технологии. Валку деревьев ведут вершинами на пасечный ТК под углом 20 - 40° к нему. Сучья обрубают на месте приземления
дерева. Чокеровку и трелевку хлыстов осуществляют на пасечном ТК без
заезда трактора в пасеку. Складирование и штабелевку хлыстов производят на специально подготовленной площадке (в кармане) у дороги или на
магистральном ТК. Схемы разработки пасек показаны на рисунке 7.3. При
разработке пасек с сохранением подроста (рис. 7.3,а,б,в,г) машины разворачиваются в местах, где нет подроста. При наличии подроста высотой зимой до 1 м, а летом – до 0,5 м разработку пасек ведут с валкой деревьев на
подкладочное дерево (рис. 7.3, в). По технологии без сохранения подроста
разрабатываются пасеки, на которых подрост отсутствует либо естественное возобновление невозможно.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
104
Рисунок 7.2 - Технологическая схема разработки лесосеки при
прореживании с заготовкой хлыстов [19]: 1 - поваленные деревья; 2 - пасечный
технологический коридор; 3 - магистральный технологический коридор; 4 - трактор с
пачкой хлыстов; 5 - погрузочная площадка; 6 - штабель древесины; 7- закругление пасечного технологического коридора
Разработку пасек при биологической сушке деревьев в массивах, содержащих не более 30% (рисунок 7.3, з) и более 30 % (рисунок 7.3, и) мягколиственных пород, применяют при сплаве древесины от рубок ухода.
При содержании лиственных пород менее 30% биологической сушке подвергаются только деревья лиственных пород.
Подготовительные операции рубок ухода
При отводе лесного массива в рубку проводят следующее работы: отграничивают кварталы визирами, на основании перечета определяют запас
древесины, средний объем хлыста, дают денежную оценку, составляют
план рубок ухода (абрис). Рубки ухода производится лесопользователем
по технологическим картам, согласованным с лесхозом, без которых лесо-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
105
рубочные билеты не выдаются. Лесопользователи после предварительной
передачи им лесосек по актам могут производить на них подготовительные работы. При этом размечаются волока, технологические коридоры,
подготавливаются погрузочные пункты. На все виды подготовительных
работ выписывается лесорубочный билет при наличии согласованных с
лесхозом технологических карт на их разработку. Заготовленная при этом
древесина включается в объем лесосечного фонда, отпускаемого лесопользователю.
Подготовка территории к рубке. Подготовка территории включает в
себя уборку опасных (сухостойных, зависших и т. п.) деревьев, разбивку
массивов на делянки и пасеки, разметку пасечных волоков, разметку и
разрубку погрузочных пунктов (верхних складов), магистральных волоков
и технологических коридоров. При машинной заготовке уборка опасных
деревьев производится в процессе выполнения основных работ.
Подготовка технологических коридоров. Подготовка технологических коридоров заключается в разметке и разрубке их со спиливанием деревьев на всей ширине коридора, а также в разделке и вытрелевке товарных валежных стволов. На сырых заболоченных участках требуется, кроме того, укладка сучьев на волок.
При несплошных рубках для снижения повреждаемости оставляемых
на корню деревьев по границам пасечных волоков в местах их примыкания к магистральным оставляют отбойные деревья из числа назначаемых
в рубку.
Подготовка лесопогрузочных пунктов. Подготовка погрузочных
пунктов необходима для обеспечения погрузки на лесовозный транспорт
древесного сырья, а также для создания запасов стрелеванных деревьев
(хлыстов). При сортиментной технологии на них производятся раскряжевка хлыстов на сортименты, сортировка и штабелевка сортиментов.
Погрузочные пункты устраивают вблизи лесовозных путей преимущественно на сухих, прямолинейных и горизонтальных участках или же с
небольшим уклоном в сторону пути (до 25 %). Допускается устройство
погрузочных пунктов на кривых участках при радиусе закругления для узкоколейной железной дороги (УЖД) не менее 100 м и автодороги - не менее 50 м и продольном уклоне пути не более 4 % на спуске и 3 % на подъеме на УЖД, 20 % на спуске и 10 % на подъеме на автодороге.
Состав и объем работ по подготовке погрузочных пунктов определяются типом технологического процесса лесохозяйственных работ и видом
применяемых механизмов и оборудования. Во всех случаях необходимо
произвести расчистку площадки, грубую планировку и разрубку зоны
безопасности. Расчистка площадки заключается в валке всех деревьев заподлицо с землей, уборке кустарника и подлеска, планировке площадки.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
106
Рисунок 7.3 – Схемы разработки пасек: а,б,в,г – с сохранением подроста; д,е,ж – без сохранения подроста;
з,и – при биологической сушке
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
107
Основные операции рубок ухода
Технологический процесс рубок ухода включает в себя два вида операций: обрабатывающие и переместительные. При выполнении обрабатывающих операций предмет труда (стоящее дерево) изменяет свое качество
(размеры, форму). При выполнении переместительных операций предмет
труда меняет свое положение в пространстве. К обрабатывающим операциям относятся: валка деревьев, очистка деревьев от сучьев, раскряжевка
продольная распиловка и дробление.
Валка деревьев с отделением стволовой части от корневой системы обрабатывающая операция, включающая в себя два элемента: срезание дерева (отделение ствола от корневой системы) и сталкивание или укладка в
заданное положение.
Очистка деревьев от сучьев - это обрезка, обрубка или обламывание
сучьев с поваленных деревьев. Обрезка сучьев - удаление сучьев с поваленных деревьев с помощью переносных моторных инструментов, передвижных или стационарных сучкорезных или многооперационных машин
или установок. В процессе рубок ухода обрезка сучьев может выполняться
после валки на пасеке или после трелевки древесины на лесопогрузочном
пункте.
Раскряжевка хлыстов - поперечное деление хлыстов на долготье и
(или) сортименты. Раскряжевка хлыстов производится после или в процессе (харвестерами) обрезки сучьев и поэтому может быть выполнена на
пасеке или ленте либо на верхнем складе.
Распиловка бревен - продольное деление бревна режущим инструментом на пиломатериалы. На рубках ухода распиловка может быть выполнена на верхнем складе.
К переместительным операциям при рубках ухода относятся формирование пачки (деревьев, хлыстов, сортиментов), трелевка, сортировка,
штабелевка, погрузка.
Формирование пачки деревьев и хлыстов осуществляется на пасеке
или ленте после валки и обрезки сучьев.
Формирование пачки сортиментов осуществляется путем сбора и погрузки бревен с тех мест, куда они были уложены после раскряжевки на
ленте или пасеке.
Трелевка - перемещение деревьев, хлыстов или сортиментов от места
валки до лесопогрузочного пункта (верхнего склада) или лесовозной дороги. Трелевка может осуществляться волоком, в полупогруженном и полностью погруженном состоянии.
Сортировка бревен - распределение бревен по породам, размерам и
качеству. Сортировка может осуществляться на пасеке или ленте в процессе формирования пачки сортиментов для трелевки (форвадером), в
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
108
процессе разгрузки пачки и штабелевки бревен на верхнем складе или погрузочном пункте.
Штабелевка круглых лесоматериалов (деревьев, хлыстов) - укладка
круглых лесоматериалов (деревьев, хлыстов) в штабель. Штабелевка осуществляется на лесопогрузочном пункте.
Погрузка древесины (леса) - комплекс операций по захвату, вертикальному и горизонтальному перемещению и укладке деревьев, хлыстов
или сортиментов на транспортные средства. Погрузка осуществляется па
лесопогрузочном пункте.
4 Системы машин и оборудования
Системой машин для рубок ухода называют совокупность машин
различного назначения, но с взаимосогласованными техническими и технологическими параметрами, предназначенных для выполнения всего
процесса работ по уходу за лесом. В состав системы входят машины,
предназначенные для выполнения в различной последовательности обрабатывающих (валка деревьев, очистка от сучьев, раскряжевка) и переместительных (трелевка, пакетирование, сортировка) операций.
В зависимости от вида применяемых технических средств для проведения рубок ухода можно выделить:
1) технологии на базе ручных мотоинструментов (кусторезов и бензиномоторных пил), обеспечивающих срезание древесно-кустарниковой
растительности и деревьев. Валка деревьев осуществляется бензопилами
«Тайга-214» или МП-5 «Урал-2», агрегатом ЭЛХА. Срезанные деревья
подтаскивают из пасек к технологическим коридорам трелевочной лебёдкой ЛТ-400 или тракторным подтрелёвщиком древесины ПДТ-0,3.
2) технологии на базе тракторных машин фронтального типа (катков, кусторезов-осветлителей и т.п.), обеспечивающих осветление лесных
культур путем подавления или срезания (уничтожения) древеснокустарниковой растительности сплошными полосами - коридорами вдоль
ряда лесных культур. Применение указанных машин может сочетаться с
выборочным срезанием растительности в технологических полосах (рядах
лесных культур) ручным инструментом;
3) технологии на базе кусторезов-комбайнов, в том числе манипуляторного типа, обеспечивающих уничтожение нежелательной древесной
растительности путем измельчения их в щепу с разбрасыванием ее по участку или накоплением и дальнейшей перевозкой к автомобильным дорогам;
4) технологии на базе бензопил, трелевочных тракторов, а также дополнительных технических средств для подтрелевки (трелевочных приспособлений, клещевых захватов), обеспечивающих валку деревьев, обрубку сучьев и вершин, подтрелевку деревьев, хлыстов или сортиментов к
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
109
ТК, трелевку деревьев и хлыстов по ТК к погрузочной площадке;
5) технологии на базе валочно-пакетирующих машин манипуляторного типа, обеспечивающих выборочное срезание, вынос деревьев (без валки) в ТК, укладку и формирование пачек из 2 - 5 деревьев для последующей трелевки тракторами. Обрезка сучьев и раскряжевка осуществляются
на верхнем складе (у погрузочной площадки) ручным мотоинструментом,
сучкорезной или сучкорезно-раскряжевочной машиной. Расстояние между
технологическими коридорами зависит от вылета манипулятора и может
быть от 10 до 30 м.
6) технологии на базе валочно-сучкорезно-раскряжевочной машины
(харвестера) и машины для транспортировки сортиментов (форвардера),
обеспечивающих валку деревьев, обрезку сучьев, раскряжевку на сортименты, погрузку и перевозку сортиментов к автомобильной дороге или на
верхний склад («скандинавская технология»). Это наиболее прогрессивная
технология, так как все рабочие операции для получения сортиментов
полностью механизированы и выполняются комплексом из двух машин харвестера и форвардера. При этом не требуется предварительная прорубка пасечных ТК. Первым идет харвестер и осуществляет выборочный повал деревьев, обрезку сучьев и раскряжевку хлыстов на сортименты в зоне
досягаемости манипулятора. После валки деревьев образуется ТК, вдоль
которого укладываются сортименты. Расстояние между коридорами примерно равно двум вылетам манипулятора. Форвардер заезжает задним ходом (если нет места для разворота) в конец ТК и, продвигаясь вперед, осуществляет сбор, погрузку сортиментов на грузовую платформу и подвозку
их на верхний склад или к автомобильной дороге.
При всех технологиях одновременно должна производиться очистка
пасек от порубочных остатков. Способы очистки выбирают в зависимости
от вида рубок ухода, возможности сбыта порубочных остатков, условий
произрастания. В зависимости от этих факторов очистка площадей может
осуществляться: укладкой порубочных остатков на ТК; сбором порубочных остатков в кучи для дальнейшего использования в качестве топлива
или для последующей переработки; сбором в кучи и оставлением их на пасеке для перегнивания; равномерным разбрасыванием измельченных порубочных остатков по площади; вытаскиванием порубочных остатков в
прогалины и другие свободные пространства для сжигания их в кучах с
обеспечением мер безопасности. Подобно с технологическими комплексами для рубок ухода можно познакомиться по книге [19].
Контрольные вопросы
1.С какой целью проводятся рубки ухода за лесом и каковы их основ-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
110
ные задачи?
2.В чем заключаются экологические аспекты рубок ухода за лесом?
3.В чем лесоводственная роль рубок ухода за лесом?
4.Особенности хозяйственно-биологической классификации деревьев
5.Какие основные виды рубок за лесом применяются в лесном хозяйстве?
6.С какой целью выполняют обрезку сучьев на растущих деревьях?
7.Какими нормативными документами определяются правила рубок
ухода за лесом?
8.Из каких основных технологических операций состоит технологический процесс рубок ухода с заготовкой древесины?
9.Из каких основных технологических операций состоит технологический процесс рубок ухода без заготовки древесины?
10.Как рассчитать количество вырубаемой древесины при рубках ухода?
11.Как обустраивается участок для проведения рубок ухода? Из каких
основных объектов он состоит?
12.Назовите основные элементы технологической сети участка, отведенного под рубку.
13.Какие существуют технологические схемы рубок ухода в зависимости от ширины пасек?
14.Какой вид древесной продукции производится при рубках ухода?
15.Какие основные требования содержит технологическая карта для проведения рубок ухода?
16.Для чего нужны пасечные и магистральные технологические коридоры и какова их ширина при различных видах рубок ухода?
17.Для чего нужны технологические коридоры при рубках ухода за лесом?
18.В чем заключается особенность рубок ухода под пологом леса?
19.Какие технологические комплексы применяются на рубках ухода?
20.Какие системы машин применяются при технологии рубок ухода под
пологом леса?
21.Какие работы при рубках ухода выполняются моторизованным инструментом?
22. В чем преимущества рубок ухода на основе форвардеров и харвестеров?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
111
Лекция 8
Технологический комплекс содействия естественному
лесовосстановлению и реконструкций насаждений
План
1 Эколого-лесоводственные аспекты содействия естественному лесовосстановлению
2 Технологии заготовки древесного сырья с сохранением подроста
3 Лесоводственная оценка технологий заготовки древесного сырья
4 Минерализация почвы
5 Восстановление осеменителями
6 Реконструкция малоценных насаждений
1 Эколого-лесоводственные аспекты содействия естественному
лесовосстановлению
Лесовосстановление осуществляется в целях восстановления вырубленных, погибших и поврежденных лесов. Лесовосстановление
должно обеспечить восстановление лесных насаждений, сохранение
биологического разнообразия лесов, сохранение полезных функций лесов. Лесовосстановление осуществляется путём естественного, искусственного или комбинированного восстановления лесов. На лесных участках, представленных в аренду для заготовки древесины, лесовосстановление осуществляется арендаторами этих участков (часть 2 статьи 62
Лесного кодекса РФ).
Естественное восстановление лесов осуществляется за счет мер
содействия лесовосстановлению: путём сохранения подроста лесных
древесных пород при проведении рубок ухода лесных насаждений, минерализации почвы, огораживания и т.п.
Искусственное восстановление лесов осуществляется путём создания лесных культур: посадки сеянцев, саженцев, черенков или посева
семян лесных растений.
Комбинированное восстановление лесов осуществляется за счёт сочетания естественного и искусственного лесовосстановления.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
112
Лесовосстановление осуществляется в соответствии с проектом освоения лесов. Проект лесовосстановления должен содержать: характеристику местоположения лесного участка (наименование лесничества или
лесопарка, номер квартала, номер выдела, площадь лесного участка);
характеристику природно-климатических условий лесного участка (в
т.ч. рельефа, гидрологических условий, почвы и др.); характеристику
вырубки (количество пней на единице площади, состояние очистки вырубок от порубочных остатков и валежной древесины, характер и размещение оставленных деревьев и кустарников, степень задернения и
минерализации почвы); характеристику имеющегося подроста и молодняка лесных древесных пород (состав пород, средний возраст, средняя
высота, количество деревьев и кустарников на единицу площади, состояние лесных насаждений и его оценка и др.); обоснование проектируемого способа лесовосстановления; сроки и способы выполнения работ; показатели оценки качества лесовосстановления.
В лесах, поврежденных техногенным или антропогенным воздействием, способы лесовосстановления должны обеспечивать формирование
лесных насаждений, устойчивых к указанным факторам повреждения.
Главные древесные породы (сосна, ель, лиственница, дуб, бук, кедр и
другие) при определенных условиях обладают способностью восстанавливаться естественным путем. Учет особенностей каждого способа восстановления имеет значение, так как лесовосстановительные работы приходится выполнять на огромной территории страны с разнообразными лесорастительными условиями.
Естественное восстановление намного сокращает сроки выращивания
леса при низких затратах труда и средств. Естественное возобновление
формирует насаждения высокой продуктивности, сохраняет благоприятные водно-физические показатели почв, исключает необходимость применения лесовосстановительной техники в труднопроходимых местах с избыточно увлажненными, торфяными почвами и в горных местностях. Положительная роль естественного семенного возобновления наиболее ярко
проявляется на вырубках с большим количеством пней, где создание лесных культур сопряжено с необходимостью частичной или сплошной раскорчевка пней, а следовательно, и существенным ухудшением воднофизических свойств почв. На всех этапах выращивания леса важно всемерно содействовать естественному возобновлению, использовать все
возможности природы, а самое главное - определить, в каких зонах, в типах леса, при каких способах рубок следует ориентироваться на естественное возобновление и в каких - на лесные культуры.
При искусственном лесовосстановлении исключается замена хвойных
пород лиственными, регулируется необходимый породный состав, обеспечивается равномерное расположение и необходимое количество растений
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
113
на площади, создается возможность более рационального использования
механизмов, в некоторых случаях повышается продуктивность леса по
сравнению с естественными древостоями.
Однако искусственное лесовосстановление требует значительных трудовых и денежных затрат, вызывает отрицательное воздействие механизмов на почву. Так как трактор с навесными орудиями по одному и тому же
следу проходит несколько раз, глубина его колеи нередко достигает 16 - 18
см. Особенно заметны эти отрицательные последствия в северных таежных районах страны, в зонах с долговременной мерзлотой, где на восстановление экологического равновесия требуются десятки или сотни лет.
Для искусственного возобновления необходимо применение энергоемких
агрегатов, а следовательно, возрастают и расходы металла, горючего, людских и денежных ресурсов.
Нельзя упускать из виду и тот факт, что около 34 % общей площади
лесного фонда нашей страны занято горными лесными массивами. Условия рельефа и наличие каменистых пород затрудняют восстановление леса
искусственным способом. Это свидетельствует о необходимости тщательного анализа конкретных условий при решении вопроса об искусственном
или естественном возобновлении.
Естественное возобновление бывает семенным и вегетативным (порослевым). Хвойные породы возобновляются только семенным путем, а
лиственные - семенным и порослевым. Рост семенных насаждений в первые годы жизни более замедленный, но они более продуктивны и устойчивы к неблагоприятным воздействиям внешней среды, и качество древесины у них выше, чем у порослевых.
Естественное возобновление хвойных пород за счет появления самосева, подроста и молодняка принято подразделять на предварительное, последующее и сопутствующее. Предварительное возобновление происходит
под пологом растущих насаждений до их рубки. Последующее - возобновление, появившееся после рубки древостоев за счет падающих семян из
оставленных семенников, семенных куртин, стен леса или прежних запасов семян в почве.
Сопутствующее возобновление обычно происходит в процессе проведения постепенных и выборочных рубок, когда сам процесс рубки способствует появлению самосева и развитию подроста, так как создаются лучшие условия освещенности и уменьшается конкуренция в борьбе за элементы почвенного питания.
Важнейшим фактором обеспечения естественного возобновления является наличие семян. Обычно в годы обильных урожаев, которые называют семенными, урожай сосны и ели достигает 2,5 кг/га. Выпавшие из
шишек семена попадают на почву под полог насаждения или под действием ветра распространяются на расстояние до 250 м. Это имеет немаловажное значение при естественном возобновлении прилегающих к стенам леса
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
114
вырубок или концентрированных вырубок от сохраненных при рубке семенников.
Из выпавших на почву семян появляются проростки или самосев. Под
самосевом обычно понимают появившееся из семян под пологом леса или
на вырубках молодое поколение главных пород в возрасте до 2 лет. Появлению и развитию самосева способствуют минерализованная и оптимально увлажненная почва, хорошая ее прогреваемость и не прямой, обжигающий, а рассеянный свет. Наличие травяного или мохового покрова, а также
плотно сомкнутого яруса из кустарников хвойных пород значительно
снижает вероятность появления самосева.
Самосев перерастает в подрост. Подрост - возобновившееся под основным пологом жизнеспособное поколение главных пород, которое при
благоприятных условиях может обеспечить естественное возобновление
леса. Подрост хвойных пород по высоте подразделяется на три категории:
мелкий (0,1 - 0,5 м), средний (0,6 - 1,5 м), крупный (более 1,5 м); по густоте
- на четыре категории: редкий (до 3 тыс. растений на 1 га), средний (3 - 8
тыс.), густой (8 - 13 тыс.) и очень густой (более 13 тыс.).
Молодняк - жизнеспособные, хорошо укоренившиеся деревья главной
породы диаметром 4 - 12 см и высотой более 2,5 м, способные участвовать
в формировании будущего насаждения. Разновозрастные насаждения
обычно имеют больше подроста, чем одновозрастные, что объясняется более благоприятными условиями обсеменения. Среднеполнотные насаждения также характеризуются обильным самосевом и подростом, так как условия освещенности под их пологом более благоприятны.
Оценка естественного возобновления
Планирование мер содействия естественному возобновлению (сроки,
способы проведения и их интенсивность) должно осуществляться, исходя
из данных о предварительном возобновлении или прогноза последующего
возобновления. Поэтому под пологом леса, на лесосеках и свежих вырубках закладывают равномерно расположенные по территории пробные
площади. Их размер зависит от размера исследуемой площади и обычно
составляет 50 х 50 м или 100 х 100 м. На пробных площадях, отграниченных столбами, закладывают учетные площадки. Если возраст подроста не
превышает 5 лет, то размер площадок - 4 м2, если 6 - 10 лет - 5 - 10 м2, если
11 - 15 лет - 0,1 - 0,2 га. Количество учетных площадок на пробной площади зависит от зоны интенсивности ведения лесного хозяйства и составляет
в среднем 15 - 25 шт. Вместо пробных площадок и учетных площадок учет
самосева и подроста на вырубках осуществляют на учетных полосах шириной 4 м, заложенных поперек вырубки. На полосах выделяют учетные
площадки: при очень густом подросте не менее 0,5 % общей площади вырубки, при густом - 1, средней густоты - 1,5 и редком - 2 %.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
115
На учетных площадках считают всходы и подрост отдельно по хвойным породам и названным группам высот. Возраст подроста определяют
по годичным кольцам трех растений от каждой из следующих групп возраста: I - 1 - 5 лет, II - 6 - 10 лет, III - 11 - 15 лет.
Общее количество самосева и подроста на 1 га (N) определяется по
формуле (шт.)
N = 10000 n / Р ,
(8.1)
где n — общее число всходов и подроста на всех площадках в половинном размере, шт.; Р — общая площадь всех учетных площадок, м2.
Зависимость естественного возобновления от типа леса
Положительные результаты естественного возобновления хвойных
пород зависят от многих природных и экологических факторов, состава и
возрастной структуры насаждения, его густоты и плодородия почв. Однако
основное значение для появления подроста имеет тип леса.
Лучшими условиями для предварительного естественного возобновления ели в европейской части таежной зоны являются брусничниковые и
черничниковые типы леса. В них еловый подрост под пологом леса занимает 60 - 70 % территории, а в зоне южной тайги - 80 - 95 %. В кисличниковых, сложных и близких к ним типах леса условия для появления подроста под пологом леса значительно хуже из-за интенсивного развития
травяного покрова и кустарниковой растительности. Обычно здесь наиболее интенсивно происходит замена хвойных пород лиственными, причем
долевое участие лиственных пород в 10 - 20 раз больше, чем хвойных. В
долгомошниковых и сфагновых типах леса естественное возобновление
ели ограничивается хорошо развитым моховым покровом и избыточным
увлажнением почвы.
Помимо чистых еловых насаждений, еловый подрост появляется также под пологом лиственно-еловых и лиственных древостоев, произрастающих среди хвойных. В подзоне средней тайги еловый подрост занимает 60 % площадей поступающих в рубку березовых насаждений и 60 - 65 %
осиновых, в подзоне южной тайги - соответственно 70 и 75 %.
Успешно возобновляется в таежной зоне сосна, для естественного возобновления которой благоприятны лишайниковые, брусничниковые и
черничниковые типы леса. При соблюдении соответствующих условий ведения хозяйства под пологом таких насаждений в возрасте рубки обычно
формируется подрост высотой 1-2 м, а также разновозрастный хвойный
молодняк - 7-10 тыс. растений на каждом гектаре.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
116
Помимо сосны, в зеленомошниковой группе сосновых лесов появляется также еловый подрост, в кисличниках он занимает 65 % площади, в
черничниках - 40, в брусничниках - 20-25 %.
Зональные особенности естественного возобновления хвойных пород
Успешное естественное возобновление сосны, ели и других хвойных
пород во многом зависит также от лесорастительной зоны. Выбор оптимальных соотношений естественного и искусственного лесовосстановления особенно важен для малонаселенных территорий таежной зоны Западной и Восточной Сибири со слаборазвитой сетью дорог с твердым покрытием, преобладанием временно переувлажненных и избыточно увлажненных почв.
В таежной зоне России выделено три подзоны: северная, средняя и
южная тайга. Наименее благоприятными условиями характеризуется подзона северной тайги, где на значительной части заболоченной территории
преобладают торфяно-болотные, подзолистые, подзолисто-болотные и
торфяные почвы с древостоями низких классов бонитета, преимущественно еловыми и березовыми. Еще более напряженными лесорастительными
условиями характеризуется подзона северной тайги Западной Сибири.
Здесь около 70 % площади занято торфяными и моховыми болотами и
только 30 % - сосновыми и еловыми лесами низких бонитетов. В таких условиях естественное возобновление обеспечивается на 55 - 60 % площади
поступающих в рубку насаждений. В будущем в северотаежных условиях
Западной Сибири естественным семенным способом должно обеспечиваться восстановление 70 - 80 % поступающих в рубку насаждений.
Подзона средней тайги характеризуется несколько лучшими лесорастительными условиями, однако значительная часть ее лесного фонда представлена сырыми и влажными типами леса с торфяно-болотными и подзолистыми почвами. В подзоне преобладают еловые леса III - IV бонитетов и
лишь по водоразделам - сосново-еловые с примесью березы и осины. В
среднетаежной подзоне Западной Сибири под лесными угодьями находится 49 % площади, под болотами - 51 %.
В сырых и влажных типах леса при искусственном восстановлении
от движения тракторов по вырубкам происходит нарушение экологической обстановки, поэтому и здесь отдается предпочтение естественному
возобновлению, которое обеспечивает восстановление 60 - 65 % поступающих в рубку насаждений.
В подзоне южной тайги преобладают влажные типы леса на дерновоподзолистых и супесчаных почвах разной степени оподзоленности. Основные типы леса - ельники-черничники - II - III классов бонитета и сосняки-зеленомошники - II класса бонитета. Ель занимает 48 % площади, сосна
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
117
- 29 и береза - 19 %. Естественное возобновление происходит здесь на 55 60 % площади вырубок.
В таежной зоне Восточной Сибири 70 % территории заняты лиственничными лесами и только 30 % - елово-пихтовыми и частично сосновыми
лесами. В северной части тайги, где сосредоточены чистые лиственничные
древостой с незначительной примесью березы, возобновление происходит
успешно. В южной подзоне с преобладанием сосны на западе и лиственницы на востоке этот процесс достигает максимального развития. Поэтому
и в этих условиях все лесохозяйственные мероприятия (формирование насаждений необходимой полноты, удаление разросшегося травяного и кустарникового покрова и др.) должны быть направлены на содействие естественному возобновлению, а при рубках главного пользования - на повсеместное сохранение подроста и молодняка.
2 Технологии заготовки древесного сырья с сохранением подроста
Среди различных мер содействия естественному возобновлению наиболее важное значение имеют способы рубок, обеспечивающие сохранение подроста. В нашей стране приняты 3 основных метода разработки лесосек: широкопасечный, среднепасечный и узких лент.
На каждую делянку лесозаготовитель составляет технологическую
карту, в которой указывает технологию и сроки проведения лесосечных
работ, способы очистки от порубочных остатков, дает схему размещения
волоков, погрузочных площадок и лесовозных дорог, определяет площадь,
на которой должны быть сохранены подрост и молодняк, и процент их сохранности.
По широкопасечному методу лесосеку разбивают на пасеки шириной
60 - 80 м. Посредине каждой пасеки прорубают волок шириной 7 - 9 м, пни
на волоке срезают до уровня почвы. Разработку лесосеки начинают с дальних участков пасек. На разделенной трелевочным волоком полосе пасеки
шириной 15 - 20 м сначала срубают крупное дерево, причем валят его под
углом 45° к границе пасеки. Это дерево называют подкладочным. Затем,
начиная от волока, на подкладочное дерево вершиной к волоку веером валят деревья так, чтобы их комли лежали на подкладочном дереве, а вершины укладывались одна на другую. Количество поваленных таким образом
деревьев должно обеспечить рейсовую нагрузку трактора. Зачокеровав поваленные деревья за комель, тракторист подтягивает их по подкладочному
дереву, в результате чего мелкий подрост не уничтожается, а только подгибается. Благодаря тому, что комли деревьев находятся на подкладочном
дереве, они легче чокеруются и производительность труда возрастает на 10
- 15 %. Применение такой технологии обеспечивает сохранение при разра-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
118
ботке лесосек в зимний период 60 - 70 % подроста высотой до 0,5 - 0,7 м.
При наличии более крупного подроста она неэффективна.
По среднепасечному методу участок также разбивают на пасеки шириной 30 - 40 м. В центре пасеки прорубается полоса шириной 12 м. В середине этой ленты укладывают порубочные остатки, а края используются
как трелевочные волоки.
В отличие от широкопасечной технологии хлысты трелюют за вершину на боковых полосах, ширина которых после прорубки центральной ленты составляет 12 - 14 м, валку деревьев проводят под углом не более 40°.
Благодаря тому, что трелевочный трактор практически не движется по лесосеке, а трелевка проводится за крону, обеспечивается достаточно высокая сохранность подроста.
Наиболее широкое применение на практике получил метод узких
лент. При этом методе ограничение выделов на местности проводят до
разработки лесосек, валку деревьев осуществляют вершиной на волок в
направлении трелевки, трелевку проводят за вершину. Крупные сучья и
вершины обрубают и укладывают на волок шириной 4 - 5 м. Оставшуюся
часть сучьев обрубают на верхнем складе. Ширина пасек равна однойдвум высотам древостоя (25 - 30 м). Эффективность этого метода зависит
от ширины пасек: если она равна высоте древостоя, в межполосном пространстве сохраняется 80 - 85 % подроста, при двойной высоте — 70 - 75
%.
Современные методы разработки лесосек, обеспечивающие сохранение подроста
В настоящее время при проведении постепенных и выборочных рубок, а также на сплошных лесосеках с хозяйственно-ценным подростом и
молодняком применяют, как правило, узкопасечный способ разработки лесосек, обеспечивающий наиболее высокую их сохранность в любой сезон
рубки. При валке деревьев бензопилами и трелевке леса тракторами ширина пасек равна полуторной высоте древостоев. В последние годы в связи с
появлением нового поколения лесозаготовительных машин ширину пасек
устанавливают не только в зависимости от наличия подроста и высоты
древостоя, но и от марки лесозаготовительной машины. Трелевочные тракторы и машины перемещаются только по технологическим коридорам.
Валочно-пакетирующая машина предназначена для срезания деревьев
и укладки их в пачки, удобные для трелевки. Машина сконструирована на
базе гидравлического экскаватора ЭО-4121 и узлов трелевочного трактора
ТТ-4. Ее целесообразнее применять на валке хлыстов со средним объемом
0,4 - 0,7 м3. Учитывая, что вылет стрелы составляет 8 м, машина может
разрабатывать ленту шириной 14 - 15 м. С одной остановки она спиливает
5 - 10 деревьев, часовая производительность валки и пакетирования - 60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
119
деревьев. Машиной управляет один тракторист. Технологический цикл заключается в следующем: тракторист наводит на растущее дерево захват срезающее устройство, защемляет его захватами, срезает цепной пилой,
установленной на срезающем устройстве, а затем поворачивает платформу
с деревом в направлении волока и укладывает его в штабель. В результате
таких технологических операций на пасеке сохраняется практически весь
подрост, так как ни при срезании, ни при трелевке деревьев трактор на нее
не заезжает.
Ширина волоков не должна превышать 4 - 6 м, а при проведении постепенных и выборочных рубок с использованием малогабаритных тракторов - 3 м.
Во влажных типах леса, преимущественно в черничниковых, для укрепления волоков производят укладку порубочных остатков и уплотнение
их гусеницами трактора. На избыточно увлажненных почвах, в долгомошниковых, сфагновых, торфяно-болотных и близких к ним типах леса делянки с подлежащим сохранению подростом и молодняком, как правило,
разрабатывают в зимний период.
В соответствии с инструкциями площадь пасек с сохранившимся подростом после проведения всех лесосечных работ, включая очистку и вывозку древесины, должна быть при повале бензопилами и трелевке тракторами не менее 75 %, а при применении валочно-пакетирующих машин —
60 % общей площади делянки с подростом и молодняком.
3 Лесоводственная оценка технологий заготовки древесного
сырья
Сохранившейся после лесозаготовок подрост и молодняк еще не гарантируют формирование будущего высокопродуктивного древостоя, особенно если он расположен неравномерно. Будучи высвобожденным из-за
сомкнутого древесного полога и выставленным на свет, подрост претерпевает большие физиологические изменения и часто повреждается от прямых солнечных лучей и морозов.
Для обеспечения сохранности подроста за ним необходим своевременный тщательный уход. Освобождение подроста из-под полога материнского насаждения лучше всего проводить в осенне-зимний период физиологического покоя, когда реакция растения на изменение окружающей
обстановки проходит не так интенсивно, как летом. Слой снегового покрова защищает растение от механических повреждений. Обычно при зимней
тракторной трелевке отпад елового подроста высотой 0,5 м составляет 30 40 %, высотой 0,5 - 1,5 м - 15 - 20, высотой более 1,5 м - 18 - 32 %. В дальнейшем судьба подроста определяется многими факторами, главное значение среди которых имеют условия освещенности и его конкурентоспособность. Резкое выставление на свет древостоев в первый же год после рубки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
120
приводит к ожогам хвои. При затенении кустарниковой или древесной породой подрост испытывает световое и корневое угнетение. В последующие
годы доминирующее положение на вырубках начинает занимать не подрост, а интенсивно развивающиеся при обилии света корневые отпрыски
осины, самосев березы, ольхи, черемухи, лещины и др. Нужен сложный
комплекс мероприятий для формирования будущего полноценного насаждения из подроста и молодняка. Из системы мер наиболее важную роль играют следующие: ручная оправка подроста, прижатого порубочными остатками, стволами или валежником, обрезка сухих или поврежденных ветвей, высвобождение от сильно разросшихся кустарников. В последующие
2 - 3 года наиболее необходимы своевременные рубки ухода, так как конкурентоспособность подроста в сравнении с лиственными породами чрезвычайно низка. При этом хаотичное редкое расположение подроста на вырубках не дает возможности применить какой-либо высокопроизводительный механизм для рубок ухода. Поэтому затраты труда и средств в этом
случае могут стать даже выше, чем при искусственном лесовосстановлении. Рекомендуется применять технологию коридорного ухода за подростом, несмотря на то, что при этом уничтожится часть подроста. Суть ее заключается в следующем. На вырубках с достаточным количеством подроста прокладываются технологические коридоры шириной 2,5 м, расстояние
между центрами которых можно варьировать от 7 до 14 м. Для этой цели
прежде всего необходимо использовать систему волоков, заложенных для
валочно-пакетирующих машин. Для прокладки одного дополнительного
коридора между волоками можно применять кусторезы с активными рабочими органами и корчеватели. По технологическому коридору шириной
2,5 м может двигаться трактор с электродвигателем и набором электрорежущих рабочих органов (типа АРУМ). Рабочий оператор электропилой
срезает сильно разросшиеся древесные, кустарниковые породы, а также
поврежденные и отставшие в росте подрост и молодняк. Для последующего ухода за подростом и молодняком должна быть разработана система
биотехнических мероприятий.
Эффективность последующего возобновления
Как уже отмечалось, подавляющая часть самосева и подроста появляется под материнским пологом особенно тогда, когда полнота насаждений
составляет 0,5-0,6. Однако больший удельный вес самосева и подроста
приходится на последующее возобновление от оставленных при рубках
семенников, стен леса и почвенного запаса семян хвойных пород. Последующее возобновление может осуществляться на вырубках естественным
путем без вмешательства человека и при его участии. У разных пород оно
происходит неодинаково. Последующее возобновление сосны, например,
особенно в лишайниковых типах леса, начинается сразу же после рубки и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
121
нередко растягивается на много лет. Наиболее благоприятные условия для
последующего возобновления сосны складываются в вересковых типах леса. Этому способствует хорошо развитый вересковый покров, под прикрытием которого лучше сохраняются всходы сосны. За относительно небольшое время сосна может занять большие территории.
В брусничниковом типе леса естественное возобновление сосны происходит несколько хуже, чем в лишайниково-вересковом, и в значительной
мере зависит от наличия и состояния источников обсеменения. В черничниковом типе леса успешное возобновление главной породы наблюдается
только тогда, когда имеются источники обсеменения и своевременно проводятся мероприятия по содействию естественному возобновлению. В
долгомошниковых типах леса естественное возобновление может произойти только при условии минерализации почвы и разрушения поверхностного покрова мхов. Без вмешательства человека процесс естественного возобновления растягивается здесь на длительный период, что нежелательно
особенно для участков с благоприятными лесорастительными условиями.
К мероприятиям, способствующим естественному возобновлению,
обычно относят очистку мест рубок, огневую и механическую минерализацию почвы, оставление семенников, наблюдения за состоянием стен леса.
Оценка очистки вырубок
В лесном хозяйстве очистка мест рубок является обязательным мероприятием, обеспечивающим улучшение противопожарного и санитарного
состояния леса. Она применяется также перед искусственным восстановлением вырубок.
Очистка мест рубок широко применяется и как средство активизации
естественного возобновления. Существует два основных способа очистки
мест рубок: механический и контролируемый огневой. При механическом
способе порубочные остатки сгребаются в кучи или валы тракторным сучкоподборщиком ПС-5. Очистка лесосек часто совмещается с поджиганием
остатков в кучах.
Большой лесоводственный эффект достигается в тех случаях, когда
применяется строго контролируемый огневой пал, в результате сгорают
порубочные остатки и тонкий слой лесной подстилки. При контролируемых палах формируется благоприятный субстрат для самосева, сжигаются
порубочные остатки и валежник, что способствует уменьшению пожарной
опасности. При частичном выгорании травяной и кустарниковой растительности уменьшается их конкурирующее воздействие на всходы и подрост.
Контролируемый огневой пал должен устраиваться специалистами со
строгим соблюдением правил противопожарной безопасности и учетом
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
122
метеорологической обстановки. В местах его проведения должны находиться бульдозер на тракторе ЛХТ-55 и почвообрабатывающие орудия для
прокладки противопожарных полос. Перед пуском пала проверяется противопожарная устроенность территории. При сравнительно малых затратах
труда и средств этот метод в отдельных типах леса обеспечивает хорошие
результаты.
4 Минерализация почвы
Минерализация почвы является эффективным средством, способствующим последующему естественному возобновлению. Она должна проводиться почвообрабатывающими орудиями, не благоприятствующими
развитию травяной растительности, в годы предполагаемого обильного
появления семян сосны от сохраненных семенных куртин и прилегающих
стен леса. Перед этим убирают порубочные остатки и валежник сучкоподборщиком ПС-5 в агрегате с лесохозяйственным трактором ЛХТ-55.
В лишайниковых и вересковых типах леса со слаборазвитым травяным покровом минерализацию почвы осуществляют покровосдирателями
якорным ЯК-1 и дисковым ПДН-1 в агрегате с лесохозяйственным трактором, при редком расположении пней на вырубках - культиваторами КЛБ1,7, КДС-1,8.
В брусничниковых типах леса с сильно развитым травяным покровом
минерализацию почвы проводят навесными плугами ПКЛ-70, ПЛ-1, ПЛД1,2 и ПЛШ-1,2. Следует избегать применения фрез, активно стимулирующих развитие напочвенного покрова.
