close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Бартенев И. М. Перспективные направления технологии и механизации лесозаготовительных и лесохозяйственных работ

код для вставкиСкачать
И.М. Бартенев М.В. Драпалюк В.И. Казаков П.И. Попиков
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
И МЕХАНИЗАЦИИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ
И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАБОТ
1
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
И.М. Бартенев М.В. Драпалюк В.И. Казаков П.И. Попиков
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
И МЕХАНИЗАЦИИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ
И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАБОТ
Допущено Учебно-методическим объединением вузов России
по образованию в области лесного дела в качестве учебного пособия для
студентов высших учебных заведений, обучающихся по профилю
«Машины и оборудование лесного комплекса» направления подготовки
магистров 151000.68 «Технологические машины и оборудование»
Воронеж 2014
2
УДК 630*31:65.011.54(075)+630*:65.011.54(075)
П27
Печатается по решению учебно-методического совета
ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 8 от 25 апреля 2014 г.)
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. кафедры сельхозмашин
ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ
А.П. Тарасенко;
д-р техн. наук, доц. кафедры лесного хозяйства
лесомелиорации ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ»
С.В. Фокин
и
П27
Перспективные
направления
технологии
и
механизации
лесозаготовительных и лесохозяйственных работ [Текст] : учебное пособие /
И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, В. И. Казаков, П. И. Попиков ; М-во
образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2014. – 132 с.
ISBN 978-5-7994-0592-2 (в пер.)
В учебном пособии представлены современное состояние и перспективные
направления технологий и механизации лесозаготовительных и лесохозяйственных работ,
включая новые разделы, касающиеся выращивания укрупненных сеянцев без
перешколивания, в открытом и закрытом грунте, с открытой и закрытой корневой системой;
повышения производительности оборудования сбора и обработки лесных семян; снижения
ресурсных, энергетических затрат и соблюдения лесоводственно-экологических требований
при производстве лесозаготовительных работ, лесовосстановления на вырубках и
лесовыращивания на открытых площадях, в том числе на овражно-балочных склонах и
песчаных массивах. Отмечены пути совершенствования энергетической базы лесного
комплекса и предложен перспективный типаж тракторов.
Учебное пособие предназначено для магистров по направлению подготовки
151000 – Технологические машины и оборудование.
УДК 630*31:65.011.54(075)+630*:65.011.54(075)
ISBN 978-5-7994-0592-2
© Бартенев И. М., Драпалюк М. В., Казаков В. И.,
Попиков П. И., 2014
© ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная
лесотехническая академия», 2014
3
Оглавление
Введение …………………………………………………….…………………..
1. Технологии и механизация заготовки и обработки лесных семян..............
1.1. Способы и оборудование заготовки лесных семян ……………………
1.2. Технологии и оборудование очистки и сортировки семян…………...
2. Технологии и машины выращивания посадочного материала с закрытой
корневой системой…………………………………………………………..….
2.1. Общие вопросы……………………………………………………………
2.2. Подрезка корней и обрезка кроны при выращивании
укрупненных сеянцев без перешколивания ………………...........................
2.3. Машины для выращивания сеянцев и саженцев ………..……………..
2.3.1. Устройство для выравнивания поверхности почвы ..……………….
2.3.2. Машины для рыхления почвы и подготовки посевных лент ………..
2.3.3. Машины для посева и мульчирования……..…………………………
2.3.4. Орудия для ухода за посевами в питомниках ……...........................
2.3.5. Современные технологии и машины уборки посадочного материала.
2.4. Перспективное оборудование для малых и временных питомников …..
3. Технологии и оборудование выращивания посадочного материала
с закрытой корневой системой ……………………………………………….
3.1. Общие сведения ……………………………………………………….…..
3.2. Технологии производства сеянцев с закрытой корневой системой …...
3.3. Оборудование для выращивания сеянцев с закрытой корневой
системой………………………………………………………………………...
3.4. Технологии выращивания саженцев с закрытой корневой
системой………………………………………………………………………….
4. Современные способы и технологии лесовосстановления и
лесоразведения ………………………………………………………………...
5. Научно-обоснованные требования к лесовосстановлению и
лесоразведению ……………………………………………………………….
5.1. Естественное возобновление леса …………………………....................
5.2. Лесовосстановление на вырубках ………………………………............
5.3. Лесоразведение на землях гидрографической сети и песчаных
массивах ………………………………………………………………………..
6. Перспективные технологии лесозаготовительных работ…………….…
5
6
6
14
20
20
24
28
28
30
34
40
44
54
61
61
62
66
69
71
89
89
91
97
100
4
6.1. Тенденции развития технологий лесозаготовительных работ в
мировой практике………………………………………………………………
6.2. Перспективные направления совершенствования рабочих процессов
лесозаготовительных машин и оборудования…………………………..….
6.2.1. Основные направления совершенствования лесосечных машин…...
6.2.2. Перспективы развития вывозки древесины лесовозным
автотранспортом……………………………………………………………….
6.2.3. Совершенствование процессов лесопиления древесины……..……..
6.2.4. Перспективные направления развития переработки древесных
отходов……………………………………………………………………..…..
7. Состояние энергетической базы лесовосстановления и лесоразведения.
Направления ее развития………………………………………………………
Заключение ……………………………………………………………….…….
Библиографический список…………………………………………………...
100
104
104
109
114
117
121
129
131
5
Введение
В Российской Федерации накоплен большой научный и производственный опыт ведения лесозаготовок, лесовосстановления на вырубках и гарях и
лесоразведения на открытых площадях различной категории; сбора и обработки
лесных семян; выращивания посадочного материала хвойных и лиственных пород в открытом и закрытом грунте. Действовала стройная система машин,
включающая 194 наименований специальных лесных машин и орудий и около
140 наименований средств механизации, заимствованных из других отраслей,
позволяющая создавать различные технологические комплексы и механизировать большинство видов работ.
Однако применяемые в настоящее время технологии и машины морально
устарели, они далеко не полностью отвечают современным требованиям складывающихся новых форм производства и действующего рынка.
Если ранее при совершенствовании действующих или разработке новых
технологий, тяговых средств, машин, орудий и механизмов исходили из требований повышения производительности и снижения материальных затрат, то теперь на первое место выдвигаются требования экологического и эргономического характера, дизайна и технической эстетики, конкурентоспособности на
внутреннем и внешнем рынке.
В данном учебном пособии представлены разработанные в последние годы прогрессивные технологии и перспективные машины и орудия для выполнения различных видов работ с учетом современных требований, начиная от
сбора и обработки семян и кончая рубками главного пользования. Также представлены перспективные направления дальнейших научных исследований и
конструкторских разработок в совершенствовании типажа и конструкции энергетических средств, технологии и технических средств выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой, расчистки вырубок, подготовки
почвы и других технологических операций.
Технологии и оборудование лесозаготовок увязаны с технологиями лесовосстановления, исходя из минимизации вредного воздействия на природную
среду, затрат на возобновление главных ценных древесных пород, создание оптимальных условий на сохранность и развитие лесных насаждений в различных
почвенно-растительных и климатических условиях нашей страны.
6
1. Технологии и механизация заготовки и обработки лесных семян
1.1. Способы и оборудование заготовки лесных семян
Большие объемы работ по восстановлению лесов и защитному лесоразведению требуют значительного количества семян древесных и кустарниковых
пород. Сбор лесных семян и последующая их переработка являются одной из
важнейших технологических операций в лесохозяйственном производстве и от
нее зависит успех всего лесовосстановительного процесса.
Технологический процесс заготовки и переработки семян состоит из ряда
последовательных технологических операций. Заготовка семян хвойных пород
начинается со сбора шишек с растущих или поваленных деревьев. Затем собранные шишки очищают от посторонних примесей и перед хранением их сортируют с отбраковкой некондиционных и мелких по размерам шишек. Для извлечения семян из шишек их сушат и в отбивочных барабанах семена отделяют
от шишек. После этого семена обескрыливают и при необходимости подсушивают и закладывают на хранение. При заготовке семян лиственных пород (дуб,
бук, орех и др.) сбор осуществляется с поверхности земли, затем проводится
соответствующая их очистка и необходимая обработка. Все эти операции выполняются с применением соответствующих машин и оборудования.
Сбор семян с растущих деревьев проводится различными способами:
а) сборщики находятся на земле и с помощью различных приспособлений
проводят сбор семян;
б) сборщики со съемными приспособлениями при помощи различных
устройств поднимаются на необходимую высоту.
Для сбора семян с растущих деревьев, без подъема в крону, применяют
различные съемные, счесывающие и отряхивающие приспособления и устройства.
Съемные приспособления имеют шест различной длины, на конце которых закрепляется рабочий орган. Рабочие органы по принципу действия подразделяются на счесывающие или отрывающие, срезающие или откусывающие,
спиливающие и др.
Счесывающие или отряхивающие устройства выполнены в виде грабель
или гребенок. Шишки, попадая между зубьями гребенок, отрываются и падают
7
на землю или направляются в емкость для их сбора.
Срезающие рабочие органы снабжены различными резаками, крючками,
ножами, или ножницами, с помощью которых осуществляется срезание семян.
Откусывающие приспособления состоят из подвижной и неподвижной
рамок с заостренными краями. Прижатие подвижной рамки к неподвижной
осуществляется с помощью специальной пружины. При откусывании шишки
рабочий с помощью шнура отводит подвижную рамку от неподвижной, подводит мешок под шишку так, чтобы ее ножка легла на неподвижную рамку. При
резком отпускании шнура подвижная рамка ударяет по ножке шишки и перерубает ее.
При сборе семян с невысоких деревьев широко применяют различные лестницы длиной до 8 м и массой до 60 кг.
Сбор шишек на семенных плантациях проводят с помощью гидравлических и механических автомобильных и тракторных подъемников. Они обеспечивают подъем сборщика в крону растущего дерева на высоту до 25 м.
Подъемник для сбора шишек ПСШ-1 предназначен для подъема двух рабочих в крону деревьев с целью сбора шишек на лесосеменных плантациях.
Подъемное устройство смонтировано на гусеничном тракторе ДТ-75М
(рис. 1) и состоит из колонны 2, гидроцилиндра подъема стрелы 3, стрелы 4,
гидроцилиндра управления рукоятью 5, рукоятки 7, люлек (корзин) 6 и механизма раздвижения люлек 8.
На рукояти 7 имеются опоры, состоящие из корпуса и вала, который вращается в подшипниках. На фланце входного конца вала присоединен механизм
раздвижения правой и левой люлек. Он состоит из подвижного и неподвижного
брусьев. На подвижном брусе смонтирован вал со штурвалом, звездочкой и
винтами для натяжения цепи. Вращение при помощи штурвала передается
звездочке, которая вместе с брусом перемещается по цепи, и люльки 6 раздвигаются. Электрическая сигнализация подъемника состоит из кнопок, расположенных на подвижном брусе, механизма раздвижения люлек, и электропровода, присоединенного к звуковому сигналу трактора.
При работе агрегат заезжает на место сбора и два сборщика, находящиеся
в люльках, переоборудуют их из транспортного положения в рабочее. Положение люлек относительно крон деревьев устанавливается стрелой, рукоятью и
механизмом раздвижения люлек.
8
Высота подъема составляет до 8,5 м; ширина раздвижения люлек изменяется от 6 до 10 м; масса подъемника равна 2000 кг.
Рис. 1. Подъемник для сбора шишек ПСШ-1
Оборудование для сбора шишек ОСШ-1. Оборудование для сбора шишек
ОСШ-1 (рис. 2) предназначено для сбора шишек хвойных пород с растущих деревьев на лесосеменных плантациях. ОСШ-1 смонтировано на самоходное шасси Т-16М и представляет собой мобильное устройство, обеспечивающее подъем сборщика шишек в крону растущих деревьев.
Оборудование для сбора шишек состоит: из подъемной 1 и выдвижной 2
частей лестницы, двух кронштейнов 3, монтируемых на лонжероны самоходного шасси, ручной лебедки 4 для выдвижения подвижной части лестницы, гидроцилиндра подъема 5 с опорой 6, подножки 7, натяжного ролика 8, площадки
для сборщика 9, поддерживающих стоек 10, транспортных стоек 10 и аутригеров 11.
Лестница поднимается в наклонное положение гидроцилиндром подъема.
Выдвижная часть лестницы с площадкой выдвигается из основной с помощью
ручной лебедки. Для обеспечения безопасности сборщика площадка имеет ограждение со всех сторон.
9
Наибольшая высота рабочей зоны 7 м. Производительность сбора шишек
7 кг/ч. Масса 350 кг. Обслуживающий персонал 2 чел., сборщик шишек и тракторист.
Сушка шишек производится в камерах периодического или непрерывного
действия. Такие камеры могут быть стационарными или передвижными.
Рис. 2. Оборудование для сбора шишек ОСШ-1
Наибольшее применение в производстве нашла шишкосушилка стационарная (рис. 3), предназначенная для сушки шишек хвойных пород. Шишкосушилка состоит из барабанов 1 и 6, ленточных транспортеров 2, 16 и 18, стеллажей 3, разгрузочного окна 4, желоба 5, отбивочного барабана 6, ящиков
семясборников 7, вентилятора 8, трубы 9, камеры сушки 10, трособлочной сис-
10
темы 11, люка 12, крышки 13, секционного склада 14, бункеров 15, сбрасывателя 17.
В барабане 1 шишки отделяются от примесей и сортируются, три ленточных транспортера 2, 16 и 18 подают шишек через люк 12 в камеру сушки 10. В
этой камере установлены три яруса стеллажей 3 с решетчатыми створками жалюзийного типа. Открытие створок производится с помощью трособлочной
системы 11.
Рис. 3. Шишкосушилка стационарная
Требуемая температура сушки создается воздухоподогревателем, работающем на смеси дизельного топлива с техническим керосином. Нагретый воздух подается в камеру сушки со скоростью до 10 м/с. В отбивочном цилиндрическом барабане 6 семена освобождаются от шишек и направляются в ящикисемясборники. Пустые шишки и образовавшиеся примеси пневмотранспортером удаляются наружу. Перед пуском в работу шишкосушилки при открытых
створках среднего и верхнего стеллажей на нижний стеллаж равномерным слоем загружаются 1,5 т шишек. После этого при открытых створках верхнего
стеллажа на средний загружается такое же количество шишек. Затем загружаются шишки на верхний стеллаж.
11
При работе шишкосушилки нагретый воздух, проходя через слои шишек,
расположенных на стеллажах, постепенно охлаждается и удаляется в атмосферу. Шишки, находящиеся на стеллажах, обогреваются воздухом разной температуры, которая регулируется автоматически на нижнем стеллаже до 60 °С на
среднем – 45 °С на верхнем – 30 °С. Через каждые 4 ч сухие шишки выгружают
с нижнего стеллажа и на него пересыпают шишки со среднего стеллажа, а на
средний пересыпают шишки с верхнего стеллажа. Полный цикл сушки длится
около 12 ч. При вращении наклонно установленного отбивочного барабана с
частотой 12…16 об./мин семена выбиваются из сухих шишек и пересыпаются в
ящики. Производительность шишкосушилки составляет до 80 кг семян в сутки.
Для сушки небольших партий шишек, особенно при их сборе с плюсовых
деревьев и на лесосеменных плантациях предназначена сушилка малогабаритная СМ-45 (рис. 4).
Рис. 4. Сушилка малогабаритная СМ-45
Сушилка состоит из сушильной камеры 1, двери 2, заслонки 3, противней
4, вентилятора 5, измерителя влажности и температуры 6, командоаппарата 7,
устройства защитного отключения 8, вилки 9 и датчика 10.
Противни в количестве 22 штук установлены на направляющих и предназначены для размещения на них шишек. Для лучшей циркуляции воздуха
12
дно противней выполнено из металлической сетки, и они имеют различную
ширину.
Система нагрева и вентиляции воздуха включает в себя три вентилятора с
нагревательными электрическими элементами. Располагаются они внизу по
стенкам сушильного шкафа.
Контрольно-измерительная аппаратура состоит из командоаппарата
КСП-25, измерителя влажности ИВТМ-7 и датчиков температуры внутри камеры. Система управления и регулирования нагревом осуществляется командоаппаратом.
Шишки помещаются на противни ровным слоем не более 4 см. На один
противень помещается около 2 кг шишек.
Технологический процесс работы малогабаритной сушилки СМ-45 заключается в следующем. Противни с уложенными на них шишками помещают
в камеру, плотно закрывают дверь и открывают заслонки для выхода потока
воздуха из камеры. Положение открытия заслонок (минимальное или максимальное) определяется в процессе отработки технологии сушки и зависит от
влажности шишек. В зависимости от породы шишек и их состояния задается
одна из четырех имеющихся программ работы сушилки.
С помощью командоаппарата вводится номер наиболее подходящей программы и нажимается кнопка «Пуск». При этом запускается в работу выбранная программа и начинается режим автоматической сушки. На индикаторах высвечивается номер режима и температура или время от момента начала сушки.
В процессе сушки через каждые 30 минут необходимо контролировать влажность воздуха на выходе из камеры. Влажность воздуха более 80 % недопустима, так как приводит к запариванию семян и снижению их качества. Требуемая
влажность воздуха внутри камеры обеспечивается интенсивностью циркуляции
воздуха внутри камеры с помощью положения заслонок на панелях камеры и
подбирается опытным путем.
В процессе сушки разрешается открывать дверь для контроля процесса
сушки и перестановки противней внутри камеры по мере необходимости. По
окончании программы сушки нагреватели автоматически отключаются, вентиляторы продолжают работать и на индикаторах высвечивается температура в
камере. Затем необходимо выключить командоаппарат, отключить камеру от
сети и вытащить противни с шишками. Извлечение семян из высушенных ши-
13
шек осуществляется на специальных отбивочных барабанах.
Потребляемая мощность не более 6,5 кВт. Производительность за 1 цикл
до 0,5 кг семян. Температура сушки для сосны составляет 50…60 °С, для ели
40…50 °С. Время сушки от 8 до 12 ч. Масса сушилки около 200 кг.
Для извлечения семян с крылатками из предварительно высушенных в
сушилке СМ-45 шишек хвойных пород (сосны, ели и лиственницы) она комплектуется барабаном для отбивки шишек БОШ-4 (рис. 5).
Рис. 5. Барабан для отбивки шишек БОШ-4
Барабан состоит из следующих основных узлов и деталей: рамы 1, отбивочного барабана 2, привода 3, кожуха 4, откидной крышки 5, загрузочного окна 6, выгрузочных лотков 7, приемного ящика 8.
Рама представляет собой сварную конструкцию из листового и профильного проката и служит для монтажа на ней всех узлов барабана.
Отбивочный барабан предназначен для размещения в нем высушенных
шишек и выполнен в виде шестигранного каркаса, обтянутого сеткой с размерами ячеек 5×5 мм. Одна грань закрыта раздвижными заслонками и служит для
загрузки–выгрузки. Боковины закрыты листовым материалом с вваренным по
оси вращения приводным валом.
14
Привод состоит из электродвигателя, редуктора и клиноременной передачи.
Кожух закрывает барабан с боков, сзади и сверху с установленным в
верхней части патрубком для отвода пыли.
Отбивочный барабан работает по принципу перемешивания шишек и отделения семян с крылатками от них. Семена через сетку барабана по наклонной
плоскости выгрузочных лотков попадают в приемный ящик. Продолжительность процесса отбивки составляет 8…10 минут. После окончания отбивки, барабан отключают, и семена с крылатками пересыпают в специальную тару.
Ящик устанавливают под барабан, открывают створки окна барабана и за 1…3
оборота пустые шишки пересыпают в ящик. Ящик освобождают от шишек и
возвращают на прежнее место. В полость барабана загружают следующую порцию высушенных шишек около 4 кг, и цикл повторяется.
Потребляемая мощность не превышает 0,5 кВт/ч. Частота вращения барабана составляет 14 об/мин. Производительность за 1 час сменного времени от
10 до 15 кг шишек. Масса отбивочного барабана составляет 200 кг.
Семена ряда древесных и кустарниковых пород после их извлечения из
лесосеменного сырья нуждаются в обескрыливании. Семена хвойных пород –
сосны, ели, лиственницы и пихты обескрыливают специальными обескрыливателями, которые могут быть вполне как в виде отдельных механизмов, так, и
совмещены с машинами для сортировки семян.
Основными частями обескрыливателей являются приемный бункер, сетчатый цилиндр, вращающийся барабан и механизм привода. Вращающийся барабан расположен внутри сетчатого цилиндра, который служит рабочей частью
обескрыливателя. На наружной поверхности барабана укреплены волосяные
щетки, деревянные бруски или резиновые накладки. Цилиндр может быть изготовлен из оцинкованного рифленого железа или проволочной сетки.
1.2. Технологии и оборудование очистки и сортировки семян
Для получения семян, отвечающих по своему качеству лесоводственным
требованиям и действующим стандартам, их необходимо очистить от примесей
и выделить из них чистые семена данной природы. Чистые семена затем сортируют, т.е. разделяют на фракции, отличающиеся между собой по размеру и
15
массе. В современных конструкциях машин процесс очистки семян и их сортировки проводится обычно в едином технологическом потоке.
При очистке семян и разделении их на сорта используют различия в показателях физико-механических свойств семян и примесей, как абсолютная масса,
удельная масса, аэродинамические, диэлектрические свойства, размеры, форма,
состояние поверхности и др.
Разделение семян по аэродинамическим свойствам осуществляется силой
воздушной струи, создаваемой вентилятором. В этом случае на семена действуют две силы: давление воздушного потока и сила тяжести самого семени.
Сортирование может проводиться в воздушном потоке, направленном вертикально или под углом к горизонту. Семена с малой массой при постоянной скорости воздушного потока совершают больший путь и осаждаются в дальнем
приемнике, а тяжелые – в ближнем к вентилятору приемнике.
Сортировка семян по размерам осуществляется на решетах и триерах.
Размер семян характеризуется их шириной, толщиной h и длиной l. Для
разделения семян по толщине применяют решето с продолговатой формой отверстий. Рабочим размером отверстий таких решет является их ширина. Для
разделения семян по ширине применяют пробивные решета с круглыми или с
квадратными отверстиями. Рабочим размером круглого отверстия является его
диаметр, квадратного – сторона квадрата и диагональ. В большинстве конструкций семяочистительных машин ворох семян движется по плоским решетам
благодаря колебательному движению самих решет, установленных под некоторым углом к горизонту. Такая установка решет обеспечивает движение семян
по поверхности решета. На одном решете смесь разделяется на две фракции.
Фракция с размерами семян или примесей меньшими, чем рабочий размер отверстий решета, проходит под него и называется проходом. Фракция, размеры
семян и примесей которой больше рабочего размера отверстий решета, сходит с
него и называется сходом. Такие семена и примеси сходят с одного решета и
поступают на другое, установленное ниже первого. Чистые семена могут быть
и в проходе и в сходе. Таким образом, для разделения семян на три фракции
необходимо иметь два решета, на четыре – три решета и т.д. Крупные семена
(первого сорта) отделяются в последнюю очередь. Кроме плоских решет могут
применяться цилиндрические сортировальные барабаны, разделенные на секции. Каждая секция имеет отверстия определенного размера. Пропускная спо-
16
собность решета зависит от количества отверстий на единице площади. Наибольшую пропускную способность имеют решета, у которых большая площадь
живого сечения.