В черничниковых типах леса, где отмечаются временное переувлажнение почвы и активный рост травостоя, минерализацию почвы осуществляют преимущественно отвальными плугами ПКЛ-70, ПЛН-1 с таким расчетом, чтобы опавшие семена попадали на микроповышения в виде пластов и не вымокали от избытка влаги.
Если вырубки возобновились лиственными породами, то находящийся под их пологом подрост хвойных не может выдержать конкуренции в
борьбе за свет, элементы почвенного питания и погибает. Поэтому рекомендуется опрыскивать почву арборицидами, которые уничтожают менее
ценные лиственные породы и создают благоприятные условия для развития и роста самосева и подроста хвойных.
Когда проводится мелиорация избыточно увлажненных почв в долгомошниковых, сфагновых и травяно-болотных типах леса канавокопатели
ПКЛН-500А, ЛКН-600, ПЛО-400, минерализуя почву, одновременно разрушают поверхностный покров, что содействует естественному возобновлению.
Наибольший эффект от минерализации почвы достигается в брусничниковых и брусничниково-черничниковых типах леса.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
123
Интенсивность минерализации во всех типах леса определяется наличием самосева, подроста и молодняка, предварительного естественного возобновления. Лучшие сроки подготовки почвы для содействия естественному возобновлению - ранняя весна, конец лета, осень.
Помимо минерализации почвы, тракторными почвообрабатывающими
орудиями на концентрированных вырубках таежной зоны в долгомошниковых и сфагновых типах леса производится во второй половине лета обработка лиственных молодняков химикатами (эфирами 2,4Д - 1,5-2,5 кг/га;
аминными солями 2,4Д — 2-3 кг/га).
5 Восстановление осеменителями
Внутрилесосечные обсеменители или семенники оставляют на лесосеках преимущественно сосновых типов леса. Их количество обычно составляет 25 - 30 шт. на 1 га. Обладая обильным плодоношением и устойчивостью к ветрам, сосна обеспечивает надежное обсеменение вырубок
практически во всех типах леса. В качестве семенников необходимо оставлять хорошо развитые плюсовые деревья. Еловые семенники в редких случаях оставляют только на глубоких почвах. Помимо семенников, на концентрированных вырубках оставляют также семенные группы, семенные
куртины или семенные полосы.
Семенная группа обычно представляет собой 3 - 5 полнодревесных,
хорошо очищенных от сучьев спелых деревьев I класса роста. Кроме спелых, в группе могут быть и приспевающие деревья из 2 яруса.
Семенная куртина - наиболее производительный участок спелого леса
площадью от 0,1 до 0,5 га. Естественно, что при такой площади в куртину
будут входить и породы 2 яруса, а также подрост и кустарники. Такое лесное сообщество обладает большой устойчивостью к неблагоприятным
факторам внешней среды. Семенные куртины на концентрированных вырубках располагают равномерно по площади. Они особенно оправдывают
свое назначение на влажных и сырых почвах.
Семенные полосы - ленты спелого наиболее продуктивного леса шириной 10 - 15 м на сосновых лесосеках и 15 - 30 м на еловых.
Важную роль в обсеменении вырубок, особенно при сплошных узких
лесосеках играют стены леса. При концентрированных вырубках их эффективность достигается лишь при правильно выбранном направлении
рубки и лесосеки.
6 Реконструкция малоценных насаждений
Реконструкция - полная или частичная замена низкопродуктивных
малоценных насаждений или кустарниковых зарослей до 15 - 20-летнего
возраста высокопродуктивными. Наиболее целесообразно ее проведение
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
124
на высокопродуктивных почвах лесостепной зоны, подзоны смешанных
лесов и зоны южной тайги, где нельзя допустить того, чтобы богатые почвы были заняты низкопроизводительными насаждениями.
Часто реконструкцию насаждений проводят в рекреационных целях
преимущественно в лесах I и II групп с целью улучшения их эстетического
облика.
В первую очередь реконструкции подлежат следующие виды насаждений: кустарниковые заросли, порослевые или корнеотпрысковые мягколиственные молодняки, пораженные гнилью осинники, редколесья семенных молодняков основных лесообразующих пород, угнетенные, поврежденные животными или плохо сохранившиеся лесные культуры, порослевые молодняки дуба, ясеня или липы многократной генерации, неудовлетворительные по составу и полноте молодняки хвойных пород. В зависимости от этого применяют и способ реконструкции, учитывая особенности
лесорастительных зон.
В лесохозяйственной практике существует много разнообразных методов реконструкции. Широкое распространение и признание получили
сплошной, коридорный, кулисный и куртинно-групповой.
Сплошной способ реконструкции
Этот метод чаще всего применяется при реконструкции кустарниковых зарослей мягколиственных молодняков и пораженных гнилью осиновых насаждений, где полностью разложились пни материнских насаждений. Технология работ здесь заключается в следующем. Вначале проводят
сплошное срезание мелколесья кусторезами с активными рабочими органами. Отдельные более крупные деревья, которые встречаются среди кустарниковых зарослей или осинников, предварительно спиливают бензомоторными пилами МП-5 «Урал-2» или «Тайга». Срубленные деревья трелюют за пределы участка. После срезания мелколесья удаляют отдельные
частично разложившиеся старые пни и пни тех деревьев, которые были
удалены бензопилами, а также вычесывают крупные корни. Для этих целей применяются корчевательные машины ДП-25 (Т-170), КСП-20, МРП-2,
КМ-1, агрегатируемые с лесохозяйственным тракторами ЛХТ-55 и ЛХТ100.
Способ подготовки почвы определяет и способ вычесывания. Если
намечается сплошная обработка почвы, то ей предшествует и сплошное
вычесывание корней, если же частичная, то вычесывание проводят полосами шириной 2 - 5 м. Вычесывая пни, зубья корчевателя заглубляют в
почву на 20 - 25 см, которые при движении трактора разрывают крупные
корни и одновременно выкорчевывают мелкие пни. Корчеватель с производительностью 2 - 3 га в смену обслуживает один тракторист. Для удаления за пределы вырубок выкорчеванных мелких пней, порубочных остат-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
125
ков и валежника можно применять подборщик сучьев ПС-5, агрегатируемый с трактором ЛХТ-55. Последующие операции по подготовке почвы,
посадке и агротехническому уходу зависят от лесорастительных зон и типов леса.
В лесостепной зоне, где сосредоточены богатые серые лесные почвы,
выщелоченные или мощные черноземы, рекомендуется сплошная обработка почвы кустарниково-болотными или плантажными плугами ППН-50
или ППН-40 в агрегате с тяжелыми тракторами класса тяги 6, а на более
легких супесчаных почвах - плугами ПКС-4-35, ПКС-3-35 в агрегате с
тракторами класса тяги 1,4 - 3. Ранней весной по мере созревания почвы
пласты дискуют дисковыми боронами БДН-3 в агрегате с тракторами класса тяги 3.
Когда для уничтожения сорняков предусматривается применить черный пар, используют чизель-культиватор ЧК-3, который хорошо вычесывает оставшиеся в почве корни, а затем в течение всего лета обрабатывают
паровым культиватором КПС-4. Весной следующего года производят механизированную посадку сеянцев лесопосадочными машинами ССН-1 или
МЛУ-1 с размещением сеянцев основных лесообразующих пород в ряду
через 1 м с расстоянием между рядами 2,5 м.
При реконструкции насаждений лесной зоны чаще всего проводят
частичную подготовку почвы. На участках с дренированными почвами
(брусничниковых, кисличниковых и близких к ним типах леса), где нет
опасности, что высаженные растения будут вымокать или вымерзать, используют обычные почвообрабатывающие орудия: двухотвальные плуги
ПКЛ-70, ПЛ-1, ПЛД-1,2 или фрезы. Борозды или полосы проделывают
ближе к центру полосы, предварительно прочесанной зубьями корчевателей. Посадку укрупненных саженцев ели, сосны или лиственницы (2+2 или
2+3) проводят лесопосадочной машиной МЛУ-1, уход - культиватором
КЛБ-1,7.
На участках с временно переувлажненными почвами (черничниковых
типах леса), где для оптимального развития сеянцев требуются микроповышения, после предварительной расчистки почву готовят плугом ПЛМ1,3, образующим микроповышения высотой 22 - 24 см, или фрезой ФЛШ1,2. Посадку сеянцев осуществляют лесопосадочной машиной для гряд
СЛГ-1, уход - культиватором КФЛ-1,4.
На участках с избыточно увлажненными почвами (долгомошниковых
и травяно-болотных типов леса) почву по предварительно расчищенным
полосам готовят канавокопателями ПКЛН-500, ЛКН-600 и ПЛО-400 в агрегате с тракторами класса тяги 6. Посадку сеянцев по сформированным
канавокопателями пластам проводят лесопосадочной машиной СЛ-2.
Коридорный способ реконструкции
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
126
В отличие от сплошного при коридорном способе реконструкции в
малоценном насаждении высотой до 3,0 м прокладывают коридоры шириной 2,5 - 3,0 м и оставляют необработанными полосы такой же ширины.
Для этого применяют кусторезы с активными рабочими органами или
бульдозер ДЗ-42 (Д-606), затем корчевальной машиной МРП-2 производят
вычесывание корней и удаление пней диаметром до 24 см. В отдельных
случаях, когда высота мелколесья не превышает 2,5 м, прокладку коридоров можно проводить плугом ПЛП-135, агрегатируемым с трактором класса тяги 6. Находясь впереди трактора, двухотвальный плуг-клин запахивает под пласты мелколесье и одновременно выкорчевывает мелкие пни
диаметром до 16 см. Последующая посадка сеянцев проводится лесопосадочной машиной СЛ-2 в два прикатанных гусеницами трактора пласта.
Преимущество такого способа - небольшие затраты труда и средств на
выполнение основных технологических операций, а недостатки — сложность проведения последующих агротехнических уходов. Когда отсутствовали механизмы для рубок ухода, в оставленных 2,5 - 3-метровых кулисах при коридорном методе реконструкции не всегда удавалось достичь
хороших результатов, так как высаженные в коридоры сеянцы без своевременного ухода часто угнетались лиственными породами. С выпуском
катка-осветлителя КОК-2,5 проблема осветления высаженных в коридоре
растений успешно решена. Он прижимает к почве и частично перерезает
мелколесье, в результате чего обеспечивается доступ света к высаженным
в коридорах сеянцам или саженцам и исключается или ослабляется корневое угнетение. Производительность катка-осветлителя 2,5 - 3 га за смену.
Кулисный способ реконструкции
Кулисный способ реконструкции применяется в тех случаях, когда
высота лиственных пород малоценного насаждения достигает высоты
больше 2,5 - 3 м, т. е. там, где коридорный способ не может обеспечить
эффекта, так как при значительной высоте малоценного насаждения (до 5 7 м) высаженные в коридоре растения будут постоянно находиться в тени.
Часто этот способ необходим также в тех случаях, когда на каком-либо
участке под пологом малоценного насаждения имеются подрост и молодняк главных пород и его можно вывести в первый ярус проведением соответствующих рубок ухода, а расположенный рядом участок не имеет подроста и требует только реконструкции. Для этого вырубают полосу малоценных насаждений шириной 20 - 25 м, а полосу с подростом такой же
ширины или больше сохраняют несрубленной в расчете на дальнейший
лесохозяйственный уход. В дальнейшем на вырубленной кулисе сгребают
порубочные остатки сучкоподборщиком ПС-5, а корчевку пней, мешающих последующей вспашке, - машиной для расчистки полос МРП-2.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
127
Способ обработки почвы определяется зонально-типологическими
особенностями. В кулисах лесостепной зоны и подзоны смешанных лесов
обычно проводят сплошную вспашку, а таежной зоны - частичную. Так же
как и при сплошном способе реконструкции, на участках с дренированными почвами осуществляют бороздную обработку почвы, микроповышениями — при временном переувлажнении, пластами с дренирующими канавами — при избыточном увлажнении. На вспаханных участках высаживают 8 - 10 рядов сеянцев главных пород, а в несрубленной кулисе проводят лесоводственный уход.
Итоги многолетних работ с применением кулисного способа реконструкции свидетельствуют о том, что высокой эффективности этого метода
можно достичь лишь в том случае, если будет обеспечен своевременный
уход за подростом и молодняком в кулисе. Когда по каким-либо причинам
такой уход не производился, кулисный способ реконструкции насаждений
нецелесообразен, так как в дальнейшем придется вырубать оставшуюся
часть малоценного насаждения, что приведет к формированию (в два
приема) разновозрастных культур. Это значительно дороже и организационно сложнее, чем при сплошном способе реконструкции. Не следует
упускать также из виду, что крайние ряды высаженных в кулисе растений
(например, 1 и 8), примыкающие к невырубленной части малоценного насаждения, всегда будут испытывать недостаток света и расти хуже, чем
центральные.
Куртинно-групповой способ реконструкции
Этот метод применяют в тех случаях, когда в низкополнотном молодом насаждении произошло возобновление главных пород отдельными
куртинами, но его недостаточно для формирования полноценных высокопродуктивных насаждений. В таких случаях проводят частичную подготовку почвы отдельными полосами или площадками в тех местах, где естественное возобновление не произошло. Для полосной подготовки почвы
применяют различные марки почвообрабатывающих орудий, а для частичной - ямокопатели КРК-60 и КЯУ-100 производительностью 800 - 1000
ямок за смену. Они готовят посадочное место диаметром 40 - 60 или 80 см
и глубиной до 60 - 70 см. В подготовленные ямки высаживают саженцы
хвойных пород высотой до 1 м или лиственных высотой до 2,5 м.
Перечень машин приведен в таблице 8. 1.
Таблица 8.1 - Технологический процесс и система машин для реконструкции насаждений на вырубках и гарях, возобновившихся лиственными породами, на дренированных и временно переувлажняемых почвах [3]
Операция
Наименование и марка рабочих
Состав агрегата
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
128
машин
1. Прокладка коридоров шириной 3,0 –
5,0 м (или сплошь)
2.Частичная корчевка
крупных пней
3.Подготовка почвы
3. Посадка лесных
культур
4. Осветление лесных
культур (трех-, четырехкратное)
Кусторезы:
ДП-24
КРП-2,5
Корчеватели-собиратели:
МП-7А
ДП-8А
Корчеватели:
ДП-25
КМ-1А
Плуги:
ПКЛ-70
ПЛП-135
ПЛМ-1,3
Лесопосадочные машины:
СЛП-2
СКЛ-1
Лесной аэрозольный генератор
ЛАГО-У
Тракторный опрыскиватель ТОЛ
Агрегат лесохимический АЛХ-2
Мотокусторез МКР-2,5
класс тяги
трактора,
кН
количество
рабочих
машин
60
40
1
60
60
1
1
60
60
1
1
30; 40
60
30; 40
1
1
1
60
30; 40
1
1
30
30
30
Примечание. При использовании плуга ПЛП-135 корчевку пней не производят
1
1
1
1
Реконструкция с помощью рубок ухода
При успешном естественном возобновлении, но несвоевременном
уходе за подростом и молодняком обычно формируются малоценные насаждения смешанного состава, в которых нельзя применить обычные
приемы осветлений, прореживаний или прочисток, так как лиственные породы достигли здесь высоты 5 - 7 м и находящийся под ними подрост
сильно угнетен. Реконструкцию таких насаждений проводят комбинированными рубками ухода. С этой целью внутри насаждения прокладывают
технологические коридоры шириной 3 м, оставляя пасеку шириной 15 м.
Машины перемещаются по технологическому коридору, механизмы для
срезания деревьев проникают в пасеку расстроенного малоценного насаждения. Для срезания наиболее крупных деревьев, угнетающих подрост и
молодняк, применяют бензомоторную пилу «Тайга», а для срезания более
мелких - ранцевый моторизованный кусторез «Секор». Сложность технологических приемов реконструкции заключается в том, что срезание деревьев должно проводиться выборочно с подтрелевкой срезанных деревьев
к технологическому коридору. Для подтрелевки применяют трелевочную
лебедку ЛТ-400. Трелевка пакетов хвороста и ветвей по технологическим
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
129
коридорам осуществляется трелевочными приспособлениями для бесчокерной трелевки хвороста ТПР-1 и ПТН-0,8.
Освобожденные от светового угнетения подрост и молодняк претерпевают некоторые физиологические изменения, затем постепенно при систематическом уходе за ним оправляются и в дальнейшем формируют высокопроизводительные насаждения.
Контрольные вопросы
1. Какие существуют способы лесовосстановления?
2. Какие существуют способы естественного возобновления хвойных
пород?
3. Что называется подростом?
4. Каким образом осуществляется оценка естественного возобновления?
5. В чем зональные особенности естественного возобновления хвойных пород?
6. Какие существуют технологии заготовки древесного сырья с сохранением подроста?
7. Как выполняется очистка вырубок?
8. В чем лесоводственно-экологическая сущность содействия возобновлению минерализацией почвы?
9. В чем заключается технология восстановления леса осеменителями?
10.Какие существуют способы реконструкции низко продуктивных и
малоценных насаждений?
11.Какие машины применяются для минерализации почвы и содействия естественному лесовосстановлению?
12.Какие машины используются при реконструкции малоценных насаждений?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
130
Лекция 9
Технологический комплекс для сбора и обработки лесных
семян, плодов и ягод
План
1 Биолого-лесоводственные аспекты сбора лесных семян
2 Технологический процесс сбора лесных семян
3 Технологический процесс извлечение семян
4 Технологический комплекс для заготовки плодов и ягод
5 Меры безопасности при выполнении работ на семяочистительных и
других машинах с электроприводом механизмов
1 Биолого-лесоводственные аспекты сбора лесных семян
Лесное семеноводство осуществляется в соответствии с Федеральным
законом от 17 декабря 1997 года № 149-ФЗ «О семеноводстве» и статьей
65 Лесного кодекса РФ. В целях семеноводства в Российской Федерации
осуществляется: лесосеменное районирование; создание постоянных лесосеменных участков; формирование федерального фонда семян лесных растений; другие мероприятия по производству, заготовке, обработке, хранению, реализации, транспортировке и использованию семян лесных растений. При воспроизводстве лесов используются улучшенные и сортовые
семена лесных растений или, если такие семена отсутствуют, нормальные
семена лесных растений. При воспроизводстве лесов не допускается применение нерайонированных семян лесных растений, а также семян, посевные и иные качества которых не проверены. Районированные семена лесных растений заготавливаются в пределах лесосеменного района. На семена лесных растений составляется сертификат.
Семена лесных пород разнообразны по форме, размеру, цвету и вкусу.
1000 семян сосны весят около 6 г, березы - до 0,20 г, осины - 0,13 г, рябины - 5 г, дуба - 3 кг.
Уборка лесных семян - дело сезонное. Созревание плодов (шишек, семян) характеризуется изменением их окраски (таблица 9.1).
Различные породы начинают плодоносить в разном возрасте. У светолюбивых пород (сосны, лиственницы, березы, осины, ивы) первые семена появляются раньше, чем у теневыносливых (ели, пихты). У одной и
той же породы начало плодоношения зависит от условий произрастания.
Так, деревья, растущие в лесу, начинают плодоносить на 10 - 20 лет позднее, чем деревья, растущие на свободе, т.е. на открытом пространстве; в
северных районах плодоношение начинается позднее, чем в южных. Пер-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
131
вые урожаи появляются у сосны в 10 - 15 лет, у ели и лиственницы в 15 20, у березы в 8 - 15, у дуба в 20 - 30 лет.
Большинство древесных пород плодоносит не ежегодно. Годы обильного урожая семян чередуются с годами слабых урожаев или полного их
отсутствия. Строгой периодичности в наступлении семенных лет не наблюдается. Урожай семян зависит не только от биологических особенностей породы, почвенно-климатических факторов, но и от погодных условий в период цветения, опыления и созревания семян. В регионах Сибирского федерального округа урожайные годы сосны повторяются через 4 5 лет (иногда чаще). Сходная периодичность отмечается и в плодоношении ели. Береза плодоносит ежегодно или через год. Древесные породы,
имеющие мелкие семена, обычно дают урожаи чаще и обильнее, чем породы с крупными семенами.Семена (шишки, плоды) не следует собирать с
деревьев, имеющих наследственные дефекты (минусовых деревьев).
Таблица 9.1 - Сроки созревания и сбора семян основных лесных пород
[11]
Порода
Окраска зрелых
шишек и плодов
буро- и желтоватокоричневая
созревания
сентябрь —
октябрь
буроватая
август
светло-желтая или желтокоричневая
темно-коричневая, реже
желто-коричневая
август —
сентябрь
сентябрь —
октябрь
темно- и красновато –
коричневая
сентябрь —
октябрь
Ель:
обыкновенная
сибирская
Срок
Лиственница:
сибирская
Сукачева
Сосна
обыкновенная
Береза повислая
светло-желтая или светлоиюль — август
коричневая
Дуб черешчатый
темно-коричневая, блестящая, глянцевая
Рябина
обыкновенная
оранжево-красная
сентябрь —
октябрь
август —
сентябрь
сбора
сентябрь — март
конец августа —
1-я декада сентября
конец августа —
сентябрь
октябрь — март
сентябрь — март
июль — август
сентябрь — октябрь
сентябрь — октябрь
Семена лиственных пород находятся в плодах. Плоды разделяют на
сочные и сухие. Примерами сочных плодов являются: ягода смородины;
костянка вишни, черемухи; сложная костянка малины. Сухие плоды также
разнообразны: коробочка осины, ивы; семянка у березы; орех лещины;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
132
орешек липы и т.д. Сухие плоды многих растений после созревания раскрываются, например, боб акации.
Основой для создания лесосеменной базы является селекционная инвентаризация насаждений и деревьев с выделением наиболее ценных
(плюсовых) деревьев и насаждений, а также деревьев и насаждений, с которых сбор семян запрещается (минусовых). Селекционная инвентаризация проводится в насаждениях высшей производительности - спелых, приспевающих и, в отдельных случаях, средневозрастных. Показателем качества насаждений является класс бонитета (доброкачественности). При отборе предпочтение следует отдавать насаждениям семенного происхождения.
Семена, собранные в урожайные годы, служат резервом для посевов в
неурожайные годы. Лесные семена хранятся в специально построенных
складах или в других переоборудованных и приспособленных для этой
цели помещениях. Складские помещения оборудуют стеллажами и обеспечивают необходимой тарой. Хранящиеся семена регулярно осматривают. При изменении цвета, появлении плесени или блеска семена просушивают и затем повторно проверяют их качество.
Перед посевом семена следует рассортировать по массе, чтобы отделить легковесные семена от более тяжелых полноценных семян. Этим достигается лучшая грунтовая всхожесть и выровненные по размерам сеянцы
в посевном отделении.
Отделять семена от примесей, а также разделять их на фракции можно
в воздушном потоке, который создается вентилятором. При этом смесь
разделяется на фракции воздушным потоком, направленным вертикально
вверх или под определенным углом (до 30°) к горизонту.
2 Технологический процесс сбора лесных семян
Технологические операции
В настоящее время технологический процесс сбора лесных семян является наименее механизированным.
В настоящее время большинство лесхозов лесной зоны собирают семена в различных лесных массивах со срубленных (на лесосеке), а также с
растущих деревьев. Чтобы добиться высоких урожаев семян с лучшими
наследственными качествами, в лесхозах создают постоянную лесосеменную базу (ПЛСБ). Самый ценный, сложный и дорогостоящий объект - лесосеменные плантации (ЛСП), которые дают семена с гарантированно высокими наследственными свойствами.
Почти в каждом лесхозе создаются более простые лесосеменные объекты - постоянные лесосеменные участки (ПЛСУ). Семена, собираемые на
ПЛСУ, по ценности уступают семенам с плантаций, но тоже обладают по-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
133
вышенными наследственными свойствами. До тех пор пока постоянная
лесосеменная база, лесосеменные плантации и постоянные лесосеменные
участки не будут полностью удовлетворять потребность лесного хозяйства
в семенах, основным источником получения нормальных (средних по наследственным свойствам) семян будут временные лесосеменные участки.
Непосредственно перед сезоном сбора семян в лесничествах создают
бригады сборщиков. К сбору привлекают не только рабочих лесничества,
но и местное население. Сборщиков знакомят с заданием, участками работ, правилами сбора, нормами выработки, техникой безопасности и т.д. К
этому времени в лесничествах должны быть подготовлены тара, складские
помещения, механизмы и инвентарь для сбора; отремонтированы шишкосушилки и т.д.
Наиболее простой и дешевый способ заготовки лесосеменного сырья
- сбор шишек (плодов) со срубленных деревьев. Так в настоящее время заготавливается основная масса шишек сосны и ели на лесосеках, в том числе на временных лесосеменных участках. Заготавливают шишки обычно
до образования глубокого снежного покрова, сразу же после рубки леса во
избежание потери шишек при трелевке деревьев. При сборе шишек с поваленных деревьев удобно пользоваться обычными корзинами.
При этом необходимо соблюдать элементарные правила техники
безопасности. Заготовку шишек осуществляют только звенья в составе не
менее двух человек, которые работают в непосредственной близости друг
от друга. Запрещается работать на расстоянии менее 50 м от места валки
деревьев, ходить по стволам сваленных деревьев, собирать шишки с дерева, у которого в это время обрубают сучья.
На постоянных лесосеменных участках, плантациях и других насаждениях, не поступающих в рубку, шишки (плоды) собирают с растущих
деревьев. В зависимости от высоты дерева сборщики могут работать
(только звеньями) стоя на земле, на лестнице или поднявшись в крону.
При этом обычно используют различные приспособления: шесты с крючками на конце для пригибания веток, гребни на шестах для «очесывания»
шишек, гребни-щетки, секаторы. Для подъема в крону используют приставные лестницы или лестницы-стремянки. Сбор шишек с более высоких
(плюсовых) деревьев требует специальной подготовки и осуществляется
при помощи древолазных устройств (типа «Белка») или телескопических
подъемников (гидроподъемники ПСШ-1, АПГ-12, МШТС-2А и др.).
Система машин для сбора лесных семян
Приспособление для сбора шишек ПСШ-10 предназначено для сбора
шишек сосны и ели обыкновенной с растущих деревьев на лесосеменных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
134
плантациях с применением подъемников. Основными деталями приспособления являются: рамка, счесывающая гребенка, рукав. Рамка предназначена для монтажа гребенки, крепления рукава и является одновременно
ручкой для удержания приспособления сборщиком во время сбора шишек
и для переноса. Шишки от ветвей отделяют счесывающей гребенкой, выполняемой в двух вариантах, - с просветом между зубьями 15 мм (для сбора шишек сосны) и 12 мм (для сбора шишек ели). Оборванные гребенкой
шишки падают в рукав из плотного материала. Масса приспособления 0,85
кг.
Древолазные устройства «Белка», ДК-1, ЛПД-0,64 и другие применяют для подъема сборщиков в крону дерева при сборе семян и нарезке черенков.
3 Технологический процесс извлечение семян
Шишки со зрелыми семенами в естественных условиях сушки при
температуре воздуха 20 - 25 °С раскрываются через 1- 2 суток, семена выпадают через 4 - 6 суток. Поэтому естественную сушку шишек для добывания из них семян можно применять при заготовке лишь небольших партий семян в растянутые сроки. В больших лесосеменных хозяйствах применяют специальные сушилки - стационарные и передвижные.
Семена не всех хвойных пород могут быть извлечены из шишек путем
сушки. Смолистые шишки лиственницы европейской после предварительной подсушки дробят на специальном устройстве или модернизированной
машине МИС-1, которые имеют вращающиеся барабаны с железными
зубьями. Кедровые орехи также извлекают из шишек механическим способом. Для этого используют малогабаритную машину МК-1 или другие, устанавливаемые на месте заготовки шишек.
Подробно с устройством машин для извлечения семян можно познакомиться по учебнику [20].
Очистка и сортировка семян
Семена древесных пород после извлечения из шишек и плодов должны быть очищены, обескрылены и отсортированы. Основными узлами семяочистительных машин являются обескрыливатели и решета. Рабочая
часть обескрыливателя - цилиндр, внутри которого находится вращающийся барабан. На наружной поверхности барабана размещены волосяные
щетки, деревянные бруски или резиновые накладки. Цилиндр может быть
выполнен из оцинкованного железа или проволочной сетки. В первом случае внутренняя поверхность цилиндра делается рифленой, что обеспечива-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
135
ет лучшее обескрыливание семян. Засыпанные в цилиндр семена при вращении барабана в результате трения освобождаются от крылаток.
Древесные семена делят на сорта по ряду признаков: величине, плотности, форме, свойству поверхности и др. Для деления семян на сорта по
толщине и ширине служат плоские и цилиндрические решета. Для деления
семян по толщине применяют решета с продолговатыми отверстиями, по
ширине - с круглыми. Через продолговатые отверстия могут пройти тонкие
семена различной длины и ширины. Разделять семена по ширине можно
только на решетах с круглыми отверстиями. Чтобы пройти через круглое
отверстие, семя должно находиться перпендикулярно поверхности решета.
Обескрыливает семена хвойных и лиственных пород, извлекает их из
сережек, стручков, коробочек и ягод, а также очищает семена от примесей,
сортирует их по размерам и массе машина МОС-1А.
Пневмосепаратор лесных семян ПЛС-5М предназначен для разделения по массе обескрыленных, очищенных от примесей и разделенных на
фракции по размерам семян хвойных пород.
4 Технологический комплекс для заготовки плодов и ягод
Существенное место в использовании даров леса занимает побочное
пользование, т.е. использование недревесной продукции леса для нужд человека и различных отраслей промышленности. К лесному побочному
пользованию относятся: заготовка древесных соков, заготовка и сбор дикорастущих плодов, ягод, грибов, орехов, лекарственных растений и технического сырья, заготовка сена и пасьба скота, размещение ульев и др.
Технические средства малой механизации сбора ягод представляют
собой различные приспособления и механизмы, облегчающие условия
труда сборщика. В настоящее время существуют три основных вида технических средств: ручной инвентарь (счесывающие гребенки и ножницы,
плодосборные кружки), пневматические инструменты для отрыва ягод и
механические вибраторы с приводом от электродвигателя, компрессора
или гидравлического двигателя (гидромотора).
Дикорастущие лесные плоды, ягоды, грибы используются как в свежем, так и сушеном виде. В последнее время появились сушилки для грибов и ягод, в которых в качестве нагревателя используются лампы инфракрасного излучения и галогенные лампы, установленные внутри камеры
сушки; создана универсальная сушилка для плодов, грибов и ягод СУП-3,
работающая на дровах.
5 Меры безопасности при выполнении работ на семяочистительных и других машинах с электроприводом механизмов
Общие правила безопасности при эксплуатации теплотехнических
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
136
машин
Все процессы по обработке предмета труда рабочим телом, имеющим
высокую температуру, относятся к процессам, представляющим повышенную опасность для безопасности людей. Работы проводятся под руководством инженера, который организует и отвечает за безопасные приемы
работы на шишкосушилках. Рабочие, обслуживающие шишкосушилки,
должны знать основные правила безопасности. К этой работе допускаются
лица, прошедшие медицинский осмотр и инструктаж. Посторонним вход в
помещение шишкосушилки запрещен. В служебном помещении должен
быть противопожарный инвентарь (огнетушитель, бак с водой, ящик с песком и т.д.) Перед пуском шишкосушилки в эксплуатацию тщательно проверяют исправность всех механизмов, отопительных и вентиляционных
устройств, сигнализации, ограждений. Не допускается разжигание печи
(котла) с использованием легковоспламеняющихся жидкостей. Передвижные шишкосушилки следует располагать на расстоянии не менее 50 м от
строений.
Работы, связанные с продолжительным пребыванием персонала в сушильной камере (ремонт, уборка и т.д.), должны производиться только после опускания температуры ниже 26 0С, при полной остановке оборудования и снятом электрическом напряжении. В случае входа работника в сушильную камеру в процессе сушки время его пребывания не должно превышать 5 мин. При этом у ворот камеры должен находиться дежурный, назначаемый из обслуживающей бригады.
Общие правила безопасности при эксплуатации машин
с электроприводом
Лица, принимаемые для работы на механизмах с приводом от электродвигателей, должны иметь профессиональную подготовку, соответствующую характеру работы, иметь удостоверение по допуску к работе на
электроустановках промышленной частоты (380 В, 50 Гц). Электроустановки должны находиться в технически исправном состоянии, обеспечивающем безопасные условия труда, быть укомплектованы испытанными,
готовыми к использованию защитными средствами, а также средствами
оказания первой медицинской помощи в соответствии с действующими
правилами и нормами. Не допускается снимать ограждения с вращающихся механизмов. Проводить работы вблизи движущихся механизмов, электрических проводов и электроустановок можно только при остановленном
оборудовании и снятом напряжении. Если по условиям производства это
сделать невозможно, то опасные места (зоны) нужно оградить и работы
производить в присутствии руководителя работ. Работы вблизи крыльчатки вентилятора можно выполнять только при снятом ремне вентилятора,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
137
снимать и надевать ремень необходимо только при неработающем двигателе. Перед началом работ на электродвигателях, способных вращаться за
счет соединенных с ними механизмов (дымососов, вентиляторов и т.п.),
штурвалы запорной арматуры (задвижек, вентилей и т.п.) должны быть заперты на замок.
Контрольные вопросы
1. С каких деревьев необходимо собирать семена?
2.Что из себя представляют плюсовые деревья?
3.В каких помещениях осуществляется хранение семян?
4. Какие вы знаете устройства для сбора семян?
5. Для чего создаются лесосеменные плантации и постоянные лесосеменные участки?
6.Каковы оптимальные сроки сбора лесных семян основных пород?
7.Из каких основных технологических операций состоит процесс заготовки лесных семян?
8.Какому закону распределения подчиняется урожайность лесных семян?
9. Перечислите основные сборочные единицы подъемника ПСШ-1 и
опишите технологический процесс сбора семян с подъемника.
10.На каких машинах разрешается подъем сборщиков семян на высоту
более 5 метров?
11.На каком топливе работает стационарная шишкосушилка?
12.Какова температура теплоносителя в стационарной шишкосушилке?
13.На каком топливе работает передвижная шишкосушилка ШП-0,06?
14.По каким параметрам сортируются лесные семена?
15.Какие Вы знаете недревесные продукты леса и технологии для их
производства?
16. Для чего необходимо сортировать семена по массе?
17. Как работает пневмосепаратор ПЛС-5М?
18.Перечислите основные правила техники безопасности при выполнении работ на машинах с электроприводом механизмов.
19.Какое напряжение используется на электроустановках?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
138
Лекция 10
Технологический комплекс для производства
посадочного материала
План
1 Организация лесного питомника
2 Технологический процесс выращивания посадочного материала
3 Технология посева семян
4 Система машин для выращивания посадочного материала
1 Организация лесного питомника
Лесной питомник - это самостоятельное предприятие или его специализированная часть, предназначенная для выращивания посадочного материала. В зависимости от назначения, размера и сроков действия лесные
питомники подразделяют на несколько типов. По назначению и продолжительности действия различают временные и постоянные питомники.
Временные лесные питомники закладывают с целью выращивания
посадочного материала для облесения расположенных в непосредственной
близости лесокультурных площадей. Срок действия временных питомников - до пяти лет. Площадь их обычно небольшая - до 1 га.
Постоянные лесные питомники организуют на более длительный
срок для ежегодного выращивания посадочного материала. По размерам
их разделяют на мелкие (до 5 га), средние (5 - 15 га) и крупные (более 15
га). К базисным относят постоянные лесные питомники площадью от 25 га
и выше, которые обеспечивают посадочным материалом несколько хозяйств или являются самостоятельным предприятием, применяют передовую технологию выращивания посадочного материала на основе комплексной механизации производственных процессов, а также служат базой
распространения достижений лесохозяйственной науки и передового опыта. Производство посадочного материала является прибыльным делом. Государство как собственник лесных ресурсов выделяет деньги с целевым
назначением на лесовосстановление. Большинство современных лесных
хозяйств не имеет своих лесных питомников и вынуждены закупать посадочный материал.
По способу организации территории и характеру технологического
процесса выделяют еще круговые и подпологовые лесные питомники.
Кроме указанных типов лесных питомников организуют еще тепличнопитомнические комплексы, предназначенные для выращивания высококачественного посадочного материала с улучшенной наследственностью
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
139
(или интродуцентов в полиэтиленовых теплицах) и с закрытыми корневыми системами. Структура лесного питомника зависит от породного и качественного состава посадочного материала и принятой технологии выращивания. Основные составные части лесного питомника - продуцирующая
и вспомогательная.
Продуцирующая часть предназначена для выращивания посадочного
материала. В нее входят: посевное отделение, где выращивают сеянцы деревьев и кустарников из семян; школьное отделение, где из сеянцев и черенков выращивают саженцы деревьев и кустарников; маточное отделение, которое обеспечивает питомник семенами и черенками технически
ценных и декоративных пород, ценных сортов и форм. Посевное отделение может быть открытого и закрытого (полиэтиленовые теплицы) грунта,
а школьное может включать еще комплекс для производства саженцев с
закрытой корневой системой.
Вспомогательная часть лесного питомника предназначена для обслуживания продуцирующей части и выполнения защитных и организационно-хозяйственных функций.
2 Технологический процесс выращивания посадочного
материала
Технологический процесс выращивания посадочного материала в
лесных питомниках во многом схож с технологическим процессом выращивания пропашных культур и многолетних насаждений в сельском хозяйстве, поэтому целый ряд операций выполняется сельскохозяйственными машинами и орудиями.
Технологический процесс выращивания посадочного материала предусмотрены следующие технологические операции: 1) основная подготовка почвы, которую производят плугами общего назначения, выпускаемыми промышленностью для сельского хозяйства; 2) обработка паров
гербицидами с целью уничтожения сорной растительности. Ее ведут тракторными сельскохозяйственными опрыскивателями; 3) поверхностная обработка почвы (боронование), которую производят перед посевом или
посадкой дисковыми и зубовыми боронами, рыхление - культиваторами,
измельчение комков на тяжелых почвах - фрезами, уплотнение - катками;
4) нарезка посевных гряд и гребней под посев универсальными навесными
грядоделателями и культиваторами-окучниками; 5) планировка поверхности участков выравнивателями типа ВПН-5,6, выравнивателемгрядоделателем ВГ-3,6 или грейдером-планировщиком типа ГН-4А в питомниках, где производят полив напуском; 6) внесение органических и минеральных удобрений прицепами-разбрасывателями и другими специальными машинами в качестве основной заправки почвы с целью ее обогащения питательными веществами и улучшения физических свойств; 7)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
140
высевка семян специальными лесными сеялками; 8) засыпка семян субстратом в посевных бороздках и мульчирование посевов мульчирователями или разбрасывателями удобрений; 9) междурядная обработка почвы,
в том числе с одновременной подкормкой растений. Ее ведут специальными культиваторами с целью уничтожения сорной растительности и
рыхления почвы; 10) обработка сеянцев и саженцев пестицидами при
борьбе с болезнями или для защиты их от вредителей. Ее производят
тракторными сельскохозяйственными опрыскивателями и опыливателями,
а обработку небольших участков - ранцевыми опрыскивателями и опыливателями; 11) подрезка корней корнеподрезчиками; 12) выкопка сеянцев и
саженцев выкопочными плугами и машинами или скобами. Сортировку
посадочного материала проводят на специальном стационарном оборудовании.
Обработка почвы
Механическая обработка почвы выполняется с целью создания благоприятных условий для роста и развития растений, т.е., в первую очередь,
для получения рыхлого слоя почвы. Разрыхление способствует лучшему
проникновению воздуха и воды, усиливает биологические процессы в
почве, ускоряет развитие корневой системы растений и облегчает выход
ростка на поверхность почвы. Машины и орудия, используемые для механической обработки почвы, подразделяются на машины и орудия для основной обработки почвы, дополнительной, междурядной и других видов
обработки.
Почву можно обрабатывать различными плугами, фрезами, культиваторами и другими машинами и орудиями. Плугами производят основную
обработку почвы (вспашку), заключающуюся в механическом подрезании
пласта земли и его крошении с одновременным поворотом пласта так, чтобы верхний бесструктурный или задернелый слой почвы был на дне борозды, а нижний, нераспыленный, - наверху.
Вспашка разделяется на культурную вспашку, взмет, оборот пласта,
лущение почвы, плантаж, послойную (ярусную) обработку почвы, безотвальную вспашку и вспашку с почвоуглублением.