Разделение семян по удельной массе заключается в помещении обрабатываемых семян в жидкость с определенной плотностью. Нездоровые и поврежденные семена с удельной массой меньше плотности жидкости всплывают, а
здоровые семена погружаются на дно. Этот способ разделения широко применяется при разделении, например, желудей.
Разделение семян по коэффициенту трения (фракционная очистка). Этот
способ очистки и сортирования семян основан на различии в коэффициентах
трения отдельных фракций смеси, которые по размерам и аэродинамическим
свойствам не отличаются друг от друга. Для фракционной очистки используют
подвижную или неподвижную наклонную поверхность (горку). Она может
быть плоской, цилиндрической или винтовой.
В неподвижной горке рабочим органом является неподвижная плоскость,
устанавливаемая к горизонту под углом большим, чем максимальный угол трения о плоскость семян различных фракций, составляющих семенную смесь. Все
семена поступают на плоскость с начальной скоростью, равной нулю, начинают
скатываться на плоскости равноускоренно. В конце горки большую скорость
будут иметь семена, у которых меньший коэффициент трения.
Магнитное разделение семян применяется при разделении семян по шероховатости, когда другими способами их разделить нельзя. Этот способ основан на способности поверхности семян или примесей удерживать магнитный
(железный) металлический порошок. Магнитное разделение производится на
ленточных или барабанных магнитных сепараторах. Барабанный магнитный
сепаратор представляет собой электромагнитный наконечник, заключенный в
полый латунный подвижный барабан. Семена, обработанные магнитным порошком, поступают на медленно вращающийся латунный барабан. Семена,
воспринявшие на себя наибольшее количество порошка, притягиваются магнитом и удерживаются на барабане до выхода из поля магнита, после чего выпадают в приемник большой шероховатости. Семена, менее шероховатые, воспринимают меньшее количество порошка, отчего и сила притягивания их к
магниту меньше. В связи с этим они проходят меньший путь и будут выделяться в промежуточный приемник средней шероховатости. Гладкие семена, не
17
воспринявшие порошок, скатываются с барабана и выпадают в приемник для
гладких семян.
Машина для очистки и сортировки семян МОС-1А предназначена для
обескрыливания, очистки и сортировки семян хвойных и лиственных пород,
извлечения их из стручков и коробочек, а также для очистки семян от различных примесей. Она состоит из электродвигателя 1 (рис. 6), вентилятора 2, заслонки вентилятора 3, осадочной камеры 4, вертикального канала 5 воздушной
очистки, заслонки приемного бункера 6, загрузочного бункера 7, ворошилки 8,
заслонки загрузочного бункера 9, барабана обескрыливателя 10, клиноременной передачи 11 привода обескрыливателя и решетного барабана, бункера
обескрыливателя 14 и приемного бункера 15, питателя 16, семясборника обескрыленных и неочищенных семян 19, решет 20, 21, 22 и секции для выхода
крупных примесей 23.
Рис. 6. Машина для очистки и сортировки семян МОС-1А
Технологический процесс работы машины МОС-1А заключается в следующем. Предназначенные для очистки и сортирования семена из загрузочного бункера 7 поступают в барабан 10 обескрыливателя через отверстие, регулируемое заслонкой 9. Более равномерное прохождение семян обеспечивается
вращением ворошилки 8. Щетки 12, установленные на роторе обескрыливателя,
18
интенсивно перемешивают семена. Отделение семян от крылышек и извлечение из них плодов осуществляется за счет трения семян о сетку барабана 13.
Обработанный таким образом ворох, пройдя через отверстия сетки, поступает в
бункер обескрыливателя 14, а из него в приемный бункер 15, из которого питателем 16 через окно 17, регулируемое заслонкой 6, направляется в вертикальный канал 5 для воздушной очистки. После этого по лотку 18 ворох попадает во
вращающийся решетный барабан, состоящий их трех секций 20, 21 и 22. Решето 20 имеет продолговатые отверстия, а решета 21 и 22 – круглые. Поступившие на решето 20, имеющее отверстия наименьшего размера, мелкие семена и
примеси проходят через них и оседают в приемнике для мелких семян. Оставшийся порох сходит с решета и поступает на решето 21 с более крупными отверстиями. В этой секции отделяются средние семена, которые собираются в
приемнике для семян. Оставшиеся семена и крупные примеси сходят с решета
21 и поступают на решето 22 с максимальным диаметром отверстий, где отделяются крупные семена, которые собираются в приемнике для крупных семян.
Крупные примеси выходят из барабана через окно секции 23 и собираются в
приемнике для крупных примесей. Если обескрыленные семена сортировать не
нужно, то, повернув лоток 18 на 180°, ворох направляется в семясборник 19.
Привод сборочных единиц осуществляется от электродвигателя 1 при помощи
клиноременных передач 11. С одного конца вала приводится во вращение вентилятор 2, а с другого – основной вал 25. С этого вала вращение передается на
питатель 16 и на барабан 10 обескрыливателя. С этого же вала вращение передается на промежуточный вал 24, а с него – на вал решетного барабана. Поворотом заслонки 3 можно регулировать скорость воздушного потока, создаваемого вентилятором 2. При этом легкие примеси, и нездоровые семена
поступают в осадочную камеру 4. Выгрузка легких примесей осуществляется
через разгрузочный люк 26.
Для обескрыливания семян хвойных пород с последующей их подсушкой
и очисткой от примесей и недоразвитых семян предназначен агрегат для мокрого обескрыливания АМО-5 (рис. 7).
Агрегат состоит из следующих основных частей: шкафа управления 1,
воздуховодного короба 2, вентилятора с электрокалорифером 3, обескрыливателя 4, бункера 5, вибростола 6, поддонов 7, опрыскивателя 8 и эластичной
муфты 9.
19
Тепловоздушная установка предназначена для нагрева воздуха и подачи
его в барабан для подсушки увлажненных семян и удаления из барабана отделившихся от семян крылаток. Узел увлажнения служит для смачивания семян в
обескрыливателе.
Обескрыливатель предназначен для отделения крылаток от семян путем
Рис. 7. Агрегат для мокрого обескрыливания семян АМО-5
непрерывного перемешивания увлажненных семян во вращающемся барабане.
Вибростол обеспечивает очистку обескрыленных семян от примесей. Работает агрегат следующим образом. Неочищенные семена массой до 5 кг засыпают в барабан. Затем включается привод барабана и в течение 10 минут производится смачивание водой в количестве 0,5…1,5 л. После этого включается
привод вентилятора и сблокированного с ним электрокалорифера на 60 минут.
В процессе обескрыливания крылатки удаляются потоком воздуха в специальную емкость. Обескрыленные семена высыпают в бункер и включают привод вибростола. В процессе сортировки семян на вибростоле они разделяются по
размерам и попадают в приемные лотки, а примеси сбрасываются в лоток. Процесс сортировки продолжается около 20 минут. Отсортированные по размерам и
очищенные семена пересыпают в емкости для их хранения, и цикл повторяется.
Частота вращения барабана составляет 6 об/мин. Скорость воздушного потока
20
при обескрыливании достигает 2,5 м/с. Температура для подсушки семян для сосны 50–60 °С, для ели 40–45 °С. Общая потребляемая мощность составляет
8,2 кВт. Обслуживает агрегат один оператор. Обслуживает агрегат для мокрого
обескрыливания один человек. Общая масса агрегата не более 400 кг.
2. Технологии и машины для выращивания посадочного материала
2.1. Общие вопросы
Для создания лесных культур в качестве посадочного материала используются двух или трехлетние сеянцы, выращенные в посевном отделении, или
саженцы, выращенные в школьном отделении питомника. Высота двухлетних
сеянцев ели составляет 6…12 см, трехлетних сеянцев – 12…19 см., а высота
саженцев достигает 30…40 см. При создании лесных культур, с использованием сеянцев, в условиях вырубок с интенсивным зарастанием их травянистой
растительностью, для успешного роста и сохранения культур, требуются большие затраты средств и труда на проведение лесоводственных и агротехнических уходов.
При отсутствии ухода за культурами на 3–5-й год после посадки до 30 %
сеянцев погибает в результате заглушения их травянистой растительностью и
заваливания в осенне-зимний период травой и снегом.
Кроме травянистой растительности на вырубках интенсивно развивается
поросль второстепенных лиственных пород. И настолько интенсивно, что уже
на второй год после посадки культур необходимо проводить их осветление, которое должно повторяться ежегодно в течение ряда лет, пока культуры хвойных пород не выйдут из-под полога поросли.
Производственным опытом подтверждена необходимость и целесообразность выращивания крупномерного посадочного материала сосны и ели в возрасте 4–5 лет для использования его при лесовосстановлении. Наиболее ощутимые результаты получают в случае создания культур ели. Преимущества эти
заключаются в следующем:
на второй-третий год после посадки саженцев или укрупненных сеянцев культуры ели начинают более быстро расти, что позволяет им вести активную конкуренцию с травянистой растительностью и порослью мягколиственных пород;
21
большие размеры саженцев и укрупненных сеянцев, их высокая механическая устойчивость, а также быстрый рост культур исключают необходимость агротехнических уходов.
Кроме того, требуется меньшее количество крупномерного посадочного
материала и достаточно 1,5…2,0 тыс. шт. саженцев на 1 га. В настоящее время
также доказана необходимость и целесообразность выращивания крупномерного посадочного материала сосны. Во многих случаях рекомендуется посадку
культур сосны проводить только крупномерным посадочным материалом, выращенным в школьном отделении, и на 1 га следует высаживать не более
3…4 тыс. шт. растений. При таком способе создания лесных культур сосны они
практически не требуют ухода.
Существенным недостатком саженцев является то, что при их выкопке
обрезается до 75 % деятельной части корневой системы. Это снижает биологическую активность саженцев и приводит, особенно в годы с засушливой погодой, к снижению процента приживаемости в лесных культурах. Вторым недостатком является большая диспропорция между размерами кроны и объемом
деятельной части корневой системы, которая губительно отражается на их
приживаемости.
Особенно это характерно для саженцев сосны из школьного отделения
питомника. Приживаемость саженцев сосны колеблется в пределах от 24 до
90 % и зависит от погодных условий, сроков посадки, почвы и ряда других факторов. Причиной низкой приживаемости является недостаточное развитие боковых мелких корешков в слое почвы глубиной до 25 см.
В одном случае сеянцы ели, в течение двух-трех лет выращивают обычным способом, затем их корневую систему подрезают выкопочной скобой на
глубине 18…20 см и вручную выбирают таким образом, чтобы в рядках между
растениями было расстояние 10…15 см. Как правило, выбирают 90…95 % сеянцев, которые используют как посадочный материал. Оставленные растения
продолжают доращивать еще 2…3 года и в итоге получают укрупненные сеянцы.
В последние годы все большее применение находит способ выращивания
укрупненных сеянцев в посевном отделении питомника, в течение 4 лет, то есть
без перешколивания. Основным условием получения укрупненных сеянцев в
посевном отделении питомника является равномерно-разреженный посев семян
22
хвойных пород. Это условие обусловлено требованием получения укрупненных
сеянцев, которые по своим показателям и параметрам должны быть идентичны
саженцам, выращиваемым в уплотненных школах. Густота посадки в уплотненных школах составляет 250…300 тыс. шт./га, схема размещения – 10…15 см
в ряду и 25 см между рядами. При таком размещении обеспечивается оптимальная площадь питания, и растения интенсивно развиваются, достигая за короткий срок необходимых размеров и, имея энергию роста, позволяющую конкурировать с травянистой растительностью и порослью второстепенных пород.
Обработка почвы является наиболее трудоемкой и продолжительной во
времени технологической операцией, и, несмотря на большое количество операций, выполняемых разными орудиями, не всегда удается добиться требуемого предпосевного и предпосадочного почвенного фона.
Положительный эффект со значительно меньшими материальными затратами достигается в случае применения почвообрабатывающих фрез. Они хорошо измельчают дернину, корни и почвенные комки в пахотном горизонте, перемешивают удобрения и выравнивают посевные ленты. В лесных питомниках
применяются почвенные фрезы ФП-2 и ФПШ-1,3.
Подготовку гряд производят сельскохозяйственными грядоделателями
ГН-2 и УГН-4К. При этом следует учитывать, что грядоделатели рассчитаны
для поделки гряд с базой 1,4 м. Для использования их в лесных питомниках бороздообразующие рабочие органы должны быть размещены на раме таким образом, чтобы ширина гряды была равна 1,5 м, что соответствует принятым схемам посева семян лесных пород.
Посевы семян производят по схемам, которые обеспечивают наибольшую
протяженность посевных строк на единице площади и возможность применения механизации при выращивании сеянцев. Применяют ленточные
5-6-строчные схемы посева с расстояниями между центрами строчек 10-25(30)10-25(30)-10-70(30) или 10-10-40-10-10-70 см и 20-20-20-20-70 см при ширине
посевной строчки 2…3 см.
Многолетние сорняки в питомниках уничтожают гербицидами на паровых полях, которые включают в севооборот. Хорошие результаты дают
2-кратная обработка паров смесью далапона (10 кг/га) с натриевой или аминной
солью 2,4Д (1–2 кг/га). В некоторых питомниках сорняки на полях уничтожают
23
разовой обработкой паров или полей после выкопки сеянцев карбатионом, который вносят в пахотный горизонт почвы из расчета 500 л/га.
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. Например, при выкопке 2-летних сеянцев сосны из почвы выносится
1/5…1/6 часть всех запасов азота, фосфора и калия.
Удобрения вносятся в виде основной заправки почвы и подкормки растений. Основную заправку почвы производят органическими удобрениями или
смесью органических и минеральных удобрений. Эти удобрения пополняют запасы питательных веществ и улучшают физические свойства почвы, что увеличивает грунтовую всхожесть семян. Из органических удобрений в питомниках
лесной зоны чаще всего применяют торфо-минеральные и торфо-дерновые
компоненты. Вносят их в посевном отделении весной после перепашки почвы
перед дискованием и посевом семян, а в школьном отделении – весной или
осенью под вспашку.
За посевами при выращивании сеянцев необходим постоянный уход, который включает уничтожение сорняков, рыхление почвы, полив, отенение,
корневую и внекорневую подкормку сеянцев, борьбу с вредителями и болезнями.
Рыхление почвы и уничтожение сорняков механическим способом между
посевными строчками и лентами производится переоборудованными сельскохозяйственными культиваторами-растениепитателями КРСШ-2,8А и КРН2,8МО и специальными культиваторами для лесных питомников ККП-1,5.
Борьба с вредителями и болезнями растений в лесных питомниках проводится с помощью сельскохозяйственных тракторных опрыскивателей ПОУ,
ПОМ-630, ОН-400 и др. Однако применение тракторных опрыскивателей и
опыливателей эффективно в питомниках большой площади. Для лесных питомников небольших по площади необходим специальный опрыскиватель, устанавливаемый на самоходном шасси Т-16М.
В посевном отделении питомника сеянцы хвойных пород выращивают
1…3 года. Выкопку сеянцев, как правило, проводят весной с подрезкой корней
на глубине 15…20 см, используя для этого различные выкопочные орудия.
24
Севообороты в школьном отделении питомника включают паровые поля,
на которых производится уничтожение многолетних сорняков гербицидами и
механической обработкой.
Посадка сеянцев ели в школу производится весной и в конце лета школьными сажалками СПШ-5/3, СШП-5/3, ЭМИ-5 и ССЧ-5/3. Сразу после весенней
посадки школьное отделение обрабатывают симазином или пропазином в дозе
2…3 кг/га. Эти гербициды растворяют в 600…800 л воды. Повторно школу обрабатывают гербицидами в конце первого вегетационного периода, а также в
начале и конце второй вегетации. Кроме того, почва в междурядьях поддерживается в рыхлом состоянии. В течение каждого вегетационного периода проводят 3…4 культивации междурядий. При первой культивации совмещают корневую подкормку растений азотными удобрениями или смесью азотных,
фосфорных и калийных удобрений из расчета 100…200 кг/га по действующему
веществу.
Минеральные удобрения вносят около рядов растений на глубину 8…10 см
или разбрасывают по поверхности почвы между рядами саженцев с последующей заделкой на глубину 4…6 см.
2.2. Подрезка корней и обрезка
укрупненных сеянцев без перешколивания
кроны
при
выращивании
Наибольшая эффективность при выращивании укрупненных сеянцев без
перешколивания может быть получена только в том случае, если посев будет
проводиться путем равномерно-разреженного распределения семян в посевной
строке с использованием отсортированных семян с высокой грунтовой всхожестью и на легких по механическому составу почвах, содержащих достаточное
количество влаги и гумуса.
Лучшими почвами в этом отношении являются супеси и легкие суглинки,
на которых высеянные семена засыпают песком или смесью торфа с песком. Такие почвы имеют общую порозность 50…60 %, плотность 0,8…1,0 г/см3, воздухо- и влагообеспеченность по 20…30 объемных процентов.
Для выращивания укрупненных сеянцев ели, равноценных саженцам 1
сорта, необходимо обеспечить оптимальную густоту размещения растений и
обосновать целесообразность подрезки корневых систем, а также установить
25
рациональные параметры и сроки ее проведения. Важным также условием для
успешного выращивания в посевном отделении укрупненных сеянцев, равноценных саженцам, полученным в школьном отделении питомника, является рациональная норма высева. Установлено, что для получения равномерноразреженных посевов с обеспечением оптимальной площади питания растений
норма высева должна составлять 0,3…0,5 г/пог.м.
Для питомников с супесчаными и суглинистыми почвами рекомендуется 5рядная схема посева с расстоянием между посевными строчками в метровой посевной ленте равной 22,5 см (22,5-22,5-22,5-22,5-60 см). Посевы с уменьшенными нормами высева можно проводить сеялкой лесной универсальной СЛУ-5-20
путем смешивания семян ели с гранулированным суперфосфатом в пропорции
1:1. При высеве такой смеси норма должна быть уменьшена в 2 раза. Внесение
гранулированного суперфосфата в посевные строчки вместе с семенами способствует улучшению роста растений.
Важным агротехническим приемом, обеспечивающим появление дружных всходов, является заделка высеянных семян легким субстратом (песком,
торфом, торфяными смесями). Наилучшие результаты получены при заделке
семян смесью торфа с песком (1:1) слоем толщиной 0,7…1,0 см. Для заделки
семян субстратом применяется мульчирователь сетчатый МСН-1А. Этот агроприем особенно необходим при проведении посевов на суглинистых почвах.
После посева и заделки семян посевные ленты мульчируют опилками и
прикатывают катком, для повышения грунтовой всхожести, особенно это важно при засушливой погоде.
Наблюдения за ходом роста и развитием сеянцев ели, проведенные в Сергиево-Посадском питомнике, при различной густоте их размещения показывают,
что наилучшие результаты получаются при размещении растений с густотой
20…25 шт./пог.м посевной строчки (800 тыс. шт./га при 5-рядной схеме). С увеличением густоты, размеры и масса сеянцев уменьшаются. Среди критериев качества посадочного материала и как показателя гарантии высокой приживаемости сеянцев на лесокультурной площади, применяется отношение массы
корневой системы к массе надземной части (МК.:МН.Ч) и отношение массы тонких корней к массе хвои (МТ:МХ). Наиболее характерным показателем качества
посадочного материала является отношение МТ:МХ, т.е. отношение массы продуцирующих частей растений. В разреженных посевах к концу вегетационного
26
периода наблюдается значительное улучшение соотношения МТ:МХ (с подрезкой
1:2, 1:3, без подрезки 1:5…1:6).
Установлено, что при недостатке влаги и питательных веществ в почве,
корневые системы осваивают больший объем почвы. В горизонтальном направлении они распространяются от ствола тем дальше, чем беднее почва органическими веществами. Так на супесчаных почвах, при низкой обеспеченности ее
гумусом (0,8…1,3 %), у сеянцев ели на третьем году вегетации протяженность
корней достигает 1 м, тогда как на суглинистых почвах, при большем содержании гумуса (2,5…3,0 %), она равняется 30…35 см.
Анализ биометрических показателей растений при подрезке корней у
двухлетних и трехлетних сеянцев ели показывает, что подрезку корней целесообразнее проводить на третьем году вегетации. В двухлетних посевах влияние
подрезки корней не существенно, в связи с небольшими их размерами. На параметры корневой системы сеянцев существенное влияние оказывает количество плоскостей, в которых проводится их подрезка. У сеянцев на третьем году
выращивания горизонтальные корни подрезают на удалении 10 см от ряда, а
вертикальные – на глубине 10…15 см.
Лучшие результаты достигнуты при одновременной подрезке корней как
в вертикальной так и в горизонтальной плоскостях.
Изучение жизнеспособности сеянцев с предварительно подрезанными
корнями, при использовании их при закладке лесных культур в лесничествах
Сергиево-Посадского лесхоза (1989–1990 гг.) показало, что их приживаемость
составляет 90…96 %, а приживаемость сеянцев, выращенных без подрезки
корней, составляет только 73…86 %.
Для подрезки корней растущих сеянцев в горизонтальной и вертикальной
плоскостях с целью формирования у них компактной хорошо развитой корневой системы при выращивании укрупненных сеянцев без перешколивания
предназначен корнеподрезчик навесной управляемый КНУ-1,2 (рис. 8). Этот
корнеподрезчик состоит из рамы 3, механизма навески 1, опорных колес 5,
подрезающих рабочих органов 7, прикатывающих катков 8, платформы с сиденьем 4, механизма управления 9.
Рама представляет собой сварную металлическую конструкцию и имеет
тяги для навески на трактор. На раму устанавливается площадка с сиденьем для
оператора. К раме шарнирно крепятся секции рабочих органов и опорные колеса.
27
Секция состоит из четырехзвенника и грядиля, на который крепятся скобы для установки рабочих органов и прикатывающих катков. Рабочие органы
выполнены в виде черенковых ножей и односторонних плоскорезных лап.
Опорные колеса крепятся к раме и снабжены винтовым механизмом, позволяющим изменять положение рамы по высоте для обеспечения нормальной
работы агрегата на ровной поверхности и грядах.
Рис. 8. Корнеподрезчик навесной управляемый КНУ-1,2
Прикатывающие катки обеспечивают стабильный ход корнеподрезных
рабочих органов и уплотняют почву для ослабления шокового состояния растений после подрезки корней. Для подрезки горизонтальных корней ели используются черенковые ножи.
При одновременной подрезке вертикальных и горизонтальных корней сосны применяются односторонние плоскорезные лапы. Прижимное устройство
предназначено для обеспечения стабильной глубины подрезки корней.
Технологический процесс работы корнеподрезчика КНУ-1,2 заключается
в следующем. В зависимости от породы растений установить на корнеподрезчик черенковые ножи – для ели, или односторонние плоскорезные лапы – для
сосны. Расставить секции с рабочими органами по ширине захвата путем их перемещения по брусу. Затем установить необходимую глубину подрезки корней
(8…15 см). При поступательном движении агрегата, перед началом посевной
ленты плавно заглубить рабочие органы и расположить их в середине между
строчками. Необходимое положение рабочих органов обеспечивается их управлением выносным гидроцилиндром при помощи распределителя с сиденья опе-
28
ратора. После прохода посевной ленты корнеподрезчик переводится в транспортное положение и заезжает на следующую ленту.