В питомниках основную обработку почвы выполняют плугами для
культурной вспашки.
Культурная вспашка производится плугом с предплужником. Предплужник в какой-то степени представляет собой уменьшенную копию основного плуга. При работе плуга с предплужником на травяном поле
пласт земли делится на две части - верхнюю, не способную крошиться, и
нижнюю, легко поддающуюся крошению. Предплужник, срезая верхнюю
часть пласта (дернину толщиной около 8 см и шириной, равной двум третям ширины основного пласта), сбрасывает ее на дно борозды. Идущий
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
141
сзади основной корпус плуга поднимает, крошит и сбрасывает в борозду
остальную часть пласта.
Основное условие правильной культурной вспашки заключается в
том, что сброшенная на дно борозды дернина должна полностью закрываться разрыхленной почвой. Это выполнимо в том случае, если поднимаемая корпусом нижняя половина пласта имеет толщину не менее 10 12 см. Таким образом, глубина 20 см является минимально необходимой
для вспашки с предплужником. В этом случае верхний, бесструктурный
горизонт почвы, сброшенный на дно борозды и полностью закрытый разрыхленной структурной почвой нижнего горизонта, может восстановить
утраченную способность крошиться и приобрести прочную структуру.
При вспашке плугом с предплужником может уменьшиться необходимость в последующем бороновании. Культурная вспашка является эффективным средством борьбы с сорняками, так как заделанные глубоко на дно
борозды, они не в состоянии выбиться на поверхность почвы.
В зависимости от вида рабочего органа и характера воздействия на
обрабатываемую почву различают плуги лемешные, дисковые, чизельные,
ротационные и комбинированные. Основными частями лемешного плуга
являются лемех и отвал, дискового - сферический диск. Наиболее многочисленную группу составляют лемешные плуги. Они могут быть общего и
специального назначения. Кроме вспашки, система обработки почвы в
лесных питомниках включает дополнительную обработку, а также обработку почвы химикатами для борьбы с вредителями и сорняками.
К дополнительной обработке почвы относятся: 1) дополнительное
рыхление пахотного слоя, недостаточно разрыхленного при основной обработке плугом; 2) дополнительная очистка поля от сорняков (после
плужной обработки) путем подрезания, выравнивания или вычесывания;
3) поверхностное рыхление почвы, осевшей после дождя, уплотненной и
покрытой сверху коркой (образующиеся при этом трещины способствуют
усиленному расходу влаги из нижних слоев почвы); 4) перемешивание
верхних горизонтов почвы для заделки семян и удобрений; 5) уплотнение
верхних горизонтов почвы, способствующее укреплению всходов и лучшему подъему влаги из нижних горизонтов в верхние слои; 6) выравнивание поверхности обработанной почвы для улучшения качества и облегчения посева; 7) нарезка поливных борозд в условиях орошаемого земледелия.
Междурядная обработка почвы заключается в уходе за междурядьями при рядовом однострочном и ленточном расположении культур, т.е. в
уничтожении между рядами и в рядах культур сорной растительности,
рыхлении почвы. Для выполнения этих работ применяют бороны, культиваторы, фрезы, катки, шлейфы. Бороны имеют зубовые дисковые, лапчатые или пружинные рабочие органы. Число рабочих органов в орудии достаточно велико.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
142
Культиваторы имеют более мощные специализированные рабочие
органы, которые могут служить не только для поверхностной, но и для
глубокой обработки почвы. По назначению культиваторы можно разделить на три группы: для сплошной обработки почвы, для междурядной и
универсальные, выполняющие несколько операций.
Фреза представляет собой барабан с жесткими или пружинными рабочими органами, приводимый во вращение от вала отбора мощности
трактора. Совершая одновременно поступательное и вращательное движения, фреза своими рабочими органами крошит и частично перемешивает
поверхностный слой почвы.
Катки служат для уплотнения и выравнивания почвы, шлейфы - для
выравнивания верхнего горизонта разрыхленной почвы
Применение удобрений при выращивании посадочного материала в
лесных питомниках является обязательным агроприемом, так как при выкопке сеянцев и саженцев из почвы выносится значительное количество
питательных веществ.
Внесение удобрений
Удобрения в лесных питомниках применяются в качестве основной
заправки почвы и при подкормке растений.
Основную заправку почвы чаще всего производят органическими
удобрениями или смесью органических и минеральных удобрений. Из органических удобрений в питомниках лесной зоны чаще всего применяют
торфо-минеральные и торфо-дерновые компосты. Нормы внесения торфяного компоста зависят от содержания питательных веществ в почве - на
практике от 20 до 100 т на 1 га. Повторное внесение органических удобрений в качестве основных проводится через 3 - 4 года на супесчаных и через
4 - 5 лет на легкосуглинистых почвах. Компосты и другие органические
удобрения в посевном отделении питомника лучше вносить весной после
перепашки почвы перед дискованием и посевом семян, а в школьном отделении - весной или осенью под вспашку.
Основным способом внесения удобрений является разбрасывание их
по поверхности почвы с последующей заделкой почвообрабатывающими
орудиями. Это так называемое основное или предпосевное внесение удобрений. При подкормке легкоусваиваемые удобрения в сухом или растворимом виде (жидкая подкормка) вносятся в течение вегетации растений.
Удобрения должны быть равномерно распределены по площади или в рядах и заделаны на требуемую глубину. Слежавшиеся минеральные удобрения перед высевом измельчают. Для заделки сидератов (зеленых удобрений) применяют специальные приспособления, устанавливаемые на плугах.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
143
Машины для поверхностного внесения удобрений по назначению
делятся на три основные группы: для органических удобрений (навоза,
компостов, торфа); для минеральных удобрений (порошкообразных, гранулированных), их смесей и извести; для жидких удобрений (навозной
жижи и минеральных удобрений).
3 Технология посева семян
Основой искусственного лесовосстановления является посев лесных
семян непосредственно на лесокультурных площадях или в питомниках с
целью выращивания посадочного материала. В питомниках семена высевают главным образом строчно-ленточным способом с разными схемами
размещения лент и строчек. Строчки располагают на одинаковом расстоянии друг от друга, причем между крайними строчками двух соседних лент
пространство оставляют больше, чем между строчками в ленте. Ширина
строчек обычно составляет 2 - 4 см. Применяют также широкострочные
(широкобороздные) посевы, когда ширина строчек достигает 20 см. При
строчно-луночном посеве семена высевают по нескольку штук в одну лунку. Лунки располагают в ряду на одинаковом расстоянии друг от друга.
При гнездовом посеве семена высевают гнездами, каждое из которых
включает несколько лунок, сгруппированных на площадке, имеющей
форму квадрата. При разбросном посеве (или аэросеве) семена случайным
образом располагают на высеваемой поверхности и ничем не заделывают.
В питомниках чаще применяют рядовой и ленточный способы посева
семян. При выращивании сеянцев хвойных пород широко используют
шестистрочные схемы посева с попарно-сближенными посевными строчками: 10-25-10-25-10-70 см; 8-28-8-28-8-70 см; 10-30-10-30-10-60 см (цифры в схеме посева соответствуют расстоянию между осевыми линиями
посевных строчек), а также посев с равномерным размещением посевных
строчек в ленте, пяти-, десяти- и двадцатистрочный посев с шириной междурядий соответственно 25, 10 и 5 см. При выращивании сеянцев лиственных пород эффективны четырех-, трех- и даже двухстрочные схемы
посева с расстоянием между осевыми линиями строчек 25, 30 - 40, 55 - 90
см.
При любой схеме соблюдают следующие основные требования: наиболее полное использование посевной площади; возможность механизации посева, ухода за посевами; минимизация затрат на переналадку культиваторов при уходе за сеянцами и саженцами Основные требования к
лесным сеялкам следующие: производить высев мелких, средних и крупных сыпучих и несыпучих (с крылатками) семян древесных и кустарниковых пород; обеспечивать рядовой строчный посев (в соответствии с
принятыми схемами) и прямолинейность рядов для механизации ухода и
выкопки посадочного материала; выдерживать нормы высева и равно-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
144
мерно распределять семена по площади, в рядках или лунках; не повреждать семена, соблюдать глубину посева и заделки семян, сошники не
должны забиваться сорняками и влажной почвой.
Имеющиеся лесные сеялки и посевные приспособления значительно
отличаются друг от друга по своему конструктивному исполнению. Это
обусловлено тем, что высеваемые семена лесных и плодовых культур различаются по форме, размерам, состоянию, а также по условиям посева в
почву. Существуют универсальные и специальные сеялки. Универсальные сеялки предназначены для посева различных пород по различным
схемам, специальные рассчитаны на посев семян одной культуры или ограниченного их числа.
Семена древесных или кустарниковых пород могут обеспечить
дружные всходы и хороший рост в питомниках только при строго определенных условиях, отвечающих их биоэкологическим особенностям. К
таким условиям относятся соблюдение сроков стратификации и хранения, нормы высева на 1 м и глубин заделки.
Норма высева семян
Норма высева семян зависит от вида древесной породы, грунтовой
всхожести и сортности. Чем выше грунтовая всхожесть и классность семян, тем меньшее их количество высевают на 1 м. Глубина заделки семян
зависит от их вида, почвенно-климатических условий и сроков посева.
Обычно на сухих и легких почвах одни и те же семена заделывают глубже,
чем на влажных и тяжелых.
Правильно обоснованные нормы высева семян на 1 м в питомниках
имеют существенное значение, так как позволяют выбрать оптимальную
площадь питания для каждого сеянца, экономно расходовать семена, подобрать машины и механизмы для агротехнических уходов.
В последние годы этому вопросу придают особое значение в связи с
переходом на использование гибридных семян, семян с элитных деревьев и лесосеменных плантаций. В сельском хозяйстве и в некоторых лесных питомниках используют дражированные семена с заданным питательным субстратом. Это позволяет на раннем этапе проростка обеспечить необходимым количеством питательных веществ, исключить борьбу всходов и сеянцев за влагу и элементы питания, обеспечить экономное расходование семян. Норма высева семян зависит также от энергии
прорастания, чистоты и доброкачественности семян. Встречаются случаи, когда фактическая масса 1000 семян отличается от средней более
чем на 20 %, поэтому в норму высева семян (А) вносят поправки в соответствии с формулой (г/м)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
145
А = А1⋅В / В1,
(10.1)
где A1 — общепринятая средняя норма высева, г/м; В — фактическая
масса 1000 семян, г; B1 — средняя масса 1000 семян, г.
Норма высева семян хвойных пород (Дв), г/м, устанавливается по формуле
Дв = 10⋅П⋅Т / Л⋅К⋅Ч ,
(10.2)
где П — оптимальное число всходов на 1 м, шт.; Т — масса 1000 семян, г; Л— техническая всхожесть семян, %; К — поправочный коэффициент на грунтовую всхожесть семян; Ч — чистота семян, %.
Основные показатели качества семян (масса, техническая всхожесть и
чистота семян) приводятся в удостоверении о кондиционности семян, которые выдаются контрольной семенной станцией, а оптимальное количество всходов на 1 м определяется, исходя из местного опыта работы. Поправочные коэффициенты на грунтовую всхожесть семян сосны, ели
обыкновенной и лиственницы даны в таблице 10.1.
Пример расчета нормы высева семян сосны обыкновенной на основе
приведенной выше формулы выглядит следующим образом
Дв = 80⋅7⋅10 / 90⋅0,5⋅97 = 5600 / 4365 ≈ 1,3 г/м
Таблица 10.1 - Поправочные коэффициенты на грунтовую
всхожесть семян
Классы*
Порода
Сосна обыкновенная
I
0,6 / 0,7
II
0,5 /0,6
III
0,4 /0,5
Ель обыкновенная
0,5 /0,6
0,4 /0,5
0,3 /0,4
Лиственница
0,4 /0,6
0,4 /0,6
0,3 /0,5
* - В числителе — сухие, в знаменателе — стратифицированные
Подготовка к посеву семян хвойных и лиственных пород
Семена древесных пород имеют различные биоэкологические свойства. Поэтому они требуют различных сроков и методов хранения и предва-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
146
рительной обработки. Одни семена переносят обычное хранение в сухих
складских помещениях, другие необходимо содержать в подвале с пониженной температурой, третьи нуждаются в длительной стратификации.
Различна и предпосевная обработка. Для одних семян требуется обычное
снегование, для других - намачивание в воде, для третьих - обработка ростовыми веществами. Семена хвойных пород (сосны, ели, лиственницы)
обычно готовят к посеву путем снегования. Этот метод дает возможность
избежать осенних посевов, при которых есть опасность повреждения семян грызунами, а всходов - заморозками. Суть его заключается в следующем. За 50 - 60 дней до посева семена в течение суток замачивают в воде
при температуре 20 - 25 °С. После этого их помещают в мешки из редкой
ткани слоем в 3 см. Упакованные таким образом семена выкладывают на
предварительно подготовленную снеговую площадку с утрамбованным
снегом. Сверху уложенные мешки укрывают слоем снега толщиной 50 - 80
см, затем снеговые кучи укрывают лапником, который предохраняет семена от мышей и удлиняет период таяния снега. Извлекают семена в день посева, что способствует сохранению ими в природной обстановке биоэкологических особенностей. Затем их просушивают до состояния сыпучести,
чтобы обеспечить возможность механизированного высева и предотвратить случаи загнивания. Не всегда удается высеять семена в день извлечения их из мест снегования. Допустимый срок хранения таких семян в прохладном помещении 2 -3 дня. После этого они начинают терять энергию
прорастания. Опыт показывает, что посевы стратифицированных (снегованных) семян хвойных пород дают более ранние и дружные всходы и интенсивный рост. Соответственно на 20 - 30 % снижается норма высева. В
северных районах с нередко холодной и затяжной весной результаты снегования лучше, чем в южных.
Семена некоторых лиственных древесных пород (липы, клена татарского, клена полевого и др.) имеют очень длительный семенной покой. Поэтому перед осенними посевами их подвергают стратификации в течение
второй половины лета. Однако в этом случае используют семена сбора
прошлого года (ясеня обыкновенного, типы и др.) или для некоторых пород (клена полевого, бузины) - августовского сбора текущего года.
Среди других лиственных пород особо выделяются семена гледичии и
робинии лжеакации. Они имеют вынужденный длительный семенной покой, обусловленный особой плотностью семенной оболочки. Чтобы обеспечить всхожести, их обрабатывают горячей водой (замачивают до полного остывания воды) или наносят механические повреждения оболочкам
(скарифицируют) при помощи специальных машин.
Извлеченные из земляных траншей или снеговых куч желуди просеивают на грохотах, очищают от посторонних примесей. Загнившие и поврежденные желуди обычно всплывают при погружении их в воду.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
147
Существенное значение для выращивания высококачественного посадочного материала имеет повышение его устойчивости к болезням,
особенно к фузариозу. Лучшими препаратами для дезинфицирования
семян являются сухие протравливатели ТМТД и фентиурам, а также
протравливатели системного действия: БМК (РФ), фундазол (ВНР) и
беномил (США). В качестве растворов-протравливателей используют
марганцевый калий, сернокислые соли цинка, кобальта, меди. Технология этого процесса заключается в следующем. За двое суток до замачивания подготавливают растворы сернокислых солей цинка с концентрацией 0,02 %, кобальта - 0,05, меди - 0,03 %. Возможна также смесь микроэлементов марганцовокислого калия, борной кислоты, сернокислой
меди, цинка и кобальта по 0,002 % каждого. В целом же наиболее простым способом применения микроэлементов следует считать использование водного 0,002%-ого раствора марганцовокислого калия в течение
18 - 20 ч. При сильном распространении фузариоза можно производить
также дезинфекцию почвы. В этом случае ее поверхность обрабатывают
0,2%-м раствором формалина, что соответствует 2 – 2,5 т жидкости на 1
га. Осеннее опрыскивание проводят также и карбатионом из расчета 1 т
раствора на 1 га.
В передовых питомниках лесной зоны протравливание почвы проводят вслед за посевом семян. Посевные ленты на непродолжительный
срок укрывают полиэтиленовой пленкой, что обеспечивает создание
микроклимата и повышает эффективность протравливателей. Обработка
семян микроэлементами, снегование, дезинфекция не только предотвращают полегание, но также способствуют повышению грунтовой
всхожести, увеличению выхода посадочного материала и снижению общей его стоимости.
Схемы посевов
Для обеспечения возможности применения механизмов и создания
оптимальных условий питания посев семян в питомниках проводят по определенным схемам, т. е. применяют различные расстояния между посевными строчками. От принятых схем посева зависит протяженность посевных строчек, а следовательно, и общий выход посадочного материала.
На территории лесной зоны для хвойных пород следует применять
6—5-строчные посевы по схеме: 10—25—10—25—10—70 см или 10—
10—40—10—10—70 и 20—20—20—20—70 см при ширине посевной
строчки 3—5 см. В перспективе необходимо стремиться к увеличению
количества посевных строчек в ленте, так как с возрастанием общего погонометража увеличивается выход посадочного материала на 1 га.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
148
Вычисляют протяженность посевных строчек на 1 га питомника так.
Сначала подсчитывают количество посевных лент, с этой целью ширину
поля 1 га, т. е. 100 м, делят на ширину ленты. Полученный результат умножают на количество строчек в ленте и на длину стороны поля 1 га, т. е.
на 100. Рассмотрим это на наших трех примерах. В первом случае в ленте
шириной 150 см расположилось 6 строчек, следовательно, общий погонометраж посевных строчек равен (100 / 1,5) ⋅ 6 ⋅ 100 = 39 960 м; во втором
случае соответствующие цифры также равны (100 / 1,5) ⋅ 6 ⋅100 = 39 960 м,
а в третьем — (100 / 1,5) ⋅ 5 ⋅ 100 = 33 333 м. Оставленная ширина 70 см
между посевными строчками предназначается для колес работающих в питомниках тракторов.
При выращивании лиственных пород в лесостепных и степных районах также применяются 1,5-метровые ленты, однако на этой ленте размещается 3 ряда сеянцев по схеме 30—30—90 см, т. е. всего 19800 м посевных строчек. Расширение расстояний между строчками до 90 см обусловлено необходимостью увеличения площади питания для сеянцев лиственных пород.
В отличие от хвойных семена некоторых лиственных пород требуют
не снегования, а длительной стратификации. Суть этого биологического
процесса заключается в том, что семена в течение сроков, индивидуальных
для каждой древесной породы, выдерживают в подвальных помещениях
при определенных температуре и влажности воздуха. Перед посевом их
извлекают и проверяют качество. Не подлежащие стратификации семена
из складских помещений загружают в бункера сеялок. Иногда процесс
стратификации заменяют осенним посевом с заделкой семян торфяным
субстратом, песком или смесью торфа и песка в соотношении 1:1.
В посевных отделениях питомников проводят грядковый и безгрядковый посев семян. Грядковый посев целесообразен на тяжелых почвах
временного или избыточного увлажнения в лесной зоне. При наличии
гряд предотвращается вымокание или выжимание сеянцев. На более
легких песчаных и супесчаных почвах этой же зоны, а также в лесостепи
формирование гряд обычно не требуется, так как после прохода тракторов на обработанной почве формируется колея глубиной 6 - 8 см. Она и
обеспечивает последующий дренаж посевных лент. На легких песчаных
и супесчаных почвах лесостепной и степной зон заделку семян осуществляют одновременно с посевом с помощью загортачей грейдерного типа
пли шлейфа из колец. В районах с засушливым климатом всю посевную
гряду прикатывают гладким водоналивным катком. Такой агротехнический прием предотвращает физическое испарение, обеспечивает поступление влаги к прорастающим семенам и повышает грунтовую всхожесть.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
149
Машины для посева
Для посева семян в лесных питомниках применяют сельскохозяйственные и лесные сеялки СЛП-М, «Литва-25» (СКП-6 и СЛШ-4М). Сеялка
СЛП-М агрегатируется с самоходным шасси Т-16М и имеет два варианта.
В первом - используются шесть высевающих аппаратов, что позволяет высевать семена сосны, ели и лиственницы по схеме 10—30—10—30—10—
60 см с посевной строчкой шириной 2 - 3 см. Во втором трехрядном варианте сеялка может обеспечивать посев лиственных несыпучих семян с материалом стратификации, а также в плодах по схеме 30—30—90 см с посевной бороздой шириной 8 - 15 см. Глубина заделки несыпучих семян 4 5 см. Сменная производительность сеялки 2 - 2,5 га. Сеялку СЛШ-4М навешивают на самоходное шасси Т-16М. Этим обеспечивается посев мелких семян по шестистрочной схеме 10—30—10—30—10—60 см. Посевная
строчка шириной 3 см формируется за счет продавливания почвы бороздообразующим катком. В продавленную катком посевную строчку равномерно попадают семена, заделка которых на легких почвах осуществляется
шлейфом колец, а на суглинистых - путем присыпки мелким субстратом
(торфом, смесью торфа с песком, опилками), который наносится сплошным 2 - 3-сантиметровым слоем на посевную ленту. Широкозахватная сеялка «Литва-25» также агрегатируется с самоходным шасси Т-16М. Ее используют для посева мелких сыпучих семян на супесчаных почвах. При
работе сеялки обеспечивается повышенная точность раскладки семян на
посевной строчке, которая достигается применением секционного ребристого бороздообразующего катка и высевающего аппарата ячеистого типа.
Сеялку обслуживает один тракторист. Ее сменная производительность
3,5 га.
Сеялка СКП-6 агрегатируется с тракторами Т-40АМ и «Беларусь» и
обеспечивает посев семян сосны, ели и лиственницы по шестистрочным
схемам 10—25—10—25—10—70 и 10—30—10—30—10—60 см. Вслед за
посевом осуществляют заделку семян легким субстратом, используя МСН75 и РМУ-0,8.
При выращивании посадочного материала в питомниках исключительное значение имеет прямолинейность посевных лент. Несоблюдение
этого правила приводит к большим повреждениям сеянцев при агротехнических уходах, увеличению потребностей в рабочей силе и дополнительных материальных средствах. Чтобы обеспечить достаточно высокую прямолинейность, перед первым проходом трактора с сеялкой на
поле устанавливают вешки. Направив трактор точно по вешкам, тракторист прокладывает первую полосу шириной 1,5 м. Вторым и всеми последующими проходами тракторист направляет передние колеса трактора по следу предыдущего агрегата. Таким образом, формируются 80-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
150
сантиметровые посевные ленты и межленточные междурядья шириной
70 см.
Следующей за посевом операцией является мульчирование торфом,
смесью торфа с песком, самим песком или опилками. Смесь легкого механического состава хорошо укрывает семена, предотвращает образование
корки, исключает возможность повреждения всходов. На почвах тяжелого
механического состава для заделки высеянных семян обычно применяют
песок.
В питомниках лесной зоны широкое распространение получил сетчатый мульчирователь МСН-0,75, агрегатируемый с тракторами МТЗ-80/82 и
Т-40АМ. Загрузку мульчирующего субстрата в сетчатую емкость мульчирователя проводят экскаваторами. При вращении колес мульчирователя
субстрат просыпается через сетку на почву посеянной ленты. Емкости агрегата хватает для мульчирования 150 - 200 пог. м полосы шириной 1 м.
Разбрасыватель мульчи и удобрений РМУ-0,8 навешивается на самоходное шасси Т-16М. Емкость агрегата составляет 1,1 м3, что позволяет
замульчировать односантиметровым слоем полосу протяженностью 100 м.
Уход за посевами
Успех выращивания посадочного материала в питомниках всех лесорастительных зон во многом определяется своевременностью и качеством
агротехнических уходов, рыхления почвы, уничтожения сорняков, полива,
борьбы с вредителями и болезнями, корневой и внекорневой подкормки.
Особое значение имеет уничтожение сорняков: их ростки можно увидеть
в межленточных междурядьях еще до появления всходов древесных пород.
Наибольшей эффективности в борьбе с сорной растительностью достигают при умелом сочетании химических и механических уходов, причем
первыми должны проводиться химические. Обработанные гербицидами
посевные ленты предотвращают рост сорняков в наиболее ответственный
период появления всходов. Как только всходы соседних лент сомкнутся
между собой, возможность появления сорной растительности заметно падает, и проводятся в основном санитарные прополки в лентах. Следовательно, благодаря правильному применению механических способов обработки межленточных междурядий и химических способов обработки лент
количество посевных строчек может быть увеличено до 8 - 9, что обеспечит выход 3 - 4 млн. сеянцев с 1 га. Применение гербицидов на небольших
питомнических площадях не нарушает общей экологической обстановки.
Применяемые в сельском и лесном хозяйстве для борьбы с травяной
растительностью гербициды (в виде растворов, эмульсий и суспензий) по
характеру воздействия на растения подразделяются на общеистребительные, избирательные, системные и контактного действия. Общеистреби-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
151
тельные гербициды уничтожают большинство видов растений, а избирательные - определенные виды. Системные гербициды через листовую поверхность проникают в сосуды и корни, в результате чего происходит гибель растений. Гербициды контактного действия, попадая на наземные
части растений, вызывают гибель этих частей.
Для предотвращения появления и уничтожения сорняков в питомниках применяют симазин, пропазин и уайт-спирит, т. е. гербициды избирательного действия. Их использование связано с экологическими условиями. Обычно для уничтожения сорняков на песчаных и супесчаных
почвах применяют в виде растворов в 500 - 600 л воды «пропазин» (1 - 2
кг/га), а на суглинистых – «симазин» (0,5 - 1,0 кг/га). Обработку почвы с
целью предупреждения сорняков производят сразу же после посева семян. Вторично растворами «симазина» или «пропазина» посевные ленты
обрабатывают в конце вегетационного периода. На второй год гербициды применяют в те же агротехнические сроки. После появления всходов
для уничтожения однолетних сорняков применяют уайт-спирит, предварительно растворенный в 300 - 500 л воды. Опрыскивание посевов проводится универсальными тракторными опрыскивателями ПОУ и ОН400.
Уход за посевами проводят культиваторами КРСШ-2,8А, КРН-2,8МО,
КФП-1,5А, КФУ-1,5, а также мотыгой вращающейся МВН-2,8.
Мульчирование
Мульчированием называется покрытие почвы в питомниках мульчой (торфяной крошкой, компостами, опилками, специальной бумагой и
т.п.) для уменьшения испарения влаги, предупреждения образования
почвенной корки и регулирования воздушного и теплового режимов почвы. Мульчирование выполняется мульчирователем МСН-1А [15].
При загрузке мульчирователя он должен быть опущен на землю, а
трактор - заторможен. Если загрузка ведется экскаватором, тракторист
должен выйти из кабины и находиться на расстоянии максимального вылета стрелы плюс 5 м.
Подкормка и полив
Одновременно с культивацией для усиления роста сеянцев часто проводят их корневые и внекорневые подкормки порошкообразными и гранулированными минеральными удобрениями. При первой корневой подкормке, которую проводят в начале вегетации сеянцев первого и второго
года роста, культиваторами-растениепитателями КРСШ-2,8А и КРН2,8МО вносят между посевными строчками только азотные удобрения из
расчета 30 - 40 кг/га действующего вещества. Вторую подкормку сеянцев
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
152
проводят в июле. На 1 га вносят 40 - 60 кг фосфорных, 30 - 40 кг азотных и
20 - 30 кг калийных удобрений. Во время третьей подкормки - в августе вносят на 1 га 30 - 40 кг фосфорных и 20 - 30 кг калийных удобрений.
Наряду с корневой в питомниках осуществляют также внекорневую
подкормку 0,1 - 1%-ми растворами минеральных удобрений.
Важнейшим агротехническим мероприятием во всех лесорастительных зонах страны, включая лесную, является полив, который проводят
двумя способами: дождеванием и орошением по бороздам. Поливную
норму (М) рассчитывают по формуле (м3/га)
М = 100 H⋅A (R - r),
(10.3)
где Н - глубина увлажненного слоя почв, м; А - объемная масса почвы,
г/см ; R - полевая влагоемкость почвы для слоя Н, %; г - влажность почвы
перед поливом для слоя Н, %.
В зависимости от механического состава почв поливная норма первого вегетационного периода составляет 50 - 100 м3/гa, а оросительная норма
за декаду в летний период - 20 - 60 м3.
Дождевание имеет ряд преимуществ по сравнению с поливом по
бороздам, так как в этом случае требуется менее тщательная планировка,
уменьшается расход воды, в приземном слое почвы образуется насыщенный влагой горизонт, нет опасности вымывания семян, возможна
механизация и автоматизация процессов полива, уменьшается возможность образования почвенной корки, происходит более равномерное насыщение влагой. Для полива сеянцев в питомниках используют сельскохозяйственные дождевальные установки и оборудование - ДДН-70, КИ50 «Радуга», дальнеструйный дождевальный аппарат ДД-80. Наиболее
перспективен среди них дальнеструйный дождеватель навесной ДДН-70.
3
Дальнеструйный дождевальный аппарат ДД-80 применяют при наличии на территории питомника закрытой оросительной сети или других
трубопроводов. В этом случае его устанавливают на стояки-гидранты, которые обеспечивают круговой полив интенсивностью 0,15 - 0,2 мм/мин.
Расход воды - 30 л/мин; радиус действия - 45 - 50 м.
Выращивание посадочного материала в теплицах
В последние годы широкое распространение на практике получил метод выращивания сеянцев в условиях регулируемой среды, т. е. в теплицах.
Это позволяет использовать семена с плюсовых деревьев и элитных насаждений, примерно на один год сократить срок выращивания сеянцев, в несколько раз увеличить выход посадочного материала с единицы площади,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
153
обеспечить гарантированный выход посадочного материала независимо от
погоды.
Для выращивания сеянцев применяют блочные и арочные теплицы.
Блочные теплицы на практике получили большее распространение, так как
они состоят из нескольких примыкающих друг к другу секций. Однако
главная цель создания таких теплиц - обеспечить внутри них проходимость тракторов. Поэтому высота перекрытия не должна быть меньше
2,5 м. На такой же высоте устанавливают и трубопроводы для полива.
Для продвижения тракторов с навесными орудиями внутри теплицы
устанавливают опоры с размещением их 6 х 4 м, причем движение тракторов осуществляется в пролетах шириной 4 м. Двери для въезда тракторов
должны быть вмонтированы с двух противоположных сторон теплицы.
Технология выращивания посадочного материала в такой теплице
заключается в следующем. Один раз в течение 4 - 5 лет при помощи
трактора ДТ-75С и прицепного скрепера ДЗ-33 (Д-569) в теплице полностью заменяют почвенный субстрат. При отсутствии скреперов можно
использовать бульдозер Д-606 и прицеп-разбрасыватель 1ПТУ-4. В качестве составной части субстрата используют смесь торфа с песком,
компостированный торф, органические и минеральные удобрения. Для
разбрасывания торфокомпостов, помимо прицепа 1ПТУ-4, успешно
применяют также разбрасыватель органических удобрений РОУ-5, агрегатируемый с трактором МТЗ-80/82, для разбрасывания мульчи и удобрений - разбрасыватель удобрений РМУ-0,8, навешиваемый на Т-16М.
В профилактических целях проводят обработку поверхности гряд ядохимикатами при полностью открытых дверях теплицы (1 т карботиона на
1 га) с помощью универсального опрыскивателя-подкормщика ПОУ на
шасси Т-16М. Последующую заделку карботиона на глубину 10 см производят фрезой ФШП-1,3. В таком виде гряды оставляют на зиму. Ранней
весной из теплиц удаляют снег и закрывают полиэтиленовой пленкой. В
закрытой теплице создается особый микроклимат, ускоряющий созревание
почвы. Для интенсивного роста сеянцев на поверхность гряд вручную наносят удобрения. Фрезой ФШП-1,3 готовят посевные гряды с одновременным внесением удобрений.
В одной секции теплицы шириной 6 м размещают 3 посевные ленты,
ширина которых 1,1 - 1,2 м. Полосы, примыкающие к столбам, используют
для хозяйственных и других целей, поэтому полезная площадь посевного
отделения в блочной теплице составляет 50 %. На ленте шириной 1,2 м с
помощью переоборудованной сеялки СЛШ-4М, навешенной на шасси Т16М, проводят узкорядный посев с шириной междурядий в ленте 8 - 10 см.
Мульчирование осуществляют разбрасывателем мульчи РМУ-0,8 также на
Т-16М, искусственное орошение - при помощи насосной станции СНП100/80, трубопроводов и распылителей воды РВО-8.
4 Система машин для выращивания посадочного материала
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
154
Система машин представлена в таблице 10.2 [3] .
Таблица 10.2. - Технологический процесс и система машин для
выращивания посадочного материала в посевном отделении лесного питомника
Состав агрегата
Операция
Наименование и марка
рабочих машин
класс тяги
трактора, кН
количество
рабочих машин
Разбрасыватели:
1ПТУ-4
РПТМ-2А
РОУ-5
РТО-4
14
14
14
14
1
1
1
1
минеральных
РТТ-4,2
НРУ-0,5
ПРУ-0,5
РУМ-3
1РМГ-4
14
14
14
14
14
1
1
1
в жидком виде
ПОУ
ЗЖВ-1,8
6; 14
6;14
1
1
Плуги:
ПЛН-4-35
ПЛН-3-35
ПКУ-3-35
ПОН-2-30
ПН-2-30Р
ПН-30Р
30
14
14
9
9
6
1
1
1
1
1
1
дискование
Дисковые бороны:
БДН-3
БДТ-3
БДН-1.3АМ
БДТ-2.5Л
30
30
14
30
1
1
1
1
культивация
Культиваторы:
КРН-2,8 МО
КШ-3,6
КПН-4Г
14
14
14; 9
1
1
1
1. Внесение удобрений:
органических
2. Вспашка
3. Поверхностная обработка почвы:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
155
Продолжение таблицы 10.2
боронование
фрезерование
прикатывание
поделка посевных
гряд
4. Протравливание семян
5. Посев семян
мелких сыпучих
несыпучих
6. Засыпка семян и мульчирование посевов
7. Междурядная обработка
и подкормка сеянцев сухими
минеральными удобрениями
Зубовые бороны:
БТТС-1,0
БЗСС-1,0
ЗБП-0,6 А
ШБ-2,5
Фрезы:
ФПШ-200
ФП-2
ФПШ-1,3
Катки:
ЗКВГ-1,4
СКГ-2 (гладкий)
ЗККШ-6 (кольчатошпоровый)
Грядоделатели:
УГН-4К
ГН-2
Протравливатели:
ПСШ-3
ПС-10
АПЗ-10
ПУ-3А
Сеялки:
СЛП-М
СЛШ-4М
«Литва – 25»
СЛУ-5-20
СЗТ-3,6
СЛП-М
СПН-4; СПН-3
СКП-6
Мульчирователи:
МСН-0,75
РОУ-5
Культиваторырастениепитатели:
КРН-2,8 МО
КРСШ-2,8 А
КРХ-4
Фрезерные культиваторы:
КФУ-1,5
КФП-1,5 А
30
14
14
14
10
10
10
10
20
14
6
1
1
1
14
14
14
1
1
1
30
14
1
1
6; 14
6; 14
6; 9;14
14
1
1
1
1
6
6
6
6
9; 14
6
6
6; 9; 14
1
1
1
1
1
1
1
1
14
14
1
1
14
6
9
1
1
1
14
6
1
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
156
Окончание таблицы 10.2
8. Обработка сеянцев химикатами с целью защиты их от
вредителей и болезней
9. Полив
10. Выкопка сеянцев
11. Производство посадочного материала с закрытой
корневой системой
Опрыскиватели:
ПОУ
ОМБ-400
ОВХ-14; ОВТ-1А
ОН-400; ОН-400-5
АЛХ-2
Аэромонитор
Автомонитор
Опыливатели:
ОШУ-50А
Фумигаторы:
ФПЧ
ФСШ-2А
Дальнейструйная дождевальная машина ДДН70
Среднеструйная дождевальная установка УДС-25
Комплект оборудования
ирригационного КИ-50
Дождевальный аппарат
ДД-30
Передвижная насосная
станция СНП-50/80
Выкопочная скоба
НВС-1,2
Копач сеянцев
КСШ-0,35
Выкопочная машина
ВМ-1,25
Выкопочно-выборочная
машина ВВМ-1
Поточная линия для
производства посадочного материала с необнаженной (закрытой) корневой ситемой
«Брика»
«Лента»
«Брикет»
6; 14
6; 14
9; 14
6; 9
9; 14
6; 9; 14
1
1
1
1
1
1
6; 9; 14
1
6
6
1
1
30
1
-
1
-
1
-
1
14
1
14; 20; 30
6
14; 20; 30
14
-
1
1
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
157
Контрольные вопросы
1.Что представляет собой лесной питомник и каковы его основные
части?
2.Перечислите основные работы, выполняемые в лесных питомниках.
3.Для чего и когда вносят удобрения в питомниках? Какие основные
удобрения применяют?
4.Какие машины применяют для внесения органических, минеральных и жидких удобрений?
5.Из каких основных частей состоит разбрасыватель минеральных
удобрений? Расскажите о взаимодействии его механизмов.
6.Расскажите об устройстве и принципе работы разбрасывателя органических удобрений.
7.Как осуществляется автономная заправка жидкостью подкормщикаопрыскивателя?
8.Какие виды вспашки вы знаете?
9.Что относится к дополнительной обработке почвы?
10.Каков принцип работы фрезы?
11.Из каких основных частей состоит лемешный плуг?
12.Для чего предназначены черенковый и дисковый ножи?
13.Чем регулируется глубина пахоты?
14.Из каких сборочных единиц и механизмов состоит плуг ПЛН-4-35?
15.Расскажите об основных операциях по подготовке плуга ПЛН-4-35
к работе.
16.Какие схемы посева применяются чаще всего в питомниках?
17.Расскажите об устройстве и работе катушечного высевающего аппарата.
18.Для каких семян применяется и как устроен высевающий аппараттранспортерного типа?
19.Какие семяпроводы применяются на сеялках?
20.Из каких основных узлов состоит сеялка СЛН-5/9?
21.Какой высевающий аппарат установлен на сеялке СКБ-5/3 и как он
регулируется на заданную норму высева?
22.Назовите основные сборочные единицы сеялки СЛП-1А.
23.Из каких основных узлов состоит сеялка ПЛСШ-5/6?
24.Как подготовить сеялки СЛН-5/9 и СКБ-5/3 к работе?
25.Какие бывают культиваторы?
26.Какие рабочие органы применяют для рыхления и уничтожения
сорной растительности при междурядной обработке почвы?
27.Для чего и где используют катки?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
158
Лекция 11
Технологический комплекс для производства саженцев
План
1 Эколого-лесоводственные аспекты производства саженцев древеснокустарниковых растений
2 Технология выращивания саженцев
3 Система машин для выращивания саженцев
4 Технологический комплекс для производства деревьев с комом
1 Эколого-лесоводственные аспекты производства саженцев древесно-кустарниковых растений
В последние годы в связи с интенсивным строительством городов
ощущается острая потребность в объектах озеленения, создающих комфортную среду для проживания. В условиях города зеленые насаждения
развиваются в неблагоприятной среде. Без постоянной поддержки им почти невозможно выжить. Создание зеленых насаждений в городских условиях выполняется посадкой саженцев деревьев и кустарников. В соответствии с Лесным кодексом РФ использование саженцев, взятых из лесного
фонда, запрещено для посадки в населенных пунктах. Саженцы древесных
и кустарниковых пород производят на плантациях и в питомниках. В последние годы в связи с возросшим объемом строительства частных домов
(коттеджей) ощущается дефицит посадочного материала, обладающего
высокими декоративными качествами, а также интродуцентов и эндемиков. Зеленые насаждения в населенных пунктах выполняют санитарногигиенические и декоративно-эстетические функции.
Саженец - древесное, плодовое или ягодное растение, пересаженное
на территорию питомника для дальнейшего выращивания. Территория, на
которой производятся посадка и выращивание саженцев, называют школой. Обычно в школе выращивают древесные, декоративные и плодовые
саженцы.
Древесные саженцы - растения 4 - 5-летнего возраста, первые 2 года
выращиваемые в питомнике, затем 2 - 3 года - в школе (2+2) или (2+3). Декоративные саженцы - растения древесных пород 4 - 8-летнего возраста с
определенной формой кроны. Плодовые саженцы - 4 - 5-летние привитые
саженцы древесных пород.
Лесоводы таежной зоны чаще всего испытывают необходимость в 5летних саженцах ели и 4-летних саженцах сосны и кедра. При посадке на
постоянную площадь они лучше противостоят угнетению травяной растительности и лиственных пород.
Требования ГОСТ к саженцам некоторых древесных пород, высаживаемых в разных лесорастительных зонах, представлены в таблице
11.1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
159
Таблица 11.1. - Параметры саженцев 1-го сорта в лесорастительной зоне
(подзоне) ГОСТ 24835—81
Порода
Ель обыкновенная
Лиственница европейская
Лиственница сибирская
Сосна кедровая
Сосна обыкновенная
Дуб черешчатый
Клен остролистный
Липа мелколистная
Орех грецкий
Береза карельская
Ясень обыкновенный
Ель обыкновенная
Лиственница европейская
Лиственница сибирская
Сосна кедровая
Сосна обыкновенная
Дуб черешчатый
Клен остролистный
Липа мелколистная
Орех грецкий
Береза карельская
Ясень обыкновенный
Северная и средняя тайга
Воз- Толщина Высота
раст, стволика у наземлет
корневой
ной
шейки, мм части,
см
5-6
5
20
—
—
—
—
—
—
—
—
—
4-5
6
20
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
3-5
7
30
2-3
9
45
3-4
8
40
5-7
10
30
3-4
68
25
3-4
7
50
3-4
8
35
3-4
8
35
—
—
—
—
—
—
3-4
9
40
Южная тайга
Воз- Толщина Высота
раст, стволика у наземлет
корневой
ной
шейки, мм части,
см
4-6
7
35
3-4
6
35
3-4
8
35
6-7
10
30
4-5
9
25
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
3-4
10
40
—
—
—
—
—
—
—
—
—
3-4
7
35
—
—
—
3-4
7
20
3-4
9
50
2-3
10
60
3-4
9
40
3-4
15
60
—
—
—
—
—
—
В лесостепной зоне чаще всего высаживают 4-летние саженцы (2+2)
робинии лжеакации, березы, клена остролистного, липы и др. Высаженные
на постоянное место в полезащитные, водорегулирующие или придорожные лесные полосы, они раньше начинают выполнять свои функции.
Для озеленения обычно применяют декоративные саженцы 4 - 5летнего, а нередко и 6 - 8-летнего возраста с определенным штамбом, т. е.
высотой ствола и формой кроны. Для создания плодово-ягодных участков
и плантаций технических культур применяют непривитые и привитые 5летние саженцы (2+3) плодовых деревьев и кустарников. Особо широким
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
160
спросом пользуются плодовые породы (яблоня, груша, орех грецкий, рябина черноплодная, вишня, слива, облепиха и др.). Такие саженцы выращивают в школе привитыми культурными сортами.
2 Технология выращивания саженцев
Размещение посадочного материала
При выращивании саженцев в школе важно правильно разместить высаженные растения, так как они требуют определенной площади питания.
Например, чтобы вырастить 5-летний саженец ели (2+3), достаточно высадить сеянцы с размещением в ряду через 10 см; чтобы вырастить новогодние елки высотой 1 м, потребуется площадь питания, равная 60х60 см, а
для получения в целях озеленения 2,5-метровых саженцев липы, клена,
ясеня необходимо еще большая площадь - до 2 х 3 м. Однако увеличение
расстояний между растениями в ряду и между рядами требует и увеличения площади школы. Если будет принято размещение 40 х 40 см, то на 1 га
поместится 62500 растений, при 50 х 50 см - 40 000, 1 х 1 м - 10000, 2 х 2 2500, 3 х 3 м -1111. Поэтому, чтобы экономно расходовать площадь питомника, введено понятие первой, второй и третьей, а также комбинированной школы.
Допустим, что для нужд озеленения города необходимо вырастить 3метровые саженцы липы с кроной диаметром 3 х 3 м. Вполне очевидно,
что при таких параметрах растения должны размещаться друг от друга на
расстоянии не менее 2,5 м (1600 шт. на 1 га). Для достижения требуемой
высоты их придется выращивать 6 - 8 лет. Следовательно, в первые годы,
когда растения небольшие, площадь между ними будет свободной. Поэтому сначала сеянцы липы высаживают в первую школу с размещением 50 х
50 см (40 тыс. шт.), а в 3-летнем возрасте, когда достигнут высоты 1 м, их
пересаживают во вторую школу с более редким размещением (1,5 х 1,5 м),
в 5-летнем возрасте их пересаживают третий раз с размещением 2 х 3 м, а
внутри 3-метровых междурядий производят посадку кустарниковых пород,
т. е. создают комбинированные школы из древесных и кустарниковых пород.
На современном этапе в питомниковых хозяйствах особо широко распространены плодовые школы, где выращивают привитый посадочный
материал. Здесь обычно применяют первую и вторую школы. Технология
выращивания саженцев различного целевого назначения неодинакова, однако здесь так же, как и в лесных школах, применяют комплексную механизацию, органические и минеральные удобрения, а также полив.
Выращивание саженцев ели в уплотненных школах
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
161
Одно из основных требований в технологическом цикле выращивания
саженцев в уплотненных школах - более тщательная предпосадочная обработка почвы на 3 - 5 см больше глубины посадки сеянцев и удаление
корневищ из почвы. Как и в посевном отделении питомника, поверхность
почвы тщательно планируют и прикатывают, что обеспечивает равномерную посадку сеянцев по глубине, улучшение условий ухода. В соответствии с ГОСТ 24285—81 высота стандартных саженцев ели I сорта должна
составить 50 см, т. е. после двух лет роста в посевном отделении их необходимо доращивать в школе еще 2 - 3 года. Наиболее целесообразными и
перспективными схемами размещения сеянцев в уплотненных школах являются ленточные 3-рядные (45—45—60 см) или 5-рядные (22,5—22,5—
22,5—22,5—60 см) с шагом посадки сеянцев в строчке 10 см. При таком
размещении в 4-летнем возрасте (2+2) с каждого гектара можно получить
250 - 300 тыс. стандартных саженцев. Если же срок выращивания увеличить до 5 лет (2+3), то можно получить 200 - 250 тыс. саженцев.
Для посадки ели в уплотненную школу используют хорошо отсортированные стандартные 2-летние сеянцы I сорта. Посадке сеянцев предшествует провешивание первого хода машины, так как прямолинейность
рядов здесь имеет значение. Роль маркера выполняет сам трактор, однако
для его первого прямолинейного прохода выставляют вешки.
Посадку начинают с середины участка с последующим движением
вокруг первого ряда. Колею колесного трактора устанавливают шириной
1,5 м, что обеспечивает ширину межполосных междурядий, равную 60 - 70
см. При посадке тракторист направляет переднее правое колесо по следу
предыдущего прохода. Если используют гусеничный трактор, требуемое
положение его гусеницы устанавливают после первого прохода посадочного агрегата и в дальнейшем выдерживают постоянным.
Посадку сеянцев производят лесопосадочной машиной СШП-5/3.
Она агрегатируется с тракторами «Беларусь», Т-40АМ, ДТ-75, ДТ-75М,
которые оборудованы ходоуменьшителями, обеспечивающими скорость
движения 600 м/ч.
Вслед за весенней посадкой производят обработку почвы школьного
отделения гербицидами, симазином или пропазином, из расчета 2 - 3 кг/га,
растворенных в 600 - 800 л воды. Повторный цикл обработки гербицидами
проводят в конце вегетационного периода, а на втором году выращивания
- в середине мая и конце сентября. Для внесения гербицидов в почву применяют опрыскиватели ПОУ или ОН-400. Лучших результатов в борьбе с
сорной растительностью достигают в тех случаях, когда химическая обработка, сочетается с механической.
К механической обработке посадочных лент необходимо относиться
с особой тщательностью из-за близкого расположения растений друг к
другу. В течение каждого года проводят 3 - 4 культивации и при необходимости в те же сроки (или 2 раза в течение вегетационного периода) -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
162
корневую подкормку саженцев азотными удобрениями или смесью азотных, фосфорных и калийных удобрений (100 - 200 кг/га по действующему
веществу) на глубину 8 - 10 см.
В период выкопки саженцы уплотненной школы достигают высоты
40 - 50 см, поэтому важно при агротехническом уходе не повредить самих
растений. В этот период применяют культиваторы КРСШ-2,8А и КРН-2,
8МО, а выкопку осуществляют навесной выкопочной скобой НВС-1,2.
Выращивание саженцев лиственных пород
В школьных отделениях питомников лесостепной зоны чаще всего
выращивают саженцы лиственных пород: для защитного лесоразведения
высотой 1,5 - 1 м, а для озеленения — 2,5 - 3 м, что требует пересадки их
из первой во вторую и далее в третью школу.
Для медленнорастущих древесных пород первой школы принимают
ленточную трехрядную схему посадки с размещением рядов в ленте по
схеме 45—45—60 см, а для быстрорастущих - 90—60 см. В первом варианте саженцы высаживают через 50 см, а во втором - через 1 м. При этом
на каждом гектаре будет соответственно 26600 и 13300 саженцев. Посадку
проводят лесопосадочной машиной СШ-3/5 с тракторами Т-40АМ, МТЗ80/82, ДТ-75М. Тракторы должны быть оснащены ходоуменьшителями,
обеспечивающими скорость движения 250 - 300 м/ч.
Перед посадкой в школу у сеянцев лиственных пород частично подрезают корневую систему, а глубину сошников лесопосадочной машины устанавливают с учетом размеров корневых систем. При посадке корневые
шейки сеянцев должны находиться на 3 - 4 см ниже уровня почвы.
При ширине междурядий 40 - 45 см и больше наиболее целесообразно
применять культиваторы КОН-2,8ПМ и КНО-2,8.
Для выращивания более крупных саженцев высотой 2,0 - 2,5 м однометровые растения из первой школы после их выкопки плугом ВПН-2
(с боковой скобой) пересаживают во вторую школу с размещением на площади 1,5 х 1,5 м, что позволяет расположить их 4 444 шт. на 1 га. Для получения еще более крупных саженцев 6 - 8-летнего возраста их пересаживают в третью школу с размещением на площади 2 х 3 м (1666 шт./га).
При закладке второй и третьей школы используют ямокопатели КЯУ100А и КПЯШ-60 для подготовки посадочных мест, первый из которых
агрегатируется с трактором «Беларусь» и обеспечивает за смену подготовку 800 - 900 ям диаметром 30 и 60 см, глубиной 70 см. Второй ямокопатель монтируют на самоходное шасси Т-16М, он выкапывает за смену то
же количество ям. Чтобы выдержать равномерность размещения саженцев, площадь предварительно маркируют, а место расположения будущих
саженцев обозначают временными колышками. Междурядную обработку
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
163
почвы в этом случае проводят культиваторами КОН-2,8ПМ, КНО-2,8, агрегатируемыми с тракторами МТЗ-80/82.
Выкопку крупных саженцев проводят выкопочным плугом ВПН-2 с
боковой скобой шириной 55 см. На левой стороне плуга установлен нож
устойчивости, предотвращающий его разворот. Для выборки саженцев из
третьей школы, высота которых нередко достигает 3 - 3,5 м, используют
машину МВС-0,6. У этой машины позади выкопочной скобы установлен
прутковый элеватор. На него попадает подкопанная часть почвы, которая
частично разрушается и отделяется от корневых систем. Это позволяет в 2
раза сократить усилия на извлечение саженцев из почвы.
Как уже отмечалось, при редкой посадке крупных саженцев в школе
недостаточно эффективно используется площадь междурядных пространств. С этой целью крупномерный посадочный материал часто выращивают в комбинированных школах, где ряды растений с длительным
сроком роста (5 - 8 лет) чередуют с рядами растений с коротким сроком (2
- 3 года). Ширина таких междурядий 2,5 м, междурядий с мелкими растениями 70 см. Крупные саженцы в ряду высаживают через 1; 1,5; 2 м, а
мелкие - через 40 - 50 см.
3 Система машин для выращивания саженцев
Выращенные в питомниках сеянцы и саженцы древесных, кустарниковых и плодовых пород после посадки их на постоянное место должны
обеспечивать 85 - 100 % приживаемость. Это достигается только при условии строгого соблюдения соответствующих требований выкопки, сортировки, прикопки и хранения посадочного материала. Прежде всего, необходимо обеспечить оптимальное соотношение корневой системы и надземной части сеянцев и саженцев. При чрезмерно обрезанной корневой
системе растение не может обеспечить себя водой и гибнет. Хорошо развитая стеблевая часть часто не соответствует размерам сошников лесопосадочной машины, что влияет на качество посадки и приживаемость сеянцев. При нерегулярном, но обильном поливе почвы в питомниках сеянцы
интенсивно развивают надземную часть при значительном отставании роста корневой системы. В богарных условиях корни таких сеянцев не могут
обеспечить водой стеблевую часть и вместо того чтобы ранней весной
тронуться в рост, растение гибнет.
Параметры посадочного материала
Чтобы выбрать оптимальные параметры надземной и подземной частей посадочного материала, проводились опытные посевы в питомниках в
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
164
различных лесорастительных зонах страны. Обобщение этих данных позволило разработать общесоюзный стандарт на посадочный материал.
Данные, характеризующие стандартные параметры основных лесообразующих пород, представлены в таблице 11.2. . Из данных таблицы видно,
что у хвойных древесных пород толщина стволика у корневой шейки в 2летнем возрасте должна составлять 1,5 - 3 мм, у лиственных 1 - 2-летних 2 - 4 мм. Перед выкопкой должен быть произведен учет посадочного материала (таблица 11.3). Обычно для этого в посевном отделении сеянцы считают по диагонали на учетных отрезках (длиной 1 м), размещенных на 66
строчках (у хвойных) и 30 строчках (у лиственных) в расчете на 1 га.
Таблица 11.2 - Параметры сеянцев деревьев и кустарников
( ГОСТ 3317—77)
Порода
Лесная зона
Европейская часть
Урал
Возраст,
лет
Лесостепная зона
Европейская часть
Толщина Воз- Толщина ство- Воз- Толщина ствоство-лика у раст, лика у корне- раст, лика у корнекорне-вой лет вой шейки, мм лет вой шейки, мм
шейки, мм
Береза повислая
2
3,0
—
—
1-2
2,0
Дуб черешчатый
1-2
4,0
—
—
1
3,0
3-4
1,5
—
—
2-3
Ель обыкновенная или евро2,0
пейская
Ель сибирская
—
—
2-3
1,5
—
—
Клен остролистный или пла- 1-2
3,0
—
—
1
3,0
тановидный
1
3,0
—
—
1
4,0
Липа мелколистная или
сердцевидная
Лиственница сибирская
2-3
2,5
2-3
2,0
1-2
2,0
Сосна кедровая сибирская,
3-4
3,0
—
—
—
—
кедр сибирский
Сосна обыкновенная
2-3
2,0
2-3
2,0
1-2
2,0.
Ясень обыкновенный
2
4,0
—
—
1
4,0
Груша обыкновенная
1—2
2,5
—
—
1
4,0
Рябина обыкновенная
1
3,0
—
—
1
2,0
Яблоня лесная
—
—
—
—
1
2,5
Бузина кистистая или обык 1
3,0
—
—
1
3,5
новенная
Примечание. Высота стволика сеянцев всех пород деревьев и кустарников независимо
от региона должна быть не ниже 10 см, высота сеянцев хвойных и основных лиственных
пород - не более 60 см
Таблица 11.3. - Выход стандартного посадочного материала с 1 га
питомника, тыс. шт.
Вид посадочного материала
Выход посадочного
материала
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
165
Посевное отделение
2-летние сеянцы ели
2-летние сеянцы сосны
2-летние сеянцы лиственницы
Уплотненная школа ели
Саженцы (2 + 2)
Комбинированная школа
Древесные саженцы после 4-летнего выращивания
Кустарниковые саженцы после 2-летнего выращивания
1650-1700
1750-2000
1650-1800
200-250
4-5
100-120
Выкопка посадочного материала
Выкопку сеянцев основных лесообразующих пород производят ранней весной перед посадкой. Обычно питомники расположены на открытых, хорошо освещенных и проветриваемых местах, почва в них созревает
значительно раньше, чем на лесных полянах или вырубках, поэтому нет
опасности, что будут упущены оптимальные сроки посадки. При разведении же леса в степи, особенно на овражно-балочных склонах южных экспозиций, почва оттаивает и иссушается очень рано, поэтому выкопку сеянцев необходимо начинать как можно раньше, как только рабочие органы
выкопочных орудий не будут забиваться грязью, а колеса тракторов - пробуксовывать по земле. Поэтому важно уделять больше внимания планировке площадей питомника, избегая застоя талой воды в микропонижениях.
Для выкопки посадочного материала применяются следующие машины: навесная выкопочная скоба НВС-1,2, навесной выкопочный плуг
ВПН-2, копач сеянцев КСШ-0,35, которые за один проход подпахивают
всю посевную ленту, и выкопочная машина ВМ-1,25 - она не только подкапывает, но и выбирает сеянцы из почвы. Эту машину наиболее целесообразно применять на выкопке сеянцев лиственных пород, требующих при
выборке в 4-5 раз больше усилий, чем при выкопке хвойных.
Выборка посадочного материала и его хранение
Подкопанные сеянцы находятся в почве. Каждую посевную ленту занимает один рабочий. Он извлекает сеянцы из почвы и укладывает пучками внутри ленты. Когда завершена выборка сеянцев на ленте, по ней начинает двигаться трактор с погрузочной тележкой, на которую рабочие помещают выкопанные сеянцы. Тракторные тележки перемещают сеянцы
под навесы, где обычно установлены электрические транспортеры, у движущихся лент которых стоят несколько рабочих. Они отбирают сеянцы I и
II сорта и собирают их в пучки по 100 шт. Затем увязанные шпагатом пучки на тракторной тележке или автомашине перевозят на склад временной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
166
прикопки, представляющий собой дренированное место питомника с асфальтированными подъездными путями, огороженное металлической сеткой. Внутри склада проложена дорога, а справа и слева от нее находятся
временные прикопки. Чтобы максимально сократить ручной труд, площадки временной прикопки должны быть больше вытянуты в длину, чем в
ширину. При таком расположении прикопки будут находиться на близком
расстоянии от кузова автомашины.
Внутри площадки (склада готовой продукции) выкапывают канавки
глубиной 40 - 45 см. Одна из сторон канавки имеет не вертикальную, а пологую стенку крутизной 45°. На нее укладывают первый ряд пучков сеянцев и прикрывают корневые системы слоем земли толщиной 6 - 8 см, затем
укладывают второй ряд пучков и также прикрывают их землей и т. д. Прикопанные сеянцы укрывают еловым лапником, что предотвращает прямое
попадание на них солнечных лучей и задерживает развитие физиологических процессов.
В постоянных базисных механизированных питомниках с холодильными камерами временное хранение сеянцев лучше проводить в мешках из
крафта, разложенных на стеллажах внутри холодильных камер. В зарубежных странах в такие мешки укладывают сеянцы не поштучно, а по массе, соответствующей 1000 сеянцам.
Транспортировка и подготовка сеянцев к посадке
Имеющийся в нашей стране большой опыт искусственного разведения леса в различных лесорастительных зонах страны показывает, что в
основном сеянцы повреждаются или теряют свою жизнеспособность при
транспортировке к месту посадки, во временных прикопках перед посадкой и в период посадки.
При транспортировке сеянцев к месту посадки, особенно в степных и
сухостепных районах, подсушиваются их корневые системы, а это неизбежно приводит к резкому снижению приживаемости растений. Поэтому
каждый ряд уложенных в кузов автомобиля сеянцев укрывают слоем
влажной соломы, мха или осоки, а верхний слой сеянцев - влажным субстратом, затем обвязывают кузов брезентом. Автомашина доставляет сеянцы к месту посадки, где организуется временная прикопка сеянцев. Если
к моменту посадки пересохли верхние слои почвы, прикопанные сеянцы
необходимо полить водой и тщательно прикрыть соломой.
Важный этап в достижении высокой приживаемости сеянцев - подготовка их к механизированной посадке. Для этого в конце гона выкапывают
яму длиной 1 м, шириной и глубиной по 50 см. В яму выливают 5 - 10 ведер воды, частично засыпают землей и тщательно перемешивают. В результате образуется грязевая болтушка, куда погружают корни сеянцев,
предварительно освобожденных от шпагата. Обработанные таким образом
сеянцы помещают в ящики лесопосадочной машины и прикрывают от попадания прямых солнечных лучей.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
167
В последние годы внедряются в производство лесопосадочные машины с автоматической подачей сеянцев. В некоторых из них растения предварительно заряжаются вручную в посадочную ленту, из которой захваты
подают сеянцы в сошник машины. При такой технологической схеме извлеченные из грязевой ванны сеянцы несколько минут выдерживают, чтобы с них удалилась избыточная грязь.
Выращивание посадочного материала с закрытой корневой
системой
Появление этого метода обусловлено стремлением лесоводов удлинить сроки высаживания сеянцев с 10 - 12 до 25 - 30 дней. Это объясняется
тем, что, например, в таежных условиях даже в конце весны на почве стоит
вода и при прохождении тракторов почве причиняются повреждения. Если
же посадку проводить на несколько дней позже, то уплотнение почв будет
меньше.
Такой метод перспективен также при выращивании лесных культур в
горных условиях на участках, лишенных гумусированных слоев почв, при
лесной рекультивации техногенных территорий и в ряде других случаев.
Для выращивания сеянцев используются разнообразные армирующие емкости и материалы: пластмассовые стаканчики, перфорированные
полиэтиленовые мешочки, картон, бумага. Особое значение имеет также
оптимальный для выращивания субстрат. Опыт показывает, что если он
состоит из богатой питательной среды, то сеянцы растут в нем весьма успешно. Однако после их высадки на очень бедных почвах корневая система не стремится покидать обогащенный питательный субстрат брикета, и
растение развивается медленно.
В субстрат брикета высаживают однолетние сеянцы. Контейнеры с
ними помещают в теплицы с регулируемой температурой и влажностью
воздуха. Влажность почвенного субстрата поддерживается на уровне 7080%. Развиваясь в нем, корневые системы хорошо армируют почвенную
глыбу. Перед концом вегетационного периода режим в теплицах доводят
до обычного с таким расчетом, чтобы растения могли окрепнуть и одревеснеть. При необходимости саженцы в условиях теплиц выращивают не
один, а два года.
В РФ освоены две технологии производства саженцев с закрытой
корневой системой - «Брика» и «Брикет».
«Брика» разработана научно-производственным объединением «Силава» (Латвия) и заключается в следующем. При помощи специального
устройства из торфяных плит изготовляют питательные пластинки размером 160 х 50 х 15 мм. Вслед за этим на одну плитку полуавтоматически
укладывают корневую систему сеянца, а другой ее прикрывают. Далее при
помощи специального станка пластинки с находящимися внутри их сеян-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
168
цами скрепляются перфорированной синтетической пленкой. Содержащиеся в ней брикеты сворачиваются в рулон по 50 шт. и выставляются на
доращивание в полигон. В процессе роста саженцы подкармливают питательным раствором.
По технологии «Брикет» сеянцы прессуются в торфяном субстрате,
обогащенном удобрениями, известью и микроэлементами, без синтетической пленки. С помощью брикетирующего полуавтомата в подготовленный на поточно-механизированной линии субстрат вводят однолетние сеянцы хвойных пород, выращенные в теплицах, или 2-летние сеянцы из открытого грунта. Саженцы с закрытой корневой системой в засушливые
весны и в условиях сухого климата приживаются так же плохо, как и
обычные сеянцы.
4 Технологический комплекс для производства деревьев с комом
Как ранее отмечалось, пересадка деревьев с комом применяется главным образом в населенных пунктах при создании зеленых насаждений.
Стоимость такого посадочного материала очень высока.
В таблице 11.4 даны размеры кома пересаживаемого дерева. На рисунке 11.1. показаны формы комов деревьев [21]. На рисунке 11.2 приведены типы упаковок деревьев при пересадке [21].
Рисунок 11.1 – Форма кома при выкапывании крупных деревьев:
а) сегментная;
укороченная
б) цилиндрическая; в) в виде параллелепипеда; г) сегментная
Таблица 11.4 - Размер кома в зависимости от возраста дерева [21]
Порода
Лиственные
Декоративные, кроме березы
Возраст дерева, год
12 – 16
Св. 16
17 – 20
21 – 25
26 – 30
31 – 40
Размер кома, м
0,7 х 0,7 х 0,4
0,8 х 0,8 х 0,5
1,0 х 1,0 х 0,6
1,3 х 1,3 х 0,6
1,5 х 1,5 х 0,7
1,7 х 1,7 х 0,7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
169
Береза
Лиственные, плодовые и
лиственница
Хвойные
41 – 50
6 – 11
8 – 11
12 – 16
17 – 20
До 25
6–7
7–9
9 – 11
11 – 13
14 – 16
До 25
2,0 х 2,0 х 0,8
0,8 х 0,8 х 0,5
1,0 х 1,0 х 0,6
1,3 х 1,3 х 0,6
1,5 х 1,5 х 0.6
2,0 х 2,0 х 0,8
0,5 х 0,5 х 0,4
0,8 х 0,8 х0,5
1,0 х 1,0 х 0,6
1,3 х 1,3 х 0,6
1,5 х 1,5 х 0,6
2,0 х 2,0 0,8
Рисунок 11.2 – Виды упаковок комов деревьев и кустарников:
а) в мешковину; б) в ящики из деревянных щитов; в) в металлические вазоны (с
двумя створками)
Для выкопки посадочного материала применяют различные технологические приемы и технические средства. Экскаваторы, выпускаемые серийно (ЭО-2662А; Э-2515), снабжаются специальной выкопочной лопатой
для проведения озеленительных работ. Они выполняют выкопку деревьев
с комом. На мерзлых грунтах (без скальных включений) для выкопки посадочного материала применяют баровые машины (РМЦ-2).
Посадка деревьев с комом в зимнее время
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
170
Посадочные работы осуществляют поэтапно в течение определенного
периода времени и подразделяют на: 1) работы по подготовке растений к
пересадке в питомнике, связанные с выкопкой саженцев, их упаковкой, установкой и транспортировке на объекты; 2) работы по пересадке, включая
погрузку на автотранспортные средства, транспортировку к местам посадки на объекты, временную прикопку, если это саженцы с оголенной корневой системой, непосредственно посадку в заранее подготовленные ямы,
котлованы или траншеи; 3) работы по послепосадочному уходу за растениями в течение периода приживаемости, который длится в течение двухтрех лет с момента посадки.
Важными вспомогательными работами в процессе пересадки деревьев
и кустарников являются: а) подготовка участков для посадок, включающая
планировку, очистку, разбивку посадочных мест; б) подготовка почвы или
растительной земли для посадки; в) рытье ям, котлованов и траншей для
посадки растений. Деревья и кустарники размещают на территории объекта в соответствии с существующими нормами и правилами (СНиП II68-75). В таблице 11.5 указаны расстояния от мест посадок растений до
сооружений и коммуникаций, стен зданий, конструктивных элементов планировки. Сроки пересадки растений обуславливаются породным составом.
Морозоустойчивыми для пересадки являются липа мелколистная, яблоня
сибирская, тополь бальзамический, береза пушистая, лиственница сибирская, ель колючая. Менее устойчивыми к пересадке являются клен остролистный, ясень зеленый, ясень пенсильванский. Указанные выше виды
приживаются на 95 – 100 % при температурах воздуха от минус 8 до минус
15 0С. Акацию белую, каштан конский, липу крупнолистную, клен явор и
серебристый пересаживают только весной или зимой при температуре воздуха не ниже минус 8 0С. Сроки посадки деревьев и кустарников устанавливаются СНиП 111-10-75.
Для центральных районов Красноярского края можно предложить три
периода для зимней пересадки деревьев:
1. Период – октябрь - декабрь. В эти месяцы промерзание почвы небольшое, в среднем на 15 - 40 см, снежный покров невысокий, рыхлый и
не превышает высоты 30 см, расчистки подъездных путей к деревьям не
требуется; если октябрь теплый (повторяемость 40%), пересадки ведутся
по обычной технологии с упаковкой кома; при небольшой промерзаемости
почвы работы не представляют особой трудности. В указанный период
можно с успехом применять машины для выкопки деревьев с комом.
2. Период – январь - февраль. Морозы в эти месяцы наиболее сильны,
снеговой покров высокий и достигает высоты 40 см, плотность снега –
0,20 г/см3, заносы подъездных путей увеличиваются, что требует привлечения средств механизации для их расчистки. Промерзание достигает 120 140 см и более.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
171
3. Период – февраль - апрель. Глубина промерзания почвы в тот период максимальная и достигает значений свыше 170 см (в малоснежные
зимы - до 250 см). Снежный покров достигает в это время наибольшей высоты (50 см), плотность снега – 0,25 г/см3, для проезда к деревьям необходима постоянная расчистка; световой день увеличивается, морозы спадают. В конце периода снежный покров начинает сходить (в среднем 4 апреля). Оттаивание почвы начинается 15 мая (10 см), а полное оттаивание
почвы наблюдается только в июне. При оттаивании почвы прикорневой
ком при перевозках может обрушаться, поэтому возникает необходимость
в его упаковке.
Таблица 11.5 - Расстояния от объектов до осей растений
(СНиП II-68-75)
Объект
Наружные стены зданий и сооружений
Ось трамвайных путей
Бровка тротуаров и садовых дорожек
Край проезжей части улиц, кромок укрепленных
дорог или бровок канав
Мачты опор осветительной сети, трамвая, колонн,
галерей и эстакад
Ограды высотой до 2 м
Ограды высотой более 2 м
Подошвы откосов, террас и др.
Подошвы или внутренние грани подпорных стенок
Подземные коммуникации:
газопроводы, канализация;
теплосети (от стенок канала);
водопроводы, дренажи;
силовые кабели и кабели связи (от наружной
стены трубы)
От сетей подземных коммуникаций, защищенных
трубами (от стены)
Минимальное расстояние до
оси растения, м
дерева
кустарника
5
1,5
5
3
0,7
0,5
2
1
4
---
2
4
1
3
1
1
0.5
1
1,5
2
2
2
--1
--0,7
1
0,3
Расстояния между деревьями в городских садах и парках при посадках
в массивах и куртинах должны составлять 3,5 - 6 м. В полосах на улицах, в
скверах, на территории жилой застройки деревья размещают так, чтобы
при росте и развитии их кроны могли разрастаться свободно в пространстве и не угнетать друг друга во взрослом состоянии (через несколько десятилетий после посадки). При этом ширококронные деревья рекомендуется
размещать на расстоянии 4 - 8 м, а узкокронные 2 - 5 м друг от друга. Шаг
посадки в аллеях, рядах уличных полос должен составлять не менее 5 - 6 м.
Деревья, размещенные в рядовых посадках на расстоянии 4 - 5 м, угнетают
друг друга, и нормальное развитие их крон не обеспечивается.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
172
Нормы посадки деревьев и кустарников на единицу площади территории объекта в зависимости от его назначения, а также природноклиматических условий местности определяются нормативными документами. Современными нормами озеленения предусматривается и считается
достаточным размещение 90 - 150 деревьев на 1 га озелененной территории объекта общего пользования. Соотношение деревьев и кустарников
составляет в среднем 1:7 –1:10. Все виды пересаживаемых растений и категории посадочного материала требуют определенных размеров посадочных мест в зависимости от размера корневых систем саженцев.
Посадочные места для пересаживаемых растений рекомендуется подготавливать заблаговременно, с осени, в талых или недостаточно промерзших грунтах. Ямы выкапывают с помощью экскаваторов квадратного
сечения или с помощью баровой машины круглого сечения. Подготовленные ямы засыпают листьями, а затем выпадающим снегом; при посадках
зимой ямы откапываются. Если с осени подготавливать ямы не представляется возможным, то их готовят непосредственно перед посадкой с помощью траншейного экскаватора базовым рабочим органом от врубовой
машины. При посадке необходимо обеспечить подвозку талой растительной земли (или сухой – при зимней посадке), которая должна быть подготовлена одновременно с подвозкой деревьев и складирована вблизи ям в
необходимом количестве.
Растения разгружают с помощью автокрана; сначала дерево кладут у
ямы на бок и топором выравнивают низ кома, затем краном растение переносят в яму. Растение устанавливается по центру ямы. После установки
ком засыпают растительной землей, плотно подбивая ее под ком, выверяя
растение по вертикали и рядам. Проведя соответствующую корректировку,
автокран освобождают, а пространство между стенками ямы и кома заполняют растительной землей, уплотняя ее послойно; необходимо следить за
тем, чтобы мерзлые комья не прилегали к стенкам прикорневого кома, а
распределялись равномерно. После посадки приствольные места в пределах границы ямы выравнивают и присыпают слоем снега толщиной 30-40
см; для лучшего утепления корневых систем растений поверхности вокруг
растения насыпают слой земли или торфа толщиной 20-25 см, а поверх укладывают снег (рисунок 11.3).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
173
Рисунок 11.3 – Схема посадки деревьев в мягкой (справа) и в жесткой
(слева) упаковке: 1 – растительная земля; 2 – ком; 3 – подушка из растительной земли; 4 – яма
Пересадка деревьев
Пересадка деревьев выполняется специальными машинами. Например, машиной для вибрационной выкопки деревьев МДВ-А на базе трактора Т-150. Вибрационное воздействие на почву позволяет снизить рабочее сопротивление и использовать машину на мерзлых грунтах. Либо машиной «Крот». Подробно устройство данных машин можно изучить по
справочной литературе [22].
Ручная выкопка деревьев
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
174
В МУП «Управление зеленого хозяйства» (г. Красноярск) практикуется при большой глубине промерзания почвы ручная выкопка пересаживаемого материала. Для выкопки одного дерева прорывается канава
при непромерзшей почве, изготовляется опалубка (рисунок 11.4), заливается водой, а при замерзании воды дерево с комом отделяется от массива, не повреждая корневую систему. Дерево с комом грузится на
транспортное средство и перевозится к месту пересадки. Зимняя пересадка кустарников выполняется в те же сроки, что и пересадка деревьев.
Посадка кустарников осуществляется группами или в одиночные посадочные ямы.
Рисунок 11.9 – Схема пересадки крупных деревьев: а) – формирование кома; б) – изготовление опалубки и заливка ее водой; в) – отрыв дерева с комом
от массива и погрузка на транспортное средство; г) – перевозка дерева на автомобиле к
месту посадки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
175
Контрольные вопросы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
Какие параметры имеет саженец?
В чем основное преимущество лесовосстановления саженцами?
На каких объектах лесного и садово-паркового хозяйства производятся саженцы?
Как размещаются саженцы при доращивании в школьном отделении
питомника?
Каковы основные операции технологии интенсивного выращивания
саженцев (в уплотненных школах)?
В чем особенность выращивания саженцев лиственных пород? Какие
машины применяются для подготовки посадочных мест при закладке
второй и третьей школы питомника?
Какими машинами осуществляется выкопка посадочного материала в
питомнике?
Каким образом хранится выкопанный посадочный материал?
Каким образом готовят саженцы к посадке после транспортировки?
В чем особенность технологического процесса выращивания саженцев
с закрытой корневой системой?
В чем различия технологий «Брика» и «Брикет»?
На каких объектах применяется посадка деревьев с комом?
Как зависит размер кома от возраста и породы дерева?
Какие существуют формы комов деревьев?
Какие существуют способы упаковки комов деревьев и какая для этого имеется тара?
Как устроена выкопочная лопата к экскаватору?
Какие машины применяются для выкопки деревьев с комом на мерзлых грунтах?
Какой СНиП регламентирует расстояния между высаживаемыми в
городе деревьями и объектами городской инфраструктуры?
Какими машинами выполняется пересадка деревьев?
Какие машины выкапывают и перевозят деревья с комом?
Каковы особенности пересадки деревьев в зимнее время?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
176
Лекция 12
Технологический комплекс для лесовосстановления
и лесовыращивания
План
1 Биологические и лесоводственные аспекты лесовыращивания
2 Системы машин для лесовыращивания
1 Биологические и лесоводственные аспекты лесовыращивания
При лесовосстановлении и лесовыращивании различные категории
насаждений создают посадкой сеянцев и саженцев или посевом семян. На
вырубках в лесной зоне в основном культуры создают посадкой. Это обусловлено тем, что высеянные на постоянное место в борозду или в пласт
мелкие семена сосны, ели или лиственницы сильно угнетаются травяной
растительностью, выжимаются морозами, повреждаются солнечными лучами. Исключение представляют северные районы европейской части РФ,
где на легких песчаных почвах посевы слабо зарастают травяной растительностью.
В лесостепной зоне посевом создают только культуры дуба, хотя в
связи с увеличением численности диких свиней приходится отдавать
предпочтение посадкам. С этой целью применяют преимущественно 2летние и значительно реже 1-3-летние сеянцы. Широкое распространение
на практике получила посадка саженцев преимущественно хвойных пород
с открытой и закрытой корневой системой.
Тополя и ивы высаживают на постоянное место черенками, заготовленными из одревесневшего побега растения. В последние годы широко
применяют метод воспроизводства древесно-кустарниковых растений зеленым черенкованием, т. е. частями зеленых побегов, срезанных в период
вегетации. Такие черенки обычно выращивают в теплицах со строго регулируемой средой.
По размерам корневой шейки сеянцы должны отвечать требованиям
ГОСТ 3317-77 (таблица 11.2), саженцы - ГОСТ 24835-81, а черенки ГОСТ 17267-71.
Подготовка посадочного материала и сроки посадки
Строгое соблюдение определенных требований обеспечивает высокую приживаемость сеянцев или саженцев в культурах.
Высота сеянцев хвойных и лиственных пород не должна быть меньше
12 и больше 50 см. Длина корневых систем у сеянцев в засушливых условиях должна составлять 20 - 25 см, в оптимальных условиях увлажнения -
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
177
15 - 22, при избыточном увлажнении почв - 12 - 20 см, у саженцев хвойных пород - 20 - 22 см, лиственных пород - 22 - 25 см. Длина черенков в
лесостепной зоне должна составлять 20 - 25 см, диаметр у верхнего среза0,6 - 2 см; в степной зоне соответственно 25 - 30 и 0,8 - 2 см.
Доставленные к месту посадки сеянцы или саженцы помещают во
временные прикопки - канавки, обычно притененные, в которые посадочный материал укладывают рядами. Всю корневую систему, а также 1/3
надземной части сеянца или саженца засыпают слоем влажной земли. Перед посадкой корни посадочного материала погружают в жидкую торфоперегнойную или гумусированную смесь. В этом случае грязевой раствор
плотно обволакивает корневые системы и предотвращает их пересушку.
Такую же торфо-перегнойную смесь предварительно заливают в ящики
лесопосадочных машин и только затем в них погружают сеянцы или саженцы.
Наиболее высокая приживаемость обеспечивается при ранневесенних сроках посадки, когда почва оттаяла и характеризуется оптимальным
увлажнением. В этот период сеянцы и саженцы обладают наибольшей физиологической активностью, корневые системы их успешно восстанавливаются после подрезки, а надземные - начинают быстро расти. Посадку
сеянцев и саженцев, особенно в засушливых условиях, проводят во влажную почву и в сжатые сроки. Исключение составляет лишь посадочный
материал с закрытой корневой системой. В отдельных районах страны, хотя и с меньшей гарантией приживаемости, применяют осеннюю посадку.
Однако в этом случае почва должна быть оптимально увлажнена, а посадочный материал хорошо одревесневшим. Технология зимней посадки
была рассмотрена в лекции 11.
При всех способах посадки корневые шейки должны находиться
ниже поверхности почвы на 1-2 см в лесной зоне, на 3-4 см в лесостепной,
на 5-7 см в степной, на 8-10 см в сухостепной, полупустынной зоне и на
развеваемых песках. Корневые системы должны быть плотно прижаты
влажной почвой по всей глубине. Несоблюдение этого условия способствует заметному снижению приживаемости. Необходимо также соблюдение прямолинейности или хотя бы относительной прямолинейности рядов
культур, иначе рабочие органы культиваторов будут повреждать сеянцы в
местах искривления рядков.
Густота посадки
Густота посадки культур определяется многими факторами, ведущее
значение среди которых имеют лесорастительная зона, тип леса, древесная
порода, целевое назначение, интенсивность ведения лесного хозяйства и
категория лесокультурной площади.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
178
Обычно в лесной и лесостепной зоне, чем беднее и менее обеспечены влагой почвы, тем гуще создаются культуры. Эта закономерность
наблюдается и в природе. В лишайниковых типах леса, например, с бедными почвами в возрасте рубки число деревьев намного больше, чем в
кисличниковых.