Проведенные испытания корнеподрезчика КНУ-1,2 показали, что он
обеспечивает подрезку, как вертикальных, так и горизонтальных корней растущих сеянцев.
Рабочая скорость составляет 2…4 км/ч. Производительность агрегата за 1
час сменного времени не менее 0,44 га. Масса корнеподрезчика с двумя комплектами рабочих органов не более 600 кг. Обслуживающий персонал – тракторист и оператор.
2.3. Машины для выращивания сеянцев и саженцев
2.3.1. Устройство для выравнивания поверхности почвы
Перед посевом семян площадь питомника должна иметь выровненную
поверхность почвы и высота выступающих гребней или глубина бороздок не
должны превышать 3 см. Кроме того, на участках с тяжелыми и влажными почвами необходима поделка гряд с дренирующими бороздками. Для выполнения
этой технологической операции применяются различные сельскохозяйственные
планировщики и грядкоделатели. Однако они имеют громоздкие конструкции и
недостаточно приспособлены для работы в лесных питомниках и их применение малоэффективно. Для выравнивания поверхности почвы и поделки гряд в
лесных питомниках создан специальный выравниватель-грядоделатель ВГ-3,6
(рис. 9). Преимущество его по сравнению с существующими агрегатами в том,
что он может выполнять две агротехнические операции: выравнивание микрорельефа участка, а также может быть использован для поделки гряд.
Выравниватель-грядоделатель состоит из рамы 1, выравнивателей 2, рыхлителей 3, грядонарезающих рабочих органов 4, разравнивателей 5 и колес 6.
Рама представляет собой сварную конструкцию из профильного проката. Выравниватели выполнены из неравнобокого уголка и установлены на раме последовательно в два ряда. Рыхлители представляют собой долотообразные зубья и предназначены для рыхления почвы перед грядонарезающими рабочими
органами. Грядонарезающие рабочие органы установлены симметрично относительно продольной оси агрегата и представляют собой окучники, заимство-
29
ванные от сельскохозяйственных машин. Разравниватели выполнены в виде
гребенок и служат для выравнивания насыпаемой на край гряды почвы окучниками. Глубина хода рабочих органов изменяется путем перестановки опорных
колес по высоте.
Технологический процесс работы выравнивателя-грядоделателя ВГ-3,6
заключается в следующем. При поступательном движении агрегата выравнива-
Рис. 9. Выравниватель-грядоделатель ВГ-3,6
тели срезают гребни почвы, при этом образуется вал, который перемещается в
стороны и засыпает бороздки. При работе с выравнивателями рыхлители и
окучники должны быть сняты. В случае необходимости выравнивание произ-
30
водится за два прохода во взаимно-перпендикулярных направлениях. При нарезке гряд выравниватели необходимо поднять на раме вверх. Гряды нарезаются последовательно одна за другой.
Агрегатируется выравниватель-грядоделатель с тракторами ЛТЗ-60 и
МТЗ-80/82. Рабочий процесс осуществляется при скорости движения от 4 до
9 км/час. Ширина захвата составляет 3,6 м. Расстояние между центрами гряд –
1,5…1,6 м, ширина гряды по верху 1,2…1,3 м, высота – до 15 см. Масса выравнивателя-грядоделателя равна 350 кг.
Эксплуатация выравнивателя-грядоделателя ВГ-3,6 показала, что он выполняет технологический процесс в соответствии с агротехническими требованиями и после его прохода почва имеет хорошо выровненную поверхность,
вполне приемлемую для последующей предпосевной ее обработки (рис. 10).
Рис. 10. Поперечный
грядоделателя ВГ-3,6
профиль
после
прохода
выравнивателя-
Высокое качество выравнивания почвы достигается при скорости движения около 7,0 км/ч и степень выравненности поверхности составляет около
80 %. При большей скорости степень выравненности почвы несколько снижается. На выравненность поверхности значительное влияние оказывают каменистые и другие механические включения, которые при протаскивании оставляют
после себя бороздки и гребни. Механические включения в виде измельченной
фрезой древесины пней и корней не снижают качество выравнивания поверхности участка.
2.3.2. Машины для рыхления почвы и подготовки посевных лент
После выравнивания поверхности почвы требуется более детальная обработка ее на лентах, где будет проводиться посев семян. При рыхлении почвы на
посевных лентах должна быть получена мелкокомковатая структура почвы с
31
содержанием по массе не менее 80 % фракции почвы размером от 10 до 25 мм с
плотностью верхнего слоя почвы не более 1,3 г/см3.
Для этих целей обычно применяют различные почвообрабатывающие
фрезы. Фреза почвенная ФПШ-1,3 предназначена для предпосевной обработки
почвы под посев в питомниках, разработки пластов после вспашки с одновременным выравниванием поверхности почвы и образования посевной гряды.
Агрегатируется фреза ФПШ-1,3 с самоходным шасси Т-16М. Рама фрезы представляет собой две пустотелые боковины, соединенные между собой в средней
части трубчатой стяжкой. В левой боковине размещена цепная передача 5
(рис. 11) вала фрезерного барабана 1. На шестигранном валу фрезерного барабана 1 закреплены 13 рядов Г-образных ножей (правых и левых) по четыре в
каждом ряду. Сверху барабан закрыт защитным кожухом 9, к которому сзади
прикреплен планировщик 10 для разравнивания почвы на всю ширину захвата.
Вращение на фрезерный барабан передается от ВОМ шасси через карданную
передачу 7, редуктор 6 и цепную передачу 5. Подъем и опускание фрезы осуществляется двумя гидроцилиндрами 8, штоки которых присоединены к боковинам рамы. В передней части шасси установлено грядообразующее устройство, представляющее собой два грядообразующих корпуса 2 и опорные колеса 3
для изменения глубины их хода. Подъем и опускание грядообразующего устройства осуществляется выносным гидроцилиндром 4. Глубина обработки почвы составляет 10 см, высота образуемой гряды – 10 см, ширина захвата фрезы 1,3 м, масса – 520 кг.
Рис. 11. Фреза почвенная ФПШ-1,3
32
Фреза ФП-2 имеет трехсекционную разборную раму, позволяющую изменить ширину захвата от 1,4 м до 2,1 м.
Рама опирается на два колеса с винтовыми механизмами, с помощью которых регулируется глубина обработки почвы. На концах рамы установлены
односторонние полольные лапы. Эти лапы можно передвигать по раме при изменении ширины захвата. Смещение рамы фрезы в сторону от продольной оси
до 1,5 м обеспечивает гидроцилиндр.
Барабан фрезы состоит из 8, 10 или 12 секций. В каждой секции по два
скрепленных между собой диска с тремя Г-образными ножами на каждом.
В привод барабана входят два редуктора: двухступенчатый с парой конических и парой цилиндрических зубчатых колес и трехступенчатый с тремя парами цилиндрических колес. В двухступенчатом редукторе цилиндрическая пара зубчатых колес является сменной. Это позволяет в зависимости от
почвенных условий выбирать разную частоту вращения фрезерного барабана:
4,2 или 5,6 с-1.
Вращение на барабан передается от вала отбора мощности трактора через
карданный вал, редукторы и фрикционную муфту.
Агрегатируется фреза ФП-2 с тракторами МТЗ-80 иТ-55В. Глубина обработки почвы составляет 6–13 см. Рабочая скорость 1,6–5,6 км/ч.
Однако, фрезерная обработка почвы – энергоемкая операция и к тому
же нарушает структуру почвы и вызывает чрезмерное распыление почвенных
частиц.
С целью исключения указанных недостатков и обеспечения требуемой
степени рыхления верхнего слоя почвы, создана машина ротационная бесприводная МРБ-1,6. Машина агрегатируется с тракторами ЛТЗ-60 и МТЗ-80/82.
Машина ротационная бесприводная МРБ-1,6 (рис. 12) предназначена для
дополнительной обработки почвы в лесных питомниках. Машина состоит из
рыхлительных долотьев 1, окучников 2, рамы 3, переднего 4 и заднего 5 планчатых катков, кинематически связанных между собой с помощью цепной передачи 6 и выравнивающего кожуха 7.
Рама машины представляет собой сварную конструкцию, на которую
крепятся все составные ее части. Окучники предназначены для нарезания гряд
и устанавливаются по бокам рамы. Окучники имеют возможность регулировки
по ширине захвата и глубине обработки. Для предварительного рыхления поч-
33
вы на переднем поперечном брусе рамы установлены рыхлительные долотья.
Поверхностная обработка почвы на ленте осуществляется двумя катками с зубчатыми планками. Для выравнивания поверхности гряды и дополнительного
крошения отбрасываемой задним катком почвы, установлен выравнивающий
кожух.
Технологический процесс работы ротационной машины МРБ-1,6 заклю-
Рис. 12. Машина ротационная бесприводная МРБ-1,6
чается в следующем. При поступательном движении агрегата окучники формируют гряду, долотья предварительно рыхлят почву, а зубчатые планки переднего катка дополнительно рыхлят почву и благодаря цепной передаче вращают с
большей окружной скоростью задний каток аналогичной конструкции, но
меньшего диаметра и при этом обеспечивают более тщательное крошение
верхнего слоя почвы. Выравнивающий кожух обеспечивает планировку поверхности гряды (рис. 13). Таким образом, ротационная машина МРБ-1,6 обеспечивает трехслойную обработку почвы глубиной до 12 см с объемной массой
0,85…0,99 г/см3.
Фракции размером 0…25 мм в верхнем слое почвы составляют около
91,4 % от общей массы, фракции размером от 25до 50 мм – 8,6 % при рабочей
скорости агрегата около 8 км/ч. Ширина захвата орудия – 1,5 м, ширина образуемой гряды по верху – 118 см, высота гряды – 10,6 см.
34
Ротационная машина МРБ-1,6 по сравнению с фрезой ФПШ-1,3 имеет
преимущество в большей надежности рабочих органов и простоте конструкции.
Достоинство в агротехнике обработки почвы заключается в том, что машина
МРБ-1,6 образует мелкокомковатую структуру почвы, тогда как фреза на суглинистых почвах – пылеватую или пылевато-мелкокомковатую почву с худшими физическими свойствами. Преимущества в энергетических и материальных затратах – крошение почвы происходит не за счет мощности двигателя
Рис. 13. Поперечный профиль после прохода ротационной машины
МРБ-1,6
трактора, как это имеет место во фрезерных почвообрабатывающих машинах, а
за счет реактивных сил, возникающих при качении переднего ведущего катка.
В результате взаимодействие зубчатых планок заднего катка с почвой, вращающегося с большей окружной скоростью, носит ударный характер, что и является причиной более высокой степени ее крошения.
2.3.3. Машины для посева и мульчирования
Посев семян производят по подготовленным посевным лентам по многострочным схемам. При механизированных посевах используют известные сеялки СЛУ-5-20, СЛП-М, СЛШ-4М, СКП-6 и другие.
Для посева мелких сыпучих семян хвойных пород (ель, сосна, лиственница) как по общепринятой технологии, так и с равномерно-разреженным их распределением в посевной строке при выращивании укрупненного посадочного
35
материала без перешколивания предназначена сеялка лесная навесная СЛН-5
(рис. 14).
Сеялка лесная навесная СЛН-5 предназначена для посева мелких сыпучих
семян хвойных пород (ель, сосна, лиственница) как по общепринятой технологии, так и с равномерно-разреженным их распределением в посевной строке
при выращивании укрупненного посадочного материала без перешколивания. В
этой сеялке установлены штифтовые высевающие аппараты, вместо катушечных, применяемых на сеялке СЛУ-5-20. Применение штифтовых высевающих
аппаратов позволяет достигнуть минимальной (около 0,5 г/пог. м) нормы высева семян хвойных пород, необходимой для выращивания укрупненных сеянцев
без перешколивания. Сеялка СЛН-5 состоит из автосцепки 1, шарнира 2, ограничителя 3, рамы 4, загортачей 5, прикатывающего катка 6, стойки 7, бункера 8,
редуктора 9, семяпроводов 6, загортачей 7, бункера 8, редуктора 9, бороздообразующего катка 10.
Рис. 14. Сеялка лесная навесная СЛН-5
Рама представляет собой сварную конструкцию из квадратной трубы,
уголков и листового материала. На раме закреплены семенной бункер и бороз-
36
дообразующий каток. К задней части рамы шарнирно присоединены загортачи
и дополнительная рамка с прикатывающим катком.
Бороздообразующий каток выполнен в виде пустотелого цилиндра с ребордами и служит для образования пяти посевных бороздок глубиной до 20 мм.
С торцов катка имеются секторы с почвозацепами.
Семенной бункер изготовлен из листового материала. К нижней части
бункера прикреплены пять штифтовых высевающих аппаратов унифицированных с травяными сельскохозяйственными сеялками. Расстояние между высевающими аппаратами составляет 22,5 см, при 5-рядной схеме посева. Глубина
посевной бороздки около 2 см. Привод высевающих аппаратов осуществляется
от бороздообразующего катка через цепную передачу и редуктор. Норма высева обеспечивается путем изменения частоты вращения высевающих аппаратов
с помощью редуктора, который позволяет изменять норму высева от 0,5 до
4 г/пог. м. без повреждения семян.
Семяпроводы изготовлены из резиновой трубки диаметром 20 мм и прикреплены к корпусам высевающих аппаратов. В нижней части семяпровода зафиксированы в отверстиях поперечной планки, что позволило направить их по
следу бороздок и исключить возможные отклонения. Загортачи представляют
собой V-образные полозки из труб, прикрепленные шарнирно к раме и расположенные по следу бороздок.
Прикатывающий каток представляет собой пустотелый цилиндр, присоединенный шарнирно к раме сеялки с помощью дополнительной рамки, и предназначен для уплотнения почвы одновременно при посеве. Для увеличения степени уплотнения почвы каток может заполняться водой через специальный
штуцер на его торце. Шарнирное соединение рамки с автосцепкой обеспечивает копирование микрорельефа посевной ленты в поперечной плоскости.
Технологический процесс работы сеялки заключается в следующем. При
движении агрегата штифтовые высевающие аппараты вращаются, захватывают
семена из бункера и по семяпроводам направляют их на дно посевных бороздок. Загортачи засыпают почвой посевные строчки, а прикатывающий каток ее
уплотняет.
Особенность технологического процесса выполняемого сеялкой СЛН-5
заключается в одновременном выполнении трех агротехнических операций:
высев семян, засыпка их почвой и ее уплотнение.
37
Сеялка агрегатируется с колесными тракторами ЛТЗ-60 и МТЗ-80/82. Емкость семенного бункера не менее 50 дм3. Рабочая скорость до 4 км/ч. Производительность составляет не менее 0,35/га за один час сменного времени. Масса
сеялки не превышает 400 кг.
Сеялка для крупноплодных семян СКБ-5/3 (рис. 15) предназначена для
рядового по 3-5 строчным схемам посева желудей с целью выращивания посадочного материала дуба. Сеялка СКБ-5/3 навесная и агрегатируется с тракторами ЛТЗ-60 и МТЗ-80/82.
Основные узлы: рама 1 с навесным устройством, бункер 2, высевающие
аппараты 3, опорно-приводные колеса 4, цепная передача 5, выравниватель 6,
сошники 7, семяпроводы 8, загортачи 9, уплотняющие катки 10, пружины 11,
направляющие 12, ячейки 13, планки 14, ограничители 15.
Рис. 15. Сеялка для крупноплодных семян СКБ-5/3
Бункер сеялки состоит из корпуса, приводного вала и ограничителя высева семян. Емкость семенного бункера не менее 100 дм3. Приводной вал высевающих аппаратов со звездочками установлен в верхней части бункера.
Высевающий аппарат представляет собой транспортерную цепь с ячейками (карманами) 13, перемещающуюся по расположенным в днище бункера
направляющим 12. Ячейки снабжены планками 14, предназначенными для ре-
38
гулирования их объема с целью обеспечения захвата в зависимости от их размеров. На приводном валу с обеих сторон имеются предохранительные кулачковые муфты. Опорно-приводные колеса – смонтированы симметрично по сторонам сеялки. С внутренних сторон приводных колес установлены ведущие
звездочки.
Цепной привод обеспечивает передачу на приводной вал от ведущей
звездочки через блок звездочек, используемый для регулирования нормы высева семян. Сошник – коробчатой формы с тупым углом вхождения в почву. Семяпровод выполнен из трубы с сечением, соответствующим траектории полета
желудей. Загортачи представляют собой пластины, закрепленные с обеих сторон от бороздки.
Схема посева – 3- и 5-строчная с расстояниями между центрами рядков,
соответственно, 45 и 22,5 см.
Технологический процесс работы сеялки СКБ-5/3 заключается в следующем. При поступательном движении агрегата крутящий момент от опорноприводных колес через цепную передачу и блок звездочек передается на приводной вал, который приводит в движение ячеисто- транспортерный высевающий аппарат. При этом ячейки (карманы) захватывают желуди из приемной
части бункера и перемещают их по неподвижной наклонной стенке бункера, а
затем по направляющим и семяпроводам направляются в бороздки, образованные сошниками. Выравниватель осуществляет планировку поверхности посевной ленты и обеспечивает стабильную глубину хода сошников и посева желудей. Загортачи засыпают почвой посевные бороздки с желудями. Катки
уплотняют почву после заделки семян. Норма высева семян регулируется с помощью блока звездочек, а количество захватываемых ячейками желудей – путем изменения их объема с помощью установленных в них планок.
Проведенные испытания сеялки для крупноплодных семян СКБ-5/3 показали, что она обеспечивает равномерное распределение желудей в посевной
строчке с нормой высева от 33 до 156 г/пог. м. Глубина заделки желудей составила 4,5 см. Дробление семян при посеве не превышает 0,1 % (допустимое 2 %).
Сеялка СКБ-5/3 навесная и агрегатируется с тракторами ЛТЗ-60 и МТЗ80/82. Производительность составила 0,2 га /ч. при рабочей скорости 1…3 км/ч.
Масса сеялки равна 700 кг.
39
При посеве в районах с недостаточным обеспечением влагой, а также при
мелкой заделке семян, необходимо мульчировать посевную ленту субстратом
(опилки, песок, торф и т. пр.). Для этой цели используется мульчирователь сетчатый навесной МСН-1А (рис. 16).
Мульчирователь состоит из следующих основных частей: рамы 1, сетчатого барабана 2, цепных передач 3, опорно-приводных колес 4 и подставки 5.
Барабан емкостью около 1 м3 предназначен для размещения в нем субстрата. Барабан выполнен в виде цилиндрического каркаса, обтянутого сеткой с
размерами ячеек 22×22 мм.
На образующей барабана имеется люк, предназначенный для заполнения
Рис. 16. Мульчирователь сетчатый навесной МСН-1А
его субстратом. Вращение сетчатого барабана осуществляется от опорноприводных колес с помощью цепной передачи.
Перед работой сетчатый барабан заполняется субстратом, и при движении агрегата по ленте он получает вращение от опорно-приводных колес, и
мульчирующий материал через ячейки сетки ровным слоем покрывает поверхность почвы. Толщина покрытия зависит от вида субстрата и скорости движения агрегата. Мульчирователь МСН-1А может также использоваться при присыпке сеянцев для предупреждения их «выжимания» раннее весенними
заморозками.
Рабочая скорость агрегата при мульчировании посевов составляет
3-5 км/ч. Толщина слоя покрытия субстратом за один проход агрегата составляет 0,4…1,2 см.
40
Мульчирователь МСН-1А агрегатируется с тракторами МТЗ-80/82. Ширина захвата равна 1 м. Производительность при мульчировании посевов составила 0,21 га за один час сменного времени. Масса мульчирователя равна 320 кг.
Обслуживающий персонал – 1 тракторист.
2.3.4. Орудия для ухода за посевами в питомниках
Наибольший объем работ в питомниках приходится на уход за посевами,
связанный с рыхлением почвы и уничтожением сорняков в междурядьях.
Для агротехнического ухода за растениями в посевном и школьном отделениях питомника, а также для подкормки растений минеральными удобрениями, предназначен культиватор комбинированный для питомников ККП-1,5А
(рис. 17).
Рис. 17. Культиватор комбинированный для питомников ККП-1,5А
Культиватор монтируется на самоходное шасси Т-16М и состоит из рамы
1, механизма подъема 2, механизма догрузки 3, туковысевающих аппаратов 4,
тяги контрпривода 5, кронштейнов 6, тяг параллелограммного механизма 7, цепной передачи 8, рыхлительных лап 9, рабочих органов 10 и опорных колес 11.
Механизм подъема и догрузки представляет собой поворотный вал с ры-
41
чагом и двумя поворотными кронштейнами, две штанги с пружинами и бобышками. Давление от механизма догрузки передается непосредственно на брус
культиватора. К боковинам рамы прикреплены кронштейны, несущие опорные
колеса и стрельчатые универсальные лапы, обрабатывающие почву и уничтожающие сорняки в стыковых междурядьях. Рабочие органы культиватора –
рыхлительные долотья и узкозахватные полольные лапы – крепятся к брусу
хомутами в два ряда, игольчатые диски и дисковые ножи – посредством переходных кронштейнов. Рабочие органы можно перестанавливать как по высоте
(для изменения глубины обработки почвы), так и вдоль бруса (для посева и посадки по разным схемам). Для изменения глубины обработки почвы предусмотрены также подъем и опускание опорных колес, расположенных по следу
колес шасси.
Устройство для подкормки состоит из двух туковысевающих аппаратов
АТП-2, четырех тукопроводов и четырех подкормочных ножей. Привод туковысевающих аппаратов осуществляется от звездочки, установленной на левом
заднем колесе самоходного шасси или от вала отбора мощности шасси Т-16М.
Норма внесения удобрений регулируется перестановкой сменных звездочек в системе привода и составляет 50…100 кг/га.
Схемы посева, на которые рассчитан культиватор, следующие: 5-рядная с
шириной междурядий в ленте 22,5 см; 6-рядная с попарно сближенными посевными строками 10-25-10-25-10 и 10-30-10-30-10 см.
Обслуживается культиватор непосредственно трактористом, который ведет трактор таким образом, чтобы не повреждались растения, и выдерживалась
заданная ширина защитной зоны.
Сменные рабочие органы включают узкозахватные полольные лапы,
рыхлительные долотья, игольчатые диски и универсальные стрельчатые лапы.
Рабочие органы монтируются на поперечный брус с помощью передвижных
кронштейнов. Такое крепление рабочих органов позволяет проводить их расстановку на любую схему размещения растений на ленте.
Игольчатые диски целесообразно использовать при разрушении почвенной корки и обработке однолетних сеянцев. При этом они частично (до 30 %)
удаляют сорняки и рыхлят почву на глубину 4…6 см. Диаметр дисков 300 мм,
ширина захвата 22 мм. Диски набраны в секции по 2 шт. в каждой и установлены на специальных кронштейнах.
42
Узкозахватные полольные лапы наибольший эффект дают при обработке
2- и 3-летних сеянцев, а также при работе в школьном отделении питомника. В
зоне обработки (около 12 см) они обеспечивают полное уничтожение сорной
растительности и рыхление почвы на глубину до 8 см. Защитная зона составляет 4…6 см, что вполне допустимо. При уходе за 3-летними сеянцами и саженцами, особенно на тяжелых почвах, целесообразно применять долотообразные
рыхлительные зубья.
Универсальные стрельчатые лапы установлены по следу колес шасси и
обрабатывают межленточное пространство. Следует отметить, что при многократной обработке участка необходимо применять различные рабочие органы,
т.е. поочередно их менять.
Качественные и эксплуатационные показатели работы культиватора
ККП-1,5А как в посевном, так и в школьном отделениях питомника полностью
соответствуют предъявляемым требованиям. Глубина рыхления почвы изменяется от 3 до 8 см. Степень крошения почвы высокая и составляет 66,1…78,0 %,
степень уничтожения сорняков – 68…82 %.
Производительность культиватора составляет 0,12…0,36 га за час сменного времени при рабочей скорости до 3 км/ч. Масса культиватора с набором
сменных рабочих органов составляет 280 кг.
Культиватор комбинированный для питомников ККП-1,5А имеет достаточно простую конструкцию, снабжен сменными рабочими органами и широко
применяется в лесных питомниках. Основным его недостатком является невозможность агрегатирования с колесными тракторами типа «Беларусь», поэтому
необходимо провести его модернизацию с целью обеспечения возможности
монтажа на трехточечную навесную систему колесных тракторов класса 14Кн и
применения для агротехнического ухода за растениями в питомниках.
Для уничтожения сорной растительности в питомниках, путем контактного нанесения растворов гербицидов на их вершинную часть, предназначено
оборудование ОУС-1,2 (рис. 18).
43
Рис. 18. Оборудование для уничтожения сорняков ОУС-1,2
Оборудование состоит из рамы 1, бака 2, лебедки 3, опорных колес 4, контактного полотна 5 и натяжного валика 6. Контактное полотно выполнено в виде
брезентовой ткани, натянутой под углом к направлению движения и размещенной
внутри рамы. Полотно натягивается с помощью ручной лебедки, оборудованной
храповым механизмом. Бак соединен с распределительной трубкой, закрепленной
на раме над контактным полотном и снабженной рядом калиброванных отверстий
для подачи раствора гербицидов на контактное полотно.
Принцип работы оборудования заключается в следующем. Оборудование
в агрегате с трактором МТЗ-80/82 седлает подлежащую обработке ленту с растениями, заросшими сорной растительностью превышающими их высоту. Затем открывается кран подачи жидкости из ёмкости, в которой размешены гербициды и через распределительную трубку с отверстиями происходит
смачивание контактного полотна, натянутого по всей ширине его захвата. Смоченные раствором гербицидов верхушки сорной растительности в последующем отмирают и в результате происходит осветление посадочного материала.
Ширина захвата оборудования составляет 1,2 м. Высота расположения
контактного полотна над поверхностью ленты регулируется от 10 до 40 см.
Емкость бака для раствора гербицидов составляет 80 л. Производительность за
44
1 ч сменного времени составляет 0,8 га при рабочей скорости агрегата около
6 км/ч. Расход раствора гербицидов составляет 4…9 л/га. Оборудование обслуживает тракторист.
2.3.5. Современные
посадочного материала
технологии
и
машины
для
уборки
Самой трудоемкой технологической операцией при выращивании посадочного материала в питомниках является его уборка и хранение. Применяемая
технология уборки сеянцев и саженцев во многом определяет качество выпускаемой продукции и в конечном итоге, качество создаваемых лесных культур.
Уборка сеянцев (саженцев) хвойных пород в постоянных лесных питомниках, как правило, включает: подрезку корней растений и рыхление почвы их
выборку вручную, а также увязку их в пучки и временную прикопку. После
этого выкопанные растения перевозят на лесокультурную площадь или помещают в холодильники на хранение. Затраты труда на уборку посадочного материала составляют около 200 чел. дней на 1 га.
В настоящее время в передовых питомнических хозяйствах стали переходить на более прогрессивную технологию уборки сеянцев и саженцев. В этой
технологии процесс уборки включает выборку посадочного материала из почвы
и укладку его в ящики с помощью выкопочно-выборочных машин типа ВВМ-1
(МВ-1); доставку емкостей с посадочным материалом в пункты для сортировки
и его сортировку. При сортировке сеянцев и саженцев проводят отбраковку недоразвитых растений, т.е. растений, имеющих размеры меньше требуемых, а
также с искривленными стволиками, двойчатыми вершинами и плохо развитыми корнями. Эту операцию проводят в цехах по сортировке на специальном
оборудовании для сортировки и упаковки посадочного материала.
В этом случае технологический процесс включает: выборку посадочного
материала из почвы; укладку его в ящики или другие емкости; перемещение
емкостей с посадочным материалом в пункты для сортировки и сортировку посадочного материала.
Выкопка посадочного материала осуществляется с помощью выкопочных
скоб НВС-1,2 и выкопочных машин ВМ-1,3А, при проходе которых корневые
45
системы подрезаются на глубине 20 см. Растения выбирают вручную, сортируют и укладывают в ящики или увязывают в пучки и прикапывают.
Механизированный способ выборки посадочного материала из почвы
может быть основан на использовании выкопочно-выборочных машин типа
ВВМ-1 (МВ-1). На уборку сеянцев ели или сосны с 1 га с использованием таких
машин потребуется около 10 рабочих смен (30 чел. дней). Укладка растений в
ящики может осуществляться рабочими, находящимися на машине. Ящики могут быть любых размеров и из различных материалов, но масса их с растениями
не должна превышать 30…40 кг (для двух рабочих). Если учесть, что масса
1000 шт. укрупненных сеянцев составляет 60…70 кг, то в таких ящиках будет
около 500 шт. растений. Примерный размер деревянных ящиков: длина 80 см,
ширина 40 см, высота 30 см.
Сортировку укрупненных сеянцев с отбраковкой недоразвитых, то есть
сеянцев меньше размеров, указанных в ГОСТе 56-98-93 или с искривленными
стволиками, двойчатками и плохо развитыми корнями, целесообразно проводить в специальном помещении – в цехе по сортировке. В таких цехах имеются
контейнеры, около которых с двух сторон располагаются сортировщицы. Они
берут из подвезенного к ним ящика растения и на столике их сортируют. Отобранные сеянцы или саженцы связывают в пучки по 25 шт. с помощью простого приспособления и кладут их на конвейер, движущийся к приемщику.
Работа сортировщиц может включать не только отбраковку не стандартных растений, но и разделение доброкачественных с выделением крупных
(элитных) саженцев для облесения сильно зарастающих вырубок. Производительность работы сортировщицы в цехе даже при усложненной сортировке составляют около 6 тыс. шт. саженцев за смену.
Работа приемщиков пучков включает выполнение нескольких операций:
Прием от сортировщиц увязанных в пучки сеянцев (саженцев). Обработка
корневых систем жидкой (сметанообразной) торфяно-перегонной смесью
(смесь торфа с навозом и суглинистой почвой в равных частях). Одновременно
надземная часть сеянцев увлажняется водой. Передача обработанных пучков
сеянцев упаковщикам. Практически приемщики перекладывают сеянцы в поперечный транспортер, идущий к упаковщикам. Упаковщик укладывает обработанные пучки сеянцев (саженцев) в мешки из крафт-бумаги или в картонные
ящики, внутри которых находится полиэтиленовая прокладка.
46
После упаковки и прикрепления этикеток сеянцы направляются в холодильник для длительного хранения или на лесокультурную площадь после
кратковременного охлаждения.
При отсутствии в питомнике цеха по сортировке, необходимо в питомниках сортировать выкопанный посадочный материал хотя бы на переносных
столах с простейшим оборудованием. Но и в этом случае весь технологический
процесс сортировки-упаковки должен быть выдержан. Целесообразно иметь
простейший транспортер (конвейер). Так же как и в стационарном сортировочном цехе увязанные в пучки сеянцы (саженцы) должны увлажняться, а корни
их обрабатываются сметанообразной торфяно-перегнойной смесью. Так же
пучки сеянцев должны упаковываться в картонные ящики разового использования или прикапываться для временного хранения перед перевозкой на лесокультурную площадь.
Синхронность в работе выкопочной машины и сортировщиц может быть
организована, например, следующим образом.
Если машина за 1 час работы выбирает 10 тыс. укрупненных сеянцев
(60 тыс. за смену), то надо иметь 10 сортировщиц, которые за это время рассортируют выкопанные сеянцы. (Одна сортировщица за 1 час сортирует 1 тыс. шт.
сеянцев). В начале каждого часа работы к каждой сортировщице подвозят по
2 ящика с сеянцами, по 500 шт. в каждом. В этом случае всего надо иметь
40 ящиков, из них 20 ящиков будут заполнены сеянцами и 20 ящиков пустых.
Общие затраты труда на уборку посадочного материала с применением
выкопочно-выборочной машины и цеха по сортировке составляют около
150 чел. дн./га, то есть несколько меньше, чем на уборке с использованием выкопочной скобы и ручной выборкой. Главное в технологии уборки сеянцев с их
сортировкой – улучшение качества посадочного материала, а тем самым, улучшения качества лесных культур.
Осенняя выкопка посадочного материала с последующим его хранением
имеет преимущество по сравнению с весенней выкопкой ввиду снижения напряженности весенних работ и возможности более раннего начала производства лесокультурных работ.
При осенней выкопке посадочного материала хвойных пород хранение
его в зимний период осуществляется двумя способами, в прикопанном виде или
в холодильнике. Осеннюю прикопку посадочного материала ели и сосны про-
47
водят непосредственно в питомнике или на местах закладки культур. В том и в
другом случае при прикопке для зимнего хранения должны соблюдаться следующие правила.
Посадочный материал для зимнего хранения прикапывают по возможности на легких по механическому составу почвах. Лучшее время прикопки –
поздняя осень.
Для профилактики саженцев от грибных болезней перед прикопкой их
обрабатывают 1 % раствором медного купороса или 0,1 % раствором ТМТД.
Обработанные саженцы прикапывают сухими. Корневые системы саженцев не
окунают в торфяно-перегнойный раствор (такую обработку корневых систем
проводят перед их посадкой или перед перевозкой для посадки).
В прикопке посадочный материал должен находиться в условиях вентиляции (проветривания). Расстояние между рядами в прикопке – 20…25 см, а в
ряду количество растений должно быть примерно 100 шт./пог. м для
2–3-летних сеянцев сосны и ели.
Сеянцы или саженцы прикапывают на глубину корневой шейки и располагают по возможности вертикально. Охвоенная часть не должна засыпаться
почвой. После уплотнения почвы между корнями не должно оставаться пустот.
В зимний период прикопка находится под снегом, а ранней весной в солнечные дни прикопанные саженцы следует оттенять щитами.
Если хранение выкопанных осенью саженцев осуществляется в специальных хранилищах и камерах с холодильными установками или ледниках при
высокой относительной влажности и температуре от +2 °С до –1 °С, то посадочный материал лучше хранить в специальных контейнерах или упаковывать
в полиэтиленовую плёнку, которая не пропускает воду. Упакованные таким образом саженцы при зимнем хранении осуществляют слабый газообмен без потери влаги.
Перед упаковкой саженцы обрабатывают фунгицидами также как перед
их прикопкой. После обработки саженцы в сухом виде помещают в полиэтиленовые мешки, которые плотно закрывают. В одном мешке примерно 500 шт.
саженцев.
Полиэтиленовые мешки должны быть размером 66×100 см из пленки
толщиной 0,1 мм. Мелкие сеянцы (сосна и др.) в каждый мешок закладывают
48
по 2…3 тыс. шт., а крупные сеянцы – по 0,2…0,5 тыс. шт. Можно использовать
и готовые, плотные синтетические мешки.
Выкопанный весной посадочный материал хвойных пород сразу перевозится на лесокультурную площадь, где временно на 10…15 дней прикапывают
в затененном прохладном месте. Возможна также временная прикопка сеянцев
на несколько дней непосредственно в питомнике. Однако наиболее эффективным способом хранения посадочного материала при весенней выкопке является
хранение его в снежных хранилищах.
Такие хранилища делают в виде погребов с заглублением в землю до 2 м.
Хранилище должно иметь наклонный въезд для техники. Зимой бульдозером в
хранилище наталкивают снег, который прикрывают слоем опилок. В этот снег
ранней весной прикапывают пучки сеянцев. Закапывают в снег у сеянцев корни
и третью часть стволика.
Этот способ хранения позволяет продлить период закладки школ или посадки культур на 1…1,5 месяца.
Следует отметить, что охлаждение посадочного материала перед посадкой положительно сказывается на приживаемости и общем состоянии лесных
культур.
Для выкопки посадочного материала в лесных питомниках длительное
время используется навесная выкопочная скоба НВС-1,2. Эта скоба обеспечивает подрезку корней растений на всей ширине ленты и не достаточное разрушение почвенного пласта почвы. При этом почва практически не отряхивается
от корневой системы растений и для извлечения их из почвы требуются значительные усилия. Кроме того, и при удалении растений из почвы происходит
обрыв большей части мелких корней, что отрицательно влияет на качество посадочного материала.
Машина выкопочная МВ-1,3А (рис. 19) предназначена для выкопки посадочного материала в питомниках и снабжена активным виброотряхивателем
почвы. Эта машина интенсивно разрушает подрезанный пласт почвы и обеспечивает приемлемое отряхивание почвы от корней растений с сохранением
большей части мелких корней. Машина выкопочная МВ-1,3А агрегатируется с
тракторами МТЗ-80/82 и состоит из рамы 1, подкапывающей скобы 2, вала
рыхлителя 3, редуктора 4, карданного вала 5, кривошипов 6, шатунов 7, рычагов 8, рыхлительных планок 9, опорных колес 10, стойки 11.
49
Рис. 19. Выкопочная машина ВМ-1,3А
Рама представляет собой сварную конструкцию и предназначена для
монтажа на ней основных частей машины.
Рыхлитель предназначен для отряхивания почвы с корней, подкопанных
скобой растений, и состоит из вала с десятью рыхлительными планками и четырех удлинителей.
Планки приварены к валу, приводимому в колебательное движение с помощью роликов. Удлинители являются продолжением подкапывающей скобы и
шарнирно присоединены к ее задней грани. Между планками на кронштейнах
размещены ролики, которые контактируют с удлинителями.
Механизм привода включает карданный вал, конический редуктор, цепную передачу, приводной вал и два кривошипно-шатунных механизма.
Колебания на вал с планками передаются от кривошипно-шатунного механизма, а на удлинители – от планок через ролики. Планки и удлинители колеблются в противофазе: когда опускаются планки, поднимаются удлинители и
наоборот.
Планки в количестве 10 штук и длиной около 300 мм установлены с расстоянием между ними равным 108…120 мм. Амплитуда колебаний удлинителей и планок составляет 90…100 мм. Частота колебаний 500 об/мин.
Опорные колеса снабжены винтовым механизмом и предназначены для
регулирования глубины выкопки растений от 15 до 30 см.
50
Наблюдения за работой машины выкопочной МВ-1,3А в СергиевоПосадском питомнике на среднесуглинистых почвах при выкопке саженцев ели
показали, что усилие на извлечение растений из почвы снизилось в 2…3 раза по
сравнению с выкопочной скобой НВС-1,2. Так, усилие на извлечение саженцев
из почвы изменялось от 36 до 70 Н. Масса почвы, связанной с корневой системой составила 374…711 г.
Применение машины выкопочной МВ-1,3А на 45…67 % повышает производительность рабочих, занятых на уборке посадочного материала. Рабочая
скорость движения агрегата находится в пределах 2,2…5,0 км/ч. Производительность за один час основного времени составляет 0,2…0,4 га. Масса не более 500 кг. Обслуживает машину один тракторист.
Для выкопки посадочного материала одновременно с его выборкой и укладкой в тару предназначена машина выкопочно-выборочная однорядная (рис. 20).
Эта машина агрегатируется с тракторами МТЗ-80/82 и состоит из рамы 1,
подкапывающей скобы 2, копирующего колеса 3, ленточного конвейера 4, отряхивателя 5, гидроцилиндра 6, опорных колес 7, механизма привода 8, ящиков
9, сидений оператора 10 и приемщика 11.
Рама представляет собой сварную конструкцию из фасонного стального
проката. В ней имеется навесное устройство для присоединения машины к
трактору.
Подкапывающая скоба предназначена для подрезания почвенного пласта
с одним рядом растений и имеет ширину захвата 17 см. Глубина хода скобы регулируется с помощью колеса, выполняющего одновременно роль копира.
Для перемещения выкапываемых растений используется конвейер из двух
многоручьевых клиноременных передач, ведущие ветви которых контактируют
между собой. Привод конвейеров осуществляется от гидромотора через понижающую передачу. Скорость движения конвейера изменяется от 0,22 до 1,0 м/с.
51
Рис. 20. Машина выкопочно-выборочная МВ-1
Отряхиватель вибрационного типа с приводом от гидромотора обеспечивает разрушение почвенного пласта и освобождение корневой системы растений от почвы. Частота колебаний отряхивателя находится в пределах
200...250 об/мин, амплитуда колебаний составляет около 10 см.
Механизм привода включает гидромотор, редуктор, цепные передачи и
предохранительные муфты. Гидронасос установлен на тракторе и имеет привод
от ВОМ.
Для выкапывания определенного рядка растений на всей ширине ленты
подкапывающая скоба имеет возможность поперечного перемещения с помощью гидроцилиндра с ходом не менее 500 мм.
Технологический процесс работы выкопочной однорядной машины ВМ-1
заключается в следующем. При заезде агрегата на ленту с растениями оператор
с помощью гидроцилиндра направляет подкапывающую скобу на определен-
52
ный ряд и включает привод. Тракторист при поступательном движении переводит машину в рабочее положение. Приемщик направляет растения из транспортера в ящики. По мере наполнения ящиков посадочным материалом, они спускаются с машины для последующего их сбора транспортным агрегатом.
Особенность конструкции выкопочной однорядной машины ВМ-1 позволяет осуществлять дифференцированную уборку посадочного материала. Например, выкопать второй и четвертый ряды, а первый, третий и пятый оставить
на дальнейшее доращивание.
Рабочая скорость агрегата составляет 0,8…2,4 км/ч. Масса машины равна
700 кг.
Заключительной операцией при уборке посадочного материала является
его сортировка и упаковка. Для выполнения этой операции предназначено оборудование для сортировки посадочного материала с упаковкой и укладкой его в
тару ОС-1 (рис. 21). Применение этого оборудования позволяет разделить посадочный материал по качественным показателям на стандартные и нестандартные в соответствии с требованиями ОСТ 56-98-93 «Сеянцы и саженцы древесных и кустарниковых пород». Оборудование ОС-1 состоит из следующих
основных частей: ленточного транспортера 1, привода 2, рабочих столов сортировщиков 3 и приемщиков 4, приемных столов для отсортированного посадочного материала, привода транспортера.
Транспортер включает в себя: раму, привод, ведущий и ведомый барабаны, направляющие ролики и опорные планки для ленты. Рама металлическая,
сварной конструкции, секционная. Транспортер представляет собой резинотканевую конвейерную ленту общего назначения. Лента охватывает ведущий и
ведомый барабаны и поддерживается опорными планками.
Вдоль транспортера с обеих сторон шарнирно закреплены откидные столы сортировщиков. Столы снабжены кассетами для набора и увязки отсортированного посадочного материала.
На столах приемщиков установлены емкости с торфяно-глиняным раствором. Рядом с рабочими местами приемщиков расположены два роликовых
стола для установки в них ящиков с отсортированным посадочным материалом.
53
Рис. 21. Оборудование для сортировки посадочного материала ОС-1
Для сортировки посадочный материал в ящиках подается на столы сортировщиков, где набирается по сортам в пучки. Пучок скрепляют и кладут на
ленточный транспортер. По мере заполнения транспортера приемщики периодически включают транспортер. Пучки саженцев поступают на полку в конце
транспортера, откуда их снимают приемщики и, после обмакивания корней в
торфяно-глиняный раствор, укладывают в ящики для последующей транспортировки материала на посадку или хранение.
При необходимости, до покрытия корневой системы торфяно-глиняным
раствором, проводят подрезку секатором длинных корней.
В результате опытно-производственной проверки в Сергиево-Посадском
питомнике установлено, что это оборудование позволяет механизировать процесс сортировки и упаковки посадочного материала и существенно улучшает
условия работы сортировщиков. В процессе сортировки было выбраковано
около 30 % нестандартного посадочного материала. Это позволяет улучшить
качество посадочного материала и его использование также упрощает процесс
механизированной посадки лесных культур.
Общая мощность привода оборудования составляет 4 кВт, скорость перемещения транспортерной линии равна 0,15 м/с. Производительность оборудования составляет около 7460 шт. сеянцев за один час сменного времени.
54
2.4. Перспективное
питомников
оборудование
для
малых
и
временных
В постоянных крупных по площади питомниках технологии выращивания
посадочного материала базируются на применении комплексной механизации
всех операций. В малых и временных питомниках технологии, как правило, основаны на применении ручного труда, и они оказываются малоэффективными.
В последние годы, наряду с крупными базисными питомниками, все
большее распространение получают малые и временные питомники, призванные обеспечивать посадочным материалом потребности собственного предприятия. Это вызвано экономическими особенностями в период становления в
стране рыночных отношений. Поэтому в настоящее время востребованы средства малой механизации и потребность лесохозяйственного производства в них
будет увеличиваться.
Для выращивания посадочного материала в малых и временных лесных
питомниках создан специальный комплекс малогабаритных машин и орудий.
Энергетической базой этого комплекса является тележка самоходная ТС-350,
оборудованная передней и задней навесками. Комплекс включает машину ротационную малогабаритную МРМ-1, сеялку малогабаритную СМ-1, культиватор малогабаритный КМ-1,5.
Тележка самоходная ТС-350 (рис. 22) состоит из жесткой рамы 1, на которой установлены: двигатель 2, коробка перемены передач 3, рычаги управления 4,
цепные передачи 5, колеса 6, сидение 7, передней и задней 9 навесок, кузова 10.
Трансмиссия тележки обеспечивает вращение всех колес и независимость
привода колес каждой из сторон. При перемещении рычага управления 4 от себя ослабляется лента тормоза и вращение от двигателя через коробку перемены
55
Рис. 22. Тележка самоходная ТС-350
передач 3 и цепной привод передается на колеса соответствующей стороны.
Перемещением рычагов в положение к себе производится торможение
движения тележки.
На верхних крышках коробок перемены передач имеется рычаг для переключения скоростей. Коробка передач обеспечивает возможность движения на
4-х скоростях вперед 2, 4, 6 и 12 км/ч и 2-х назад 4 и 8 км/ч.
Мощность малогабаритного двигателя составляет 3,3 кВт. Число ведущих
колес 6. Объем кузова не менее 0,35 м3. Масса тележки самоходной не более
500 кг.
Тележка самоходная ТС-350 оборудована передней и задней навесками,
что позволяет навешивать две машины и одновременно выполнять несколько
технологических операций. В результате снижаются материальные затраты и
себестоимость выращивания посадочного материала.
Для обработки почвы в малых и временных питомниках в агрегате с тележкой самоходной ТС-350 предназначена машина ротационная малогабаритная МРМ-1 (рис. 23).