Характерные признаки густых культур заключаются в том, что в
них раньше происходит смыкание полога, дифференциация по размерам
и качеству стволов. В возрасте спелости средний диаметр у густых культур обычно меньше, чем у редких, а общая их продуктивность до 40 50-летнего возраста выше. Поэтому без ущерба для насаждения можно
выбирать отстающие в росте деревья и использовать их для удовлетворения потребностей в мелкой древесине.
С густотой культур неразрывно связана и равномерность их размещения: чем равномернее по площади размещены высаживаемые растения,
тем оптимальнее площадь их питания. Густота культур и характер размещения растений на площади показаны в таблице 7.
Если культуры создаются на вырубках саженцами, количество посадочных мест может быть понижено до 2,5 тыс. шт./га, сеянцев же обычно
высаживают 4 - 5 тыс., а на захрущевленных участках сосновых типов леса даже 12 - 13 тыс. шт./га.
В лесостепной зоне наряду с сосной и лиственницей создают также
культуры дуба. Основным лесокультурным фондом здесь являются вырубки, в которых успешно возобновляются спутники дуба (клен остролистный, липа мелколистная, ясень обыкновенный). Чтобы обеспечить оптимальный состав смешанных насаждений дуба со спутниками, на каждом
гектаре необходимо высаживать 2,5 - 3,5 тыс. сеянцев или создавать 5 - 7
тыс. посевных мест. При защитном лесоразведении на не покрытых лесом
площадях в степных условиях расстояния между рядами культур установлены шириной 2,5 м, в сухостепных - 3 м и в полупустынных - 4 м, что при
размещении сеянцев в ряду через 1 м соответственно составляет 4; 3,3 и
2,5 тыс. шт. на 1 га. При создании противоэрозионных насаждений количество посадочных мест на 1 га увеличивается до 10 тыс. шт./га.
Предназначенные для искусственного лесовосстановления площади в
нашей стране характеризуются большим разнообразием. Это вырубки лесной и лесостепной зоны с различной степенью увлажнения почв, не покрытые лесом территории в степной и полупустынной зонах, пески и песчаные земли, горные склоны.
Технология создания культур укрупненным посадочным материалом
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
179
В последнее время наряду с усовершенствованием различных способов удаления пней и подготовки почвы проводились поиски новых
способов выращивания культур: испытывались различные возрастные
варианты посадочного материала, высаживались сеянцы с открытой и
закрытой корневой системой, выявлялись возможности удлинения сроков посадки сеянцев. Это обусловлено тем, что при существующей
практике лесовосстановления, когда применяются обычные 2-летние сеянцы хвойных пород, в условиях плохо сформированного микроповышения в виде пласта или гряды с наличием большого количества корневых включений технически сложно осуществлять саму посадку. Не менее сложен и агротехнический уход за сеянцами в условиях криволинейности полос, сложных элементов микрорельефа: часто сеянцы засыпаются землей и срезаются при работе культиваторов; сеянцы мелких
размеров больше угнетаются лиственными породами. Поэтому необходимо широко использовать укрупненный посадочный материал.
Таблица 12.1 - Густота культур хвойных пород (в числителе - количество,
тыс. шт./га, в знаменателе - размещение на площади, м)
Группы типов леса
ДолгомошникоЛишайникоБруснични- Кисличнико- Черничнико- вые, сфагновые
вые и вереи травянобоковые
вые и сложные
вые
сковые
лотные
Порода
Сосна
Ель
Лиственница
На вырубках с частичной подготовкой почвы
7-8/2х0,7
4,5-5/3х0,7 3-3,5/3,5х0,9 3,5-4/4х0,7
3-3,3/3х1
4-4,2/3,5х0,7
2,5-3
3-3,5
-
4,5-5/3х0,7
4,5-5,0/3х0,7
-
На вырубках с полосной раскорчевкой
Сосна
Ель
Лиственница
-
-
--
-
2,0/5х1
2,5/5х0,7
2,5*/5х0,7
3/5х0,65
3/6:2=3х1**
4/6:2=3х0,6
2/5х1
2,5/5х0,7
-
На не покрытых лесом площадях
Сосна
6,7/2,5х0,6
5,7/2,5х0,7
4/2,5х1,0
5,7/2,5х0,7
6,7/1,5х1
Ель
4/2,5х1
5,7/2,5х0,7
6,7/1,5х1
Лиственни4/2,5х1
4/2,5х1
ца
* На вырубках, где проводилась полосная раскорчевка, уменьшение количества посадочных мест обусловлено более широкими междурядьями
** При прохождении канавокопателя по раскорчеванной полосе формируются два пласта.
Выращивание культур этим методом целесообразно проводить на вырубках со свежими почвами в ельниках кисличниковых, сложных и чер-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
180
ничниковых, а также на свежих вырубках с большим количеством пней, на
вырубках с ожидаемым обильным возобновлением осины, березы, ольхи и
других лиственных пород, на старых вырубках в высокопродуктивных типах леса, где высота лиственных пород не превышает 3 м.
В качестве посадочного материала используют саженцы ели (2+3),
выращенные в школьных отделениях питомников, которые в зависимости
от лесорастительной зоны обычно имеют высоту 0,3 - 0,5 м. Для посадки
саженцев применяют лесопосадочную машину МЛУ-1. Расстояния между
саженцами в ряду 1 м.
Благодаря тому, что высота саженцев хвойных пород достигает 0,5 м, их
меньше угнетает травяная растительность, и количество агротехнических уходов за культурами сокращают примерно наполовину. Лесоводственный уход за такими культурами, прежде всего в виде осветления
рядков, может проводиться с помощью катка-осветлителя КОК-2,0. Наряду с обычными саженцами применяют также саженцы с закрытой
корневой системой. На постоянную лесокультурную площадь их может
высаживать сажалка лесная для брикетов СБН-1. Посадочный материал
с закрытой корневой системой необходимо применять дифференцирование, так как в засушливые годы их приживаемость нередко бывает ниже.
Далеко не во всех случаях при использовании сеянцев с закрытой корневой системой обеспечивается и удлинение сроков посадки культур, так
как в подзоне южной тайги и зоне смешанных лесов в начале лета нередко происходит пересыхание верхних слоев почвы, особенно когда
при обработке создают микроповышения в виде пластов, которые плохо
«срастаются» с целинной почвой.
Схемы посадки в зависимости от способа и места посадки показаны
на рисунке 12.1.
Агротехнический и лесоводственный уход
Во всех лесорастительных зонах успех выращивания лесных культур
в максимальной степени зависит от своевременного и качественного проведения агротехнических и первых лесоводственных уходов. Агротехнические уходы способствуют улучшению водно-физических свойств почв,
уменьшают испарение влаги из почвы, создают благоприятные условия
для фотосинтеза и транспирации основных лесообразующих пород, устраняют конкуренцию травянистой растительности и нежелательных лиственных пород за элементы минерального питания, предотвращают повреждение высаженных сеянцев от завалов травяной массой и снегом, повышают пожароустойчивость культур.
К агротехническим уходам относят: рыхление почвы с одновременным уничтожением проростков травяной растительности; срезание тра-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
181
вяной растительности вблизи рядков высаженных культур; опрыскивание гербицидами травяной растительности вблизи рядков и в самих рядках культур; механическое или химическое уничтожение поросли лиственных пород, угнетающей высаженные сеянцы до их смыкания в ряду.
Количество, сроки и длительность проведения агротехнических уходов определяются зонально-типологическими особенностями, способами и
качеством подготовки почвы, интенсивностью роста высаженных пород,
долевым участием второстепенных лиственных пород на вырубках, возрастом и размером посадочного материала и т. п.
Таблица 12.2 показывает необходимое количество агротехнических
уходов за культурами с учетом типов леса. На расчищенных корчевальными машинами полосах количество агротехнических уходов будет несколько меньше, чем при частичной обработке плугами, так как в процессе
раскорчевки удаляется за пределы вспаханной полосы значительная часть
запаса семян и корневищ. На фрезерованных же полосах, наоборот, количество агротехнических уходов будет значительно больше — в процессе
фрезерования стимулируются условия для прорастания сорняков.
Таблица 12.2 -Количество агротехнических уходов за лесными культурами
Группы типов леса
Возраст
кульлишайни- бруснич- кисличнико- чернич- долгомошнико- Лесостепь
тур, лет
ковые
никовые вые и слож- никовые вые и сфагноные
вые
1
2
3
4
5
0
1
1
1
-
0
2
1
1
-
2
2
2
1
1
1
2
2
1
1
0
1
2
1
1
4
3
2
2
1
Первые сроки уничтожения поросли лиственных пород также наступают несколько позже при полосной раскорчевке (на 4 - 5-й год), чем при
частичной вспашке плугами ПКЛ-70, ПЛ-1, ПЛД-1,2. При уходе за культурами на вырубках чаще всего применяют культиваторы КЛБ-1,7, КДС-1,8,
КФЛ-1,4.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
182
Рисунок 12.1 - Схемы посадки леса и отдельных деревьев [5]:
1- наклонная посадка на избыточно увлажненных почвах по пластам вдоль борозд или канав; 2 – вертикальная посадка; 3 - посадка в борозды на вырубках с дренированными почвами; 4- посадка без подготовки почвы; 5 – посадка на микроповышениях; 6 – точечная посадка в лунки; 7 – посадка брикетированного материала; 8 – наклонная посадка при создании полезащитных полос; 9 – вертикальная посадка; 10 –
посадка в поливных условиях; 11 – посадка на террасах в насыпную часть; 12 – посадка на террасах в насыпную и выемочную часть; 13 – посадка крупномерных саженцев в
траншею; 14 – посадка крупномера ямокопателем
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
183
Химические способы ухода
Для ухода за лесными культурами с помощью гербицидов необходимо
учитывать биологические особенности древесных пород, токсичность гербицидов и почвенные условия. Наиболее широкое распространение на
практике получили пропазин, атразин, гардоприм и велпар. Преимущество
пропазина заключается в том, что он может подавлять сорную растительность на всех типах почв, за исключением тяжелосуглинистых, где по эффективности он уступает велпару, гардоприму и симазину. При уходе за
культурами сосны обыкновенной разовая доза пропазина составляет
1,5 - 2 г/м2.
Атразин в дозировке 0,5 - 1,5 г/м2 целесообразно применять при уходе
за культурами сосны на более тяжелых почвах. Опрыскивание лучше всего
производить ранней осенью в год посадки или весной следующего года.
В отличие от пропазина и атразина велпар и гардоприм могут использоваться и как гербициды, и как арборициды, причем гардоприм эффективен только для уничтожения поросли осины, а велпар - всех лиственных
пород. Дозы применения велпара намного ниже, чем пропазина и атразина,
и варьируют в зависимости от типа почв от 0,2 до 0,75 г/м2. Наилучшее
время внесения - весна. Гардоприм в дозировке 1-1,5 г/м2 можно применять ранней весной или осенью после вегетации сосны.
При уходе за культурами ели и дуба, которые произрастают на более
тяжелых почвах, помимо гардоприма, пропазина и атразина, может применяться также симазин, префикс, касорон. Разовые дозы симазина при агротехническом уходе за елью - 0,5 - 1,5 г/м2, за дубом - 1,0 - 2 г/м2. Доза префикса для ухода в культурах дуба 1 - 1,5, в культурах ели - 0,5 - 1 г/м2, а
касарона соответственно 1,5 - 2 и 1 - 1,5 г/м2. Наиболее эффективным является гардоприм. Его наносят на почву весной или осенью в период покоя
высаженных сеянцев.
Чтобы обеспечить равномерное распределение гарбицидов по площади, их растворяют в воде. Расход жидкости на 10000 м2 обрабатываемой
площади (1 га) при работе с тракторными опрыскивателями АЛХ-2 и ОН400-1 составляет 200 - 300 л, для ранцевых опрыскивателей «Эра» - 300 500 л.
Применение арборицидов
Как уже отмечалось, на вырубках лесной и лесостепной зоны, особенно на богатых суглинистых дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почвах саженцы в 4 - 5-летнем возрасте начинают сильно угнетаться мягколиственными породами, преимущественно осиной, березой,
черемухой, ольхой, лещиной. Оказавшись под пологом лиственных, хвойные породы, а также дуб, бук и другие из-за корневого угнетения и недос-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
184
татка света вначале замедляют свой рост, затем погибают. Поэтому наряду
с механическими способами для лесоводственного ухода за культурами
может применяться и химический: арборициды эфиров 2,4·Д и аминных
солей 2,4·Д. Дозировка 2,4·Д для ольхи составляет 1 - 2 кг действующего
вещества на 1 га, березы и лещины - 1,5 - 2,5, осины - 2,5 - 3,5 кг; аминных
солей 2,4·Д для ольхи - 1,5 - 2,5, для березы и лещины - 2 - 3 кг действующего вещества на 1 га. Дозу технического препарата (Д) определяют по
формуле (%)
Д= q / 100⋅П ,
(12.1)
где q - принятая доза действующего вещества, кг/га; П - содержание
действующего вещества в техническом препарате, %.
Концентрация рабочего раствора технического препарата арборицида
(К) определяется по формуле (%)
К = 10000⋅q / Н⋅П,
(12.2)
где Н - установленная норма расхода рабочего раствора, л/га.
Эфиры 2,4·Д растворяют в дизельном топливе. После опрыскивания
или аэрозольной обработки ими малоценных молодняков осины, березы
или ольхи в течение 45 дней запрещаются выпас скота и сенокошение, в
течение всего года - сбор грибов и ягод.
Аминные соли 2,4·Д менее эффективны. Их водные растворы используют только для подавления березовых и ольховых молодняков. Опрыскивание или аэрозольную обработку осуществляют после одревеснения побегов ели или сосны в конце июля - начале августа. Обработку крон
деревьев проводят наземным способом или с помощью авиации.
При наземных способах обработки еловых и сосновых молодняков
применяют аэрозольные генераторы-опрыскиватели ЛАГО-У, АГ-УД-2 и
лесные опрыскиватели АЛХ-2. При этом лесной опрыскиватель АЛХ-2
настраивают на режим мелкокапельного опрыскивания, при котором достигается необходимое попадание арборицида на крону и дальность рабочего захвата доходит до 40 м. Генераторы ЛАГО-У и АГ-УД-2 работают
как мелкокапельные опрыскиватели, если прямоствольное сопло заменить
угловой насадкой.
Заданный расход жидкости на 1 га составляет 25 л масляных растворов и 100 л водных растворов и эмульсий. Чтобы выдержать эту норму,
необходимо настроить их на определенный расход жидкости (Р) в 1 мин по
формуле (л/мин)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
185
Р = Н⋅С⋅Ш / 600,
(12.3)
где Н - заданная норма жидкости, л/га; С -скорость движения трактора, км/ч; Ш - ширина рабочего захвата, м.
Авиаопрыскивание проводят в тех случаях, когда площадь участка
составляет не менее 100 га.
На небольших по площади участках опрыскивание масляными растворами или водными эмульсиями проводят опрыскивателем ОМР-2 при
расходе масляного раствора 20 - 25 л/га, водной эмульсии 100 л/га. При
работе с арборицидами применяют также ручной аэрозольный генератор
РАА-1. В этом случае масляные растворы превращаются в аэрозоль.
2 Системы машин для лесовыращивания
Технология лесовыращивания и применяемый для ее реализации комплекс машин зависят от зонально-топологических особенностей и категории лесокультурной площади. Лесокультурные площади подразделяются
на четыре категории [14]: а - не покрытые лесом площади, прогалины, редины, поляны, на которых возможна сплошная обработка почвы; б - свежие, хорошо очищенные от порубочных остатков вырубки с числом пней
до 600 шт./га. Обработку почвы на них производят без предварительной
расчистки или раскорчевки; в - вырубки с числом пней более 600 шт./га.
При создании лесных культур на таких вырубках необходимо проводить
полосную раскорчевку или расчистку; г - вырубки 5-6-летней давности,
возобновившиеся лиственными породами, на которых отсутствует естественное возобновление или его недостаточно для формирования высокопродуктивного древостоя хвойных пород. Обработку почвы под посадку
культур на таких вырубках проводят после сплошной уборки лиственных
пород.
В лесном хозяйстве нашей страны основную часть лесокультурного
фонда представляют вырубки. В последнее время в производстве лесных
культур получила распространение практика создания культур на вырубках с предварительной расчисткой полос от пней, порубочных остатков и
валежника. На вырубках, возобновившихся мягколиственными породами,
полосы также расчищаются и от естественного возобновления.
По доступности для лесокультурной техники свежие 1-3-летние вырубки подразделяются на следующие категории [14]: а1 - доступные без
расчистки полос: число пней - до 500 шт./га; захламленность меньше
15 м3/га; а2 - доступные после расчистки полос: число пней - до 500 шт./га;
захламленность больше 15 м3/га; а3 - доступные после частичной полосной
корчевки пней: число пней более 500 шт./га; захламленность меньше
15 м3/га; а4 - доступные для полосной расчистки с частичной корчевкой
пней: число пней более 500 шт./га; захламленность более 15 м3/га.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
186
Вырубки старше четырех лет, на которых нет естественного возобновления хозяйственно-ценных пород, подразделяются на следующие категорий: б1 - сомкнувшиеся лиственные молодняки со средней высотой более 2 м (фонд реконструкции) - необходима полосная или сплошная расчистка; б2 - невозобновившиеся вырубки с числом пней до 500 шт./га доступны для обработки почвы; б3 - невозобновившиеся вырубки с числом
пней более 500 шт./га - требуется полосная корчевка пней.
В зависимости от лесорастительных условий лесовосстановление осуществляется разными методами: посевом семян, содействием естественному возобновлению и посадкой культур.
Посев семян хвойных пород при создании культур производится на
ограниченных площадях таежной зоны - на лишайниковых, вересковых и
брусничниковых свежих вырубках, особенно на завалуненных почвах.
Содействие естественному возобновлению хвойных пород осуществляется на свежих вырубках таежной зоны при наличии осеменителей в
группах типов леса - лишайники, вересковые, брусничники и черничники.
Посадка культур получила наибольшее распространение в лесокультурной практике. Этот метод лесовосстановления является основным во
всех лесорастительных зонах. Для посадки культур хвойных пород могут
применяться сеянцы и саженцы с закрытыми или открытыми корневыми
системами.
В зависимости от лесорастительных условий лесокультурные комплексы машин и орудий должны обеспечивать: а) на вырубках с дренированными почвами - посадку лесных культур в борозды или минерализованные полосы; б) на вырубках с временно переувлажняемыми почвами посадку лесных культур по пластам и микроповышениям; в) на вырубках с
сырыми почвами - посадку лесных культур попластам, напаханным одновременно с образованием дренирующихборозд.
Технологические комплексы для лесных культур разработаны с учетом этих требований. В качестве основных энергетических средств в технологических комплексах используются сельскохозяйственные и трелевочные тракторы тяговых классов 14, 30 и 40 кН, а также их лесохозяйственные модификации. Технологические комплексы для производства лесных культур на вырубках были определены с учетом современных тенденций развития и достигнутого уровня механизации лесохозяйственного
производства и широкого использования комбинированных и универсальных машин. В технологические комплексы включены более производительные машины для полосной расчистки вырубок, подготовки почвы, посадки лесных культур и ухода за ними.
Система машин для лесовыращивания на дренированных почвах
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
187
На вырубках с сухими и дренированными почвами последовательно
выполняют следующие технологические операции: подготовка вырубок,
обработка почвы, посадка лесных культур и уход за ними.
Подготовка вырубок включает в себя их очистку от порубочных остатков, валежника и поросли после ее срезания кусторезами, расчистку
или корчевку пней, фрезерование пней до уровня почвы.
В зависимости от состояния почв расчистку лесных площадей от мелколесья и кустарника производят одним из следующих способов: 1) корчеванием; 2) срезанием надземной части лесной поросли и кустарника; 3)
фрезерованием, при котором надземная и корневая части древесной массы
измельчаются и перемешиваются с почвой; 4) запашкой мелкого и среднего кустарника специальными плугами.
Полосную корчевку пней и расчистку вырубок, как правило, осуществляют на вырубках с числом пней более 600 шт./га. Сплошную корчевку
пней производят при посадке плантационных культур промышленного типа и лесосеменных плантаций.
Выбранный способ расчистки лесокультурных площадей должен
обеспечить максимальное сохранение на подготавливаемом участке гумусового слоя почвы, улучшение ее физико-механических свойств.
Технические средства для подготовки лесокультурной площади представлены машинами для сбора в валы порубочных остатков и срезанного
кустарника, частичной корчевки или измельчения пней, расчистки полос,
вычесывания корней.
Для удаления порубочных остатков на свежих вырубках применяются подборщики сучьев ПС-2,4; ПС-5 и ПС-2Г.
При полосной расчистке вырубок с корчевкой пней используются
корчевальные машины МП-8А; КМ-1; К.М-1А, а также орудия ОРП-2,6;
ОРВ-1,5; ОПП-2,3; машина для расчистки полос МРП-2А; клин для расчистки полос КРП-2,5А; машины для удаления наземной части пней МУП-4;
МДП-1,5; машина для срезания пней МПП-0,75. Эти же машины применяются и при сплошной расчистке вырубок.
Обработка почвы на лесокультурных площадях с сухими и дренированными почвами производится следующими способами: а) полосная обработка почвы без предварительной раскорчевки лесной площади с обработкой почвы бороздами или полосами; б) полосная обработка почвы с
предварительной раскорчевкой и последующей обработкой почвы путем
рыхления или нарезки борозд; г) сплошная обработка почвы после сплошной раскорчевки.
Выбор способа обработки почвы зависит от категории лесокультурной площади и степени задернения. На незадернелых и слабозадернелых
вырубках с почвами легкого механического состава и небольшим гумусовым горизонтом рыхлят почву полосами на глубину 10 - 15 см с одновременным перемешиванием верхнего слоя почвы. На невозобновившихся
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
188
вырубках полосы прокладывают через 3 - 5 м, в зависимости от лесорастительных условий и степени захламленности. Для этого применяют фрезы и
дисковые почвообрабатывающие орудия.
На средне- и сильнозадернелых вырубках с дренированными супесчаными и суглинистыми почвами производят нарезку борозд шириной 70 100 см и глубиной 10 - 15 см двухотвальными плугами. На старых невозобновившихся вырубках борозды нарезают через 3 м, а на свежих, после
предварительной полосной расчистки, борозды нарезают через 4 - 5 м.
Обработка дренированных почв под посадку культур производится в
основном двухотвальными лемешными и дисковыми лесными плугами
ПКЛ-70А, ПДВ-1,5, а также плугами ПЛ-1. ПЛД-1,2, ПЛШ-1,2.
На свежих и старых вырубках с некаменистыми почвами и с высотой
поросли до 1,5 м, с пнями диаметром до 20 см используется машина для
подготовки полос с одновременным дроблением пней МДП-1,5.
Посадка лесных культур является одной из самых трудоемких операций. Для ее выполнения используются лесопосадочные машины, как с ручной, так и с автоматизированной подачей посадочного материала.
Лесопосадочные машины должны: а) не повреждать посадочный материал; б) обеспечивать заданный шаг посадки с отклонением, не превышающим 20 %; в) обеспечивать размещение корней в посадочной щели,
близкое к естественному, без загибов и скручиваний; г) хорошо засыпать
все корни почвой и уплотнять ее по всей глубине так, чтобы усилие выдергивания составляло; е) обеспечивать отклонение надземной части сеянцев
или саженцев от вертикального положения или установленного наклона,
не превышающее 30°; ж) соблюдать одинаковую глубину заделки корневых шеек сеянцев или саженцев (для дренированных почв - не более 6 см;
для влажных и переувлажненных - 1 см).
Для посадки культур на дренированных почвах используются машины МЛУ-1, МЛУ-1А, ЛМД-81, МЛК-1, приспособление лесопосадочное
автоматическое ПЛА-1. Лесопосадочные машины данной группы имеют
характерные отличия: не имеют ходовой части; как правило, однорядные;
сошники - комбинированные с тупым углом вхождения в почву имеют черенковый нож; рабочее места сажальщиков имеют усиленную защиту.
Уход за лесными культурами на дренированных почвах производится
культиваторами, в основном с дисковыми рабочими органами одно- и
двухследными, а также фрезерными с двумя фрезерными барабанами,
обеспечивающими уход за лесными культурами путем «седлания рядов».
Наибольшее распространение получили культиваторы КЛБ-1,7; КФЛ-1,0;
КУК-2,0; КДС-1,8А.
При уходе за культурами, посаженными на вырубках с дренированными почвами, применяют культиваторы КЛБ-1,7, КДС-1,8А, катки
КУЛ-2 и КУЛ-2А, КЛ-2,5 и др.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
189
Перечень машин для лесовыращивания на дренированных почвах
приведен в таблице 12.3.
Таблица 12.3 - Технологический процесс и система машин для создания
лесных культур на вырубках с дренированными почвами (число пней
до 600 шт./га) [3]
Операция
2. Сбор порубочных
остатков
2.Нарезка борозд глубиной до 0,15 м
при среднем расстоянии между рядами 3,0 – 6,0 м
3. Посадка сеянцев
по бороздам
4. Уход в рядах
культур (трехкратное
уничтожение травы и
поросли вдоль ряда
культур)
5. Уход в рядках культур (двукратный)
6. Осветление лесных
культур
Наименование и марка рабочих
машин
Подборщик сучьев ПС-5
Подборщик сучьев ПС-2,4
Плуг лесной комбинированный
ПКЛ-70
Широкозахватный плуг лесной
ПЛШ-1,2
Плуг лесной ПЛ-2
Лесопосадочные машины:
Для посадки сеянцев и саженцев
МЛУ-1
ЛМД-81 (без подготовки почвы)
Приспособление к плугу ПЛА-1
Для посадки саженцев МПМ-1
Культиватор бороздный КЛБ-1,7
Культиватор фрезерный КФЛ-1,4
Культиватор КУК-1
Каток КУЛ-2
Состав агрегата
класс тяги количество
трактора,
рабочих
кН
машин
30
1
30
Мотокусторез «Секор-3»
Мотокусторез МКР-2,5
Лесной аэрозольный генератор
ЛАГО-У
Тракторный опрыскиватель ТОЛ
Агрегат лесохимический АЛХ-2
Мотокусторез МКР-2,5
30; 40
1
40
30; 40
1
1
30; 40
30; 40
40
30; 40
1
1
1
1
30; 40
14; 30
14; 30
30; 40
1
1
1
1
-
1
1
30
30
30
-
1
1
1
1
Система машин для лесовыращивания на временно
переувлажненных почвах
В лесной зоне вырубки с временно переувлажненными почвами занимают 35 - 40%. Высота пней здесь намного выше, чем в насаждениях с
дренированными почвами, так как рубка древостоев преимущественно
проводится в зимний период.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
190
Из-за разнообразия состава и многоярусности насаждений на таких
вырубках обычно насчитывается 900 - 1000 пней на 1 га. Поэтому при создании лесных культур требуется проведение полосной раскорчевки. Лесовосстановительным работам также должна предшествовать очистка вырубок от порубочных остатков и валежника
Производство культур на временно переувлажненных вырубках осуществляется по следующим технологиям: 1) посадка сеянцев и саженцев в
пласты; 2) посадка сеянцев в дискретные микроповышения; 3) посадка сеянцев в пласт; 4) посадка сеянцев и саженцев в гряды.
При посадке сеянцев и саженцев в пласты предварительно производится напашка пластов плугами ПЛ-1, ПКЛ-70А, ПЛП-135 и др. Затем
вручную с помощью мечлопаты в отвальные пласты производится посадка сеянцев или саженцев. Для уничтожения возобновившихся лиственных
пород и травянистой растительности проводится агротехнический уход.
Для этого используются катки КУЛ-2, КУЛ-2А и мотокусторезы. С помощью этих же агрегатов проводится и лесоводственный уход (осветление), при котором уничтожаются лиственные породы естественного возобновления.
При посадке сеянцев в дискретные микроповышения сначала машиной ОРМ-1,5 производится подготовка таких микроповышений, затем под
меч-лопату производится посадка сеянцев. Агротехнический и лесоводственные уходы ведутся катками КУЛ-2 КУЛ-2А и мотокусторезами.
Посадка сеянцев в пласт производится таким же образом, как и посадка сеянцев в дискретные микроповышения, с той лишь разницей, что
предварительно ведется расчистка полос шири ной 2,0 - 2,5 м с корчевкой
пней. Для этого используется машина МП-8. Расстояние между центрами
полос 2,0...2,5 м. Пласты напахиваются плугами ПЛ-2-50 и ПЛП-135. Посадка сеянцев про изводится сажалкой лесной СЛ-2А или СЛП-2. Лесоводственный уход осуществляют кусторезом МКР-2,5.
Посадка сеянцев и саженцев в гряды производится по расчищенным
полосам шириной 2,0...2,5 м с предварительной корчевкой пней. Для этого
используется машина МП-8, а также ОКС-2,5. При обработке почвы создаются микроповышения по центру полосы шириной 0,7 - 0,9 м и высотой
25 - 35 см от дна борозды Для этого используются плуги ПЛМ-1,5 и ПДВ1,5. Посадка сеянцев или саженцев ведется машиной СЛГ-1А. Агротехнический уход проводится культиваторами КЛБ-1,7 и КДС-1,8А, а лесоводственный -катками КУЛ-2А и кусторезами МКР-2,5.
Перечень машин для лесовыращивания на временно переувлажненных почвах приведен в таблице 12.4.
Таблица 12.4 - Технологический процесс и система машин для создания
лесных культур на вырубках с временно переувлажняемыми почвами [3]
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
191
Операция
1.Подготовка почвы
микроповышениями
2.Посадка сеянцев
3.Уход за лесными
культурами
4. Осветление лесных
культур (двукратное)
Наименование и марка рабочих
машин
Плуг лесной полосный ПЛП-135
Плуг лесной ПЛМ-1,3
Плуг лесной ПЛ-2-50
Сажалка лесная по пластам СЛП2 (совместно с ПЛП-135)
Сажалка лесная грядковая СЛГ1А
Лесопосадочная машина СЛ-2А (с
закрытой корневой системой)
Культиватор бороздный КЛБ-1,7
Лесной аэрозольный генератор
ЛАГО-У
Тракторный опрыскиватель ТОЛ
Агрегат лесохимический АЛХ-2
Лесной аэрозольный генератор
ЛАГО-У
Тракторный опрыскиватель ТОЛ
Агрегат лесохимический АЛХ-2
Мотокусторез МКР-2,5
Состав агрегата
класс тяги количество
трактора,
рабочих
кН
машин
60
1
30
1
30; 40
1
60
30; 40
60
30; 40
1
1
14; 30; 40
1
30; 40
30; 40
14; 30; 40
1
1
1
30
30
30
-
1
1
1
1
1
Система машин для лесовыращивания на вырубках
с повышенным весенне-летним переувлажнением почвы
В лесной зоне вырубки с избыточно-увлажненными почвами составляют 12 - 15 %. При производстве лесных культур на таких вырубках подготовка почвы проводится одновременно с мелиорацией земель. Направление осушительных канав выбирается с учетом рельефа местности.
На таких площадях лесные культуры создаются по двум технологическим схемам: посадка по раскорчеванным полосам между осушительными
канавами и по пластам осушительных канав.
Перечень машин и механизмов, применяемых при производстве лесных культур, приведен в таблице 12.5.
Таблица 12.5 - Технологический процесс и система машин для создания
лесных культур на вырубках с повышенным весеннелетним переувлажнением почвы [3]
Операция
Наименование и марка рабочих
машин
Состав агрегата
класс тяги количество
трактора,
рабочих
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
192
Корчеватель ДП-25
Корчевальная машина КМ-1А
1. Корчевка пней поКорчеватели-собиратели
МПлосами шириной
7А, МРП-2
2,5—3,0
Машина для удаления пней МУП-4
Машина для расчистки полос ОРП2,6
2. Прокладка осушиПлуг-канавокопатель ПКЛН-500
тельных канав на рас- Плуг ЛКН-600
стоянии 20 – 30 м
Канавокопатель ЛКН-600
Плуги лесные:
2. Подготовка почвы
ПЛ-2-50,
пластами
ПЛО-400, ПШ-1
ПЛП-135
3. Посадка сеянцев по
Лесопосадочные машины:
пластам
СЛ-2
СЛП-2
Лесной аэрозольный генератор
ЛАГО-У
3.Уход за лесными
Тракторный опрыскиватель ТОЛ
культурами
Агрегат лесохимический АЛХ-2
Каток КОК-2
Лесной аэрозольный генератор
ЛАГО-У
4. Осветление лесных Тракторный опрыскиватель ТОЛ
культур (двукратное)
Агрегат лесохимический АЛХ-2
Мотокусторез МКР-2,5; «Секор-3»
кН
машин
60
60
60
30
30
30; 40
1
1
1
1
1
1
30; 40
30; 40; 60
30; 40
60
30; 40
60
1
1
1
30; 40
30; 40
14; 30; 40
30; 40
1
1
1
1
30
30
30
-
1
1
1
1
Примечания:
1. При полосной раскорчевке вырубок (число пней более 800 шт./ та) плуг ПЛ-2-50
используют в двухкорпусном варианте, а сажалку СЛ-2—в двухрядном варианте.
2. На вырубках с числом пней до 800 шт./га корчевку пней не производят, при
этом плуг ПЛ-2-50 используют в однокорпусном варианте, а сажалку СЛ-2 - в однорядном.
Контрольные вопросы
1. На какие категории подразделяются свежие вырубки с учетом их
доступности для лесокультурной техники?
2. Назовите основные технологические операции, применяемые при
создании лесных культур на вырубках с сухими и дренированными почвами.
3.Какими способами производится расчистка лесных площадей от
мелколесья и кустарника?
4.Какие машины применяются для удаления порубочных остатков на
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
193
свежих вырубках?
5.Какие технические средства используются при полосной расчистке
вырубок? Назовите их марки.
6. Перечислите основные энергетические средства, применяемые в
технологических комплексах для создания лесных культур.
7.Назовите марки лесопосадочных машин, обеспечивающие механизированную посадку лесных культур на дренированных почвах.
8.Какие машины используются для удаления пней методом фрезерования?
9.Какие марки плугов применяются для нарезки борозд на расчищенных полосах?
10.В каких условиях рекомендуется использовать лесопосадочную
машину МЛУ-1А?
11.Какими машинами выполняется агротехнический уход за лесными
культурами на вырубках?
12.По каким технологическим схемам производится создание лесных
культур на вырубках с временно переувлажненными почвами?
13. С помощью каких технических средств ведется подготовка почвы
с образованием микроповышений?
14. Какие машины применяются для создания лесных культур на вырубках с сырыми почвами?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
194
Лекция 13
Технологический комплекс для создания полезащитных,
водорегулирующих и противоэрозийных насаждений, облесения горных и овражно-балочных склонов
План
1 Лесоводственные аспекты создания водорегулирующих и
противоэрозийных насаждений
2 Технологический комплекс создания полезащитных полос
3 Технологический комплекс для выращивания
противоэрозионных насаждений
4 Технологический комплекс для создания защитных лесных
насаждений на берегах гидрографической сети и склонах
1 Лесоводственные аспекты создания водорегулирующих и
противоэрозийных насаждений
Правовой режим в защитных и особозащитных лесах устанавливается статьями 102 и 109 Лесного Кодекса РФ. К защитным лесам относятся: леса, расположенные в водоохранных зонах; леса, расположенные
в первом и втором поясах зон санитарной охраны источников питьевого
и хозяйственно-бытового водоснабжения; государственные защитные
лесные полосы; противоэрозионные леса; леса, расположенные в пустынях, полупустынях, лесостепных, лесотундровых зонах, степях, горах.
К особозащитным участкам лесов относят: берегозащитные, почвозащитные участки, расположенные вдоль водных объектов, склонов оврагов; опушки лесов, граничащие с безлесными пространствами.
Значительная часть территории России находится в зоне проявления ветровой эрозии почв и засух. Ветровая эрозия почв и пыльные бури
наиболее часто наблюдаются в степной, полустепной и пустынной зоне
РФ.
Для защиты почв от этих явлений в РФ разработан комплекс организационно-хозяйственных, агротехнических и агролесомелиоративных мероприятий. Широко используются полезащитные лесные полосы, которые
снижают скорость ветра, равномерно распределяют снег на полях, способствуя этим сохранению почвы и посевов от вымерзания. В летний период,
снижая скорость ветра, полезащитные лесные полосы предотвращают
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
195
вредное действие суховеев и улучшают микроклимат в межполосных пространствах.
В соответствии с «Инструктивными указаниями по проектированию и
выращиванию защитных лесных насаждений на землях сельскохозяйственных предприятий» (1995 г.) на равнинных землях крутизной 1,5 - 2°
продольные полезащитные лесные полосы располагают по границам землепользования и полей севооборотов, перпендикулярно господствующим
ветрам, с отклонением не более 30°, а под прямым углом к ним закладывают поперечные полосы.
Расстояние между продольными лесными полосами составляет: на
черноземах выщелочных и тучных - 600 м; на черноземах обыкновенных и
предкавказских - 500; на черноземах южных - 400; на темно-каштановых и
каштановых почвах - 350 м; между поперечными полосами оно не должно
превышать 2000 м, а на песчаных землях - 1000 м.
В полосах лесостепи ряды деревьев располагают через 2,5 м, в степи через 3, сухой степи - через 4 м. Ширина закраек с каждой стороны полосы
на любых почвах, за исключением каштановых, равна половине ширины
междурядья; на каштановых почвах - не более 3 м. Таким образом, с учетом количества рядов, расстояния между ними, размеров закраек ширина
полос в различных почвенно-климатических зонах будет изменяться от 7,5
до 15 м.
Принято различать 3 основные конструкции полос: непродуваемые,
продуваемые и ажурные. Непродуваемая полоса - это многоярусное насаждение с подлеском, вертикальный профиль которого снизу доверху в облиственном состоянии либо не имеет просветов вообще, либо площадь
просветов в кронах и между стволами не превышает 10 %. Продуваемые
лесные полосы характеризуются плотным строением с площадью просветов в кронах до 10 %, а между стволами свыше 60 %. Ажурные лесные полосы представляют собой сложные многоярусные насаждения с подлеском, однако ширина полос и густота посадки меньше, чем у плотных.
Вследствие этого, а также за счет ввода в состав полос деревьев с ажурными кронами в пределах всего вертикального профиля они имеют мелкие
просветы по всему профилю. Площадь просветов в кронах и между стволами составляет 15 - 35 %. Ажурные конструкции полос нередко формируют также соответствующими рубками ухода.