Машина ротационная малогабаритная МРМ-1 состоит из рамы 1, двух
планчатых катков 2 и 3, кинематически связанных между собой цепной переда-
56
Рис. 23. Машина ротационная малогабаритная МРМ-1
чей 4, выравнивающего кожуха 5, рыхлителей 6 и окучников 7.
Рама представляет собой сварную конструкцию с навесным устройством
для присоединения к тележке самоходной.
Планчатые катки кинематически связаны друг с другом цепной передачей.
Передний каток диаметром 300 мм имеет 8 зубчатых ножей. При качении переднего катка вращение через цепную передачу передается заднему планчатому катку диаметром 220 мм. Вращаясь с большой в два раза окружной скоростью задний планчатый каток более интенсивно рыхлит верхний слой почвы.
Для предварительного рыхления почвы в гряде на переднем поперечном брусе рамы машины имеется семь рыхлительных долотьев и два окучника.
Окучники предназначены для подновления предварительно нарезанных гряд и
установлены они с боков рамы. Глубина хода окучников регулируется в пределах высоты стойки от 8 до 12 см.
Для выравнивания поверхности гряды и дополнительного рыхления отбрасываемой задним катком почвы установлен выравнивающий кожух 5.
Ширина захвата машины ротационной малогабаритной составляет 1 м.
Рабочая скорость изменяется от 2 до 6 км/ч. Производительность за один час
эксплуатационного времени находится в пределах 0,8…1,0 га. Масса машины
около 120 кг. Обслуживающий персонал – тракторист.
57
Опытно-производственная проверка машины ротационной малогабаритной МРМ-1 показала, что она обеспечивает подготовку гряд шириной 1,0 м с
глубиной рыхления до 8 см. При однократном проходе на легкосуглинистых
почвах агрегат обеспечивает выравнивание поверхности гряд с одновременным
рыхлением поверхности почвы в посевной ленте.
Для посева мелких сыпучих семян хвойных пород в малых и временных
лесных питомниках предназначена сеялка малогабаритная СМ-1 (рис. 24). Сеялка
состоит из рамы 1 с навесным устройством, бункера 2, бороздообразующего катка
3 с почвозацепами, цепного привода 4, прикатывающего катка 5 и загортачей 6.
Рис. 24. Сеялка малогабаритная СМ-1
В сеялке установлены травяные высевающие аппараты, заимствованные
от сельскохозяйственных сеялок. Применение этих высевающих аппаратов позволяет получить минимальную (около 0,5 г/пог.м) норму высева.
На переднем бороздообразующем катке установлены 9 реборд и в бункере размещены 9 высевающих аппаратов. Это позволяет получить без перестановки реборд на катке следующие схемы посева: 4-х и 5-ти строчные с расстоянием между рядками через 22,5 см, путем установки заглушек на
соответствующие высевающие аппараты, и 9-ти строчную схему с расстоянием
между рядками через 11,25 см.
58
Привод высевающих аппаратов осуществляется от бороздообразующего
катка, с помощью цепной передачи.
В качестве семяпроводов использованы резиновые трубки с внутренним
диаметром, равным 20 мм. Семяпроводы отклонены назад по ходу агрегата, что
исключает забивание их почвой. В нижней части семяпроводы зафиксированы
в отверстиях поперечной планки, что исключает их отклонения и направляет
строго по следу бороздок. По каждому следу бороздок расположены загортачи,
шарнирно присоединенные к раме сеялки.
Для уплотнения верхнего слоя и обеспечения лучшего контакта семян с
почвой сзади сеялки установлен прикатывающий каток, шарнирно присоединенный к раме.
Ширина захвата сеялки составляет 1 м. Емкость бункера для семян не
менее 25дм3. Рабочая скорость движения не более 4 км/ч. Производительность
за один час сменного времени 0,35 га. Масса сеялки около 100 кг. Обслуживающий персонал – тракторист.
Опытно-производственная проверка работы малогабаритной сеялки СМ-1
в Сергиево-Посадском питомнике при посеве семян ели и сосны, показала, что
семена сосны высевались с густотой 70 и 150 шт./пог.м, а ели – 100 шт./пог.м.
Высеянные семена располагались на глубине 0,5…1,0 см при ширине посевной бороздки 3…5 см. Одновременно с посевом сеялка производила заделку семян
почвой и прикатывание посевных лент для лучшего сохранения влаги в почве.
Для уничтожения сорняков и рыхления почвы в малых и ременных лесных питомниках предназначен культиватор малогабаритный КМ-1,5 (рис. 25).
В качестве базовой машины используется самоходная тележка ТС-350 со специальной передней навеской, с замененными штатными пневматическими колесами на металлические колеса с грунтозацепами, и расширенной с 1250 до
1500 мм колеей.
Культиватор состоит из рамы 1, опорных колес 2, понизителей 3, рыхлительно-подрезающих ножей 4 и долотьев 5.
Рама представляет собой сварную конструкцию из труб квадратного и
прямоугольного сечения. Навешивание на самоходную тележку – осуществляется с помощью специального навесного устройства.
59
Рис. 25. Культиватор малогабаритный КМ-1,5
На раме посредством понизителей и стремянок устанавливаются опорные
колеса и рабочие органы, которые крепятся с передней и задней стороны балки.
На торцах рамы устанавливаются универсальные, стрельчатые лапы.
Глубина рыхления обеспечивается опорными колесами и высотой установки
рабочих органов относительно рамы.
В соответствии с видом проводимых работ устанавливаются сменные рабочие органы: рыхлительно-подрезающие ножи, рыхлительные долотья и
игольчатые диски. При работе с игольчатыми дисками опорные колеса должны
быть демонтированы.
Технологический процесс работы культиватора заключается в следующем. При заезде агрегата на обрабатываемую полосу тракторист переводит
культиватор в рабочее положение и в процессе движения агрегата происходит
заглубление рабочих органов.
60
Производственные испытания культиватора малогабаритного КМ-1,5 были проведены в Сергиево-Посадском питомнике в посевном отделении на пятирядной схеме посева с расстоянием между строчками 22,5 см. Количество растений на 1 пог. м составляло 45…143 шт. Рабочая скорость составляла
3,1…4,9 км/ч. Глубина обработки изменялась в пределах 3…6 см.
В результате проведенных испытаний было установлено, что культиватор
КМ 1,5 обеспечивает удовлетворительный уход за посевами, рыхлит почву между строчками и степень уничтожения сорняков составила 56…60 %. Повреждений сеянцев при проведении уходов не наблюдалось. Производительность
агрегата за один час сменного времени составила 0,12…0,24 га. Масса культиватора не более 60 кг. Обслуживает культиватор – тракторист.
Разработанные и принятые лесохозяйственным производством малогабаритные средства механизации позволяют механизировать основные технологические операции при выращивании посадочного материала в малых и временных лесных питомников.
61
3. Технологии и оборудование выращивания посадочного материала
с закрытой корневой системой
3.1. Общие сведения
Создание насаждений сеянцами и саженцами с закрытыми корневыми системами является прогрессивным направлением в лесоводческой практике, озеленении, декоративном садоводстве и плодоводстве. Это направление связано с
радикальными изменениями в агротехнике выращивания посадочного материала
с закрытыми корневыми системами (ПМЗК) и значительными изменениями в
технологии выращивания насаждений. За рубежом выращивание ПМЗК развивается с конца 50-х годов в северо-европейских и южно-американских странах,
Канаде, США. Особенно большой опыт накоплен в Скандинавских странах, где
до 80 % от общего объема лесовосстановление и лесоразведение производится
путем посадки сеянцев и саженцев с закрытой корневой системой.
В российской Федерации и Прибалтийских республиках исследования по
разработке способа выращивания растений с закрытой корневой системой проводились, начиная с конца 60-х годов. Разработанные технологии «Брика»
(Латвия) и «Брикет» (Россия) не получили широкого применения. Во второй
половине 90-х годов в ряде регионов интерес к ПМЗК усилился и в настоящее
время приобретает массовое распространение. Значительные успехи достигнуты в Семеновском спецсемлесхозе Нижегородской области, Калевальском,
Ландянпохском и Котомукшском лесхозах республики Карелия и ряде других.
Принята программа построить около 30 теплично-лесопитомнических комплексов для производства ПМЗКС по Шведской и Финляндской технологиям.
Теплично-лесопитомнические комплексы могут выпускать продукцию
практически круглый год, сочетая выращивание лесного и декоративного посадочного материала. Процесс производства ПМЗК имеет следующие преимущества: позволяет автоматизировать производство, меньшие трудозатраты, меньший расход семян, увеличение коэффициента их полезного использования,
более ранний посев и увеличение вегетационного периода, сроки выращивания
снижаются на один год, легче контролировать рост, более интенсивное развитие сеянцев, облегчена перевозка сеянцев, нет отпада и технологических потерь
при транспортировке.
62
К преимуществам применения посадочного материала с ЗКС относятся
снижение трудозатрат, корректировка схем посадки, высокая приживаемость и
последующая сохранность этих растений, что сокращает сроки наступления
сомкнутости крон в рядах и междурядьях. ПМЗК может использоваться в течение всего безморозного периода. Однако это возможно в условиях достаточного увлажнения и своевременного выпадения атмосферных осадков.
3.2. Технологии производства сеянцев с закрытой корневой системой
К настоящему времени разработано два способа промышленного производства ПМЗК: выращивание сеянцев в контейнерах из торфа, бумаги, пластиков и пр.; заделка корней уже выращенных сеянцев в специальный субстрат
или контейнеры больших размеров с субстратом. В практике широко известен
способ доращивания сеянцев в полиэтиленовых рулонах – метод Нисула. Шире
масштабы и география применения торфяных горшочков «джиффи-потс». В
Японии предложен метод выращивания сенцев в бумажных цилиндрах – стаканчиках «Паперпот». Такая технология получила дальнейшее развитие в Финляндии и широко применяется в Скандинавских и других странах.
Одним из решающих аспектов проблемы выращивания ПМЗК является
выбор достаточно экономичных и технологичных контейнеров. Контейнер
должен обеспечивать:
– соответствие биологическим потребностям вида выращивания растений, в том числе возможность достижения ими необходимых параметров;
– безвредность для растений материала, из которого он изготовлен, в течение всего процесса выращивания;
– оптимальное развитие растений по высоте, диаметру стволика, корневой системы и кроны растений, одревеснение стволика и созревание почек;
– защиту корней от экстремальных условий среды;
– возможность механизации работ на всех этапах;
– минимальную себестоимость и материалоемкость.
Многочисленные виды контейнеров, применяемых при выращивании сеянцев, делятся на три основных типа: «трубка», «ком», «блок».
Контейнеры типа «трубка» имеют внешнюю оболочку, которую наполняют субстратом. Сеянцы оставляют в контейнере до их высадки на лесокуль-
63
турную площадь. К контейнерам этого типа относят «Ontario» (трубка из полиэтиленовой пленки с открытыми концами), «Walter» (пластиковые капсулы),
«Paperpot» (бумажные блоки с различными сроками разложения), «Ecopot»
(блоки из ламинированной бумаги), «Combicell» (блоки из бумаги и пластика) и
т.п. Основной недостаток контейнеров этого типа – медленное проникновение
корней в почву, поскольку непосредственный контакт с почвой осуществляется, прежде всего, через дно контейнера. Оболочки необходимо удалять непосредственно перед посадкой.
Для устранения этого недостатка ведутся разработки материалов для изготовления «трубки» с заданным минимальным сроком службы. Установлено,
что поликапролактоновая оболочка через три месяца разлагается в достаточной
степени и становится проницаемой для корней. Подобным материалом по срокам разложения является фоторазрушающаяся полиэтиленовая пленка. Но, несмотря на уникальные качества этих материалов, широкому внедрению в производство мешает их высокая стоимость.
Контейнеры типа «ком» представляют собой формованные блоки, заполненные субстратом, с углублениями для посева семян. Перед посадкой сеянцы
вынимают из контейнеров. «Ком» субстрата обеспечивает идеальные биологические условия для сеянцев, поскольку не происходит сдавливания корней, и
растения быстро укореняются в почве. Однако сеянцы должны расти в контейнере достаточно долго, чтобы корни связали субстрат и смогли перенести извлечение. Продолжительность пребывания сеянца в контейнере зависит от древесной породы и размера контейнера.
Каждый вид контейнеров типа «ком» имеет свои особенности. «Styroblock», «Cellpot», TA, KF, «Metsa-Serla», «Tootsi» изготовлены из вспенивающегося полистирола; «Hiko», «Enso», «Starpot», «Spenser-Lamaire», «Planta-80»,
«Coma» – из специальных пластиков или полиэтилена.
Контейнеры типа «блок» являются одновременно и контейнером, и субстратом для выращивания сеянцев. Их конструкция сочетает преимущества
двух предыдущих типов. В США контейнеры типа «блок» «Kys-Tree-Stars» изготавливают из смеси сфагнового торфа, вермикулита, целлюлозных волокон и
питательных веществ.
Способ получения ПМЗК в контейнерах типа «КОМ» считается наиболее
перспективным и самым лучшим признан контейнер Шведского производства
64
«Starpot» (рис. 26) в виде кассет с различным количеством ячеек, объем каждой
составляет 90…110 см3 (табл. 1).
Рис. 26. Кассеты «Plantek-F»
Ячейки имеют конусообразную форму, дренирующие отверстия на дне,
прорези и внутренние грани в стенках для воздушной подрезки корней, имеющие внутреннее химическое покрытие CuCO3, что позволяет предотвратить
первичную деформацию корневых систем. Перед повторным использованием
кассеты промывают и дезинфицируют.
Вертикальные щели и направляющие ребра ячейки способствуют естественному и правильному развитию корневой системы. Корни сильно разветвляются, доходя до щелей в стенках ячеек, подвергаются «воздушной обработке»,
которая способствует образованию активных корневых кончиков, готовых к
росту при высадке сеянцев в лес.
Боковые щели также предотвращают образование недостатка кислорода в
торфяном комке и одновременно играют роль дренажа при чрезмерном поливе.
Таблица 1
Технические характеристики КАССЕТ «Plantek-F»
Модель
1
Внешние
габариты
кассеты,
см
Размер
ячейки, см
Плантек
36Ф
2
Плантек
49Ф
3
Плантек
64Ф
4
Плантек
81Ф
5
Плантек
100Ф
6
Плантек
121Ф
7
38,5×38,5×9
38,5×38,5×
10
38,4×38,4×
38,5×38,5×
9,0
38,4×38,4×
7,3
38,4×38,4×
7,3
4,9×4,9×10
4,6×4,6×7,3
4,1×4,1×7,3
3,7×3,7×9,0
3,3×3,3×7,3
6,4×6,4×9
7,3
65
Окончание табл. 1
1
V ячейки,
см3
Кол-во
ячеек
Плотность
выращивания шт./м2
Все кассеты грамм
Используется для
выращивания
2
3
4
5
6
7
230
155
115
85
85
50
6×6
7×7
8×8
9×9
10×10
11×11
240
330
434
549
675
820
710
930
960
970
980
1065
лиственных
деревьев
2-3-летней
ели, березы
березы
1-й и 2-х
летней ели,
1-летней
сосны
1-й 2-х
летней ели,
1-летней
сосны
1-летней
ели, 1летней сосны
Посадочный материал с ЗКС, выращенный в кассетах типа «ком» с ячейками различных размеров, показан на рис. 27 (на примере климатических условий Финляндии), где:
1 – «ком» крупного размера. В основном, это двулетние сеянцы, выращенные в кассете Плантек 64Ф (8×8)
2, 3 – «ком» среднего размера. Это однолетние или двухлетние сеянцы, выращенные в кассете Плантек 84Ф (9×9).
4 – «ком» мелкого размера. Сеянцы однолетние, выращенные в кассете
Плантек 121Ф (11×11).
Рис. 27. Параметры ПМЗК, выращенные в кассетах различного размера
ячеек
66
3.3. Оборудование для выращивания сеянцев с закрытой корневой
системой
Технологический процесс выращивания ПМЗК состоит из следующих этапов (рис. 28):
– подготовительные работы;
– приготовление субстрата;
– заполнение субстратом контейнеров;
– высев семян;
– мульчирование посевов;
– уход за посевами;
– защита от вредителей и болезней;
– доращивание сеянцев на открытом полигоне или в самой теплице после
снятия пленки (Жигунов, 2000).
Рис. 28. Технологическая линия для засева кассет
В России выпускается технологическая линия для засева кассет – производства АО ВСС. Она должна включать следующие компоненты:
1. Разделитель штабелей кассет – разделяет штабеля кассет для подачи в
установку мойки и дезинфекции по одной кассете.
2. Установка мойки и дезинфекции – в процессе выращивания сеянцев с
закрытой корневой системой кассеты загрязняются растительным субстратом и
корнями, а также семенами сорняковых растений, грибковыми патогенами,
мхом и водорослями. Эти загрязнения оказывают серьезные негативные влияния на производство посадочного материала и на общую чистоту в питомнике.
Эффективная очистка кассет является одним из способов предотвращения рас-
67
пространения болезней в питомнике.
3. Порционный смеситель – смешивает субстрат с любыми добавками. Из
пакетного миксера готовый субстрат сразу попадает в бункер засева кассет или
в более вместительный бункер с возможностью хранения субстрата.
4. Наполнитель кассет – разработан для сеянцев, которые используют торфяной субстрат как подложку, а также любые другие субстраты. Двухшаговая
система заполнения кассет в сочетании с уникальным уплотнением гарантирует
точное заполнение всех ячеек кассеты. После наполнения избытки субстрата
очищаются специальной щеткой и автоматически возвращаются в бункер для
субстрата для повторного использования.
5. Лункообразователь – сеянцы лесных деревьев должны иметь корневую
систему, которая расположена равномерно по всему торфяному комку и имеет
геометрически правильную форму. Этот фактор является важнейшим, с точки
зрения приживания сеянца после его высадки в лес. Для обеспечения осуществления этого фактора важным является размещение семян точно по центру
ячейки во время засева. Лункообразователь ВСС надавливает на растительный
субстрат в ячейках кассеты, вследствие чего образуется углубление точно по
центру ячейки.
6. Сеялка точного высева – может установить одно семя в каждой ячейке,
также доступен – многосемянной посев. Сеялка устанавливает семя точно в середине ячейки, обеспечивая отличные условия для корневой системы сеянца.
Электронный счетчик семян может быть легко интегрирован в систему. При
использовании различных кассет, достаточно указать маркировку кассеты.
7. Мульчирующая установка – необходима для создания прохладного и
влажного микроклимата, способствующего прорастанию семян, после засева
семена засыпаются светлым покровным материалом. Для этих целей используется кварцевый песок или вермикулит. Покровный материал также защищает
семена в период прорастания. Иногда покровный материал используется для
удержания семян на месте, а также для предотвращения излишнего роста водорослей и мха. Мульчирующая установка ВСС используется для покрытия поверхности засеянных кассет тонким ровным слоем покровного материала.
8. Оросительный тоннель – после засева семян важно обеспечить достаточную влажность для достижения оптимальной всхожести. Обычно первый
полив осуществляется в теплице, но может также осуществляться на производ-
68
ственной линии сразу после засева. Зачастую одновременно субстрат обрабатывается специальным раствором для снижения риска появления грибковых заболеваний в период прорастания.
Засеянные и защищенные кассеты транспортируются в телицы, где происходит процесс прорастания семян, зарождение и развитие растений. Рост растений в теплицах регулируется их реакцией на температуру, освещенность, газообмен, подкормку и влажность. Исследованиями для условий Северо-Запада
России установлено, что период роста однолетних сеянцев сосны и ели составляет 100…125 дней. Затем развитие растений продолжается на открытом полигоне питомника до высадки их на лесокультурную площадь. В процессе доращивания и закаливания на полигоне производится периодически полив
растений способом дождевания, внекорневые подкормки удобрениями, защита
сеянцев от фито- и энтомовредителей.
Сеянцы с закрытой корневой системой обладают слабой морозоустойчивостью корневых систем, сильным снижением обводненности тканей в период
зимнего хранения, поздними сроками окончания вегетации.
В связи с этим разделяют открытое и закрытое хранение посадочного материала. Открытые площадки должны быть оборудованы защитными экранами
и стационарными поливными системами. Открытое хранение может проводиться в теплицах с частичным контролированием условий выращивания без
защитного покрытия. При закрытом содержании контейнерные сеянцы помещаются в спецхолодильники на непродолжительный срок. Для длительного
хранения сеянцев характерна полная заморозка с обязательным увлажнением
воздуха и продолжительностью хранения более трех месяцев.
Для повышения сохранности контейнерных сеянцев в зимний период необходимо использовать контейнеры с конусообразными ячейками с лучшими
теплоизоляционными свойствами; снимать контейнеры с сеянцами с подставок
и размещать их на земле при хранении посадочного материала на открытом
воздухе; обеспечивать хранение посадочного материала под снегом; применять
поздний срок фотопериодического воздействия укороченным днем при использовании многоротационных схем выращивания; проводить мероприятия по оптимизации режима выращивания и защите растений от болезней на протяжении
всего периода выращивания.
Подготовка сеянцев с ЗКС к транспортировке на лесокультурную площадь
69
заключается в поливе и превентивной обработке от энтомовредителей
0,3 %-м раствором интексицида. Транспортировка посадочного материала с
ЗСК может производиться рефрижираторами на дальние расстояния. В этом
случае сеянцы подлежат сортировке, выемке из ячеек кассет с одновременной
укладкой в картонные ящики или пластиковые пакеты, которые легко хранятся
и перевозятся. При транспортировке на малые расстояния можно использовать
способ перевозки автомобилями и на тракторных тележках кассет с сеянцами,
установленными в контейнеры стеллажного типа. Отработанные кассеты вместе со стеллажами возвращаются.
3.4. Технологии выращивания саженцев с закрытой корневой
системой
Технологии выращивания посадочного материала с закрытой корневой
системой, применяемые в странах Северной Европы, Канаде и в СевероЗападных регионах России ориентированы на получение однолетних контейниризованных сеянцев с корнезакрывающим комом минимального объема. Малый объем приводит к увеличению густоты показателей производства. В результате получается довольно мелкий посадочный материал, но при слабой
конкуренции сорной растительности его использование в лесокультурной практике дает хорошие результаты.
Механическое перенесение технологии создания культур однолетними сеянцами с Севера Европы и России в южную часть лесной зоны, зону смешанных лесов и дубрав приводит к дискредитации самой цели использования
ПМЗК, ибо требования к параметрам сеянцев и саженцев в южных зонах значительно выше. Это обуславливается мощным развитием живого напочвенного
покрова, а также опережающими темпами роста лиственных пород (осины, березы, ольхи, граба и др. пород) на вырубках по сравнению с хвойными в первые
10 лет выращивания.
Исследования (Жигунов А.В., Маркова И.А., Шутов И.В.) биологического
потенциала различных видов посадочного материала показали, что при оптимальном соотношении масс тонких корней и надземной части темпы роста лесных культур, их устойчивость к неблагоприятным факторам среды определяются исходной массой растений на лесокультурной площади, т.е. отчетливее
70
проявляются преимущества крупного посадочного материала.
Для этого объем корнезакрывающего кома должен быть не менее 400 см3 и
высота кома должна составлять не 9…10 см как при выращивании мелких сеянцев, а быть в пределах 15…18 см, то есть увеличена почти в два раза. Однако
это ведет в снижению густоты растений и, следовательно, к менее выгодному
использованию площади теплиц. Площадь теплиц используется с большой экономической эффективностью при условии не менее 100 растений на 1 м2.