2 Технологический комплекс создания полезащитных полос
В лесостепных районах, где сосредоточены мощные и частично обыкновенные черноземы, обработку почвы под защитные лесные насаждения
проводят по системе черного пара. Система машин приведена в таблице
13.1.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
196
Таблица 13.1 - Технологический процесс и система машин для создания полезащитных и водорегулирующих лесных насаждений в лесостепной и степной зоне на черноземах и каштановых почвах [3]
Операция
Наименование и марка
рабочих машин
1. Лущение стерни, диско- Лущильник ЛДГ-10
вание дернины на глу- Борона дисковая БДНТ-3
бину 0,06—0,08 м
Плуги:
2. Вспашка почвы:
ПЛН-4-35
на глубину 0,27—0,30 м
ПЛН-3-35
с оборотом пласта (черПН-4-35 «Пахарь»
ноземные почвы)
ПН-3-35 «Унивесал»
плантажная вспашка на
Плуги плантажные:
глубину 0,45—0,60 метра
ППУ-50А
(каштановые почвы и южППН-50
ные черноземы)
ППН-40
ярусная вспашка на глуби- Плуги ярусные:
ну 0,45—0,80 м (каштаноПТН-40
вые, солонцеватые почвы)
ПЧЯ-3-50
3. Культивация почвы на Культиваторы:
глубину 0,08—0,12 м с од- КПС-4 или КПН-4Г + Боновременным бороновани- рона
БЗСС-1+ Сцепка СП-11
ем
4. Посадка (посев) лесных
Лесопосадочные машины:
полос:
ССН-1
посадка сеянцами
СЛН-1
СЛН-2
с нарезкой поливных борозд
СПУ-1
посадка саженцами
строчно-луночный посев
желудей и крупных семян
Лесопосадочный агрегат
ЛПА-1
Сажалка МПС-1
Сеялка СЖУ-1
Сеялка МЛТИ-1
Состав агрегата
класс тяги
количество
трактора,
рабочих макН
шин
30
1
30
1
30
14
30
14
1
1
1
1
60
60
30
1
11
30
60
11
30
30
1
1/12
14; 30
14; 30
30
1 (2 – 3)
1
1
30
1
30
30
1
1
14
6; 14
1
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
197
Окончание таблицы 31.1
5.Уход за почвой в рядах лесных полос высотой до 1,0 м па глубину 0,04—0,06 м
6. Уход за почвой в междурядьях лесополос на
глубину 0,08—0,12 м
7. Уход за почвой одновременно в рядах и междурядьях лесных полос высотой до 2 м
высотой более 2,0 м
8. Обработка культур химикатами с целью защиты от
вредителей и болезней
Опрыскивание
Культиваторы:
КЛ-2,6
КРН-2.8А, КРН-2.8М
КРВН-2,5
Плуги-рыхлители:
ПРВН-2,5А
ПРВМ-3
Культиватор КРЛ-1
14
14
30
1
1
1
14
6; 14
14
1
1
11
Культиватор КЛБ-1 + культиватор КЛ-2,6
14
1+1
Культиватор КВЛ-1 + культиватор КЛ-2,6
14; 30
1+1
Опрыскиватель
ОП-450
ОН-400
ОН-400-5
14
6; 14
6; 14
1
1
1
3 Технологический комплекс для выращивания
противоэрозионных насаждений
В РФ насчитывается свыше 116 млн. га пахотных и 245 млн. га пастбищных земель. Свыше 20 % пахотных земель размещены на склонах крутизной более 3°. Эти участки сильно подвержены эрозионным процессам.
60,9 млн. га пастбищных земель сосредоточены на балочных системах и
коренных берегах малых рек, склоны которых имеют достаточно большую
крутизну. Являясь низшими звеньями водосборных бассейнов, эти земли
испытывают наиболее разрушительную стоковую нагрузку, в результате
чего 5 - 8 % их площади составляют овраги.
Для предотвращения эрозионных процессов в комплексе с агротехническими и гидротехническими мероприятиями на водосборах создают различные категории защитных лесных насаждений: водорегулирующие, приовражные и прибалочные лесные полосы, насаждения на берегах балок,
коренных берегах речных долин и по откосам оврагов. Приовражные лесные полосы создают по периметру всех действующих оврагов, за исключением случаев, когда предусмотрено выполаживание или закрепление их
дамбами-перемычками; сплошное облесение оврагов в сочетании с водозадерживающими и водоотводящими валами и облесением водоподводящих ложбин.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
198
Прибалочные лесные полосы создают по периметру балочных систем.
В комплексе с водорегулирующими лесными насаждениями они способствуют равномерному распределению снега на полях, поглощению поверхностного стока и предотвращению роста оврагов. При проектировании
мест для выращивания прибалочных лесных полос необходимо строго
придерживаться положения о минимальном «изъятии» и экономном расходовании земли. В частности, прибалочные лесные полосы не следует
создавать, если:
а) прибалочные склоны имеют небольшую (1 - 2°) крутизну, не подвергаются интенсивной эрозии (почвы несмытые или слабосмытые) и
включены в почвозащитный севооборот; б) на берегах балок расположен
байрачный лес; в) берега балок отводятся под сплошное и полосное облесение; г) берега балок не поражены линейными размывами. Поэтому на
балочных системах, слабозатронутых оврагами, под прибалочные полосы
отводят всего 5 - 10 % площади периметра балочных систем в местах действующих оврагов, остальная слабоэродированная часть полосы засевается
травами или сохраняется в системе почвозащитных севооборотов и, наоборот, на балочных системах, значительно пораженных оврагами, лесная
полоса создается по всему периметру балки.
При сильной изрезанности присетевых склонов оврагами глубиной
более 2 м прибалочные лесные полосы создают выше зоны размывов, а
встречающиеся на склонах промоины и мелкие овраги глубиной до 1,5-3 м засыпают с помощью бульдозеров. В лесостепных районах с более
благоприятными условиями применяют сплошную обработку почвы по
системе черного пара. В степных районах допустима только сплошная
плантажная вспашка по системе 2-летнего черного пара с одновременным
проведением мероприятий по дополнительному влагонакоплению.
При создании лесных насаждений вдоль действующих оврагов, прорезающих рыхлые, быстро осыпающиеся грунты, с крутизной откосов более
45°, желательно приовражную полосу максимально приблизить к зоне обрушения откосов, чтобы ускорить естественное облесение самого оврага за
счет корневых отпрысков. В лесостепной зоне применяют при выращивании приовражных лесных полос три технологических приема обработки
почвы: двухотвальными бороздами; 1,5-метровыми полосами по системе
зяблевой вспашки; по системе черного пара.
На приовражных участках с часто встречающимися промоинами глубиной больше 2,5 - 3 м, которые не всегда целесообразно и. возможно засыпать с помощью бульдозеров, обычно формируются короткие по длине
межовражные участки. Подготовку почвы на них можно проводить двухотвальным плугом ПЛС-0,6. В этом случае нераспаханные целинные участки будут предотвращать размыв почвы, борозды - поглощать сток, а
гребни, образовавшиеся при вспашке, - задерживать его.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
199
В степных и сухостепных районах с напряженными условиями влагообеспеченности применяют только плантажную вспашку. Осенью первого
года проводят обычную вспашку. В течение лета почву 4 - 5 раз послойно
культивируют, а плантажную вспашку проводят осенью. Весной осуществляют глубокую предпосадочную культивацию и боронование. На сильносмытых почвах наряду с плантажной применяют безотвальную вспашку. В
зимний период на вспаханных участках проводят мероприятия по задержанию снега, а весной - обвалование с помощью бульдозера с целью дополнительного влагонакопления и предотвращения размывов. Система
машин приведена в таблице 13.2.
Таблица 13.2 - Технологический процесс и система машин для создания
насаждений на горных и овражно-балочных склонах крутизной до 20° [3]
Операция
1. Разметка террас
Наименование и марка
рабочих машин
Состав агрегата
класс
количество
тяги
рабочих матрактошин
ра, кН
-
Нивелир. Разметчик террас
РТ
Плуги:
для склонов ПЛС-0,6
30 (ДТ2. Устройство напашных
челночный ПЧС-4-35
75К) 30
террас шириной полотна
плантажный ППУ-50А( с
(ДТ-75К)
2,5 – 2,8 м
приспособлением УПТ-4)
ПН-4-35 «Пахарь»
60
30
Культиватор-рыхлитель
3. Предпосадочное
КРТ-3
30
рыхление на глубину до
Культиватор ККН-2,25 Б
14
0,24 м
Плуг-рыхлитель ПРВН-2,5 А
30
(в
культиваторном
варианте)
4.Посадка сеянцев по
Лесопосадочная машина
30
центру террасы с шагом
ЛМГ-2
0,75 – 1,00 м
Культиватор-рыхлитель
КРТ-3 или КРН-3К
30
5. Уход за культурами
Культиватор ККН-2,25 Б
30
путем культивации
Плуг-рыхлитель ПРВН-2,5 А
на глубину до 0,12 м
(в культиваторном варианте)
30
Инструмент моторизованный
20
Ямокопатель КРК-60
6. Копка ям для дополне- Площадкоделатели:
30
ния культур
ПН-1-0,8
30
ПН-2
30
ОПГН-1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
200
4 Технологический комплекс для создания защитных лесных
насаждений на берегах гидрографической сети и склонах
В РФ насчитывается значительное количество балочных земель. Они
являются крупными очагами современных эрозионных процессов, но в то
же время представляют собой огромный резерв в получении кормов для
животноводства. Согласно проведенным многочисленным исследованиям
установлено, что для предотвращения эрозионных процессов и рационального использования таких площадей 55 - 60 % наиболее плодородных земель на балочных системах должны отводиться под травостои, 5 - 10 % для выращивания плодово-ягодных плантаций, технических культур и садов и 30 - 35 % (наиболее смытых и размытых почв) для выращивания защитных лесных насаждений.
Обработке почвы для лесных насаждений и садов на берегах балок
часто мешают растущие овраги глубиной 3 - 5 м. Поэтому в практике на
балочных склонах крутизной до 12° производят выполаживание откосов
оврагов или их отсыпку. Эту технологическую операцию необходимо выполнять в поздневесенний или раннелетний период, когда почва достаточно влажная и рыхлая, а ливневый период еще не наступил. Перед началом
работ по выполаживанию в вершинах оврагов устраивают водозадерживающие, водоотводящие валы или распылители стока. Они должны обеспечивать задержание или сброс воды, поступающей с водосборной площади в овраг, затем приступают к засыпке оврагов. Для этого по периметру
оврага плантажным плугом распахивают полосу среза, т. е. полосу, из которой бульдозеры будут перемещать грунт в овраг. Выполаживание начинают с устьевой части и проводят отдельными секциями длиной 20 - 30 м.
Установленный на полосе среза бульдозер перемещает грунт в овраг до
необходимого уклона, затем перемещается на другую сторону оврага и
выполняет работу в той же последовательности. После этого приступают к
работам на втором участке, бульдозер срезает с него верхний гумусированный слой почвы и перемещает на первый участок, т. е. укрывает гумусовым слоем малоплодородные почвогрунты нижней секции. В той же последовательности осваивают верхний участок. Завершив работу на всех
секциях, уплотняют почву.
После выполаживания на участках балок, используемых как пастбища, где обычно сосредоточены намытые или слабосмытые почвы, высевают травосмеси, в результате урожайность травостоя повышается с 2 - 5 до
30 - 35 ц./га. Склоны крутизной от 12 до 20° со слабо- и среднесмытыми
почвами преимущественно на световых экспозициях отводят для выращивания ягодников и плантаций технических культур.
Обработку почвы для ягодников и плантаций проводят полосами шириной 2,5 м с расстоянием между центрами 5 м, а при крутизне склонов 12
- 20° - напашными террасами такой же ширины. При полосной подготовке
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
201
почвы используют плуг ПЛН-4-35 в агрегате с трактором класса тяги 3.
Для подготовки напашных террас необходимо сделать несколько проходов
агрегата в одном направлении с отваливанием почвы вниз по склону. Плуг
ПЛН-4-35 с трактором агрегатируется в двухточечном варианте, который
позволяет ему копировать контур склонов. Задний корпус плуга должен
заглубляться на полную глубину хода, а передний - на 10 - 12 см. Напашку
террас начинают снизу, а при последующих проходах агрегат перемещают
вверх по склону на 15 - 20 см. При крутизне склона 6 - 8° 2,5-метровая терраса с обратным уклоном 6° образуется за 3 прохода, а при крутизне склона 8 - 12° - за 3 - 4 прохода. Глубина разрыхленного слоя при такой вспашке достигает 40 см. Подготовленная терраса в течение одного года содержится в черном пару. Рыхление почвы в этот период проводят культиватором КРТ-3. На таких же склонах крутизной до 20°, где почвы средне- и
сильносмытые и часто прорезаются мелкими промоинами, отдают предпочтение не плодовым породам и ягодникам, а защитным лесным насаждениям из основных лесообразующих для данной зоны древесных пород.
Сеянцы высаживают на террасах весной следующего года лесопосадочной машиной ЛМГ-2 или МЛУ-1, а плодовые саженцы - в предварительно подготовленные ямокопателем КЯУ-100 ямки. Агротехнический
уход за ягодниками и плантациями осуществляется путем систематического рыхления полотна террас культиватором КРТ-3.
Террасирование необходимо производить: а) на балочных склонах лесостепной зоны, где по лесотехническим требованиям можно готовить
террасы шириной 2,5 м; б) на балочных склонах степной зоны, где для
сбережения влаги и дополнительного влагонакопления ширину террас
увеличивают до 4 м; в) на береговых приречных склонах с мергелистыми и
щебенистыми почвами, где требуется разрушение и последующее выветривание плотных горных пород.
В лесостепных районах для нарезки террас наиболее целесообразно
применять террасеры ТС-2,5, ТР-3, в степной зоне и на мергелистых, каменистых и щебенистых почвах - Т-4 и ТК-4. Террасированию предшествует
разбивка террас по горизонтали. В лесостепных районах террасирование
начинают летом предшествующего года, что обеспечивает дополнительное
влагонакопление в осенне-зимний период.
Террасирование склонов крутизной до 25° проводят несколькими непрерывными проходами агрегата, подобно напашному террасированию
плугами. При первом проходе включается только нагорный подвижной отвал, который нарезает борозду (в нее помещается гусеница трактора). Благодаря этому уменьшается наклон трактора. Завершив прокладку борозды
до конца гона, трактор возвращается задним ходом в исходное положение.
При втором проходе в работу включаются оба отвала, причем нагорным
отвалом углубляется борозда, а основным - срезается грунт на террасе и
перемещается под подгорную гусеницу трактора. При заключительном
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
202
третьем проходе подвижной отвал фиксируется на одном уровне с основным и при движении трактора окончательно формирует террасу. При террасировании крутых и размытых склонов отвалы устанавливают на одном
уровне, опорное колесо фиксируют в верхнем положении. Для планировки
полотна террасы опорное колесо устанавливают перед подвижным отвалом и делают проход по всей длине гона.
При перемещении агрегата шнеко-фрезерный рабочий орган разрабатывает выемочную часть террасы и перемещает грунт в насыпную часть,
при этом откосник и отвал формируют выемочный откос и полотно террасы, а грейдерный отвал - заданную ширину.
Осенью проводят безотвальное рыхление полотна террасы на глубину
до 40 см. В течение следующего вегетационного периода его содержат в
черном пару и систематически рыхлят культиватором К.РТ-3. Весной по
центру высаживают один ряд саженцев лесопосадочной машиной ЛМГ-2
или МЛУ-1. Для ухода применяют культиваторы КДС-1,8 и КРТ-3.
В степных и сухостепных районах террасы шириной 3,5 - 4 м готовят
террасером Т-4. Для обеспечения дополнительного влагонакопления требуется 2-летнее парование почвы. На мергелистых, щебнистых и каменистых почвах используют террасер ТК-4, где на второй год предусматривается 4-кратное рыхление полотна рыхлителями ОРН-2,5. В результате интенсифицируется процесс выветривания горных пород. Сеянцы на таких
террасах высаживают в 2 ряда.
Облесение откосов оврагов
Наиболее сложными объектами для проведения лесомелиоративных
работ являются овраги. Для создания возможности облесения наряду с выполаживанием проводят отсыпку оврагов в стадиях устойчивого и неустойчивого равновесия. При устойчивых откосах крутизной до 55° бульдозер с бровки обрушивает на откос грунт слоем до 80 см. В дальнейшем используют грунт из межовражных выступов, перемещая его сначала к бровке, затем после 5- 6 перемещений осторожно сталкивают в овраг. Обычно
это осуществляют, когда обеспечена поддержка перемещенного субстрата
грунтом, смещенным из межовражных выступов. При отсыпке неустойчивых откосов с целью последующего облесения толщина насыпанного
грунта не должна превышать 50 см.
Первоочередными объектами для облесения без применения отсыпки
или выполаживания являются откосы оврагов третьей стадии. Глубина таких оврагов не увеличивается, процессы разрушения в них приостановлены, и формирование естественного откоса завершается. Лесорастительные
условия, особенно в верхней части, жесткие, поэтому здесь необходимо
высаживать преимущественно засухоустойчивые и корнеотпрысковые породы. Подготовку почвы на откосах оврагов проводят вручную в виде тер-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
203
расок с обратным уклоном дна площадки. В лесостепных районах площадки-терраски имеют размер 50 х 50 см, в степных - несколько больше.
Одновременно с подготовкой площадок проводят ручную посадку сеянцев с закрытой корневой системой.
Посадка древесных пород на откосах действующих оврагов I и II стадий развития не дает положительных результатов, поэтому весной по
тающему снегу на откосах и по дну высевают семена клена ясенелистного.
Система машин приведена в таблице 13.2.
Контрольные вопросы
1. Каким образом ориентируется прокладка защитных лесных насаждений на землях сельскохозяйственных предприятий по отношению господствующих ветров?
2. Каково расстояние между продольными лесными полосами на различных землях?
3. Какие существуют конструкции лесных защитных полос?
4. Какая система машин применяется для создания полезащитных лесных полос?
5. Каким параметрам должны удовлетворят сеянцы древесных и кустарниковых пород для высаживания в одно-, двух и трехрядном варианте?
6. Какая лесопосадочная машина применяется при создании полезащитных лесных полос?
7. Какие плуги применяются для подготовки почвы при создании лесных полезащитных полос?
8. В чем особенности лесоразведения на песчаных почвах?
9. Какой способ облесения применяется для барханных и курупнобугристых песков?
10. Какие культуры применяют для облесения песков в полупустынных и пустынных зонах?
11. Какие почвы подвержены эрозивным воздействиям?
12. Какие категории защитных лесных насаждений создают на водосборах и почвах, подвергнувшихся эрозионным воздействиям?
13. В каких местах создают прибалочные ленные полосы?
14. Каким плугом производят подготовку почвы на склонах и приовражных участках?
15. Какой тип вспашки выполняется в степных и сухостепных районах
с напряженными условиями влагообеспечения почвы?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
204
Лекция 14
Технологические комплексы для лесоосушения
и профилактики лесных пожаров
План
1 Лесоводственные аспекты осушения лесов
2 Технология лесоосушительных работ
3 Система машин для лесоосушения
4 Технологический комплекс для профилактики лесных пожаров
1 Лесоводственные аспекты осушения лесов
Уход за лесами представляет собой осуществление мероприятий, направленных на повышение продуктивности лесов, сохранение их полезных функций: вырубка части деревьев, кустарников, агролесомелиоративные и иные мероприятия (ст. 64 Лесного кодекса РФ). Работы по уходу за
лесом выполняются на основе проектов освоения лесов. На арендованных
лесных участках работы по уходу за лесом выполняются арендаторами
лесных участков.
На лесной территории РФ насчитываются большие площади болот,
покрытых низкопроизводительным лесом. Лесоосушительная мелиорация
позволяет резко повысить продуктивность лесов и выход деловой древесины, улучшить условия естественного и искусственного возобновления
леса, а также повысить производительность труда при проведении лесозаготовительных работ и лесохозяйственных мероприятий.
Одновременно с осушением следует проводить строительство лесных
дорог. В этом случае вынимаемый из каналов грунт используют для устройства полотна дороги. На осушенных площадях по просекам, а также
вдоль магистральных и собирательных каналов строят дороги III категории для обеспечения транспортных работ, лесохозяйственных мероприятий и текущего ухода за каналами осушительной сети.
Размещение лесохозяйственных дорог, совмещенных с каналами осушительной сети, производят с таким расчетом, чтобы они максимально
способствовали не только улучшению условий транспортных перевозок,
но и повышению интенсивности всех видов лесохозяйственной деятельности предприятий лесного хозяйства.
При правильно выполненной мелиорации благодаря устройству совмещенной дорожно-мелиоративной сети появляется возможность проведения рубок ухода и эксплуатации древостоев.
Зонально-типологические особенности осушения
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
205
При выборе насаждения для осушения учитывают условия местопроизрастания, возраст леса, потенциальное плодородие почв и другие факторы. В технических указаниях по осушению лесных площадей приводятся
следующие рекомендации: а) осушение в первую очередь следует проводить в лесах I и II групп; б) наилучшие результаты дает осушительная мелиорация в лесах IV и V бонитетов. В лесах высших классов бонитета (I и
II) мелиорацию обычно не проводят; в) высокие результаты достигаются
при проведении осушения в молодых и средневозрастных насаждениях; г)
наиболее благоприятными для осушения являются богатые по составу и
разложившиеся торфяно-перегнойные, песчаные и супесчаные почвы с
небольшим слоем (до 30 см) торфяного покрытия.
Осушение лесных площадей является лишь первым этапом лесомелиоративных мероприятий. Одновременно с ним должны решаться вопросы организации лесного хозяйства на осушенных землях. Обязательной
составной частью проекта лесоосушения должна быть схема мероприятий
по содействию естественному лесовозобновлению, созданию лесных
культур на осушенных площадях и реконструкции малоценных насаждений.
При наличии источников обсеменения подготовка почвы в целях содействия естественному возобновлению леса сводится к нарезке дополнительной осушительной сети в виде борозд глубиной 0,5-0,6 м, что увеличивает количество подроста в 3-5 раз и более, а его прирост в 2-3 раза.
2 Технология лесоосушительных работ
Перед началом выполнения земляных работ проводят подготовительные работы - разрубают трассы, выкорчевывают и убирают пни и порубочные остатки, камни, разбивают трассы лесоосушительной сети. При
выполнении работ землеройными машинами необходимо учитывать несущую способность грунта. Допустимое давление на грунт сильнозаболоченных участков должно быть не более 25 кПа, а среднезаболоченных 35 кПа. На зыбких болотах с неустойчивыми грунтами под экскаватор
следует подложить слаги и перед каждым его передвижением через каждые 5 м зондировать торф для обнаружения окон и водотоков.
Лесоосушение - это комплекс инженерных мероприятий, сооружений и
устройств, обеспечивающих создание оптимального водного режима влажных и сырых земель для выращиваемых лесных культур. Лесоосушительная система включает следующие элементы: регулирующую, оградительную, проводящую (транспортирующую) сети, водоприемник. Лесоосушительная система может быть открытой и закрытой (дренажной).
Регулирующая сеть принимает грунтовые и поверхностные воды с
осушаемого участка. При осушении, основанном на понижении грунтовых
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
206
вод, каналы регулирующей сети называют осушителями. Они могут быть
открытые и закрытые (дрены). Открытые осушители - это сеть параллельных каналов, расположенных поперек потока (поперечная схема) или параллельно (продольная схема) потоку поверхностных и грунтовых вод.
Минимальный уклон дна составляет 0,0005, а максимальный - до появления размывающих скоростей. Длина осушителя может достигать 1500,
ширина дна - 0,2 - 0,4 (в зависимости от машины), глубина - 0,6 - 1,5 м. Заложение откосов зависит от типа грунта и глубины канала, расстояние между каналами — от нормы осушения и района проведения работ.
Оградительная сеть - это нагорные каналы, которые служат для перехвата поверхностных вод, стекающих с вышележащего водосбора. Глубина их 1 - 1,2 м, длина от 200 - 500 м до нескольких километров, уклон не
менее 0,0005 и одинаковый по всей длине. Кавальеры делают только с низовой стороны. Верхний откос выполняют более пологим - от 1:5 до 1:10.
Проводящая сеть состоит из магистральных каналов, транспортирующих собирателей, водосборных борозд, которые служат для своевременного отвода всех избыточных вод, поступающих из регулирующей сети, в водоприемник. Эта сеть должна быть прямолинейной с минимальным числом поворотов. Размеры поперечных сечений канала определяют
гидравлическим расчетом. При глубине до 3 м каналы делают трапецеидальными, а более глубокие - параболическими. Минимальный уклон дна
составляет 0,0005. При необходимости откосы канала закрепляют одерновкой, плетнем, плитами и другими материалами.
Водоприемник - место для сбора воды с каналов лесоосушительной
системы. В качестве водоприемников могут быть реки, озера, моря, овраги, балки, карстовые воронки, хорошо проницаемые грунты и др.
Расположение каналов зависит от рельефа поверхности, глубины торфа, цели осушения, наличия квартальных просек, существующих каналов,
дорог, экономических, хозяйственных требований и др. Проводящие каналы должны располагаться по минимальным отметкам осушаемого участка
с учетом минерального дна болот. Если на участке нет ясно выраженных
лощин, каналы размещают в зависимости от удобства расположения оросителей.
Магистральные каналы должны проводиться по небольшим глубинам
торфа. Если на пути канала имеется опора, препятствие, его можно провести через озеро или в обход его. Обход целесообразен при малой глубине озера и распаханном водосборе, так как устье будет заливаться. Следует
учитывать также условия рыборазведения. Крупные каналы необходимо
прокладывать в наиболее прочных грунтах, а их расположение должно
правильно сочетаться с дорожкой и квартальной сетью.
Регулирующие каналы следует располагать под острым углом к горизонту. Чем больше уклон поверхности, тем острее должен быть угол. При
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
207
таком расположении грунтовые и поверхностные воды лучше перехватываются. В то же время каналы будут иметь продольный уклон дна.
Осушительные каналы необходимо правильно сочетать с квартальными просеками и дорогами, располагая их с верхней стороны. Просеки и дороги пересекать не следует, так как при этом необходимо устраивать мосты или трубы для переездов. Для заездов на межканальные полосы проектируют прерывистые каналы.
Транспортирующие собиратели целесообразно проектировать двусторонними, чтобы осушители впадали в проводящий канал с обеих сторон
один против другого или в разных местах, под прямым или острым углом.
Повороты в плане регулирующей сети могут быть под тупым или прямым
углом, а проводящий канал - под углом 100 - 120°. Минимальный радиус
закруглений должен быть равен 10-кратной ширине канала по верху. При
осушении пустырей, гарей, вырубок, редин, допускающих проезд пахотного агрегата, рекомендуется между осушителями проводить борозды с уклоном к осушителю, сочетая их проведение с лесокультурными работами.
Нагорные каналы необходимо проводить приблизительно по границам осушаемого участка с целью перехвата поверхностных вод, стекающих с вышележащей водосборной площади. В зависимости от характера
поступления воды с водосбора и условий заезда на участок они могут быть
сплошными или прерывистыми.
Ловчие каналы (дрены) проводят для перехвата выклинивающихся
грунтовых вод. Их направление должно быть перпендикулярно движению
грунтовых вод. Ловчим каналом следует стремиться перехватить весь поток грунтовых вод, доводя его дно до водоупора. При мощности водонасосного слоя 2 - 3 м на дне канала устраивают скважины (глубиной до
упора), заполненные фильтрующим материалом. Ловчие каналы иногда
совмещаются с нагорными.
Тальвегные каналы устраивают вдоль лощин и других понижений, по
самым низким отметкам (тальвегам). В отдельных местных понижениях
выборочную сеть каналов проводят только по этим понижениям.
Работы по устройству осушительной сети на лесных землях начинают
с подготовки трасс каналов и регулирования водоприемников. Затем прокладывают проводящие каналы, регулирующую и оградительную сети. Регулирование водоприемников и строительство крупных каналов проводят
одноковшовыми экскаваторами. Осушительную сеть прокладывают экскаваторами, а в случае проходимости техники и благоприятного рельефа канавокопателями.
Для отдельных объектов иногда применяют двухэтапный метод осушения. Сначала прокладывают крупные водопроводящие каналы, а вдоль
них на выброшенном грунте - магистральные дороги для вывозки спелой
древесины. После оттока основных застойных вод прокладывают более
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
208
мелкую регулирующую сеть. Прокладка канав после окончания лесоразработок предотвращает их повреждение от валки и трелевки древесины.
3 Система машин для лесоосушения
Прорубку трасс в насаждении с товарной древесиной производят бензомоторными пилами МП-5 «Урал-2», «Тайга-214» обычными лесозаготовительными приемами. Ширина трасс для канавокопателей составляет 5 6 м, а для экскаваторов - 10 - 15 м.
Расчистку трасс от мелколесья и кустарника осуществляют кусторезами типа ДП-24, КБ-4А, МК-11 и машиной для рубки леса и мелколесья
МТП-13.
Трасса канала, предназначенная для работы каналокопателей непрерывного действия, должна быть предварительно спланирована и иметь постоянный допустимый уклон. Планировку осуществляют поперечным ходом бульдозера, а последние слои иногда снимают продольным ходом
бульдозера с устройством корыта по верху всей ширины канала. В конце
корыта грунт сдвигают в сторону и разравнивают вдоль стены леса.
Во избежание пробоя в устье прокладку регулирующей сети начинают
от канала старшего порядка. Для этого агрегат подают задним ходом к каналу, а рабочий орган опускают так, чтобы он находился на уровне дна
будущего канала. Затем устанавливают необходимую скорость движения
трактора, а ходоуменьшитель — на нужный диапазон скоростей и начинают движение трактора. Рабочие скорости выбирают в зависимости от
грунта: более низкие используют при работе в минеральных и торфяных
грунтах с включениями погребенной древесины. Глубину прокладываемого канала регулируют с помощью гидроцилиндров подъема и поворота рабочего органа. Периодически каналокопатель следует останавливать для
проверки глубины канала.
В целях улучшения проходимости каналокопателя, уменьшения оплывания откосов и заиливания сети работу по прокладке осушительной сети
целесообразно начинать через некоторое время после устройства магистральных и собирательных каналов.
4 Технологический комплекс для профилактики лесных пожаров
Охрана лесов от пожаров осуществляется в соотвествии с Федеральным законом от 21 декабря 1994 года № 69-ФЗ «О пожарной безопасности» и статьями 52 и 53 Лесного кодекса РФ. В соответствии с действующим законодательством в целях обеспечения пожарной безопасности в лесах осуществляется:
1) противопожарное обустройство лесов, в том числе строительство,
реконструкция и содержание дорог противопожарного назначения, поса-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
209
дочных площадок для самолетов, вертолетов, прокладка просек и противопожарных разрывов;
2) создание систем, средств предупреждения и тушения лесных пожаров (пожарная техника и оборудование, пожарное снаряжение и др.), содержание этих систем, а также формирование запасов горюче-смазочных
материалов на период высокой пожарной опасности;
3) мониторинг пожарной опасности в лесах;
4) разработка планов тушения пожаров;
5) тушение лесных пожаров и иные меры пожарной безопасности в
лесах.
Привлечение граждан, юридических лиц для тушения лесных пожаров
осуществляется в соответствии с Федеральным законом от 21 декабря 1994
года № 68-ФЗ «О защите населения и территории от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера».
Пожары причиняют огромный вред лесному хозяйству. Прежде всего,
от них погибают растущий лес и многие обитающие в нем животные, звери, птицы, полезные насекомые, плодовые деревья и ягодники. После пожара нередко происходит смена основных лесообразующих пород на второстепенные, ухудшаются свойства почвы, резко падает устойчивость деревьев к вредителям и болезням, заметно снижаются водоохранные, защитные, рекреационные и эстетические свойства леса.
Проведение мероприятий по охране леса возлагается на лесохозяйственные предприятия (лесхозы, леспромхозы, лесхоззаги и т. п.), за которыми закреплена определенная территория лесного фонда. В лесах, характеризующихся высокой пожарной опасностью, при лесхозах создают специализированные подразделения - пожарные станции.
Виды лесных пожаров
Лесные пожары бывают низовые, верховые и торфяные. При низовом
пожаре огонь распространяется внизу, на почве, в результате чего происходит частичное или полное сгорание лесной подстилки, травы, напочвенного покрова, подлеска и нижних частей стволов. При верховом пожаре,
который чаще всего бывает в хвойных насаждениях, огонь по веткам перебрасывается на кроны деревьев. Для торфяного пожара характерно горение
торфяного слоя. При низовом пожаре огонь распространяется медленно,
при верховом его скорость достигает 10 - 15 км/ч. Вероятность возникновения и распространения лесных пожаров в разных типах леса неодинакова. Наибольшая вероятность его возникновения в типах леса с сухими и
дренированными почвами, где произрастают сосновые древостой (лишайниковые, вересковые и брусничниковые типы леса). Пожарная опасность
во многом определяется и метеорологическими условиями. Чем меньше
осадков, ниже относительная влажность и выше температура воздуха, тем
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
210
больше возможность возникновения лесных пожаров. Это особенно наглядно проявляется в сосновых насаждениях, созданных в сухих или полупустынных условиях юга и юго-востока нашей страны. Усилению и распространению лесных пожаров в значительной мере способствует ветер.
Лесные пожары могут возникать также от неосторожной деятельности человека, молний, искр паровозов и электровозов, от сельскохозяйственной
деятельности (сжигание пожнивных остатков и соломы).
Технология предупреждения лесных пожаров
В деле защиты лесных богатств наибольшее значение имеют предупредительные мероприятия. Они проводятся планомерно и заблаговременно.
Прежде всего, в лесах, особенно в хвойных молодняках, нельзя допускать захламленность. Лесосеки зимней рубки должны быть хорошо очищены от порубочных остатков сучкоподборщиком с последующим их
сжиганием в кучах или валах. Свежие вырубки должны естественно или
искусственно лесовозобновляться, иначе на них сильно разрастаются травы, которые значительно увеличивают опасность возникновения пожаров.
Большое значение в лесопожарной профилактике имеет правильная
организация территорий лесного фонда. Как известно, не покрытая лесом и
не заросшая травостоем площадь является препятствием для распространения лесного пожара. Поэтому чрезвычайно важно обеспечить: 1) правильное противопожарное проектирование просек, дорог, противопожарных разрывов; 2) расчистку всех этих препятствий от древесной, кустарниковой и травяной растительности; 3) минерализацию почвы на просеках,
дорогах и других естественных разрывах; 4) создание лиственных древостоев шириной до 20 м вдоль полос отчуждения железных дорог; 5) при
искусственном разведении хвойных пород - окаймление массивов посадками из лиственных пород.
Для профилактики пожаров иногда применяются административные
методы (запрет на посещение леса, объявление особой пожарной опасности и т.д.). Законодательно установлена классификация пожарной опасности в лесах по природным факторам и по условиям погоды. Максимальной
пожарной опасностью (1 класс) обладают хвойные молодняки и лишайниковые, вересковые и вейниковые вырубки. Минимальной – осиновые и березовые леса. Классификация пожарной опасности в лесах по условиям
погоды определяет степень вероятности возникновения и распространения
лесных пожаров на соответствующей территории в зависимости от метеорологических условий. Определяется по комплексному показателю (определяется ежедневно на 12 – 14 часов)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
211
1
КП = ∑ [t 0 ⋅ (t 0 − η )],
(14.1)
n
где t0 – температура воздуха, 0С; η - температура точка росы, 0С; n –
количество дней без дождя , считая день выпадения менее 3 мм осадков
первым (1) днем бездождевого периода .
Противопожарная пропаганда
В системе мер по борьбе с лесными пожарами большое значение на
современном этапе имеет противопожарная пропаганда, так как, возросла
популярность туризма и повысилось рекреационное использование лесных
насаждений не только в европейской, но и в азиатской части РФ.
Средством противопожарной пропаганды могут быть опубликованные в районных, областных, краевых и республиканских газетах статьи о
вреде лесных пожаров и мерах их предотвращения, красочные плакаты и
аншлаги, призывающие бережно обращаться с огнем в лесу, оказывать содействие в противопожарной пропаганде, выступления специалистов лесного хозяйства по радио, радиовещание при помощи специальных радиоустановок.
Особая роль отводится звуковещательной пропаганде. При наличии
радиостанций осуществляется также оперативная радиосвязь между лесхозом и лесничествами, пожарными машинами, патрульными пожарными
самолетами и вертолетами, авиадесантными пожарными отрядами.
В таблице 14.1 представлены данные, характеризующие основные
средства радиовещания, применяемые для борьбы с лесными пожарами.
Наиболее широко применяют полевую звуковещательную станцию ПЗС68М. Разрабатываются средства дистанционного мониторинга за противопожарным состоянием лесов.
Технические средства профилактики пожаров
При выполнении противопожарных профилактических мероприятий
широко используют имеющиеся в лесхозах технические средства: тракторы ЛХТ-55, ЛХТ-100, ТБ-1, валочно-пакетирующие машины ЛП-2, ЛП-19,
бензомоторные пилы «Дружба», МП-5 «Урал-2» для расчистки полос от
древесной и кустарниковой растительности, пней и валежника, прокладки
и подновления минерализованных полос, устройства противопожарных
разрывов.
Расчистку полос от древесной и кустарниковой растительности, пней
и последующую вспашку производят машинами и орудиями, которые применяют при лесовосстановлении на вырубках: корчевателями КМ-1А,
МРП-2, ДП-25, клином для расчистки полос КРП-2,5, плугами ПКЛ-70,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
212
ПЛШ-1,2; дисковой бороной БДН-3,0, фрезой ФЛШ-1,2; канавокопателями
ПКНЛ-500А, ЛКН-600, ПЛО-400; культиватором КЛБ-1,7 и др.
Таблица 14.1 - Применение средств радиовещания
Наименование
Звуковещательная станция ПЗС-68М
Радиостанция стационарная
«Гранит» 26РТС-А2 1РТМ-А2
комплекс
Радиостанция стационарная РСО-300
Радиостанции
«Нива»
передвижные
«Алмаз»,
Радиостанция передвижная «Карат»
Радиостанция портативная «Прибой»
Радиостанция коротковолновая «Ангара1»
Радиостанция «Родник-2»
Радиостанция
ультракоротковолновая,
приемопередающая, переносная, малогабаритная Р-855 УМ
Применение
Звуковоспроизведение в полевых условиях
Оперативная радиосвязь между лесхозом,
лесничеством, ПХС и пожарными машинами на расстоянии до 40 км в районах с
высоким уровнем индустриальных помех
Оперативная радиосвязь между лесхозами
и областными (краевыми) управлениями,
оперативными отделениями и авиабазами
на расстоянии до 1000 км
Оперативная радиосвязь между лесхозом,
лесничеством и ПХС на расстоянии до 200
км в районах с низким уровнем индустриальных помех
Оперативная радиосвязь между подвижными группами пожаротушения в районе
лесного пожара
Оперативная радиосвязь между лесхозом,
подвижными группами пожаротушения и
патрульными самолетами АН-2 и вертолетами Ка-26, Ми-2 на расстоянии до 100 км
Оперативная радиосвязь между наземной
лесной охраной и летательными аппаратами на расстоянии до 300—400 км
Симплексная или дуплексная телефоннотелеграфная радиосвязь с возможностью
подключения к радиостанции стандартного телефонного канала для ретрансляции
сигналов связи
Двусторонняя беспоисковая и бесподстрочечная связь летчика, членов экипажа самолета или вертолета, потерпевшего аварию или совершившего вынужденную посадку, со спасательной службой
Для проведения профилактических работ и локализации лесных
пожаров путем прокладки противопожарных минерализованных полос
шириной 1,2 м и глубиной 5 - 12 см применяют плуг дисковый ПДП1,2. Прокладка и обновление широких защитных полос при противопожарном устройстве территории, а также создание заградительных полос
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
213
во время пожара осуществляют полосопрокладывателем фрезерным ПФ1.
Способы обнаружения пожаров
Чрезвычайное значение имеет патрулирование и оперативное обнаружение лесных пожаров, которые осуществляют как наземными, так и воздушными средствами. В наиболее возвышенных местах устанавливают
наблюдательные мачты и вышки с телефоном и планом лесного массива,
которые обеспечивают обзор территории на расстоянии до 15 км. При выборе мест для установок наблюдательных вышек используют материалы
Главного управления геодезии и картографии.
Периодическое наблюдение за особо ценными, но пожароопасными
участками в радиусе 8 км без подъема наблюдателя на вышку осуществляют телевизионной установкой ПТУ. Для наземного патрулирования в
районах с хорошо размещенной сетью дорог применяют мотоциклы, лесопожарную автоцистерну АЦЛ-147.
Широко применяют и воздушные способы патрулирования с помощью авиации. Самолеты и вертолеты патрулируют на огромных малонаселенных и труднодоступных территориях с достаточно высокой точностью результатов обследования, а радиоаппаратура обеспечивает оперативность информации.
Патрулирование лесной зоны проводится самолетом АН-2 с командой
парашютистов-пожарных и вертолетами Ка-26 и Ми-2 с командой рабочих-десантников. Патрульным самолетом или вертолетом с помощью инфракрасного авиадетектора «Тайга» обнаруживают скрытые очаги пожаров.
В каждом лесхозе или леспромхозе в плане тушения лесных пожаров
отмечены все водоемы, реки, просеки, дороги, тропы для прохода людей,
естественные нелесные рубежи, особо ценные насаждения, сильногоримые хвойные молодняки, торфоразработки, складские помещения и т. д.
На противопожарной площадке каждого лесхоза и лесничества должны быть выставлены машины и механизмы для тушения лесных пожаров,
а также мелкий противопожарный инвентарь.