Избежать этого недостатка возможно, если выращенные мелкие сеянцы в
теплице вытащить из мелких ячеек объемом 90…110 см3 и вместе с комом перенести в контейнеры больших размеров (более 400 см3), заполнив субстратом
образовавшийся зазор между внутренними стенками контейнера и комом сеянца, и оставить их в контейнерах большего объема на специальном полигоне для
доращивания, где площадь не лимитирована, а условия водоснабжения и питания близки к оптимальным.
Такая технология позволит получить крупные саженцы, «ком» лучше
адаптированные к условиям открытого грунта, и при этом существенно сократить затраты, поскольку при выращивании в теплицах 70 % расходов приходится на их содержание. Выращивание саженцев в контейнерах сокращает сроки, по сравнению с технологией открытого грунта, основанной на
перешколивании сеянцев из посевного отделения в школьное, с 4…5 до 2 лет.
В России разработан технологический процесс производства саженцев с
корнями, закрытыми в брикеты, исходным материалом которых являются однолетние сеянцы сосны и ели, выращенные в летних теплицах на грядах с торфяным субстратом, и субстрат, из которого производятся пластины путем прессования. Между двумя пластинами укладывается корневая система сеянца.
Пластины с сеянцем между ними скрепляются и образуют блок. 50 таких блоков укладывают в рулон, который затем устанавливается в емкость с питательной жидкой средой.
71
4. Современные способы и технологии лесовосстановления
и лесоразведения
Способы и технологии лесовосстановления определяются условиями,
складывающимися на вырубках разной давности, участках насаждений, погибших вследствие пожаров или по другим причинам, на которых не ожидается естественного возобновления леса хозяйственно ценными породами в предельно
допустимые сроки; площадях погибших культур, подвергшихся пожарам, болезням и действиям вредителей леса; малоценных насаждений, нуждающихся в
реконструкции способом лесных культур, а также в расстроенных низкополнотных древостоях; на землях, вышедших из-под сельхозпользования, песках,
оврагах, балках, горных склонах и других категориях площадей, пригодных для
лесоразведения. Также большое влияние оказывают тип, физико-механические
свойства почв, степень их эродированности, каменистости и количество выпадающих осадков.
Лесовосстановление относится к числу наиболее острых и сложных экологических и хозяйственных проблем. Оно тесно связано с правилами и способами рубок леса, технологией лесозаготовок, практикой и технологической
культурой их ведения. Хорошее возобновление леса нельзя обеспечить при лесоводственно неоправданных рубках. Известный тезис Г.Ф. Морозова «рубка –
синоним возобновления» должен пониматься однозначно: нельзя рубить лес
такими способами и средствами, при которых не обеспечивается его успешное
восстановление. Особенно это важно в защитных лесах, т.е. в лесах первой
группы.
В требованиях к лесопользователям указывается, что применяемые технологии лесозаготовительных работ должны предусматривать максимальное
сохранение плодородия почв, подроста и тонкомера хозяйственно ценных пород и в целом лесной среды; предотвращать эрозионные процессы. Однако на
практике эти требования далеко не выполняются.
Независимо от категории лесов, применяются одни и те же технологии и
машины. Применяются два типа заготовки древесины – заготовка и трелевка
деревьев или хлыстов, заготовка и вывозка сортиментов. В нашей стране
80-90 % заготавливаемой древесины приходится на сплошные рубки и вывозку
или трелевку ее с лесосеки в основном хлыстами.
72
При машинной заготовке применяют валочные, валочно-пакетирующие,
валочно-трелевочные, сучкорезные и трелевочные машины на базе тракторов в
большинстве на гусеничном и отдельные на колесном ходу. Каждая из отечественных лесозаготовительных машин характеризуется большими габаритами и
большой массой, в пределах 13…24,5 т. На обслуживание одной валочной машины требуется 2 сучкорезные и 3–4 трелевщика. Обычно на лесосеки работают три бригады, в каждой из которых 6–7 единиц агрегатной техники. Общее
количество мощных и крупногабаритных машин нередко достигает двух десятков с суммарной мощностью 1500 кВт общей массой до 300 т. Сосредоточение
такого большого количества техники повергает природу данного участка в
«стрессовое состояние».
Во-первых, сплошная рубка разрывает сложные многофакторные взаимосвязи и взаимодействия компонентов растительного сообщества, приводит к
смене лесного фитоценоза в любом типе леса. Например, комплекс машин ЛП19А и ЛП-18А уничтожает до 85 % подроста и до 95 % тонкомера главной породы. Самые сильные изменения вызывает применение валочных машин ВМ4А и ВТМ-4. Самосев и подрост почти полностью уничтожаются, на значительной площади сдирается подстилка и обнажаются нижние горизонты почвы.
Практически создаются новые лесорастительные условия, экологическое значение бывшего леса резко снижается.
Под воздействием сплошных рубок изменяются зооценоз и микроклимат.
Исчезают защитные факторы и становятся иными кормовые ресурсы. Поступление солнечной радиации, атмосферных осадков к поверхности почвы возрастает почти на 40 %. Резко изменяются температура и влажность воздуха и почвы.
Вследствие действия в природе сложного механизма регуляции и складывающихся отношений между древесными породами, направленными на воспроизводство следующего поколения, часто происходит смена пород и только
после длительного периода (от 50 до 100 лет) коренные породы вытесняют
«пионеров», занимая подобающее им место в лесах.
Породами – пионерами выступают мягколиственные породы – осина, береза, ольха, граб и др. Они лучше приспособлены к резким изменениям среды и
быстро «заселяют» непокрытые лесом площади, служат своеобразным «механизмом ремонта» леса и появляются повсюду, где естественные леса вырубле-
73
ны или уничтожены в результате стихийных катастроф.
Поэтому, чтобы ускорить восстановление главной породы, создают лесные культуры. При этом следует учитывать, что на вырубках, возобновившихся
второстепенными лиственными породами, лесные культуры можно создавать
лишь тогда, когда появившаяся лиственная поросль имеет небольшую сомкнутость, а ее высота не превышает 3 м.
В соответствии с естественной способностью лесов возобновляться объемы искусственного лесовосстановления должны составлять в условиях северной и средней тайги на 30 % всех площадей, в южно-таежной зоне – 50 %, в зоне смешанных лесов – 70 %, в лесостепной и степной зонах – до 95 и 100 %.
Вырубки представляют собой территорию, на которой до 40 % фитомассы остается после лесозаготовок, представляющей собой порубочные остатки,
находящейся на поверхности и вдавленной в почву; пни и корни, оставшиеся на
корню отдельные деревья, не представляющие ценности для потребителя. Волоки в период обильных атмосферных осадков уже после двух-трех рейсов трелевочного трактора с пачкой деревьев становятся, из-за глубокой колеи тракторонепроходимыми. В дальнейшем организуются новые волоки. В результате до
80 % площади лесосеки покрывается волоками и глубокой колей. Почва минерализуется, структура ее разрушается.
Особенно крупные проблемы имеют место в дубравах. Несмотря на принимаемые меры, коренного перелома улучшения не произошло. Повсеместно
наблюдается ухудшение породного состава дубрав, формируются чистые древостои, обладающие низкой экологической устойчивостью. Недостаточно уделяется внимания проблеме искусственного восстановления пойменных дубрав,
где наиболее интенсивно происходит смена главной породы. Лесные культуры,
из-за недостатка специальной техники и финансовых средств, закладываются в
объемах, не обеспечивающих своевременное восстановление дубрав. Применяемые технологии, машины и орудия, заимствованные из системы машин для
таежной зоны, не обеспечивают требуемое количество выполняемых работ.
Также технология и агротехника выращивания посадочного материала требует
своего совершенствования.
Дубравы, по сравнению с таежными лесами, произрастают в более благоприятных условиях, характеризующихся обилием тепла, более продолжительным вегетационным периодом. Количество осадков и тепла разнится в больших
74
пределах в зависимости от региона. Если в Волгоградской области выпадает
осадков в год 350…400 мм, в Воронежской 400…500, то в предгорьях Северного Кавказа 600…850 мм. Почвы также более богатые.
В связи с этим вырубки быстро зарастают травянистой растительностью и
порослью древесно-кустарниковых пород. В ЦЧО, начиная со второго года после рубки, преобладает осоко-злаковая растительность, которая способствует
сильному задернению и иссушению почвы. С увеличением возраста вырубки
масса травяного покрова возрастает. В первый год – 2,37 т/га, на второй –
2,9 т/га и на третий – 3,46 т/га. На 3-5 год после рубки наблюдается снижение
воздухоемкости в среднем на 40 % и ухудшается водный режим почвы. Поэтому вырубки в дубравах необходимо культивировать в первые два года после
рубки.
Особую трудность для создания культур дуба представляют дубоосиновые вырубки, так как они быстро и обильно зарастают корневыми отпрысками осины, количество которых составляет 132–186 тыс. шт/га. Возобновление дуба и его спутников (клена и ясеня) в этих условиях практически отсутствует. С возрастом количество корневых отпрысков осины уменьшается. Однако
крона осины смыкается полностью и в результате создается чистый осинник.
Выжить культурам дуба в условиях освещенности, равной 4…5 %, очень трудно. Вырастить их возможно при частом проведении осветления. Коренное решение данной проблемы возможно на пути изыскания способа обработки почвы на стадии первого года после рубки, уничтожающего порослевую
способность осины.
Количество пней на вырубках разное. Пни также разнообразны по своим
размерам (высоте и диаметру), физико-механическим свойствам древесины,
сбежести надземной части.
Комлевая часть деревьев семенного происхождения, как правило, имеет
правильную форму в поперечном сечении, в виде окружности, диаметр которой
возрастает сверху вниз. Что касается дуба, то 72,1 % всей площади дубрав заняты порослевым дубом.
У порослевого дуба комлевая часть сильно утолщенная. Размеры пня в
поперечном сечении на уровне поверхности почвы превышают диаметр на высоте 1/3 его диаметра в 1,5…1,8 раза. Многие пни расположены гнездами и под
углом к горизонту. Пни в поперечном сечении не имеют четко выраженной ок-
75
ружности, и это проявляется все в большей степени по мере приближения к поверхности почвы. Высота многоствольных пней составляет 60…85 см, а размеры их в поперечнике доходит до 1,5 м.
Вырубки с такими пнями, без их удаления, являются труднопроходимыми при условии выполнения требований прямолинейности рядов культур, постоянства и равномерности ширины междурядий. Требуется обязательное удаление пней. Поэтому необходимо остановиться на ряде показателей пней
различных древесных пород, чтобы решить проблему эколого- и ресурсосберегающего удаления пней при лесовосстановлении.
Для дуба и клена остролистного характерно наличие четко выраженных
корневых лап в количестве 4…6 шт., каждая из которых, в свою очередь, разветвляется на ряд самостоятельных корней. Характерным для дуба является наличие крупных наклонных и якорных корней, а также корней, расположенных
под пнем. Максимальный диаметр корней возле пня иногда превышает 40 см, а
минимальный составляет 10…15 см.
Для корневой системы клена остролистного в горизонте 0…15 см, как и
для дуба, также характерно наличие крупных корней диаметром 8…16 см. В
поперечном сечении корни круглые и располагаются чаще всего параллельно
поверхности почвы, распространяясь на значительные расстояния. У осины
корневая система состоит из глубокоуходящих корней и хорошо развитых поверхностных. Последние распространяются от пня на расстояние до 20 м.
Следует отметить и такую особенность пней дуба, как длительный процесс естественного разрушения. К ним нельзя применить лесоводственный метод удаления, ибо это растянется на многие годы, а они мешают работе лесовосстановительных машин, что способствует смене пород. Следовательно, для
освоения вырубок в дубравах под культуры главной породы требуются иные
технологии и средства механизации, чем в других типах леса.
По целевому назначению культуры подразделяются на:
1. Лесохозяйственно-эксплуатационные культуры, созданные по индустриальным технологиям, предназначенные для лесовосстановления леса на вырубках и не покрытых лесом площадях. Их создают во всех типах леса.
2. Плантационные – культуры, создаваемые с целью формирования лесосырьевой базы для нужд целлюлозно-бумажной промышленности.
3. Рекреационные – культуры, способствующие эстетическому преобра-
76
зованию ландшафтов и отдыху человека.
4. Водоохранно-защитные – культуры, создаваемые в водоохранных зонах малых рек с целью предотвращения эрозионных процессов, регулирования
стока, предохранения от загрязнения и истощения различных водоемов.
5. Техногенные – культуры, создаваемые с целью освоения мест выработок полезных ископаемых, предотвращения на них эрозионных процессов и
придания эстетического вида нарушенной разработками местности.
По условиям произрастания вырубки делятся на четыре группы с дренированными, временно-переувлажняемыми и избыточно-увлажненными почвами:
а – не покрыты е лесом площади, поляны, редины и прогалины, где возможна сплошная подготовка почвы;
б – вырубки, имеющие до 400 пней на 1 га, где рекомендуется подготовку
почвы вести без предварительной раскорчевки;
в – на вырубках с количеством пней более 400 на 1 га для обеспечения
подготовки почвы производится полосная раскорчевка, ширина полос 2,5…3 м;
г – вырубки 5…7 – летние. Они, как правило, уже покрыты возобновившимися второстепенными лиственными породами и подлежат реконструкции.
Ширина расчищаемых полос увеличивается до 4 м.
Опыт лесокультурного производства показывает, что частичная обработка почвы двухотвальными плугами ПЛ-1, ПКЛ-70, ПЛД-1,2 или фрезами на нераскорчеванных вырубках позволяет механизировать посадку сеянцев, но при
последующих агротехнических и лесоводственных уходах возникают сложности, вызванные криволинейностью рядков, разновеликими междурядьями и интенсивным зарастанием обработанных полос кустарниковой растительностью.
Возможен механизированный агроуход в течение срока, когда высота культур
не превышает величину дорожного просвета трактора и культиватора при движении агрегата над рядком. Движение же агрегатов по междурядьям ограничено или вообще невозможно из-за разновеликости междурядий, т.е. агрегат не
вписывается в междурядье с учетом оставления защитных зон вдоль рядков. В
результате культуры теряются среди лиственных пород, их рядки крайне трудно найти, поэтому не проводится осветление и они гибнут. Особенно это имеет
место в дубравах, где сохранность культур не превышает 23 %.
Предпринимающиеся попытки выйти из тупикового положения путем
применения укрупненного посадочного материала несколько улучшили, но да-
77
леко не решили эту проблему. Только складывается психологическая удовлетворенность выполнения плана и дешевизны его выполнения.
Поэтому, в основном, лесные культуры создают по расчищенным полосам от порубочных остатков, валежника и пней. В настоящее время применяют
два вида раскорчевки – узкополосную, шириной 2,5…3 м, и широкополосную,
15…20 м. При 2,5 метровой ширине полос между ними остаются необработанные кулисы также шириной 2,5 м. На вырубках с избыточно увлажненными
почвами ширина полос и кулис 3…3,5 м. Межцентровое расстояние раскорчеванных полос составляет 5 и 6…7 м. В кулисы смещаются порубочные остатки,
валежник и выкорчеванные пни с расчищаемых полос. В них интенсивно развивается поросль лиственных второстепенных пород, что затрудняет и нередко
исключает проведение работ по осветлению культур, затем прочистку и прореживание. В итоге сохранность культур хвойных пород невысокая, немногим
более 50 %.
При полосной расчистке, когда между полосами оставляются кулисы, не
только не расчищенные, но и вдобавок в них сдвигаются все то, что имеется на
расчищаемых полосах, в том числе и выкорчеванные пни, расстояние между
рядами составляет 5…7 м. Следовательно, густота культур, например, при расстоянии между растениями в ряду 1 м будет в пределах 2000–1400 шт на 1 га.
Нормативными документами для подзоны южной тайги и в зоне смешанных лесов для сосны и ели в различных типах леса рекомендуется соответственно от 3…3,5 до 7…8 и от 3,0…3,5 до 5…6 тыс. шт/га, т.е. в несколько раз
больше, чем получается фактически при полосной расчистке вырубок. Это же в
одинаковой мере имеет место и в дубравах.
Малое количество растений – это нерациональное использование территории вырубок, не дает промежуточный экономический эффект, одни только
лишь затраты, окупаемые частично, когда начинают проводить прореживание и
проходные рубки.
В то время, как, например, в Польше высаживают 12…14 тысяч сеянцев
сосны на гектар. Через 15 лет проводят прореживание и в течение 15 лет ежегодно получают доход, заготавливая хвойную муку и щепу для отопления и
производства древесно-стружечных плит. Но это возможно при сплошном освоении вырубок, т.е. сплошная корчевка пней и сплошная подготовка почвы.
В нашей стране в послевоенные годы, вплоть до 60-х годов культуры соз-
78
давали по сплошь подготовленной почве. Существовала технология, когда производилась сплошная корчевка пней корчевателями К-1, К-2А, корчевателемсобирателем Д-210Г, затем вычесывание корней корневычесывателем ВК-1,7,
сплошная вспашка плугом ПКБ-2-54, двухследное во взаимно-перпендикулярных направлениях бороной дисковой тяжелой БДТ-2,2. На подготовленной таким образом площади в течение двух лет выращивали овес и другие
зерновые культуры, а уже затем посадка лесных культур. Культуры на сплошь
подготовленной почве полностью сохраняются и бонитет их на класс выше,
чем культур на частично подготовленной почве.
Сплошное удаление пней позволяет повысить рабочие скорости и, следовательно, производительность всех тракторных агрегатов, осуществляющих
процесс лесовосстановления и лесоразведения, создавать насаждения строго
параллельными и прямолинейными рядами, предотвратить зарастание порослью второстепенных пород, сократить затраты на осветление, снизить материалоемкость технологических операций и применяемых машин и орудий, увеличить количество высаживаемых сеянцев, укрупненных сеянцев или саженцев на
единице площади, применять тракторы меньшей мощности и меньшего класса
тяги.
Экономия материальных средств при расчистке вырубок от пней полосами оборачивается убытками на последующих технологических операциях. В
последние годы в погоне за сиюминутной экономией вообще начали отказываться от расчистки вырубок даже полосами. Для этого была разработана и
применяется лесопосадочная машина ЛМД-81 (последующая модификация
ЛМД-81К). В результате дешево, но без конечного результата – без культур.
При выборе технологии следует руководствоваться конечным результатом
своей деятельности, т.е. это культуры, их высокая приживаемость и сохранность,
интенсивный рост. Материальные, трудовые и финансовые затраты – это средства достижения конечного результата. Вкладывая их в первые две основополагающие операции, какими являются полосная расчистка вырубок и частичная
подготовка почвы, хозяйство получает, как уже было отмечено выше, сохранность культур хвойных пород немногим более 50 %, а дуба не более 23 %.
Необходима правильная механическая обработка почвы. Именно этим
достигается улучшение структуры почвы, увеличение круговорота питательных
веществ, подавление злаковой и нежелательной древесно-кустарниковой расти-
79
тельности, создание благоприятной почвенной экологии. Для повышения устойчивости и продуктивности культур дуба также обязательным является введение ценных спутников (клена остролистного, липы, ясеня). А это возможно
только лишь при сплошной подготовке почвы.
В настоящее время пни удаляют корчеванием с помощью корчевателей
КМ-1А, МРП-2А, ОКТ-3, ОРВ-1,5, КСП-20 и ряд других. Производительность
корчевателей крайне низкая, в пределах 0,12…0,22 га в смену, процесс корчевки – энерго- и трудоемкий. Это объясняется тем, что, во-первых, корчеватели
агрегатируются с маломощными для этой операции тракторами (ЛХТ-55,
Т-100, Т-130); во-вторых, корчевание пней идет за счет создаваемого усилия,
направленного на растяжение и разрыв корней. Это крайне энергоемкий вид
деформации.
Древесина хорошо работает на растяжение. Например, предел прочности
древесины дуба при сжатии вдоль волокон – 30,5 МПа, статическом изгибе –
66,5, а при растяжении 94,6 МПа (у сосны – соответственно 20,8;48,5 и 77,7;
липы – 23,7;53,2 и 89,5 МПа). Мало уступают дубу клен и бук. Предел прочности при сжатии и изгибе у осины ниже, но сопротивление растяжению такое же
(92,7 МПа). Этим и объясняется большое сопротивление корчеванию осиновых
пней, обладающих крупными и разветвленными корнями.
В то же время древесина всех пород имеет малое сопротивление скалыванию вдоль волокон, и оно составляет у дуба – 7,5…8,8, клена – 8,2…8,8, липы –
4,9…5,5, осины – 3,5…4,9, березы – 4,9…5,8 и осины – 4,2…4,4 МПа. Сопротивление скалыванию меньше, чем растяжению, у твердолиственных пород в
10…13 раз, у хвойных и мягколиственных – в 18…28 раз.
Следовательно, мощность современных корчевателей используется нерационально и направлена на преодоление максимального сопротивления древесины разрушающим нагрузкам, создающим напряжения растяжения вдоль волокон до их полного разрыва. При этом надо учитывать дополнительное
сопротивление при вытягивании пней, вызванное силами трения и сцепления
корней с почвой. Однако, применив рабочие органы, разрушающие пни за счет
ударного скалывания в тангенциальном или радиальном направлениях, можно
добиться снижения энергоемкости процесса удаления пней и одновременно повысить производительность в кратное число раз, а также рабочие скорости, качество технологических операций и технологическую культуру всего процесса
80
лесовосстановления. Энергетическая база предприятия может состоять из тракторов энергонасыщенных, но меньшего класса тяги.
Корчевание пней имеет ряд негативных факторов экологического характера. Эта операция сопровождается минерализацией и разрушением структуры
и агрегатов почвы. При корчевании пней ели диаметром 40…50 см площадь
минерализации окружающей поверхности составляет 10…12 м2, осиновых и
сосновых – 5…6 м2. В условиях дерново-сильнооподзолистых почв происходит
удаление верхнего плодородного слоя почвы практически на всей полосе расчистки.
При сплошной корчевке с 32 % всей площади гумусовый горизонт удаляется полностью, на 15 % снижается вдвое, а на 6,6 % обнажается горизонт В.
При заравнивании подневых ям оставшаяся часть гумуса закапывается на
большую глубину, общий уровень плодородия почвы снижается, что приводит
к локальному заболачиванию территории.
При полосной расчистке с каждых 100 м уносится 12 м3 почвы, 65 % которой составляет плодородный гумусовый горизонт. Общий запас гумусового
горизонта в полосе 100×2,5 м равен 14…18 м3, а после расчистки остается
4…6 м3, что в 2…4 раза меньше первоначального. Оставшийся плодородный
слой почвы после расчистки размещается крайне неравномерно.
Проведенные нами исследования в Горяче-Ключевском лесокомбинате, в
дубравной зоне на серых лесных почвах показали, что при полосной расчистке
вырубок корчевателем-собирателем Д-210Г происходит обеднение почвы. Содержание гумуса на глубине до 20 см уменьшается в два раза, на глубине
20…40 см в 1,5 раза.