Способы доставки людей и средств пожаротушения к очагам
пожаров
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
214
В районах с развитой сетью дорог доставка людей и средств пожаротушения осуществляется агрегатом лесопожарным универсальным АЛП10 и лесопожарной автоцистерной АЦЛ-147, а в условиях бездорожья - лесопожарными вездеходами ВПЛ-6, ВПЛ-149; в районах со слаборазвитой
сетью транспортных путей, а также в горных районах и в условиях пересеченной местности - самолетами и вертолетами. Доставка людей и средств
пожаротушения по воде производится лесопожарным катером КС-100АЛ.
Автоцистерна АЦЛ-147 служит для доставки рабочих-пожарных, огнетушащей жидкости, переносных средств пожаротушения, а также для
тушения лесных пожаров насосными установками и прокладки минерализованных полос дисковым плугом. Скорость ее движения - 80 км/ч; количество мест - 8; габаритные размеры с плугом составляют: длина 6760 мм,
ширина 2342, высота 2400 мм; емкость - 980 л; масса - 4880 кг; тип насоса
- центробежный; марка насоса - ПНА-3/80; тип вакуумного аппарата - газоструйный; рукав всасывающий длиной 4 м; рукав выкидной длиной 100
м.
В районах с достаточным количеством водоисточников для тушения
низовых пожаров слабой и средней интенсивности применяют лесные огнетушители ранцевого типа ОРХ-3М и РЛО-М; для тушения низовых и
верховых пожаров водой и слабыми растворами ПАВ используют лесопожарные мотопомпы ПМП-Л1 и МЛП-0,2, а также мотопомпы общего назначения МП-600В и МП-800А. Торфяные пожары ликвидируют торфяными стволами ТС-1 и ТС-2 с использованием мотопомпы МЛП-0,2.
При преобладании сухих песчаных и супесчаных почв тушение и локализацию низовых пожаров слабой, средней и сильной интенсивности
проводят грунтом с помощью грунтомета тракторного лесопожарного ГТ3.
В районах с развитой сетью автомобильных дорог тушение лесных
низовых, верховых и торфяных пожаров водой, слабыми растворами ПАВ,
пуском встречного низового огня, а также их локализацию производят лесопожарными агрегатами ЛПА-150КП и АЛП-10, а также автоцистерной
лесопожарной АЦЛ-147.
В районах со слаборазвитой сетью автомобильных дорог тушение низовых, верховых и торфяных пожаров водой, слабыми растворами ПАВ,
пуском встречного низового огня, а также их локализацию в особо тяжелых условиях проходимости производят лесопожарным вездеходом ВПЛ149, а также лесопожарным трактором ТЛП-55.
При отсутствии дорог доставку воды для тушения низовых пожаров
слабой и средней интенсивности осуществляют вертолетами, при этом используют мягкие резервуары различной емкости и водосливное устройство
ВСУ. Пуск встречного низового огня производят с помощью зажигательного аппарата AЗ.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
215
Техника безопасности
Проблема обеспечения безопасности труда при тушении лесных пожаров чрезвычайно сложна и многогранна. Ее сложность определяется условиями повышенной опасности при выполнении целого ряда работ.
По всем видам работ, выполняемым при тушении пожаров, имеются
правила и инструкции по технике безопасности, с которыми необходимо
ознакомиться. Перед началом тушения пожара руководитель работ обязан
наметить места убежищ на больших полянах, берегах водоемов и т. п., рабочие должны знать пути отхода к этим убежищам, кроме того, в каждой
бригаде выделяется проводник, хорошо знакомый с местностью.
Контрольные вопросы
1. Какой лесоводственный аспект дает осушение лесов?
2. В лесах какой группы в первую очередь осуществляется осушение и
почему?
3. Какие минимальные элементы имеет лесоосушительная система?
4. Какие типы осушительных систем применяются для лесоосушения?
5. Какая система машин применяется для лесоосушения?
6. Какие существуют виды лесных пожаров?
7. Какой основный принцип профилактики и борьбы с лесными пожарами?
8. В чем заключаются основные мероприятия по профилактике лесных
пожаров?
9. Какие способы и технические средства используются для противопожарной пропаганды?
10. Какие технические средства применяются для профилактики лесных пожаров?
11. Какие способы применяются для раннего обнаружения лесных
пожаров?
12. Какие существуют способы доставки средств пожаротушения и
людей к очагам пожаров?
13. В чем заключаются основные аспекты безопасности при тушении
лесных пожаров?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
216
Лекция 15
Технологические комплексы и система машин
для лесозащитных работ и химического ухода в лесу
План
1 Биолого-лесоведственные аспекты лесозащитных работ
2 Технологические комплексы технических средств, применяемых
для проведения химического ухода в лесу
3 Система машин для химического ухода за лесом
4 Требования безопасности при работе с пестицидами
1 Биолого-лесоведственные аспекты лесозащитных работ
Болезни лесных насаждений, вызываемые насекомыми и грибами, наносят большой вред народному хозяйству. Защита леса от вредителей и
болезней необходима для сохранения лесных насаждений и повышения их
продуктивности, поэтому в лесном хозяйстве большое внимание уделяется
защите лесов и древесины.
В повышении качества насаждений важное место занимает борьба с
сорняками, вредными насекомыми и болезнями леса. Успешное решение
этих задач во многом зависит от усовершенствования методов борьбы с
ними, а также уровня механизации средств защиты насаждений.
Для борьбы с вредителями и болезнями необходимо своевременно и
правильно организовывать защитные работы, умело применять пестициды,
широко используя имеющуюся технику.
Существуют следующие способы защиты насаждений от вредителей и
болезней: лесохозяйственный, физико-механический, биологический, химический.
Лесохозяйственный способ сводится к созданию здоровых лесных и
городских насаждений, хорошо организованному уходу за насаждениями,
хранению заготовленного лесоматериала, проведению необходимых мелиоративных мероприятий, своевременной уборке поврежденных деревьев.
Физико-механический способ - это истребление вредителей, который
сводится к их сбору и ловле с применением простейших приспособлений капканов, механизированных, электромеханических, электросветовых ловушек, ловчих канав, а также сжигание сорняков, зараженных насекомыми
или возбудителями болезней леса.
Биологический способ заключается в искусственном разведении хищных и паразитирующих насекомых, в использовании насекомоядных птиц.
Химический способ в комплексе с системой агротехнических и организационно-хозяйственных мероприятий позволяет в значительной мере убе-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
217
речь лесные насаждения от вредителей и болезней. Способ заключается в
воздействии на вредителей, болезнетворных микроорганизмов и сорные
растения химическими веществами. Поскольку химический способ является самым эффективным, его следует применять обоснованно, учитывая его
экологическое воздействие на окружающую природную среду, и только
при неэффективности иных способов лесозащитных работ.
Существуют следующие способы химической защиты растений: опрыскивание и опыливание пестицидами растений и почвы; нанесение аэрозолей на растения, помещения и почву; фумигация растений, почвы, семян
и помещений; протравливание семян.
Химические вещества (активно действующее вещество) чаще всего
применяют не в чистом виде, а в виде рабочего тела. Химические вещества обычно называют пестицидами.
Пестициды для химического способа борьбы используются в следующих агрегатных состояниях: 1) жидкости для опрыскивания - растворы,
суспензии, эмульсии, экстракты; 2) порошки для опыления; 3) газы для
фумигации.
Раствор - это жидкость, в которой полностью растворяется твердое
вещество, например, водный раствор медного купороса в воде, монохлорамина в дихлорэтане и т. п. Раствор при хранении не отстаивается.
Суспензия - это механическая смесь сухого порошка и жидкого вещества, в котором порошок не растворяется, а находится во взвешенном состоянии, например, смесь порошка мела или хлорной извести в воде. Суспензия при хранении отстаивается, и обычно твердые частицы действующего вещества оседают на дне емкостей для хранения рабочего тела.
Эмульсия - это механическая смесь слаборастворимых или нерастворимых жидкостей различной плотности (удельного веса) и вязкости, например смесь масла и воды, керосина и воды, мыла и воды и т. п. Поскольку компоненты эмульсий имеют различную плотность, то при хранении
они сепарируются, разделяются по слоям.
Экстракт - это вытяжка из ядовитых растений и животных организмов (насекомых). Анабазин и никотин - экстракты ядовитых растений (ромашки, табака). Для вытяжки часто используют водные или спиртовые
растворы.
Аэрозоль – мельчайшие твердые или жидкие частицы вещества, находящиеся во взвешенном состоянии в газе (воздухе). Примером аэрозоли
является водяной туман или дымный выхлоп непрогретого дизельного
двигателя при неполном сгорании топлива. Рабочее тело в виде аэрозолей
является наиболее эффективным средством воздействия, поскольку проникает и на нижние поверхности листьев растений, в щели и ходы, проложенные вредителями-насекомыми, в дупла и под кору. Аэрозоль генерируется при определенных теплотехнических и погодных условиях.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
218
Кашица – кашеобразная пластичная смесь нерастворимого действующего вещества в жидкости, например, смесь две трети основной соли гипохлорита кальция (ДТСГК) с водой. Применяется для обеззараживания.
Рабочая жидкость - это смесь пестицидов с водой в определенной
концентрации.
При опрыскивании пестициды на зараженные объекты наносятся в
виде рабочей жидкости, а при опыливании пестициды на зараженные растения наносятся в виде сухого порошка или пыли.
При фумигации почвы в нее вводят легкоиспаряемый пестицид, который, испаряясь, насыщает парами верхний горизонт почвы или поступает в
корневую систему растений и уничтожает находящихся в них вредителей.
Наилучшие результаты достигаются при использовании комплекса
мероприятий, при которых применяются в сочетании разные методы
борьбы с насекомыми и болезнями.
Посевы, растения обрабатывают ядохимикатами в сжатые агротехнические сроки в соответствии с зональными рекомендациями и по указанию служб химзащиты. Рабочая жидкость должна быть однородной по составу, отклонение ее концентрации от расчетной не должна превышать
±5,0 %. При опрыскивании допускается неравномерность распределения
рабочей жидкости по ширине захвата до 30,0 %, а по длине гона - до 25,0
%. Допустимое отклонение фактической дозы от заданной при опыливании ±15,0%, при опрыскивании +15,0 % и -20,0 %.
В лесном хозяйстве наиболее широкое применение получил химический метод защиты как наиболее эффективный. Ядохимикат наносится на
поверхность кроны и ствола дерева опрыскивателем, опыливанием или
аэрозольной обработкой. Поскольку пестициды для борьбы с вредителями
и болезнями леса в основном выпускаются в виде концентратов эмульсий,
смачивающих порошков и масляных растворов для защиты насаждений,
применяются в основном опрыскивание и аэрозольная обработка. Опыливание используется лишь в условиях питомников при защите посевов и
посадок.
Для успешной борьбы с вредителями и болезнями необходимо своевременно и правильно организовывать защитные работы, умело применять пестициды. Выполнение этих работ возможно только при широком
использовании высокопродуктивной технологии и машин.
2 Технологические комплексы технических средств, применяемых для проведения химического ухода в лесу
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
219
Технологический комплекс технических средств для проведения химического ухода в лесу включает в себя: комплекс машин для борьбы с
вредителями и болезнями семян и посадочного материала в лесных питомниках; комплекс машин для борьбы с вредителями и болезнями в защитных и колочных лесах; комплекс машин для борьбы с вредителями и
болезнями леса в крупных лесных массивах.
Подготовка оборудования к работе
При подготовке опрыскивателей к работе проверяют герметичность и
исправность всех сборочных единиц и коммуникаций, выбирают тип распылителей и определяют их количество. Рассчитывают расход рабочей
жидкости q (л/мин или кг/мин) через один распылитель
q=
Q рж ⋅ В р ⋅ v
600 ⋅ n
(15.1)
,
где Qрж - заданная норма внесения рабочей жидкости, л/га или кг/га;
Вр - рабочая ширина захвата, м; v - скорость движения агрегата, км/ч; n количество распылителей, установленных на распыливающем устройстве.
Если рабочую жидкость приготавливают в резервуаре опрыскивателя
и задана норма внесения препарата Qп (кг/га или л/га), то расход рабочей
жидкости определяют по формуле
q=
Qп ⋅ В р ⋅ v
600 ⋅ n ⋅ К
,
(15.2)
где К = М/V - удельное содержание (концентрация) препарата в рабочей жидкости, кг/л для твердых и л/л для жидких препаратов; М - масса,
кг, или объем, л, препарата, засыпанного в резервуар опрыскивателя; V объем, л, резервуара опрыскивателя для приготовления рабочей жидкости.
При выполнении расчетов важно правильно выбрать ширину захвата
Вр. Для штанговых опрыскивателей она равна ширине захвата штанги. У
вентиляторных опрыскивателей она зависит от погодных условий и выполняемой операции. При обработке многолетних насаждений ширину захвата определяют по формуле
Вр = b · m,
(15.3)
где b - ширина междурядья, м; т - число обработанных рядов за один
проход.
При обработке полевых культур вентиляторным опрыскивателем ширину захвата определяют замером обработанной полосы после пробных
проходов. После подсчета расхода рабочей жидкости определяют по таб-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
220
лицам, имеющимся в инструкциях по эксплуатации и справочниках, необходимое рабочее давление и устанавливают его на опрыскивателе. По
окончании настройки опрыскивателя замеряют выборочно фактический
расход жидкости через несколько распылителей и среднеарифметическое
значение сравнивают с расчетным параметром. Если фактический средний
расход через распылитель больше или меньше расчетного более чем на 5
%, то с помощью регулятора давления (пульта управления) уменьшают
или увеличивают рабочее давление.
Дозу внесения жидкости проверяют перед обработкой. Для этого резервуар заполняют замеренным количеством ядохимиката, а после опорожнения измеряют обработанную площадь. Фактическую дозу получают
делением количества израсходованной жидкости на обработанную площадь.
Для аэрозольных генераторов важна скорость движения (км/ч), которую определяют по формуле
q=
600 ⋅ П
,
Q⋅L
(15.4)
где П - производительность генератора, л/мин; Q - расход жидкости,
л/га; L - ширина захвата волны тумана, м.
Производительность генератора П берут из заводской инструкции или
устанавливают на месте, улавливая жидкость в течение 1 мин в рекомендованном режиме генератора. Для ранцевых аэрозольных генераторов
производительность определяют исходя из времени опорожнения полного
резервуара, объем которого известен. Ширину захвата волны тумана определяют при пробном запуске генератора в конкретных условиях.
Технология работы
Предварительно определяют объем и место работы, сроки и последовательность ее выполнения на отдельных участках. Растения обрабатывают в сжатые сроки (3 - 5 дней) в зависимости от развития болезни или
распространения вредителей. Лучшее время для работы - вечер или утро в
тихую погоду. Опрыскивать посевы можно при скорости ветра не более
5,0 м/с, опыливать - при скорости не более 3,0 м/с; работать с опрыскивателями и опыливателями можно при температуре воздуха не выше 23 °С и
отсутствии восходящих токов воздуха. Не рекомендуется заниматься опрыскиванием перед ожидаемым выпадением осадков или во время дождя,
а также в период цветения растений, так как могут погибнуть полезные
насекомые (пчелы, шмели). Аэрозольные обработки проводят, как правило, в ночное время. Возможно также их выполнение в поздние вечерние
или ранние утренние часы, когда температура почвы на поверхности поч-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
221
вы ниже температуры воздуха (отрицательный градиент температур и отрицательная инверсия).
Рабочую жидкость готовят вблизи обрабатываемого участка, чтобы
сократить число заправочных и транспортных средств. Направление движения агрегата выбирают перпендикулярно или под небольшим углом к
направлению господствующего ветра, чтобы волна химиката относилась в
сторону от машины. Концентрацию и норму расхода ядохимиката на 1 га
устанавливают строго в соответствии с агротехническими условиями и
техническими требованиями. Агрегат должен обрабатывать поверхность
без пропусков и перекрытий, равномерно покрывать растения мелкораспыленным ядохимикатом.
Порядок применения ядохимикатов
Порядок применения пестицидов и агрохимикатов регламентируется
«Государственным каталогом пестицидов и агрохимикатов, разрешенных
к применению на территории Российской Федерации» (далее сокращенно
Каталог). Использование не включенных в Каталог пестицидов и агрохимикатов запрещается. Применение пестицидов в лесах допускается на основе постановления администрации региона после согласования с госсанэпидслужбой, организациями по охране природы и другими заинтересованными учреждениями и организациями (заготовительные и др.). Ответственность за безопасное проведение работ с пестицидами и агрохимикатами возлагается на работников и руководителей, юридических лиц, применяющих их. Представитель организации (общества, фирмы), которая
будет выполнять химическую обработку насаждений, не менее чем за 10
дней до начала применения пестицидов и агрохимикатов обязан широко
информировать (с помощью радио, печати, телевидения и других средств
информации) население, заинтересованные учреждения о предстоящей
обработке лесов с указанием сроков проведения работ, конкретных лесничеств и кварталов. На расстоянии не менее 200 м от границ участков, подлежащих обработке, на всех дорогах и просеках лесхозом должны быть
установлены щиты (размерами 1 х 1,5 м) с предупредительными надписями: «Осторожно! Применены пестициды и (или) агрохимикаты! Запрещается пребывание людей до ... (дата), сбор грибов и ягод до ... (дата)» и т.п.
На площадях, обработанных пестицидами, лесохозяйственные работы, отдых населения, сбор ягод и грибов, выпас скота, сенокошение допускаются только по истечении соответствующих сроков, указанных в Каталоге.
Хозяйства должны обеспечить соблюдение этих сроков силами лесной охраны. Непосредственное руководство работами при применении пестицидов и агрохимикатов осуществляется специалистами по защите растений
или специалистами лесного хозяйства, имеющими опыт работы с пестицидами и агрохимикатами и прошедшими соответствующую подготовку.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
222
Все работы по борьбе с вредителями и болезнями леса с применением
пестицидов проводятся только специальными машинами и аппаратурой
заводского производства.
Приготовление рабочих растворов пестицидов и их смесей, заправка
опрыскивателей должны производиться только механизированным способом. Заполнение резервуаров с помощью ведер, банок и других приспособлений не разрешается. При приготовлении рабочих растворов и их смесей должны соблюдаться рекомендуемые концентрации пестицидов и требования, исключающие загрязнение окружающей среды.
Перед началом сезона работ и непосредственно перед их выполнением все машины и аппаратура должны быть полностью отремонтированы,
укомплектованы, проверены на готовность. Применение неисправной аппаратуры запрещается.
Перед началом работы опрыскиватели должны быть отрегулированы
на заданную норму расхода пестицидов.
Опрыскиватели должны иметь надписи с указанием требований безопасности и гигиены труда.
При работе с машинами и аппаратами, предназначенными для химической обработки, не допускается: 1) работать на опрыскивателях с неисправными манометрами; 2) использовать машины при наличии утечки рабочих растворов пестицидов в местах соединения фланцев, штуцеров,
ниппелей, люков; 3) использовать опрыскиватели без фильтров.
Кабины тракторов и машин, используемых для работы с пестицидами,
должны быть исправными, а операторы должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты. В машине должен находиться бачок объемом не менее 5 л для мытья рук обслуживающего персонала.
В качестве защитных средств рекомендуется применять комбинезон и
шлем из брезента или из ткани с пленочным полихлорвиниловым покрытием, резиновые сапоги и перчатки, прилегающие защитные очки. Для
защиты органов дыхания лучше всего пользоваться универсальным респиратором РУ-60. Средства индивидуальной защиты необходимо применять уже при вскрытии тары, заправке агрегатов.
Механизированные работы на участках, обработанных пестицидами,
независимо от сроков их применения, допускаются при наличии закрытых
кабин на тракторах и мобильно-транспортных агрегатах.
Запрещается использование токсичных химических препаратов в лесах, расположенных на особоохраняемых природных территориях, в лесных, водоохранных зонах и лесопарках (статьи 103-107 Лесного кодекса
РФ). Если работы повлекли по неосторожности смерть человека или массовое заболевание людей, то виновные подвергаются лишению свободы
от трех до восьми лет (статья 277 Уголовного кодекса РФ).
3 Система машин для химического ухода за лесом
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
223
В лесных питомниках борьбу с вредителями и болезнями ведут с использованием машин для протравливания семян, дозаторов для внесения
пестицидов в почву, опрыскивателей для обычного, мало - и ультрамалообъемного опрыскивания, опыливателей и аэрозольных генераторов.
В условия лесных питомников успешно применяются опрыскиватель
мелкокапельный ОМР-2 и ранцевый аэрозольные генераторы МАГ-3 и
РАА-1.
Для борьбы с вредителями и болезнями в защитных и колочных лесах используется агрегат лесной химический АЛХ-2. Также для опыливания лесонасаждений применяется опыливатель широкозахватный универсальный ОШУ-50А. Для приготовления эмульсий, суспензий и растворов
при наземной обработке разрозненных и небольших по площади очагов
вредителей и болезней применяются передвижной агрегат «Темп» и комплект оборудования передвижной заправочной станции СЗС-10.
В крупных лесных массивах работы по борьбе с вредителями и болезнями включают в себя следующие операции: обследование лесных
массивов; приготовление рабочих растворов и опрыскивание лесных массивов.
Обследование лесных массивов ведется с помощью передвижкой лесопатологической лаборатории ЛЛП-1. Рабочие растворы ядохимикатов
приготавливаются на оборудовании стационарной заправочной станции
СЗС-10. Для опрыскивания лесонасаждений используются вертолеты Ка26 и самолеты АН-2. Подробно устройство машин можно изучить по
учебнику [15].
4 Требования безопасности при работе с пестицидами
Работники допускаются к самостоятельной работе с пестицидами
только после прохождения обучения и инструктажа. Лица, работающие с
пестицидами, должны проходить предварительные, а также периодические
медицинские осмотры. К работе с пестицидами (опрыскиванию, фумигации, протравливанию семян, транспортировке, погрузке и разгрузке) не
допускаются лица, имеющие медицинские противопоказания, студенты и
женщины. Запрещается выполнение технологических операций с пестицидами без средств индивидуальной защиты и спецодежды.
Продолжительность рабочего дня при работе с пестицидами и агрохимикатами первого класса опасности должна составлять 4 ч, с остальными - 6 ч.
Запрещается:
- находиться посторонним людям в зоне обработки;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
224
- продувать ртом засорившиеся наконечники (распылители). Их нужно продувать насосом и промывать в воде, не снимая перчаток и респиратора;
- открывать люки и крышки резервуаров, находящихся под давлением,
вскрывать нагнетательные клапаны насосов, предохранительные редукционные клапаны, прочищать наконечники (распылители) и снимать манометры;
- выполнять операции по техническому обслуживанию и устранению
неисправностей опрыскивателя или трактора при работающем двигателе;
- проводить техническое обслуживание и ремонт машин и механизмов, резервуары и рабочие органы которых заполнены химикатами;
- заливать рабочие растворы в баки без фильтров;
- оставлять машины, пестициды, агрохимикаты и приготовленные из
них рабочие растворы без присмотра открывать люк и контролировать наполнение резервуаров визуально;
- стоять у сопла аэрозольного генератора при его запуске и остановке;
- находиться с подветренной стороны при работе с аэрозольными генераторами и направлять пылевые волны против ветра или на работающих, а также на соседние участки, не подлежащие химической обработке.
Для временного хранения пестицидов в период проведения работ выделяют специальные участки на расстоянии не менее 200 м от водоемов и
мест выпаса скота. В этих местах нельзя хранить продукты питания, воду,
фураж, предметы домашнего обихода. Неиспользованные остатки пестицидов после смены должны быть сданы на склад с оформлением в приходно-расходном журнале. Запрещается оставлять пестициды без охраны.
При перевозке пестицидов автотранспорт и другие транспортные
средства должны быть оборудованы огнетушителями типа ОУБ или ОП,
необходимыми средствами индивидуальной защиты, аптечкой первой доврачебной помощи и нейтрализующими веществами.
Производственные площадки (для приготовления рабочих растворов и
заправки растворами пестицидов аппаратуры, протравливания семян, приготовления приманок, обеззараживания техники и аппаратуры) должны
находиться на расстоянии не менее 200 м от жилых, производственных и
общественных зданий, животноводческих и птицеводческих ферм, водных
источников, мест концентрации полезных и диких животных, птиц и на
расстоянии не менее 2000 м от берегов рыбохозяйственных водоемов. На
площадке должны быть: аппаратура для приготовления рабочих растворов,
резервуары с водой, баки с герметичными крышками и приспособления
для заполнения резервуара опрыскивателя (насос, шланги), весы с разновесами, мелкий вспомогательный инвентарь, аптечка, мыло, полотенце, рукомойник, прибор для определения скорости ветра.
При применении пестицидов в защищенном грунте (теплицах) никто
не должен находиться в теплице, кроме лиц, участвующих в работе. По-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
225
следние должны обязательно использовать индивидуальные средства защиты. Обработанные теплицы должны быть закрыты и опечатаны.
По окончании работ по опрыскиванию аппаратуру необходимо очистить от пестицидов и провести ее дегазацию с помощью моющих средств
на специально оборудованных эстакадах, площадках или моющих установках. Запрещается промывать аппаратуру вблизи водоемов на расстоянии менее 200 м от жилых и производственных помещений. Промывные
воды следует обработать хлорной известью, через сутки вывезти в места
захоронения по согласованию с санитарной службой.
Обеззараживание транспорта, тары, участков земли, полов, помещений, загрязненных пестицидами, следует проводить согласно рекомендациям по применению ядохимикатов.
Резиновую спецодежду (обувь, рукавицы, фартуки) и одежду из тканей с полиэтиленовым покрытием нужно обрабатывать трехпятипроцентным раствором кальцинированной соды или натирать кашицей из хлорной извести с последующим промыванием водой. Спецодежду,
загрязненную фосфороорганическими, динитрофенольными и другими
пестицидами, отряхивают, затем замачивают в мыльно-содовом растворе в
течение 6 - 8 ч. После этого спецодежду 2-3 раза стирают в горячем мыльно-содовом растворе. Спецодежду, загрязненную хлорорганическими пестицидами, при ручной стирке замачивают в горячем полупроцентным содовом растворе в течение 6 ч, при этом ее нужно перемешивать и трижды
менять раствор. Спецодежду, загрязненную ртутьорганическими пестицидами, замачивают в горячем однопроцентным растворе соды в течение
12 ч, стирают в мыльно-содовом растворе с добавкой алкилсульфанола.
Во время работы с пестицидами не разрешается принимать пищу, курить. Это следует делать только во время отдыха в специально отведенном
месте, расположенном на расстоянии не менее 200 м с наветренной стороны от обрабатываемой площади, мест приготовления растворов и погрузочных площадок, после снятия спецодежды, тщательного мытья рук и
лица с мылом, прополаскивания питьевой водой полости рта. Присутствие
посторонних лиц в местах работы с пестицидами запрещается.
Контрольные вопросы
1.Назовите основные методы, используемые для борьбы с вредителями и болезнями леса.
2.Что включает в себя технологический комплекс технических
средств для проведения химического ухода в лесу?
3.Какие машины используются для борьбы с вредителями и болезнями семян древесных пород?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
226
4.С помощью каких технических средств ведется борьба с вредителями и болезнями леса в условиях лесных питомников?
5.Какие машины применяются для борьбы с вредителями и болезнями в защитных и колочных лесах?
6.Назовите марки тракторных опрыскивателей, используемых для
химической защиты лесных и парковых насаждений.
7.С помощью какой машины ведется борьба с сорной растительностью в лесных питомниках?
8.Для чего предназначен подкормщик-опрыскиватель монтируемый
ПОМ-630?
9.За счет чего достигается высокая эффективность аэрозольной обработки и мелкокапельного опрыскивания?
10.Назовите марки аэрозольных генераторов, применяемых для химической борьбы с вредителями и болезнями леса.
11.Какие методы борьбы с вредителями и болезнями леса вы знаете?
12.Какие типы опрыскивателей существуют?
13.Расскажите о принципе действия регулятора давления опрыскивателя.
14.Назовите отличия распылителей разных типов
15.Каковы способы заправки опрыскивателей?
16.Из каких основных частей состоит тракторный опрыскиватель?
17.Как устроены и работают мелкокапельный опрыскиватель ОМР-2,
ручной опрыскиватель ОРР-1?
18.Каким образом происходит приготовление рабочей смеси в аэрозольном аппарате РАА-1?
19.По какой формуле рассчитывается расход жидкости через распылитель?
20.Каким образом можно определить производительность аэрозольного генератора
21.Расскажите о правилах безопасности при работе с машинами и аппаратами для химической защиты леса
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
227
МОДУЛЬ 3
Проектирование систем машин для лесного хозяйства
Лекция 16
Основы проектирования систем машин для
лесного хозяйства
План
1 Анализ внешних условий
2 Составление эскизного проекта технологического комплекса
3 Разработка технического проекта
4 Составление рабочей документации
Согласно ГОС ВПО выпускник по направлению подготовки «Лесное
хозяйство и ландшафтное строительство» в соответствии с фундаментальной и специальной подготовкой может выполнять проектноконструкторскую деятельность по профилю своей работы. Основными задачами данной деятельности являются: 1) формирование целей проекта
(программы) решения задач, критериев и показателей достижения целей,
построение структуры их взаимосвязей, выявление приоритетов решения
задач проектирования с учетом нравственных аспектов деятельности и оптимизации состояния окружающей природной и урбанизированной среды;
2) разработка обобщенных вариантов решения проблемы, анализ этих вариантов, прогнозирование последствий, нахождение компромиссных решений в условиях многокритериальности, неопределенности, планирование реализации проекта; 3) разработка проектов лесоустройства, производства лесных культур, объектов ландшафтного строительства с учетом экологических, эстетических, экономических параметров; 4) использование
информационных технологий при разработке новых материалов; 5) разработка проектов технических условий, стандартов на посадочный материал
и новые правила и нормы проектирования.
В связи с переходом на арендные лесные отношения новое лесное законодательство возлагает на инженеров лесного хозяйства следующие задачи: заполнение лесных деклараций и составление договоров аренды лесных ресурсов; ведение лесопатологического мониторинга и лесохозяйственного регламента; проведение государственной или муниципальной лесной экспертизы; ведение государственного лесного реестра; разработка
проектов освоения лесов и т.д.
Особенности лесного хозяйства и использования машин и механизмов
предъявляют определенные требования к проектированию технологиче-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
228
ских процессов и систем машин. Основными этапами проектирования систем машин являются: 1) учет условий эксплуатации машинной техники;
2) составление технологических комплексов; 3) комплектование лесохозяйственных агрегатов; 4) определение оптимального состава; 5) установление рациональных режимов функционирования с выполнением тяговых
и эксплуатационных расчетов; 6) организацию труда при использовании
системы машин; 7) оценка эффективности их применения.
Актуальной задачей инженера лесного хозяйства является организация эффективного использования машинной техники в условиях рыночных отношений и экономических методов хозяйствования, обеспечение
ресурсосбережения на всех этапах жизненного цикла системы машин, начиная от проектирования, и заканчивая эксплуатацией. При этом следует
учитывать разнообразие ресурсов, используемых при работе машин (природные, топливно-энергетические, трудовые и др.), а также количественные и качественные критерии создаваемой продукции
Задачи ресурсосберегающего использования машинно-тракторных агрегатов и системы машин в целом можно комплексно решить на основе
принципов многоуровневого системного подхода. Основная идея такого
подхода состоит в том, что сложная система рассматривается и используется в логической последовательности по взаимосвязанным более простым
элементам (подсистемам). При этом в качестве элементов подсистем на
соответствующих уровнях можно рассматривать варианты комплектования агрегатов, основные режимы их функционирования, включая, рабочие
и холостые ходы, режим технологического обслуживания и др. Вопросы
системного подхода при проектировании системы машин для лесного хозяйства рассматривались в лекции 2.
Уровни ресурсосбережения располагают в такой логической последовательности, чтобы экономия ресурсов на каждом данном уровне дополняла результаты экономии ресурсов, полученные на предшествующих уровнях. Таким образом, происходит суммирование эффектов ресурсосбережения всех уровней.
Критериями оценки ресурсосбережения могут служить такие показатели, как удельная энергоемкость технологического процесса с законченным циклом производства, удельная металлоемкость, финансовые, трудовые, сырьевые затраты (потери) на единицу продукции.
1 Анализ внешних условий
Алгоритм формирования системы машин для лесного хозяйства (СМ)
показан на рисунке 3.1. Формально проектирование СМ начинается с анализа внешних условий. Методы анализа внешних условий приведены в
лекции 3. Основным методом является морфологический анализ. Навыки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
229
анализа внешних условий функционирования СМ приобретаются при изучении дисциплин «Лесоведение», «Почвоведение», «Лесные культуры»,
«Климатология» и т.п. В настоящее время для анализа внешних условий
работы СМ часто применяются информационные технологии (ГИС), лесоустроительные материалы, данные лесопатологического мониторинга, лесные и почвенные карты и т.д.
Условия эксплуатации машин и механизмов в лесном хозяйстве
Условия эксплуатации машин в лесном хозяйстве существенно отличаются от условий сельскохозяйственного производства и тем более от условий применения машинного оборудования в промышленности. Это необходимо учитывать как при разработке и создании машин, так и при организации эксплуатации машинной техники в производственных условиях.
Лесохозяйственное производство - специфическая отрасль народного
хозяйства, имеющая свои особенности, которые существенно сказываются
на использовании техники при проведении лесовосстановительных, лесоводственных, лесозащитных, гидромелиоративных, противопожарных и
других мероприятий. Главными особенностями являются следующие:
1. Большие площади и протяженность территории (от 30 до 100 км)
лесохозяйственных объектов, превышающие в десятки раз площади сельскохозяйственных производств, с большим разнообразием лесного фонда и
слабой обеспеченностью дорожной сетью создает дополнительные сложности при организации и эксплуатации машинно-тракторного парка.
2. Объектами применения техники, как правило, являются лесные
участки различной величины (в основном от 0,1 до 10,0 га), на которых
обрабатываемым материалом являются поверхностный слой почвы с травянистой растительностью, пнями и другими препятствиями, а также деревья различного возраста и размеров. В таких условиях в процессе выполнения работы требуется непрерывное и дискретное перемещение машин по участку.
3. В связи с многолетним биологическим циклом выращивания леса,
особенностями ведения лесного хозяйства и невозможности прерывного
выполнения всех операций технологического процесса с законченным циклом производства на объекте за один ход техники создается большая пространственная разобщенность участков работ с расстоянием между ними
от 0,5 до 5,0 км и более, в результате этого возникают частые переезды,
перебазировки техники с участка на участок, потеря времени на перегоны
и снижение наработки на механизмы.
4. Производственные процессы и технологические операции имеют
сезонность и в основном выполняются в определенные агролесотехнические сроки от (3 до 25 и более дней). Поэтому при использовании многих
машин в течение года возникает пиковая потребность в них, ограниченная
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
230
агросроками, и невостребованность в остальное время со всеми вытекающими из этого последствиями.
5. Производственные процессы осуществляются в основном в незащищенном от атмосферного воздействия и метеоусловий пространстве,
что оказывает непосредственное влияние на технологический процесс и
эксплуатацию техники.
6. Обрабатываемые лесохозяйственными машинами материалы (почва, растения и др.) подвержены изменениям как под влиянием биологических процессов, так и вследствие изменчивости метеорологических и почвенных условий. Это оказывает непосредственное влияние на энергоемкость машин, изменение сроков и качества работ и другие показатели.
7. Продолжительность различных технологических процессов с завершенным циклом производства в лесном хозяйстве не одинаковая и составляет от нескольких дней до десятка лет. Она нередко сопровождается
технологическими паузами-перерывами по лесотехническим требованиям,
что необходимо учитывать при организации использования техники.
8. Большинство технологических процессов многооперационные, т.е.
состоят из отличающихся между собой технологических операций, выполняющих различные по содержанию и времени функции общего процесса.
Это требует обеспечения взаимоувязанное работы различных машин и агрегатов при выполнении всех операций.
9. Лесопользователи, как правило, арендуют небольшие лесные участки проведение лесовосстановительных мероприятий, на которых машинным способом экономически нерационально.
Все это, а также специальные знания многих предыдущих дисциплин
общеобразовательного и технологического профиля необходимо учитывать в процессе составления и организации эффективного использования
системы машин в лесном хозяйстве. Необходимо также учитывать конкретные условия лесхозов, лесничеств, производственных участков (постоянные питомники, лесосеменные хозяйства).
2 Составление эскизного проекта технологического комплекса
Проектирование системы машин для лесного хозяйства, как и любого
объекта, осуществляется несколькими этапами. Исходными данными для
проектирования является производственная программа предприятия или
сводные технологические карты лесхоза. Как видно из рисунка 3.1, первым этапом является эскизный проект. На стадии эскизного проекта прорабатывается несколько вариантов систем машин для решения поставленной задачи. Приоритетными критериями составления вариантов систем
машин являются природно-производственные и региональные факторы.
Перечень данных факторов приведен в таблице 3.1. Особенностью проек-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
231
тирования заключается в том, что СМ формируется только в связи с технологическим процессом. На первом этапе составляется технологический
комплекс машин для заданного технологического процесса с законченным
циклом производства в следующей последовательности: 1) уточнение характеристики объекта производства и условий выполнения технологического процесса; 2) конкретизация критерия формирования намечаемого
технологического процесса; 3) проработка последовательности технологического процесс по составляющим его рабочим операциям; 4) подбор рабочих машин и комплектование машинно-тракторных агрегатов для выполнения рабочих операций.
Анализ структуры технологического процесса выполняется методами,
изложенными в лекции 5. Анализ типовых технологических комплексов с
законченным производственным циклом приведен в лекциях 7 – 15.
Инженер лесного хозяйства при составлении технологического комплекса может столкнуться с различными степенями сложности решения
поставленной задачи. Это определяется наличием или отсутствием нормативных источников (ГОСТов, правил, руководств, технических указаний,
наставлений и т.д.), типовых разработок технологических процессов для
определенных видов лесохозяйственного производства и групп, категорий
площадей различной сложности. При освоении новых категорий лесокультурных площадей, видов производства, внедрении передовых технологий и
машин возникает необходимость в корректировке или разработке соответствующих технологических процессов и технологических схем с учетом возможностей новой имеющейся техники.
В зависимости от уровня сложности решения задачи при составлении
технологического комплекса придерживаются определенной процедуры
(рисунок 16.1).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
232
Óðîâíè ñëîæíîñòè
Ýòàïû ðàáîò
1
Óòî÷íåíèå
õàðàêòåðèñòèê
ó÷àñòêîâ
2
Îöåíêà ñîñòîÿíèÿ
è ïðèãîäíîñòè
îáúåêòà,
îáúåäèíåíèå
ó÷àñòêîâ
3
Ïðîåêòèðîâàíèå
òåõíîëîãèè
4
Ïðîåêòèðîâàíèå
òåõíîëîãè÷åñêîãî
ïðîöåññà
5
Àíàëèç
òåõíîëîãè÷åñêîãî
ïðîöåññà
ïî îïåðàöèÿì
6
Ñèíòåç ñèñòåìû
ìàøèí äëÿ ðàáî÷èõ
îïåðàöèé
7
Ñîñòàâëåíèå
òåõíîëîãè÷åñêèõ
ñõåì ðàáîòû
àãðåãàòîâ
1
2
3
4
- Ïðîåêòíàÿ äîêóìåíòàöèÿ èìååòñÿ
- Ïðîåêòíàÿ äîêóìåíòàöèÿ ðàçðàáàòûâàåòñÿ
Рисунок 16.1 – Основные этапы и состав работ при разработке
эскизного проекта СМ
Язык проектирования
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
233
Проектирование СМ, как составление описания несуществующего
объекта, выполняется на языках проектирования. Стандартами не установлена номенклатура проектных документов для СМ, однако, на наш взгляд,
следует придерживаться ЕСКД (Единая система конструкторской документации) и ЕСТД (Единая система технологической документации).
Описания технологических комплексов машин по видам производства
представляются в форме: 1) графического описания; 2) табличного изложения; 3) описания (в произвольной форме) технологических процессов с
использованием в них применяемых машин или описания только характеристик машин и условий их применения.
Составлению технологического комплекса предшествует разработка
технологического процесса с уточнением его рабочих (технологических)
операций. Наиболее информативной формой для инженера лесного хозяйства обладает графическое описание.