После удаления пней, заравнивания подпневых ям и вычесывания корней
расчищаемая полоса превращается в корытообразное понижение (в поперечном
сечении) глубиной 10…20 см. Значительная, а нередко и большая часть сеянцев
высаживается в горизонты А1 А2 и А2, а посадка в обедненную почву ведет к
снижению приживаемости и роста растений почти в два раза.
Удаляемые с расчищаемых полос пни и порубочные остатки в межполосные кулисы в последующие годы увеличивают пожароопасность и превращаются в резерваты вредителей и болезней леса. Они препятствуют механизации
осветления и рубок ухода. Кроме того оставляемые кулисы быстро зарастают
81
порослью быстрорастущих второстепенных древесных пород, заглушающих
культуры.
При сплошном корчевании около 20 % площади вырубки отводится под
валы из выкорчеванных пней и порубочных остатков. Эта часть может быть
культивирована по мере вывоза валов с территории вырубки, что нередко затягивается по срокам, а иногда остаются для перегнивания на месте.
Пни дуба и других твердолиственных пород относятся к категории труднокорчуемых. Применение современных корчевателей отечественной конструкции еще больше усиливает недостатки, отмеченные выше. Можно сделать
вывод, что с лесоводственно-экологической и экономической точек зрения использование корчевателей неприемлемо. Это подтверждается тем, что современное лесохозяйственное производство во многих странах мира отказывается
от корчевания пней и изыскивает другие способы их удаления.
Экологически-лесоводственная чистая и экономически выгодная технология расчистки вырубок имеет место в случае удаления надземной части пней
путем фрезерования, высверливания, резания вдоль волокон и дробления за
счет энергии двигателя трактора, передаваемой через вал отбора мощности
(рис. 29). Во время процесса удаления пня трактор находится в стационарном
положении и перемещается с целью переезда к другому пню или группе пней.
Движители трактора по сравнению с обычными корчевальными машинами не
используются для передачи большей части мощности двигателя с целью создания толкающего усилия и выдергивания пня при поступательном движении агрегата.
Начало развитию различных технических устройств для удаления надземной части пней положило применение цепных бензомоторных пил (МП-5
«Урал»). Существенным недостатком использования данных пил является быстрое затупление резцов.
Маслай В.И. исследовал цепной рабочий орган с зубьями, армированными из твердого сплава ВК-8. Скорость резания – 5…16 м/с, скорость надвигания – 0…0,05 м/с, ширина пропила – 20 мм. Поскольку цепь постоянно работает в абразивной среде, то также происходит быстрое затупление. Поэтому пни
понижали до 5 см от поверхности почвы. Понижение пней с 35 до 5 см приводит к снижению ударной нагрузки на рабочие органы плуга ПКЛ-70, лесопосадочной машины СБН-1А и культиватора КЛБ-1,7 с 30…50 до 8…10 кН.
82
Однако цепные рабочие органы в силу интенсивного износа и малой надежности, не получили своего применения для спиливания пней. По этой же
причине не применяются и дисковые фрезы, и они также оставляют часть пня,
возвышающуюся над поверхностью почвы не менее 5 см.
Рис. 29. Способы удаления надземной части пней
83
Для раскалывания пней, разрезания порубочных остатков и их вдавливание в почву в США выпускают катки B8-GK и B10-GK массой 28 т. Компания
«МакМэньюфакчеринг» (США) выпускает тракторный агрегат «Лимл Бивер
Три Стампер», который дисковой пилой, подвешенной к консольной конструкции, дробит пни, углубляясь в почву на 15 см. Устройство «Ротор» (Франция)
имеет в качестве рабочего органа вращающийся цилиндр диаметром 500 мм
или 600 мм с винтовой нарезкой. Цилиндр устанавливается точно над пнем,
вращаясь, он надевается на пень, погружается в почву, подрезая при этом корни. Однако вдавленные в почву пни и порубочные остатки представляют собой
препятствия для работы почвообрабатывающих орудий и лесопосадочных машин, чрезмерно уплотняют почву. В целом машины металлоемкие и малопроизводительные.
В СССР и России нашли применение в мелиорации фрезерные машины
МТП-81, МТП-13, МТП-42А и ряд других. В лесном хозяйстве были разработаны
фрезерные машины МФ-0,9 и МЛФ-0,8, которые фрезеруют площади, заросшие
порослью второстепенных пород с наличием пней диаметром до 10…15 см. Рабочая скорость поступательного движения низкая и не превышает 0,7…0,8 км/ч.
В машине для понижения пней МПП-0,75 применены режущие рабочие
элементы (резцы), которые набраны в виде отдельных дисковых фрез, размещенных на горизонтальной оси вращения. Машина навешивается на трактор
МТЗ-80/82, оборудованный ходоуменьшителем. При работе фрез барабан устанавливается над пнем, приводится во вращение и производится фрезерование
надземной части пня. Производительность составляет всего лишь 15…17 пней
в час чистого времени. Столь малая производительность объясняется тем, что
понижение пней осуществляется путем фрезерования, процесс которого характеризуется большой энергоемкостью, малой подачей. Кроме того, существенными недостатками всех машин фрезерного типа являются интенсивный износ
резцов при контакте с почвой, окружающей пни, что вызывает частую остановку для заточки их.
В ряде стран и в нашей стране ведется разработка рабочих органов и машин для высверливания пней. Преимуществом их является то, что они менее
энергоемки и более производительны по сравнению с фрезами типа МПП-0,75.
Но они эффективны в случае идеальных пней, имеющих незначительную сбе-
84
жистость и вертикальное расположение, что является не типичным особенно
для дуба порослевого происхождения.
Анализ материалов показывает, что наиболее перспективным способом
удаления надземной части пней является измельчение их рабочим органом,
действующим сбоку и отрывающим частями вдоль волокон древесины пня. Подобный технологический процесс дробления надземной части пней заложен в
машине для удаления пней МУП-4 (рис. 30), которая предназначена для удаления пней хвойных и мягколиственных пород.
Рис. 30. Машина для удаления пней МУП-4: 1 – раздаточная коробка;
2 – карданная передача; 3 – цепная и шарнирная передача; 4 – стрела;
5 – промежуточный вал; 6 – фреза; 7 – редуктор
Машина МУП-4 представляет собой агрегат, состоящий из трактора
ТДТ-55А и оборудования, монтируемого на тракторе в передней его части. Рабочий орган машины представляет собой конусную фрезу, установленную на
наклонной оси вращения на угол, при котором, образующая конуса занимает
вертикальное положение. На боковых стойках конуса и по окружности нижнего
основания закреплены резцы. Рабочий орган смонтирован на поворотной стреле длиной 4 м, управляемой в горизонтальной и вертикальной плоскости выносными гидроцилиндрами.
Оператор останавливает агрегат перед пнем или группой пней на расстоянии вылета стрелы, включает привод фрезы-измельчителя, опускает до поверхности почвы и подводит с помощью гидроцилиндра к боковой стороне,
продолжая перемещение в горизонтальной плоскости, производит подрезание
85
пня и его измельчение вдоль волокон, образуя щепу, отбрасывая ее на удаление
до 30 м. Убрав пни в радиусе действия стрелы (2,5…4 м), агрегат перемещается
на следующую площадку и рабочий процесс повторяется. Если высота пней
существенно больше 1/3 диаметра ствола, то они удаляются за два-три прохода,
последний заподлицо с поверхностью почвы и ниже до 5 см.
Как показали испытания, машина МУП-4 удаляет надземную часть пней в
короткое время, например, пни дуба диаметром 30…42 см удаляются за
17…32 секунды, двойчатки – за 40…65 секунд, а осины, сосны диаметром
28…37 см – за 20…26 секунд. Производительность машины МУП-4 по сравнению с классическими корчевателями КМ-1А и МРП-2А выше в 7…10 раз, что
экономически позволяет производить сплошное удаление надземной части
пней, превращая этим самым вырубку в поле, свободное от препятствий на поверхности почвы. Делает возможным применять тракторы общего и сельскохозяйственного назначения разного класса тяги (0,9…3,0), на гусеничном и колесном ходу, повышает рабочие скорости всех лесокультурных агрегатов и их
производительность, снижает динамические нагрузки при встрече рабочих органов машин с оставшейся частью пней в почве, осуществить полную машинизацию лесовосстановления.
Однако надежность МУП-4 при понижении пней дуба недостаточна, возникает вибрация и ускоряется, по сравнению с мягкими древесными породами,
износ. Но эти недостатки вполне устранимы, для чего требуются дополнительные исследования с целью совершенствования конструкции рабочего органа,
режима его работы и выбора более износостойкого материала для изготовления
режущих и скалывающих элементов.
Известные исследования, выполненные в ВГЛТА (Р.И. Дерюжкин, И.В. Сухов, 1987 г.), и имеющийся опыт создания культур на сплошь расчищенных вырубках от порубочных остатков и надземной части пней показывают на целесообразность широкого применения
данной технологии. А затем разработанная борона дисковая клавишная БДК2,5, которая прошла госиспытания и была рекомендована к серийному производству, позволила реализовать и приумножить преимущества новой технологии.
Борона дисковая клавишная БДК-2,5 (рис. 31) включает раму в виде поперечного бруса с механизмом навески и четыре батареи, в каждой из которых по
четыре сферических вырезных дисков диаметром 610 мм. Батареи снабжены на-
86
грузочно-предохранительными механизмами, позволяющими им преодолевать
препятствия в виде оставшейся в почве части пней, независимо друг от друга.
Рис. 31. Борона дисковая клавишная БДК-2,5
При движении агрегата диски заглубляются в почву на глубину 15–17 см,
подрезает надземную часть отпрысков осины на отрезки длиной 20…30 см,
разрезает корни поросли мягколиственных пород и отходящих от пней главной
породы и выносит их на поверхность.
Обработка почвы производится в мае-июне за два прохода агрегата в взаимноперпендикулярных направлениях. Перерезание и вынос корней, нарушение питательного режима значительно подавляет появление новых корневых
отпрысков из спящих почек, находящихся на корнях, близко расположенных к
поверхности почвы. Спустя 1,5–2 месяца из 132…186 тысяч корневых отпрысков остается всего лишь не более 1,5 тыс. на гектар. А проведенная в июлеавгусте повторная двукратная обработка почвы бороной БДК-2,5 окончательно
и полностью подавляет корне-отпрысковую способность осины.
Приживаемость культур, посаженных на таких площадях, составляет
92…95 %. Поросль осины в культурах не появляется. Понижение пней на всей
площади и сплошная обработка почвы позволяет механизировать посадку и агротехнический уход, применять тракторы колесные и гусеничные, загрузка которых находится в экономически эффективных пределах: 0,75…0,85 для колесных и 0,85…0,95 для гусеничных. При этом надо иметь в виду то, что ряды
87
прямолинейные и междурядья постоянной ширины, а это является важным в
обеспечении машинизации рубок ухода.
Сложные лесорастительные условия складываются при лесоразведении в
лесостепных и южных горнолесных областях, особенно в засушливых регионах. В этих условиях ведущим лесоводственно-экологическим факторам является влажность почвы, усугубляющаяся водной и ветровой эрозией. Главные
задачи основной обработки почвы состоят в улучшении влагонакопления и сохранения влаги в почве, в предотвращении эрозионных процессов.
Черноземы и почвы каштанового комплекса, распространенные в лесостепной и степной зонах страны, различаются по механическому составу, своей
гумусированности, содержанию пыли и натриевых солей, по водопроницаемости и своему сопротивлению воде. Водопрочность составляет для обыкновенного чернозема 54,3 %, южного чернозема 34…38 %, а для темно-каштановых
почв снижается до 24,5 % и для каштановых – 17,5 % .
Это определяет твердость почвы, характеризующая прочность или связность механических и агрегатных элементов, обусловленная сцеплением и
внутренним трением. В связи с наличием в почве цементирующих веществ (гумуса, иловатых и коллоидных фракций) и действием ван-дерваальских молекулярных сил сцепления между поверхностями сближающихся почвенных частиц
и агрегатов и высоких температур, твердость почв, особенно, в сухостепной зоне высока, и она возрастает с уменьшением влажности почвы.
Оптимальные значения твердости почвы для развития растений лежат в
пределах 0,5…1,9 МПа. Корни растений проникают в почву с твердостью не
более 3,0 МПа и совсем не растут при 6,0 МПа.
Поэтому при лесоразведении в районах недостаточного и неустойчивого
увлажнения основное требование: стоит не только предотвратить эрозию почвы, а задержать воду, направить ее в нижележащие почвенные слои, обеспечив
этим самым получение высокопродуктивных культур и защитных лесных насаждений. Кроме того, в этих условиях почвы имеют уплотненный подпахотный слой, препятствующий проникновению корней растений в нижележащие
слои.
Рекомендуется почву готовить на глубину до 32 см с доуглублением пахотного слоя до 45…60 см. В США глубокое рыхление почвы до 80…100 см
является одним из главных приемов накопления влаги в почве. Глубоко обра-
88
ботанная почва хорошо впитывает и фильтрует влагу в нижние горизонты. При
таком методе обработки глубина промачивания почвы после весеннего снеготаяния достигает 1,5 м, благодаря чему значительно увеличиваются запасы влаги в почве.
Для обработки сухих твердых почв необходимы специальные орудия, не
оставляющие крупные глыбы и обеспечивающие высокую степень крошения
почвенного пласта. В основу их должна быть положена технология рабочего
процесса, использующая слабую ударную вязкость почв, находящихся в состоянии низкой влажности. Этому требованию удовлетворяет плуг-рыхлитель ПРН40, оборудованный комбинированными рабочими органами пассивного и активного действия. Корпус плуга обрабатывает верхний плодородный слой на глубине до 25 см и оставляет его на месте, а глубокорыхлитель доуглубляет до 70 см.
Почва, обработанная плугом ПРН-40, за осенне-зимний период накапливает влаги в 2,5 раза больше, чем почва, подготовленная плугом плантажным
ППН-50. Это указывает на то, что плантажная вспашка нецелесообразна на
бедных почвах, поскольку плуг выносит на поверхность слои, переходные к
материнской породе, обедненные питательными веществами и бесструктурные.
В результате поверхность пашни под действием атмосферных осадков быстро
заплывает, образуется почвенная корка и влага не поступает в нижние слои, а
скалывается, вызывая струйчатую эрозию.
89
5. Научно-обоснованные
и лесоразведению
требования
к
лесовосстановлению
5.1. Естественное возобновление леса
При проведении рубок главного пользования, наряду с получением древесины, должны быть обеспечены сохранность биологических свойств защитных лесов и восстановление коренных древостоев из местных, наиболее приспособленных к условиям среды популяций и экотипов главных лесообразующих пород с максимальным использованием естественного возобновления.
Сохранение подроста в процессе лесозаготовок не только экономит средства на
лесовосстановление, но и сокращает сроки восстановления и повышает устойчивость защитных лесов.
Это, как показывает практика, можно получить в следующих действующих одновременно случаях:
1. Переход от сплошных к постепенным рубкам.
2. Переход от хлыстовой трелевки к сортиментной заготовке и вывозке
древесины.
3. Замена однооперационных машин многооперационными, комбинированными.
При постепенных и выборочных рубках древостой вырубают в несколько
приемов, т.е. территория все время покрыта лесом, выполняющим свои многоцелевые функции. Происходит довольно быстрая смена эдификаторного яруса,
так как антропогенное воздействие на древостой ускоряет демутацию коренного типа леса.
Почва постоянно находится под пологом лесной растительности, увеличивается инсоляция, температура воздуха и почвы, на 10…15 дней возрастает
продолжительность вегетационного периода. Изреживание древостоя способствует большему проникновению атмосферных осадков сквозь кроны, снижению
относительной влажности воздуха.
В силу увеличения площади питания на одно дерево, происходит активизация биохимических процессов, повышение скорости разложения подстилки и
содержания в почве перегноя и питательных веществ. Постепенные рубки вносят ощутимые изменения в круговорот веществ, усиливается минерализация,
90
происходит интенсификация процессов питания и биосинтеза в наземных частях.
Основные требования при проведении постепенных рубок:
– после первого приема сохранность подроста должна быть не ниже
80…85 %;
– минерализация почвы для лучшего сопутствующего возобновления
главной породы должна быть около 20 %;
– изреживание древостоя должно быть равномерным;
– интенсивность рубки в первый прием должна быть в пределах 10…25 %
запаса;
– ширина лесосеки в лесах I группы не более 100…250 м;
– число приемов – 2…4, повторяемость приемов – от 3 до 20 лет.
По данным проф. Таранкова В.И. (ВГЛТА), постепенные 2-х и 3-х приемные рубки в дубравах после обильных урожаев обеспечивают формирование
насаждений с господством семенного дуба в течение 9 и 16 лет. Наибольшая
сохранность дуба в возрасте 45 лет наблюдается в насаждениях после постепенных при сроке пребывания подроста неизреженным под пологом до 2-х лет.
При проведении постепенных 3-х приемных рубок не рекомендуется увеличивать общий срок их проведения свыше 11 лет.
Проведение постепенных многоприемных рубок еще более эффективно
при переходе на сортиментную заготовку и применение легких и маневренных
харвестеров и форвардеров (сортиментовозов), оборудованных гидроманипуляторами с вылетом стрелы около 10 м у харвестера и 7…8 м у форвардера.
При сортиментной заготовке полностью исключается потребность в нижних складах, под которые отводятся большие площади, занимаемые древесиной
и огромной массой отходов, представляющих пожарную и экологическую
опасность. Потери ликвидной древесины сводятся к минимуму, производительность по сравнению с хлыстовой заготовкой возрастает в 3,5 раза.
Оставляемые харвестером сучья на пути его движения играют положительную роль. Они следом идущим форвардером равномерно укладываются и
по ним он перемещается. В результате верхние горизонты почвы значительно
меньше уплотняются, чем без настила. Защитные свойства мелких порубочных
остатков сохраняются сравнительно долго, они выдерживают до 15 проходов
агрегата по одному следу. Имеющийся опыт проведения постепенных рубок в
91
лесах Карелии с использованием современных харвестеров и форвардеров и
применением сортиментной разделки непосредственно на лесосеке показывает,
что сохранность подроста и тонкомера ценных пород составляет 80…85 %, сохраняется до 90 % напочвенный покров.
Но, несмотря на преимущества, экономическую и лесоводственную эффективность постепенных рубок и сортиментной технологии, нельзя полностью
отказаться от сплошных рубок и хлыстовой заготовки. В каждом случае необходимо исходить из конкретных природных условий, параметров, возраста и
состояния деревьев и потребности потребителя. Безоговорочно то, что горельники подлежат полному удалению.
5.2. Лесовосстановление на вырубках
Подготовка вырубок к лесовосстановлению включает расчистку их от
порубочных остатков, валежника, неликвидной древесины, камней, поросли
малоценных лиственных древесно-кустарниковых пород; корчевание или удаление надземной части пней; вычесывание корней; планировка поверхности
почвы.
Расчистка вырубок – сбор в валы и кучи оставшейся на площади фитомассы в объеме 20…40 м3/га и более, которую затем сжигают, оставляют на перегнивание или вывозят за пределы расчищенной площади для дальнейшего
использования. Но это ухудшает экологию окружающей среды. Поэтому в
странах Западной Европы уже многие годы различного вида древесные отходы
перерабатываются в пилеты.
В Швеции, Польше и ряде других стран Западной Европы порубочные
остатки измельчают в рубительных машинах, получают щепу, которую с успехом используют как топливо. Для этого сконструировано специальное оборудование, в котором сжигают щепу, получают газ высокой температуры, перемещающийся по воздухопроводам системы отопления. Известна также
Канадская система отопления жилых помещений, в которой используются остатки от лесозаготовителей, не перерабатывая их в щепу.
Очистка вырубок от порубочных остатков производится вручную и механизированным способом, применяя подборщики сучьев ПС – 5, ПС – 2Г в агрегате с трактором ТДТ – 55А. Основным требованием является то, что высота
92
пней на вырубке должна быть не более 20 см, когда трактор и сучкоподборщик
свободно движутся по вырубке и порубочные остатки достигают места складирования. При большей высоте пней подборщик не обеспечивает необходимое
качество очистки, требуется еще дополнительно 1…2 прохода.
Не следует допускать, чтобы вырубки с неудаленными пнями зарастали
порослью лиственных второстепенных пород, которая интенсивно развивается
и при введении культур требуются реконструкция и дополнительные большие
затраты материальных средств.
Площади, заросшие кустарником и мелколесьем, имеющие пни диаметром не более 15 см, осваивать по следующей технологии:
– срезание кустарника кусторезами Д-514А и ручными мотокусторезами,
встречающиеся остальные деревья диаметром до 15 см – мотопилами;
– сбор и удаление срезанной массы за пределы осваиваемой площади;
– вычесывание корней и корчевка пней бороной корчевальной навесной
К-1 в агрегате с трактором Т-100МГС;
– сбор извлеченной бороной массы корней и пней и удаление их с осваиваемой территории граблями К-3 (трактор Т-100МГС);
– вспашка сплошная кустарниково-болотными плугами ПБН-75 или
ПБН-100 в агрегате с трактором Т-100МГС;
– двукратное дискование вспаханной площади тяжелой дисковой бороной
БДСТ-2,5 (трактор ДТ-75М, ВТ-100); двукратное дискование может производиться как в одном направлении, так и во взаимоперпендикулярных, если размеры площади позволяют маневрировать агрегату.
Таким образом, площадь и почва будут подготовлены к посадке весной
следующего года, но можно в течение одного-двух лет выращивать зерновые
культуры, например, овес или пустить под однолетнее парование, а осенью
произвести вспашку на глубину 25 см с доуглублением до 35 см.
Образовавшиеся валы и кучи из срезанного кустарника, вычесанных корней и пней экономически целесообразно убирать подборщиком-трелевщиком
универсальным ПТУ-2,1, или копновозом КУН-10 с дополнительно усиленными зубьями в агрегате с тракторами МТЗ-80/82. Подборщик-трелевщик имеет
стрелу с гидроклешневым захватом, позволяющим брать и укладывать отдельные или пачки деревьев на зубья и в таком положении вывозить на площадь
вывоза автотранспортом.
93
Наиболее трудоемким и энергозатратным процессом при проведении
подготовительных работ на вырубках является корчевание пней и деревьев.
Корчевание пней, как уже указывалось в разделе первом, наряду с малой
производительностью и большими затратами средств и труда, имеет ряд негативных моментов экологического порядка. Поэтому предлагаются более прогрессивные технологии и требования, которые проверены практикой и экспериментальными исследованиями.
Насаждения подразделяются на искусственные и естественные. В естественных насаждениях деревья размещены не рядами, а хаотично, что является
одним из препятствий создания культур при лесовосстановлении строго параллельными рядами и одинаковой ширины междурядий. Поэтому вынуждены
корчевать пни полосами или на всей площади вырубки.
Искусственные насаждения, созданные человеком, но погибшие в результате пожара, массового нашествия вредителей и болезней, характеризуются рядовым размещением с заданной шириной междурядий. При лесовосстановлении также необходимо удалять как стволовую часть, так и пни. Однако
технологии удаления пней отличны от применяемых на вырубках естественных
насаждений.