Графическая форма описания технологического процесса позволяет
не только в наглядном виде представить последовательность выполнения
технологических операций, время и продолжительность всего процесса
производства, но и произвести согласование технических условий, параметров между операциями всего законченного цикла производства. Основой для составления графического описания могут служить как имеющиеся в нормативных источниках разработанные технологические процессы и
технологические схемы, так и задания на проектирование новых технологических процессов. На рисунке 16.2 приведен алгоритм разработки графической схемы технологического процесса законченного цикла производства лесных культур на дренированных вырубках [14], составленной на
основе данных таблицы 12.3.
Графическая схема выполняется в масштабе и сопровождается текстовой частью в виде описания первоначальной характеристики участка,
кратких агролесотехнических требований для каждой технологической
операции и величины предстоящих работ. Составление графического описания технологического процесса начинается с изображения характеристики объекта работ (категории лесокультурной площади) с указанием
возможных препятствий для применения машин.
Как видно из схемы 16.2, на первом этапе проектирования (этап а)
осуществляется анализ нулевой и четвертой операций технологического
процесса, а сам процесс представляется в виде «черного ящика» без проработки промежуточных операций. Такой метод детально представлен на
рисунке 3.3. На данном этапе выполняется анализ производственной площади (входная функция процесса - Вх±∆Вх) и уточняются параметры
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
234
Рисунок 16.2 – Алгоритм разработки схемы технологического процесса производства лесных культур [14]: а – первый этап; б – второй этап;
в – третий этап; г – заключительный этап
выхода (Вых±∆хВых). По нормативным документам устанавливается расстояние междурядий (450 см). Приводится описание позиции 4, опреде-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
235
ляющей, каким основным требованиям должен отвечать создаваемый объект, например, тип лесных культур с указанием метода, первоначальной
густоты, вида обработки почвы и других элементов
На основе анализа Вх±∆Вх устанавливаются параметры пней и выбирается способ полосной корчевки шириной 250 см (этап б). На этапе в, на
основе анализа почвенных условий определяются параметры дополнительной обработки почвы. Все эти требования изображаются в основном
графически (вид и глубина обработки почвы, положение посадочных мест
и определяет их размещение). Имея схему размещения посадочных мест,
можно решить следующие задачи: как провести подготовку лесокультурной площади (позиция 1) и определить величину предстоящих затрат
(число пней, подлежащих корчевке, или длину технологических полос на
1 га), а также установить параметры последующих операций (позиции 2,
3, 5, 6).
И на этапе работ г составляется окончательная технологическая схема.
Как видно из рисунка 16.1, заключительным этапом эскизного проекта
является выбор системы машин для выполнения технологических операций и составление схемы из работы. Результаты данных работ также следует представлять в виде графических документов. Графическое описание
технологического процесса с законченным циклом производства позволяет
облегчить процесс подбора нужных марок машин и механизмов для выполнения каждой технологической операции, определить их производительность и обеспечить более качественный контроль выполнения работ.
Графическое представление позволит избежать многих ошибок при проектировании. Например, указание на схеме габаритов машинно-тракторных
агрегатов позволяет установить их проходимость в ограниченных условиях вырубок. На рисунке 16.3 в качестве примера приведен алгоритм составления технологических схем работы агрегатов при лесовосстановлении на вырубках [4].
Последовательность подбора технологических машин, составление агрегатов, комплектование системы машин и обоснование эффективных режимов их функционирования выполняется на стадии технического проекта
для выбранного варианта СМ.
Графический способ составления проекта СМ до настоящего времени
является не проработанным. Наиболее распространенной формой изложения технологических комплексов машин, применяемой разработчиками
системы машин начиная с 1957 г. по настоящее время и публикуемой в
официальных изданиях для практического использования, являются таблицы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
236
Рисунок 16.3 – Алгоритм составления схемы работы лесохозяйственных агрегатов при создании лесных культур на вырубках (категория «б»):
0 - свежие вырубки с числом пней до 700 шт./га; 1 - полосная корчевка ЛХ 1 55 +
МРП-2, подлежит корчевке 390 шт./га; 2 - нарезка борозд ЛХТ-55 + ПКЛ-70-4, протяженность 2230 п.м/га; 3 - предпосадочное подновление ЛХТ-55 + КЛБ-1,7, протяженность 2230 п.м/га; 4 - посадка сеянцев ЛХТ-5.5 + МЛУ-1А, густота - 4460 шт./га; 5 культивация почвы ЛХТ-55 + КДС-1, защитная зона 25 - 30 см; 6 -срезание кустарниковых пород в междурядьях ЛХТ-55 + КОК-2
Таблица 16.1 - Технологический комплекс машин для создания лесных
культур на вырубках с дренированными почвами в равнинных условиях
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
237
Технологическая операция
и условия ее выполнения
Расчистка вырубок от порубочных остатков и пней:
подбор порубочных
остатков в валы
полосная расчистка
с корчевкой пней (ширина полос 2,0 - 2,5м
с расстоянием между
центрами полос
3,5 - 4,5 м)
Основная обработка
почвы:
нарезка двухотвальных
плужных борозд по центрам расчищенных полос
Доставка посадочного материала на лесокультурную площадь
Посадка лесных культур:
сеянцами и саженцами
с открытой корневой
системой по дну плужных борозд
саженцами с закрытой
корневой системой
без предварительной
обработки почвы
Окончание таблицы 16.1
Агротехнический уход
за лесными культурами
в расчищенных полосах
Марка
Трактор
тягового
класса, кН
(привод, кВт)
ПС-5
30
Машина для расчистки полос
Оборудование
для расчистки
и раскорчевки
полос
Корчевальная
машина
МРП-2А
30 (Л.-Х)
ОРП-2,6
40 (л.-х)
КМ-1А
30
Плуг лесной
комбинированный
Плуг лесной
ПКЛ-70
14...30
ПЛ-1
30 (л.-х)
ПЛШ-1,2
40 (л.-х)
Рабочая машина
Подборщик сучьев
двухотвальный
Плуг лесной
широкозахватный
Автомобиль
бортовой
Автомобиль
повышенной
проходимости
Машина лесопосадочная универсальная
Посадочное приспособление к
плугам с автоматической подачей
сеянцев
Машина для посадки брикетированных саженцев
Культиватор лесной бороздной
Культиватор дисковый для склонов
УАЗ-452
ГАЗ-53А
ГАЗ-66-01
МЛУ-1А
30
ПЛА-1А
30
САБ-1
30 (л.-х)
КЛБ-1,7
14...30
КДС-1,8
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
238
Осветление лесных
культур:
небольшие площади вырубок, тракторонепроходимые условия; с частичным возобновлением
главной породы в междурядьях
в культурах на вырубках
в культурах на вырубках
3-й группы лесов
в культурах на хорошо
проходимых вырубках
или по технологическим
коридорам 3-й группы
лесов
Кусторез ранцевый моторизованный
«Секор-3»
и др.
ДВС 2,5
Каток-осветлитель
Лесной аэрозольный генераторопрыскиватель
Агрегат лесной
химический
КОК-2
ЛАГО-У
30 (л.-х)
30 (л.-х)
АЛХ-2
14...30
3 Разработка технического проекта
На стадии эскизного проекта обосновываются варианты СМ для выполнения заданного технологического процесса схематично, на концептуальном уровне, в условиях неопределенности некоторых параметров системы. На стадии технического проекта прорабатывается окончательный
вариант СМ. Все параметры проектируемой системы прорабатываются
количественно.
Технический проект – совокупность документов, дающая полное представление о проектируемой системе. При разработке технического проекта
необходимо учитывать состояние и размеры обрабатываемого участка,
особенности технологического процесса и соответствие его операции с агролесотехническими требованиями, условия проходимости машин, безопасности и удобства управления ими, технологические и технические возможности машин, варианты комплектования МТА и др.
Обосновываются технологические и технические параметры СМ.
Технологические параметры характеризуются способностью машины
к осуществлению заданной технологической операции (глубина обработки, распределение семян или посадочного материала в почвенном слое и
т.д.).
Технические параметры – это прежде всего допустимые скорости
движения для рабочих машин (при обработке почвы, посадке сеянцев,
внесении удобрений, опрыскивании и т.д.), а для тракторов и самоходных
шасси - их скоростной режим и развиваемые тяговые усилия, баланс мощности, эксплуатационная надежность и др.
При разработке технического проекта СМ на базе имеющейся техники процедура сводится к последовательному решению задачи на двух этапах (уровнях).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
239
На первом этапе в зависимости от природно-производственных условий (лесорастительные условия, тип почвы, величина участка, длина гона,
цель и особенности технологической операции и др.) подбирается соответствующая группа рабочих машин и возможных энергетических средств
(тракторов).
На втором этапе путем выполнения тяговых, энергетических и эксплуатационные расчетов проводится оптимизация режима работы трактора
и агрегата в целом с учетом использования тягового усилия трактора рационального способа движения, производительности и расхода топлива на
единицу выполняемой работы.
Основные работы, проводимые на стадии технического проекта, приведены на рисунке 16.4.
Подбор машин при комплектовании лесохозяйственного МТА осуществляется в следующей последовательности:
1 Необходимо правильно выбрать ту группу машин и орудии, которые в данных условиях могут выполнить намеченный технологический
процесс с наиболее полным соблюдением агролесотехнических, технологических и экологических требований. Это условие является предпосылкой для достижения в лесном хозяйстве повышенных качественных показателей (лучшей приживаемости и роста создаваемых культур и т.д.) и
производительности насаждений.
2 При выборе трактора необходимо учитывать по технической документации: а) техническую совместимость соответствующей лесохозяйственной машине и системе соединения (прицепное, навесное, самоходная
машина, навешивание на шасси, диаметры пальцев, давление в гидросистеме и т.д.); б) достаточную мощность двигателя и приемлемые скоростные режимы движения (таблица 16.2). При выполнении определенных работ (например, рытье канав) требуются тракторы, снабженные ходоуменьшителями; в) параметры проходимости в данных условиях работы
(габариты, углы съезда, радиусы поворота и т.д.); г) достаточные сцепные
свойства ходовой части трактора с почвой с учетом экологического допуска удельного давления на грунт в данных условиях.
3 Нужно просчитать, что ширина всего МТА не превышала ширины
раскорчеванных полос и коридоров, а размещение трактора в агрегате соответствовало техническим и технологическим требованиям агрегатирования. Это требование необходимо проверить графически с исполнением в
масштабе схемы взаимного расположения орудий (машин) в агрегате в горизонтальной и вертикальной плоскости. Работа выполняется на основе
плана участка производства работ.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
240
Ýòàïû ðàáîò
Îñíîâíûå äîêóìåíòû
1
Âûáîð áàçîâîãî
òðàêòîðà è
ïîäáîð ìàøèí
2
Îïòèìèçàöèÿ
ñîñòàâà
ÌÒÀ
3
Îïðåäåëåíèå
êîëè÷åñòâåííûõ
ïîêàçàòåëåé
Ðàñ÷åò
ïðîèçâîäèòåëüíîñòè
ìàøèí
4
Îïòèìèçàöèÿ
ðåæèìîâ
ýêñïëóàòàöèè
Îïòèìèçàöèÿ
êèíåìàòèêè
äâèæåíèÿ àãðåãàòîâ
Ïëàí
ó÷àñòêà
ðàáîò
Ðàñ÷åò
ñîïðîòèâëåíèé
ìàøèí
Ñîñòàâ
ÌÒÀ
Ñâîäíûé
êàëåíäàðíûé
ïëàí
Óðàâíåíèå
òÿãîâîãî
áàëàíñà
Óðàâíåíèå
ýíåðãåòè÷åñêîãî
áàëàíñà
Ðàñ÷åò
êîëè÷åñòâà
ìàøèí
Ðàñ÷åò
êîëè÷åñòâà
àãðåãàòîâ
Ðàñ÷åò
ðàñõîäà
ÃÑÌ
Âûáîð
îïòèìàëüíûõ
ñêîðîñòåé äâèæåíèÿ
Ðàáî÷àÿ äîêóìåíòàöèÿ
Рисунок 16.4 – Состав работ на стадии технического проекта
4 При составлении тягового баланса необходимо стремиться к тому,
чтобы коэффициент использования тягового усилия (степень оптимальной
загрузки) η при допустимой скорости движения составлял для гусеничных
тракторов 0,85 - 0,95, для колесных 0,70 - 0,85, в зависимости от вида работ
(значения степени неравномерности сопротивления рабочих машин) и условий их выполнения. При подборе тракторов и машин следует учитывать
также степень их универсальности (способность агрегатироваться с различными рабочими машинами на различных операциях) и унификации
(взаимозаменяемость деталей, обслуживание). На почвах и в условиях повышенного увлажнения используют гусеничные тракторы, а при мелиорации болот - тракторы с уширенными гусеницами. В горных условиях и при
лесовосстановлении на склонах крутизной 10 - 18° используют крутосклонные тракторы (ДТ-75 К).
На раскорчеванных полосах вырубок скорость движения МТА при обработке почвы, дисковании, посеве, уходах за лесными культурами (культивации) без ущерба для качества работ может быть повышена на 50 - 70%
по сравнению с вырубками без корчевки пней, т.е. она приближается к
скорости движения МТА на открытых площадях. За счет этого значительно
повышается производительность МТА. При доставке агрегата к месту вы-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
241
полнения работ необходимо учитывать транспортные скорости тракторов, а также параметры транспортабельности.
Таблица 16.2 - Рекомендуемые скорости движения МТА [8]
Скорость
движения, км/ч
4,0...8,0
Технологическая операция (виды работ)
Сплошная обработка почвы плугами общего
назначения
Частичная обработка почвы на очищенных
вырубках
Обработка почвы дисковыми орудиями
Культивация дисковыми орудиями по бороздам
Культивация подрезными лапами
Культивация между рядами при выращивании
сеянцев
Посев на открытых площадях
Посев на вырубках
Посадка сеянцев лесопосадочными машинами
1,8...5,0
5,0...5,8
2,9...5,8
5,0...8,0
1,1...2,8
Опрыскивание (лесозащитное и др.)
ме
Обновление противопожарных полос
5,0...7,5
2,9...5,0
Расчетная по шагу
посадки
Расчетная по норрасхода раствора
4,0...8,0
4 Составление рабочей документации
Заключительным этапом проектирования системы лесохозяйственных
машин является этап составления рабочей документации. К рабочей документации относится документация, применяемая при реализации проекта
СМ в конкретных производственных условиях. При составлении рабочей
документации учитываются параметры реального производства. Рабочая
документация согласовывается с соответствующими должностными лицами и управляющими и надзорными инстанциями и утверждается руководителем. К рабочей документации относятся: технологические карты на
производство лесохозяйственной продукции; карты на рубки ухода; технологические карты разработки лесосек; заявки на материалы и ГСМ; путевые и маршрутные листы; календарные планы и графики использования
машин и механизмов; графики технических обслуживаний и ремонтов и
т.д. К рабочей документации относятся нормативные документы предприятия: нормы расхода топлива, смазочных материалов и запасных частей,
нормы выработки, расчет эксплуатационной производительности, расчет
экономической эффективности, документы по сертификации и т.д. Порядок разработки и оборота таких документов зависит от специфики предприятия.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
242
Контрольные вопросы
1. Назовите особенности лесохозяйственного производства.
2.Какова последовательность составления технологического комплекса машин?
3.Назовите уровни сложности проектирования при составлении технологических комплексов машин.
4.Назовите формы представления технологических комплексов машин
и их краткое содержание.
5.Какой язык проектирования используется для системы лесохозяйственных маши?
6.Какие существуют формы представления описания проектируемых
технологических комплексов в лесном хозяйстве?
7.В чем заключается преимущество графических способов представления проектов?
8.Какие методы применяются для анализа внешних условий?
9.Каик задачи решаются на стадии эскизного проекта?
10.Как выполняется анализ структуры производственного процесса?
11.Что собой представляет табличный способ описания системы машин?
12.Какие задачи решаются на стадии технического проекта?
13.Какие основные документы разрабатываются на стадии технического проекта (на примере проекта лесных культур)?
14.Какие документы разрабатываются на стадии рабочей документации? От чего зависит форма представления рабочей документации?
15.Какие этапы разработки технического проекта предусмотрены для
системы машин для производства лесных культур?
16.Какие основные критерии учитываются при комплектовании МТА?
17.На какие факторы обращают внимание при учете технической совместимости машины и трактора?
18.Какие графические методы применяются для обоснования проходимости агрегатов на вырубке?
19.Какие тракторы применяются на небольших участках работ, а какие – на больших открытых площадях?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
243
Лекция 17
Проектирование структуры и состава системы машин
План
1 Обоснование структуры системы машин
2 Проектирование структуры и состава СМ графическим методом
3 Определение потребности в лесохозяйственных машинах, транспортных средствах и рабочей силе
4 Нормативный метод проектирования СМ
5 Особенности проектирования СМ для небольших арендных
хозяйств
1 Обоснование структуры системы машин
Как видно из рисунка 16.1, на первом этапе определяют структуру
(перечень машин и тракторов по маркам) и состав (количественный состав
машин и тракторов каждой марки) системы машин.
Система машин лесохозяйственного предприятия, включая хозяйства, арендующие незначительные массивы лесного фонда, представляет собой совокупность мобильных энергетических средств (тракторов, самоходных шасси и машин) и агрегатируемых с ними рабочих машин и сцепок. Автомобильный парк хозяйства в зависимости от решаемых задач
можно рассматривать в составе СМ или отдельно. При аренде или найме
транспортных средств, необходимых для выполнения технологического
процесса, также необходимо определить их структуру и количественный
состав.
Под структурой СМ подразумевают его качественный состав (перечень) с учетом типов и типоразмеров, а также конкретных марок мобильных энергетических средств и рабочих машин. Составом СМ определяются численные соотношения между различными мобильными энергетическими средствами и рабочими машинами.
Оптимальная (наилучшая) структура и состав СМ обеспечивают своевременное выполнение всех работ в хозяйстве с высоким качеством при
наименьшем расходе ресурсов (трудовых, материальных, финансовых и
т.д.) на единицу урожая с соблюдением экологических требований.
Обоснование оптимальной структуры и состава СМ с учетом природно-климатических и производственных условий каждого хозяйства - одна
из самых актуальных и сложных задач в области механизации лесного хозяйства.
При недостаточном численном составе СМ нарушаются агротехнические сроки выполнения лесохозяйственных работ. Лишние машины в составе СМ также требуют дополнительных расходов и увеличивают стои-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
244
мость лесохозяйственной продукции при одновременном снижении ее
конкурентоспособности в рыночных условиях.
Важно также, чтобы типоразмеры машин и конкретные их марки наиболее полно соответствовали условиям работы, включая размеры участков,
длину гона, захламленность и т.д.
Общий алгоритм комплектования СМ показан на рисунке 16.4. Основой является разработанный технологический процесс, представленный в
виде технологических карт, на которых приведены агролесоводственные
требования ко всем операциям. Исходной информацией для проработки
структуры СМ являются: 1) перспективные планы освоения лесов, разрабатываемые лесоустройством на очередной расчетный период (10 лет) с
намечаемыми объемами предстоящих работ по видам производства;
2) природно-производственные условия хозяйства (в том числе типы почв,
категории сложности площадей, средняя площадь лесокультурного и иного участков, средняя длина гонов, разобщенность и расстояния между участками (полями) работ и т.д.); 3) агротехнические сроки проведения лесохозяйственных работ, уточненные применительно к данной природноклиматической зоне; 4) уровень механизации работ, достигнутый в хозяйстве, техническая оснащенность, показатели использования техники за
предшествующие периоды и др.
Комплектование СМ включает в себя: обоснование марочного и количественного состава машинной техники для выполнения планируемого
объема и видов работ с использованием системы машин в течение года и
по отдельным периодам времени (декада, месяц, квартал); конкретизацию
периодов и продолжительности (сменности) выполнения работ с учетом
агролесотехни-ческих сроков, ресурсосбережения и требований охраны
окружающей среды; возможности наиболее полного использования тракторного парка в течение года с определением ожидаемых показателей эффективности использовании техники.
Типы энергетических средств и рабочих машин выбирают с учетом
следующих основных критерий: 1) высокое качество выполнения работ в
соответствии с агротехническими требованиями; 2) высокая производительность при наименьшем расходе ресурсов (трудовых, топливноэнергетических, материальных, финансовых); 3) обеспечение безопасных
условий работы механизаторов (эргономические требования); 4) наименьшее отрицательное воздействие на окружающую среду (почву, воздух, воду, культурные растения и т. д.) - экологические требования.
Полный учет всех этих критериев, часто носящий противоречивый
характер, также сложен, и для его выполнения необходим комплекс конструктивных и эксплуатационных мероприятий.
Для выбора СМ важно, чтобы из реализуемых на рынке энергетических средств и рабочих машин инженеры выбирали те, которые наиболее
полно удовлетворяют изложенным ранее критериям и условиям данной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
245
зоны и конкретного хозяйства. Схема выбора мощности трактора, отвечающего требованиям высокой производительности и минимальным эксплуатационным затратам на данной операции выполняется на основе
мощностного и тягового балансов, а диапазоны этих мощностей для наиболее распространенных операций в зависимости от класса длины
Однако для выполнения каждой операции с учетом класса длины гона
невозможно содержать отдельный трактор с соответствующими рабочими
машинами, так как это ведет к многомарочности СМ и общему увеличению стоимости работ. Поэтому энергетические средства и рабочие машины должны быть по возможности универсальными, чтобы выполнять разные работы в течение всего года. При этом сокращается число марок СМ и
увеличивается годовая загрузка энергетических средств и рабочих машин.
Основной экономический показатель правильности выбора типов и
числа энергетических средств и рабочих машин - минимум суммы приведенных затрат на выполнение всех работ в хозяйстве за год. Эта важнейшая задача и решается при обосновании оптимальной структуры и состава
СМ.
Методы расчета структуры СМ
Для расчета состава СМ используются три основных метода: построение графиков машиноиспользования по маркам тракторов; экономикоматематический, или метод математического моделирования; нормативный.
1 Метод построения графиков машиноиспользования по маркам
тракторов основан на базе общей методики определения потребности в
оборудовании, рабочей силе и т.д., применяемой во всех отраслях хозяйственной деятельности. Этот метод универсален и лежит в основе всех остальных методов. На основе этого метода решаются задачи трех типов:
эффективного использования существующего состава СМ; постепенного
обновления состава СМ путем замены списываемых устаревших машин
новыми перспективными; обоснования перспективного состава СМ с учетом среднесрочных и долгосрочных планов развития хозяйства.
Основа составления графиков машинопользования во всех случаях соответствующие годовые календарные планы механизированных работ
(текущие, среднесрочные или перспективные долгосрочные). С учетом
передового и собственного опыта, а также научных исследований инженеры лесного хозяйства по экспертным методам выбирают перспективные
марки тракторов (не более 3 - 5 марок) и рабочих машин. Затем на базе
этих тракторов и машин рассчитывают составы соответствующих агрегатов и определяют их требуемое число с учетом объема работы и календарных сроков выполнения. Если одну и ту же работу можно выполнять
несколькими тракторами, то выбирают наиболее эффективный с учетом
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
246
годовой занятости тракторов всех марок. Затем строят соответствующие
графики машиноиспользования для всех марок тракторов и после их корректировки вычисляют требуемое число тракторов и машин каждой марки
по наибольшей их потребности на графике машиноиспользования.
Основные преимущества описанного метода - простота, доступность,
наглядность и оперативность без необходимости использования сложной
вычислительной техники. Недостатки метода заключаются в экспертном
(субъективном) подходе при выборе марок тракторов и рабочих машин,
включая распределение объемов работ между ними.
Такой подход не всегда отвечает современным требованиям высокой
производительности и ресурсосбережения.
2 Экономико-математический метод, или метод математического
моделирования, принципиально отличается от ранее описанного метода
тем, что на строго научной основе определяются оптимальные (наилучшие
в заданных условиях) марки и численный состав СМ.
Математическая модель содержит конкретный критерий (цель) оптимальности и соответствующие ограничения, связанные с ограниченной
площадью пашни, наличием механизаторских кадров и т. д.
В качестве критерия оптимальности наиболее часто используют минимум суммы приведенных затрат СпΣ, руб., на выполнение всех работ в
хозяйстве, который можно записать в обобщенном виде
СпΣ → min.
(17.1)
Оптимальное решение этой сложной задачи можно найти только на
базе современных вычислительных машин. Решение по специальной программе осуществляется примерно по изложенной ранее схеме построения
графиков машиноиспользования, и при необходимости результаты оптимизации также могут выдаваться в виде оптимальных графиков машиноиспользования.
Однако в данном случае перебирают все основные варианты выполнения каждой работы и в конечном итоге устанавливают такие оптимальные
марки и численный состав МТП, который удовлетворяет условию критерия (17.1). Оптимизационная задача решается на основе исходных данных,
получаемых при реализации ГИС-технологий.
Основные недостатки этого метода: сложность и несовершенство
имеющихся программ, которые не позволяют оперативно использовать их
в условиях хозяйств, особенно малых; трудность практической проверки
оптимальности получаемого состава СМ. Несмотря на имеющиеся трудности, данный метод дает обоснованные результаты при малой доли субъективизма.
3 Нормативный метод обоснования состава СМ заключается в следующем. На основе описанного экономико-математического метода в на-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
247
учно-исследовательских институтах определяют марки тракторов и нормативы их оптимальной потребности в расчете на 1000 га лесного фонда
для каждой группы типовых или модельных хозяйств или модельных лесосек с учетом структуры заготавливаемого древесного сырья, типа древостоев и других факторов. Нормативный метод позволяет определить состав СМ, годовую потребность числа машин по маркам, не подразделяя их
использование и величину загрузки по отдельным периодам (декадам, месяцам, кварталам).
Применение нормативов загрузки машин по видам работ, маркам, зонам их эксплуатации и разработка графиков использования машин позволяет повысить качество планирования, комплектования состава МТП и более эффективно его использовать, сократить трудоемкость составления
обоснованных заявок на потребное количество топлива в течение года,
приблизить сроки проведения работ к агротехнически оптимальным,
уменьшить затраты ручного труда.
Зная принадлежность конкретного хозяйства к тому или другому типу, инженеры устанавливают число тракторов и рабочих машин каждой
рекомендуемой марки в соответствии с формулой
nм =
Fф
1000
⋅ Zн ,
(17.2)
где Fф - площадь лесного фонда хозяйства, га; Zн - нормативная потребность в расчете на 1000 лесного фонда га, или нормативный коэффициент.
Численные значения для различных зон и типовых хозяйств издаются
в виде нормативных справочников.
Преимущества этого метода заключается в простоте и доступности
для специалистов хозяйств. Однако, учитывая многообразие природнорастительных зон России, различия в структуре и составе лесного фонда,
затруднительно разработать нормативы для всех групп хозяйств. Поэтому
нормативный метод менее точен.
В каждом конкретном случае следует пользоваться тем методом обоснования состава МТП, который больше подходит для условий данного хозяйства. Поскольку в основе всех трех методов обоснования состава МТП
лежит общий принцип построения графика машиноиспользования, то логическую последовательность обоснования состава МТП целесообразно
рассмотреть на основе первого метода.
2 Проектирование структуры и состава СМ графическим методом
Определение объема и календарных сроков выполнения работ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
248
Обоснование состава СМ начинают с определения объема механизированных работ и календарных сроков их выполнения. Основная часть
этих работ содержится в технологических картах на выполнение лесохозяйственных работ в хозяйстве, а календарные сроки их выполнения определяют агротехническими требованиями. Кроме того, должны быть учтены все работы на вырубках, в питомниках, по доставке грузов в хозяйство и из хозяйства, строительные и дорожные работы и т.д. Для построения
графика использования машин и определения рационального состава СМ
необходимо знать годовой объем плановых работ, который составляется в
виде развернутых технологических карт по видам производства и технологическим процессам с указанием потребного числа тракторов (по маркам)
по каждой операции, продолжительности их работы в машиносменах и
другие сведения.
Обоснование состава марок тракторов и рабочих машин.
Марки тракторов и рабочих машин, входящих в СМ, определяют с
учетом перечня и объема выполняемых работ, а также природно-производственных условий, в которых их выполняют (площади полей и длина гона,
типы почв, угол склона, температура воздуха и наличие осадков, ремонтная база и база технического обслуживания и т.д.).
Число марок тракторов и машин при этом должно быть как можно
меньше, но без ущерба качеству выполняемых работ. При этом пользуются
рекомендациями зональных научно-исслдовательских институтов и опытных станций, а также передовым опытом хозяйств и механизаторов, максимально учитывая требования высокой производительности и ресурсосбережения.
К выбранным маркам тракторов подбирают соответствующие рабочие
машины - более универсальные и с большей годовой занятостью, после чего рассчитывают составы соответствующих агрегатов описанными ранее
методами. На основе аналогичных принципов выбирают состав марок самоходных машин, а также автомобилей.
Составление сводных таблиц (планов) выполнения механизированных
работ
Сводный календарный план механизированных работ оформляют в
форме таблицы (таблица 17.1), выполняемой на миллиметровой бумаге
мягким карандашом, так как неизбежны корректировки. В графе 1 записывают порядковые номера работ, работы в графе 2 располагают последовательно от 1 января по 31 декабря планируемого года. Если работы записывают в виде отдельных технологических карт на лесохозяйственные работы, то календарную последовательность соблюдают в пределах каждой
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
249
карты. Этот порядок относится также к группам работ на перевозке грузов,
в строительстве и т. д. При большом числе технологических карт с целью
уменьшения размеров таблицы возможно объединение из разных карт одно одинаковыми по составу агрегатами. В графе 3 указывают одно, два
важнейших агротехнических требования (глубина вспашки, норма высева
и т.д.). В графе 4 указывают объем каждой работы в физических единицах,
а в графе 5 календарные сроки выполнения работ в соответствии с агротехническими требованиями для данной зоны и хозяйства. При этом с учетом имеющегося опыта в пределах допустимых сроков выполнения работ
можно выбрать оптимальные. Число рабочих дней (графа 6) (Др) определяется по формуле
Д р = Дк ⋅ Кк ,
(17.3)
где Дк – число календарных дней; Кк – коэффициент использования
календарного времени с учетом погодных условий, выходных и праздничных дней.
Таблица 7.1 – Сводный план механизированных работ по хозяйству
№
п/п
Наименование
работы
Основные
агротехнические
требования
1
2
3
Объем работы, га, т и
т.д.
Календарные
сроки
Число
рабочих
дней
4
5
6
Продолжительность
смены,
час
7
Окончание таблицы 17.1.
Состав агрегата
№
п/п
1
Марка
трактора,
маавтошимоны
биля
8
9
Число
машин
Марка
сцепки
10
11
Число
операторов
и впомогательных
рабочих
12
Производительность
агрегата
сменная
13
часо
вая
14
Число
агрегатов
Время
работы
агрегата, ч
Объем
работы, га
15
16
17
Численное значение Кк выбирают с учетом опыта работы в диапазоне
Кк = 0,80 - 0,95. Длительность рабочего дня в графе 7 на каждой работе определяет администрация хозяйства в соответствии с трудовым законодательством. В графах 8, 9 указывают марки трактора и машины, наиболее
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
250
точно и полно отвечающих агротехническим требованиям, а также требованиям высокой производительности и ресурсосбережения. Число машин
и марку сцепки в графах 10, 11 определяют изложенными ранее методами
рационального комплектования агрегатов. Число механизаторов на агрегате (включая тракториста, помощников и т.д.) в графе 12 определяют в соответствии с существующими нормативами. Сменную производительность агрегата (графа 13) выбирают по типовым нормам на соответствующие виды работ по приведенным ранее формулам. Часовую производительность агрегата (графа 14) рассчитывают делением данных графы 13 на
продолжительность смены, которая составляет 7 ч на обычных видах работ. Требуемое число агрегатов na на выполнение каждой работы (графа
15) определяют (7.25) с учетом формулы (17.3)
na =
Q
Q
=
,
Д к ⋅ К к ⋅ Wч ⋅ Т д
Д р ⋅ Wч ⋅ Т д
(17.4)
где Q – объем работ данного вида, га, т, м3, шт. и т.д.; Wч – часовая производительность лесохозяйственного агрегата, га/ч, т/ч, м3/ч, шт./ч и т.д.;
Тд – продолжительность рабочего дня.
Для расчета по формуле (17.4) используют данные граф 3, 6, 7, 14.
При дробном значении na его округляют до целого значения, соответственно изменяя Др и Дк в графах 5, 6 в пределах допустимых агротехническими требованиями сроков.
Число часов работы агрегатов (графа 16) рассчитывают как произведение Др на Тд. Объем работы в условных эталонных гектарах (графа 17)
вычисляют умножением данных графы 16 на часовую эталонную выработку соответствующего трактора.
Сначала заполняются технологические операции, имеющие наиболее
ограниченные агротехнические сроки. К ним относятся посев и посадка
леса, выкопка посадочного материала, противопожарные и лесозащитные
мероприятия и др. Выкопку лесопосадочного материала, посев и посадку
леса обычно можно проводить с наступлением начала вегетационного периода (среднесуточная температура воздуха +5 °С).
Резервируя время на периодическое техническое обслуживание тракторов, определяют число рабочих дней по месяцам. Обычно при пятидневной рабочей неделе в летний период в каждом месяце содержится 20
(21) рабочих дней на выполнение технологических операций.
В наиболее ответственные (ограниченные агротехническими сроками)
периоды организуют дополнительные смены. Например, при посадке леса
работа агрегатов может быть предусмотрена в течение всего периода без
выходных дней.
Оптимизация по времени и срокам проведения рубок ухода системы
машин определяется: 1) различной биологической устойчивостью древес-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
251
ных пород, особенно повреждаемых весенними заморозками (дуб, ель и
др.), при выполнении осветлений в ранние сроки до прохождения поздних
июньских заморозков; 2) с учетом различной интенсивности порослевого
восстановления нежелательных древесных и кустарниковых пород после
разных сроков и сезона рубки; 3) защитой и сохранением орнитофауны с
учетом сезонности гнездования, биологии и требований охраны природы;
4) различной устойчивостью деревьев при проведении выборочных рубок
к механическим повреждениям (сдирания коры, повреждения кроны, хвои
и т.п.) в течение года; 5) степенью повреждаемости (травмированности)
техникой почвенного покрова, почвы в течение года; 6) возможностью
наиболее полного использования вырубаемой биомассы для переработки
(заготовка коры, луба, веточного корма и др.).
Заполнив строки графика по первоочередным технологическим операциям, предусматривают выполнение других операций по данной марке
тракторов в другое свободное время так, чтобы не создавать чрезмерных
рабочих нагрузок в одно и то же время и не увеличивать численный состав
тракторного парка.
Если необходимо, то в плане-гафике можно привести данные по расходу топлива, затратам труда, а также по прямым эксплуатационным затратам. В каждом хозяйстве возможна своя форма сводного плана.
Построение графиков машиноиспользования
Построение графиков машиноиспользования выполняется для тракторов каждой марки. График машиноиспользования строят отдельно для
каждой марки трактора, приведенного в сводном плане, как это показано
на рисунке 17.1 в виде фрагмента. По оси абсцисс графика последовательно откладывают месяцы года в таком масштабе, чтобы можно было учитывать отдельные дни.
Рисунок 17.1 – Построения графика использования машин
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
252
Из графы 5 сводного плана (табл. 17.1) по оси абсцисс для каждой
работы, выполняемой тракторами данной марки, откладывают календарные сроки с датами начала и конца. Через границы этих сроков проводят
вертикальные линии до пересечения с горизонталью, соответствующей
требуемому числу агрегатов и соответственно тракторов nт = nа для выполнения данной работы. Полученный при этом прямоугольник обозначают номером соответствующего вида работы из сводного плана.
Если в эти же сроки выполняют другую работу, то требуемое для ее
выполнения число тракторов отсчитывают от предшествующего по принципу «кладки кирпичей». Построив аналогичным образом, прямоугольники для всех видов работ, получают первоначальный вариант графика машиноиспользования тракторов данной марки. По физическому смыслу
прямоугольники соответствуют требуемым агрегато-дням для выполнения
каждой работы. Аналогично (до трех графиков на одном чертежном листе)
строят графики машиноиспользования для тракторов других марок. При
этом для удобства корректировки оси ординат всех графиков располагают
по одной вертикали с одинаковыми масштабами времени по горизонтальной оси.
Корректировка графиков машиноиспользования
Ее проводят для уменьшения как общей потребности в тракторах, так
и в тракторах отдельных марок; увеличения годовой занятости тракторов;
более равномерного распределения работ между разными марками тракторов.
Графики машиноиспользования корректируют следующими основными способами: перераспределением работ между тракторами разных
марок; изменением продолжительности рабочего дня за счет соответствующего изменения коэффициента сменности пределах, допускаемых
трудовым законодательством; изменением ранее принятых календарных
сроков выполнения работ в пределах, допускаемых агротехническими
требованиями. Перераспределение работ между тракторами разных марок
необходимо в том случае, когда в период пиковой потребности в тракторах одной марки имеются простаивающие тракторы другой марки, которые могут выполнить соответствующие работы. При этом необходимо
внести соответствующие изменения в сводный план (табл. 17.1).
Изменение продолжительности рабочего дня Тд в соответствии с формулой (17.4) также способствует в допустимых пределах уменьшению потребности в тракторах. Корректировка за счет изменения календарных
сроков выполнения работ возможна только в том случае, если при составлении сводного плана были приняты уменьшенные оптимальные сроки
по сравнению с предельно допустимыми. Требуемое эксплуатационное
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
253
число тракторов nтэ каждой марки определяют по наибольшей (пиковой)
их потребности на каждом графике машиноиспользования, как показано
на рисунке 17.2. Инвентарное требуемое число тракторов каждой марки с
учетом возможных простоев по техническим причинам nтинв
nтинв = nтэ ⋅К тг,
(17.5)
где nтэ – эксплуатационное число тракторов данной марки по графику машиноиспользования; Ктг – коэффициент технической готовности.
Усредненное значение Ктг принимают по статистическим данным в
диапазоне Ктг = 0,85 - 0,99 с учетом марки трактора и условий работы. Методом построения аналогичных графиков можно определить потребность по маркам в транспортных средствах, в машинах для рубок ухода и
т. д.
На основании графиков машиноиспользования можно решать практически все задачи, связанные с СМ, включая обоснование перспективного состава СМ и повышение эффективности использования имеющегося машинно-тракторного парка.
В целях более равномерной загрузки тракторов при появлении отдельных пиков потребности производится «сглаживание» путем переноса
части работ на другое допустимое время или выполнение этой части работ
свободными тракторами других марок.
Для выявления резервного времени необходимо по графику по каждой
марке на каждый месяц учесть потребное число тракторо-дней для выполнения плановых работ. Если при составлении графика принято в месяце 20
рабочих дней (без техобслуживания), то определяется общая возможность
работы тракторов каждой марки в тракторо-днях. Разница между общей
возможностью и потребностью на плановые работы составит резерв времени в тракторо-днях за данный месяц. Суммируя резервное время по месяцам, определяют резервное время для неплановых работ в целом в году.
При определении резервного времени на графике необходимо исключить отдельные периоды месяца, когда тракторы не могут работать по
причине проведения планового ремонта, сезонного обслуживания, весеннего закрытия дорог, прекращения работ в период высокой пожарной
опасности в лесу, а также предоставления отпусков трактористам (в случаях отсутствия сменных трактористов) и др.
Построение рабочего (оперативного) плана
Построенный выше график относится к документации технического
проекта, обезличен и не увязан с конкретными марками тракторов и их хозяйственными (инвентарными номерами).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
254
При числе имеющихся тракторов не более трех-четырех каждой марки для их эффективного использования вместо графика машиноиспользования можно построить оперативные графики загрузки тракторов каждой марки по хозяйственным номерам (рис. 17.2).
По оси абсцисс каждого графика по аналогии с обычным графиком
машиноиспользования откладывают календарные сроки выполнения работ, а по оси ординат - время работы трактора на каждой работе в часах.
Если требуемое на выполнение данной работы время больше продолжительности рабочего дня, то остающаяся часть работы переходит к
трактору с другим хозяйственным номером. Выполняемую при этом несколькими тракторами работу обозначают одним и тем же номером, например работы 5, 6, 7, 13, 14 .
Полученные описанным способом графики определяют как требуемое число тракторов, так и загрузку каждого трактора в часах. Корректируют эти графики при необходимости описанными ранее способами.
Рисунок 17.2 – Построение рабочего гр