Расчистка и удаление пней на вырубках искусственно созданных насаждений:
1. Срезание стволовой части дисковой пилой, установленной на раме
трактора МТЗ-80/82 между передним и задним колесами или на задней навеске
этих же тракторов, с гидроприводом и управляемой с помощью выносного гидроцилиндра из кабины трактора. Это устройство должно быть обеспечено рычагом-сталкивателем в сторону от ряда. Срезание деревьев производить, начиная с крайнего ряда. Высота оставляемых пней – не более 40 см.
2. Уборка срезанных деревьев с трелевкой за пределы площади, используя подборщик-трелевщик ПТУ-2,1, устройство трелевочное УТГ-0,8 на тракторе МТЗ-80/82.
3. Вырезание пней рядами корчевателем непрерывного действия КНД-1 в
агрегате с трактором К-703 при поступательном движении со скоростью до
3 км/ч. Глубина заглубления ножа 40 см, ширина захвата – 100 см. Корчеватель
в виде U-образной скобы с вертикальными стойками. К подрезающему ножу
прикреплены подъемники. Для отряхивания корневой системы от почвы и вы-
94
талкивания пней на поверхность почвы имеется ротор с приводом от ВОМ
трактора.
4. Сбор и удаление с территории выкорчеванных пней.
После этого площадь пригодна для дальнейших лесокультурных работ
(подготовка почвы, посадка культур, уход).
Расчистка вырубок естественных насаждений от пней:
Рекомендуемая технология освоения под лесные культуры вырубок с количеством пней до 400 шт. на 1 га без предварительной полосной раскорчевки
имеет недостатки, присущие и другим категориям вырубок с большим количеством пней. Не удается высаживать растения параллельными рядами и постоянной шириной междурядий, так как на пути движения агрегатов встречаются
тракторонепроходимые пни по высоте и размерам в проекции на горизонтальную плоскость. Особенно это характерно для дубрав порослевого происхождения, где нередки многоствольные пни. Культуры, посаженные в дно борозд,
проведенных плугами ПЛ-1, ПКЛ-70, ПЛД-1,2 или фрезами, интенсивно зарастают кустарниковой растительностью, затеняются и большей частью гибнут.
Поэтому вырубки необходимо расчищать сплошь или полосами, шириной
не менее ширины применяемых тракторов (2,5…3,0 м). При полосной расчистке вырубок, когда пни корчуют специальными корчевателями, должны выполняться следующие требования:
– на расчищаемых полосах не допускается удаление гумусового горизонта более чем на 20 %;
– не образовывать подпневые ямы и понижение поверхности полосы при
засыпке ям;
– выкорчеванные пни не оставлять в межполосных кулисах, поскольку
они являются препятствием для применения кусторезов, культиваторов и осветлителей культур;
– высота пней в межполосных кулисах не должна быть более 20 см. Это
позволит агрегату, перемещаясь по кулисе, производить агротехнический уход
и осветление культур.
Нарезку по центру борозд двухотвальными плугами усугубляют негативные показатели самих полос, т.к. в этом случае еще больше снижается плодородие почвы в местах высаживания растений.
В связи с этим, предлагается производить рыхление почвы в пределах
95
расчищенной полосы тяжелыми дисковыми боронами или дискаторами, сдвигающими почву от края полос к ее центру, где затем производится глубокое
рыхление безотвальным рыхлителем. Глубина рыхления 40 см, ширина зоны
рыхления по дну 40 см и по верху – до 70 см. Рыхление осуществлять осенью, а
весной следующего года – механизирующую посадку растений (укрупненных
сеянцев, саженцев).
Сплошное корчевание пней, из-за лесоводственно-экологических и экономических недостатков, в большинстве случаев нецелесообразно. Следует более
широко использовать менее энергоемкую и экологически чистую технологию,
основанную на понижении пней путем дробления надземной их части машиной
типа МУП-4.
Вырубка с пониженными пнями представляет собой поле, отличие которого от сельскохозяйственного состоит в наличии в почве подземной части
пней и их корней.
Подготовка почвы под лесные культуры на вырубках с пониженными
пнями должна состоять из сплошной обработки специально разработанной бороной дисковой клавишной БДК-2,5. Обработка производится в два следа во
взаимно перпендикулярных направлениях. Причем, эта обработка должна проводиться дважды в течение вегетационного периода – в мае и августе. Глубина
обработки почвы составляет 15…17 см. В результате подавляется полностью
порослевая способность корней осины.
Затем в сентябре следует проводить глубокое послойное безотвальное
рыхление полосами шириной 40 см по дну и 70 см на поверхности. Расстояние
между центрами полос должно быть равным ширине междурядий культур, которые высаживаются весной следующего года. Орудие для глубокого безотвального послойного рыхления почвы предстоит разработать.
Данная технология сплошной расчистки вырубок от наземной части пней
(и частично с углублением до 10…15 см) и сплошной обработки почвы позволяет высаживать культуры строго параллельными рядами. Если высаживать сеянцы (укрупненные сеянцы) хвойных пород по схемам 1,5×0,7 или 1,5×0,5 м, то
на 1 гектаре будет размещено 10,0 или 15,0 тысяч штук.
Зарубежный и отечественный опыт показывает экономическую целесообразность загущенной посадки. Полуторометровые междурядья позволяют проводить механизированный уход в междурядьях и рядах модернизированными
96
современными культиваторами, а также прочистки и прореживания.
Агрегат при агротехническом уходе должен двигаться над рядком культур и обрабатывать за один проход два полумеждурядья и один ряд. Трактор
своими колесами перемещается по центру междурядий. Высота обрабатываемых культур до 1,0 м. При большей высоте культур будут иметь место значительные повреждения. Но уже в возрасте 4…5 лет, когда высота культур достигает 1,0 м, потребность в механизированном уходе отпадает, поскольку
начинает действовать биологический способ борьбы с сорняками.
В возрасте 10…12 лет нужно проводить прочистки, удаляя каждый четный ряд, в результате ширина междурядий составляет 3 м, что затем позволяет
свободно использовать технику для прореживания и проходных рубок.
Прочистки проводят с помощью мотокусторезов и мотопил. Срезанные
деревья укладывают вручную в пачки в образующиеся трехметровые междурядья. Пачки деревьев вывозятся из междурядий, применяя для этого гидрофицированное трелевочное устройство УТГ-0,8 на тракторе МТЗ-80/82. Размеры пачек должны быть такими, чтобы не наносить остающимся рядам культур
повреждения более 3…5 % (ломка ветвей, ошмыг коры). Сильно выступающие
ветви обрезаются мотопилами и остаются в междурядьях.
Разреживание насаждений в рядах с шагом посадки 0,5 или 0,7 м и удаление спиленных деревьев пачками производится аналогичным способом. Расстояние между деревьями в рядах увеличивается до 1,5 м. Высота пней должна
быть не более 10 см.
Для проведения прореживания, а также последних прочисток с заготовкой
продукции должны применяться технические средства, обеспечивающие осуществление прореживания древостоев второго класса возраста с выборочным
удалением нежелательных деревьев. Густота древостоя в варианте подхода машины к удаляемому дереву на расстояние вылета стрелы манипулятора должна
быть в пределах не более 1000…1200 деревьев на га. Повреждаемость оставляемых деревьев должна составлять не более 3 % от общего количества. Допускается обдир на участке 10…15 см и шириной до 5 см. Поломка боковых ветвей
должна быть не более 5 %.
Для проведения проходных рубок необходимы машины, обеспечивающие
возможность осуществления относительно равномерного разреживания средневозрастных древостоев с выборочным удалением нежелательных деревьев. В
97
варианте подхода машины к каждому вырубленному дереву на расстояние длины вылета стрелы манипулятора густота насаждений должна быть в пределах
не более 800…1000 деревьев на га. Повреждения оставляемых деревьев не
должны превышать 3 %. Допускается обдир коры на участках не более 15 см и
шириной до 3…5 см.
5.3. Лесоразведение на землях гидрографической сети и песчаных
массивах
Требования, предъявляемые при производстве лесокультурных работ на
овражно-балочных склонах, заключаются в предотвращении механической и
водной эрозии почвы, задерживании дождевых и талых вод, направлении их в
нижние почвенные слои, а также создании условий для безопасной, удобной и
высокопроизводительной работы машинно-тракторных агрегатов. Все виды работ должны выполняться поперек склона. В связи с этим каждая борозда и каждый гребень препятствуют стоку вод и смыву почвы в несколько раз.
Ряды создаваемых леcных культур должны располагаться перпендикулярно линиям стока и стекающая вода должна входить в них рассеянно. Поэтому на склонах с односторонним падением ряды культур должны проходить поперек склона прямолинейно, а на склонах с разносторонним падением
криволинейно, приблизительно по контуру.
Основная обработка почвы должна производиться на большую глубину
(60…70 см) и послойно, обеспечивать высокую степень крошения верхнего
структурного горизонта и почвоуглубление без выноса нижних бесструктурных
горизонтов на поверхность. Глубокая пахота с почвоуглублением, как отмечает
Сурмач Г.П. (1965), обеспечивает полное поглощение талых вод. Углубление
пахоты на 1 см способствует сокращению стока от 1,5 до 4,5 мм. При глубокой
обработке почвы уменьшается закупорка льдом в подпахотном слое и обеспечивается лучшее просачивание воды в почву.
В верхнем слое на глубине до 30 см плотность почвы должна быть равной
1,1…1,3 г/см3, и он должен быть сложен комочками от 1…2 см до 5 см, глыбистость не должна превышать 2…4 %, вспушенность – 20…30 % .
Выполаживание откосов оврагов с последующим залужением и облесением проводится с целью сокращения их дальнейшего роста и изъятия этим са-
98
мым пашни из сельскохозяйственного оборота, окультуривания ландшафта местности, улучшения микроклимата окружающей среды, организации зон отдыха населения и т.п.
При выполаживании оврагов необходимо руководствоваться следующими требованиями, обеспечивающими результативность:
1. Произвести съемки прилегающей территории, определить объем грунта, необходимого для засыпки оврага и прилегающей площади размещения
плодородного слоя почвы, снятого и временно размещенного до момента его
возврата.
2. Бульдозеры должны снять плодородный слой по периметру оврага и
переместить его в сторону от оврага на расстояние, достаточное для их маневрирования при обрушении грунта нижних слоев.
3. Смещая грунт в сторону дна оврага, постепенно крутизна образующего
склона должна быть доведена до 6…8°.
4. Затем производят возврат ранее сдвинутого плодородного слоя на выположенные склоны и равномерно по толщине распределяют по всей поверхности склонов. Производят тщательную планировку поверхности.
5. Производят залужение посевом семян трав.
6. После того, как образовался слой дерна, необходимо осуществить посадку сеянцев древесно-кустарниковых пород.
7. Подготовку почвы перед посадкой не производить, во избежание возникновения водной эрозии. Все остальные работы выполняются, как это изложено в действующих инструктивных указаниях.
Облесение бугристых и барханных песков
Ачикулакская НИЛОС ВНИАЛМИ разработала один из наиболее эффективных способов закрепления подвижных песков, заключающийся в посадке
крупномерных саженцев с высотой надземной части 1,2…2,5 м на глубину до
70 см. Диаметр корневой системы до 0,35 м.
Для того чтобы остановить движение песка, переносимого ветром, при
посадке саженцев необходима открытая канава глубиной 20…30 см, оставляемая сошником, состоящая из боковых гребней. Заделка корневой системы саженцев производится за счет осыпания песка за задним обрезом сошника. Вы-
99
сота слоя песка, осыпавшегося в борозду за сошником должна быть в пределах
30…40 см, что достаточно для заделки корневой шейки растений на глубину
5…7 см.
Канава заполняется эоловым песком в течение 1…2 дней при скорости
ветра более 4 м/с. Эоловая заделка канавы обеспечивает более однородную
плотность песка вокруг стволика и стимулирует рост придаточных корней, которые скрепляют верхний слой песка. Вокруг каждого посаженного саженца
лиственных пород (тополь) появляется группа стволов, имеющих общую корневую систему. В результате на второй-третий год после посадки саженцев перенос песка прекращается, и его поверхность стабилизируется.
При облесении бугристых песков вспашка не допускается в связи с опасностью перехода их в разряд подвижных. Целесообразно либо нарезать двухотвальные борозды, либо проводить глубокое рыхление в местах будущих рядков
культур. Применяют соответственно плуг ПКЛ-70 и рыхлитель РН-60. При
слабом травянистом покрове культуры можно высаживать в неподготовленные
пески, используя только лесопосадочную машину МПП-1.
Глубина хода сошника составляет 25…30 см, а ниже посадочная щель доуглубляется специальным рыхлителем на глубину до 45 см.
100
6. Перспективные технологии лесозаготовительных работ
6.1. Тенденции развития технологий лесозаготовительных работ в
мировой практике
Рассматривая общемировую практику, можно сделать вывод, что основное распространение получили три технологии лесозаготовок:
- технология заготовки и трелевки древесины целыми деревьями, при которой после валки дерева оно трелюется к погрузочному пункту, где производится обрезка сучьев, а потом погрузка хлыстов на лесовозный автомобильный
транспорт;
- технология заготовки и трелевки древесины хлыстами, которая получила название хлыстовой, при которой обрезка сучьев производится у пня сразу
после валки дерева, погрузку хлыстов на автомобильный транспорт проводят
после трелевки;
- технология заготовки и трелевки древесины сортиментами, при которой
дерево валится, производится обрезка сучьев и раскряжевка на сортименты
различной длины, формируются в пачки, производится их погрузка на форвардеры и перемещаются к лесовозной дороге. У дороги лес складируется, грузится на сортиментовозы или на автопоезда и вывозится потребителям.
В настоящее время в лесной промышленности внедряется четвертая технология с углубленной переработкой древесины и древесных отходов с получением пиломатериалов, технологической и топливной щепы и др.
Несмотря на то, что на лесосечных работах возрастают объемы сортиментной заготовки леса, как наиболее отвечающей природно-климатическим
условиям, экономическим и экологическим требованиям, технология заготовки
леса в хлыстах в России остается преобладающей. Однако противопоставлять
хлыстовую и сортиментную технологии не следует. В России в большинстве
лесных районах хлыстовая заготовка имеет безусловное преимущество. Для
этой технологии создана отечественная техника для лесозаготовок, лесотранспортных и нижнескладских работ.
В североамериканских странах (CША, Канада) применяют три метода заготовки леса: сортиментами, хлыстами и деревьями. Первым из перечисленных
методов заготавливается 99 % всего объёма древесины. Такое широкое распро-
101
странение сортиментной технологии объясняется отсутствием мест для промежуточного складывания длинномерной древесины, правилами дорожного движения, ограничивающими длину хлыстов, перевозимых по дорогам общего
пользования, значительными расстояниями между лесопильными и целлюлозно-бумажными предприятиями.
В скандинавских странах преимущественно используются сортиментные
технологии заготовки леса, которые относятся к экологически благоприятным и
экономически выгодным. В лесах Скандинавии преобладают ель (45 %) и сосна
(40 %). Из лиственных древесных пород наиболее распространена берёза. Эти
породы являются основой лесосырьевой базы. В среднем годовой прирост древесины составляет 3,5-4,0 м3/га. Объём ежегодных рубок не превышает прироста древесины. Запас древесины на корню составляет в среднем 100-110 м3/га. В
естественных древостоях запас древесины часто превышает этот показатель в
два раза и более. Период времени от посадки до валки дерева составляет
70-120 лет.
Ведение лесозаготовок основано на принципе непрерывного и интенсивного лесопользования. После рубок главного пользования участок подготавливают для посадки саженцев. В молодых насаждениях ведутся предкоммерческие (осветление и прочистка) и коммерческие (прореживание и проходные)
рубки ухода за лесом. Наиболее совершенной лесозаготовительной машиной в
этих странах является харвестер, работающий в одном звене с форвардером. Затраты на лесозаготовку леса с использованием механизированных систем значительно ниже в сравнении с технологиями, предполагающими применение
мотоинструмента (разница 10 долл./м3). Суммарная степень механизации всех
видов работ на лесозаготовках в конце 1960-х годов составила 10 %, в конце
1980-х годов – около 70 %, в настоящее время приближается к 80-85 %. В североевропейских странах применяют три метода заготовки леса: сортиментами,
хлыстами и деревьями. Первым из перечисленных методов заготавливается
99 % всего объёма древесины. Такое широкое распространение сортиментной
технологии объясняется отсутствием мест для промежуточного складывания
длинномерной древесины, правилами дорожного движения, ограничивающими
длину хлыстов, перевозимых по дорогам общего пользования, значительными
расстояниями между лесопильными и целлюлозно-бумажными предприятиями.
Карелия одной из первых начала использовать скандинавскую технику,
102
на ее территории имеются значительные мощности по переработке древесины,
находящиеся от мест заготовок на доступном расстоянии для вывозки леса непосредственно потребителям лесовозными автопоездами. Значительный объем
леса в сортиментах вывозится на экспорт автопоездами зарубежных фирм. Вывозка леса в сортиментах более эффективна, чем в хлыстах, т. к. увеличивает
нагрузку на автопоезд, уменьшает среднее расстояние транспортировки, отсутствуют ограничения, налагаемые службой контроля за движением, особенно на
дорогах общего пользования; исключаются встречные перевозки (например,
сначала на нижний склад предприятия в хлыстах, затем потребителям в сортиментах железнодорожным или автомобильным транспортом). Анализ показал,
что при сортиментной технологии заготовки леса эффект достигается, в основном, за счет уменьшения погрузочно-переместительных операций на нижнем
складе. Увеличению объемов сортиментной заготовки способствует и то, что в
процессе приватизации образовалось большое количество мелких фирм, не
имеющих нижних складов, и поэтому они могут работать только по сортиментной технологии. Лесозаготовителям предлагаются машины зарубежных компаний Logman, Sampo Rosenlew, Gremo, Ponsse, Logset, Rottne, Kobelco, Daewoo,
Vo1vo, Hitachi и др. Причем четыре последние компании предлагают харвестеры на базе гусеничных экскаваторов. 70 % из списочного количества форвардеров в РК произведено компанией John Deere Foresty. В последние годы наиболее широко используются колесные харвестеры базового размерного класса
весом от 15 до 19 тонн и мощностью двигателя 140 – 160 кВт, в частности, John
Deere (Timberjack) 1270D, Ponsse Ergo, Valmet 911. Харвестеры среднего класса
весом от 13 до 15 тонн и мощностью двигателя около 120 кВт представлены
моделями Ponsse Beaver, Valmet 901, Logman 811Н. Харвестеры малого класса
весом от 7 до 13 тонн и мощностью двигателя от 80 до 120 кВт представлены
моделями Sampo Rosenlew 1046Х и Logman 801. Харвестеры тяжелого класса
на базе экскаватора весом от 19 тонн и мощностью двигателя до 180 кВт представлены моделями Vo1vo EC210BF, Kobelco SK 135 SRL и прочих машин для
сортиментной заготовки.
При сортиментной заготовке стали применяться зарубежные харвестеры
и форвардеры ВПМ TJ-850, скиддер TJ-460 с колесными движителями. Однако
на грунтах с низкой несущей способностью и на крутых склонах они не обеспечивают проходимость и устойчивость. Поэтому для освоения труднодоступ-
103
ных участков в комплекс колесных ВПМ + скиддер включают трактор с манипулятором или пачкоподборщик с гусеничным движителем.
Анализ технико-экономических показателей работы систем машин для
заготовки леса в хлыстах показывает, что при односменной работе наименьший
уровень приведенных затрат имеет вариант с применением на валке-обрезке
сучьев бензопил, на трелевке и штабелевке – тракторов ТЛТ-100-06. В этой
системе машин комплексная выработка составляет 12 м3/чел.-день. При расстоянии трелевки до 300 м (среднее расстояние 150 м) наиболее эффективны
системы машин, в которых на валке-пакетировании используется ВПМ, на трелевке – трактор ТБ-1М-15 или ТБ-1М-30. Эти системы обеспечивают высокую
комплексную выработку на человеко-день (до 53 м3), полную машинизацию
работ. Наибольшую производительность на трелевке имеет колесный трактор
ТЛК-4-01 (225 м3/смену). В системе машин ВПМ, трактор ТЛК-4-01 и ЛТ-33А01 наибольшая комплексная выработка на человеко-день (57,8 м3), однако уровень эксплуатационных и приведенных расходов выше, чем в системе при использовании на трелевке гусеничного пачкоподборщика ТБ-1М-30 или трактора с манипулятором ТБ-1М-15. На многих предприятиях на валкепакетировании и трелевке используются машины различных зарубежных фирм.
Применяются системы машин в составе ВПМ Тj-850, скиддер (пачкоподборщик) Тj-460 и сучкорезной машины ЛП-33-01. Производительность пачкоподборщика Тj-460 выше, чем ТЛК-4-01 на 9 %, а ВПМ Тj-850 выше ЛП-19Б на
51 %. Высокая производительность ВПМ фирмы Тимберджек определяется наличием накопителя в захвате ЗСУ, что при небольшом объеме хлыста способствует резкому снижению затрат времени на перенос и укладку деревьев в пачки, а также использованию для спиливания деревьев не цепных, а дисковых
пил.
Применение зарубежной техники на заготовке леса в хлыстах при односменной работе неэффективно по сравнению с системами машин на базе отечественной техники, так как приводит к существенному увеличению себестоимости лесопродукции. Следует учесть, что во всех системах машин на обрезке
сучьев принята сучкорезно-раскряжевочная машина отечественного производства. При использовании на этой операции зарубежных машин удельные эксплуатационные и приведенные затраты по циклу работ валка деревьев, трелевка, обрезка сучьев, штабелевка возрастут. Кроме того, отмечена высокая
104
степень уничтожения подроста и образования глубокой колеи колесными движетелями харвестеров и форвардеров в условиях Республики Коми.
В настоящее время становится актуальной проблема выбора лучших из
отечественных и зарубежных лесосечных машин, оборудования и технологий.
Объективную оценку для выбора эффективных комплектов техники и прогнозирования их технико-экономических показателей в различных природнопроизводственных условиях можно получить из анализа исследований научных
организаций отрасли.
6.2. Перспективные направления совершенствования
процессов лесозаготовительных машин и оборудования
рабочих
6.2.1. Основные направления совершенствования лесосечных машин
Энергетической базой лесозаготовительных трелевочных машин являются тракторы на колесном и гусеничном ходу. Производство гусеничных трелевочных тракторов (ОТЗ и АлТЗ) и базовых машин для заготовки леса в хлыстах
сосредоточено на Онежском (ОТЗ) и Алтайском (АлТЗ) тракторных заводах.
ОТЗ выпускал тракторы и базовые машины для заготовки леса с мелким и
средним объемом хлыста в условиях Северо-Запада, Севера и Центра европейской части России. АлТЗ – для освоения лесного фонда в Сибири и на Дальнем
Востоке, с более крупным объемом хлыста. Основными тракторами были –
ТДТ-55А (ОТЗ) и ТТ-4 (АлТЗ), которые в настоящее время сняты с производства. Взамен этих тракторов ОТЗ выпускает более мощные и совершенные тракторы ТЛТ-100 и их модификации, на базе которых освоено производство машин для бесчокерной трелевки с манипулятором ТБ-1М-15 (Онежец-120), у
которой вылет манипулятора увеличен с 5 до 8 м, установлены ротатор для поворота захвата и электрогидравлическая пропорциональная система управления, в результате чего производительность повысилась на 25-30 %.
Для хлыстовой заготовки в насаждениях с более крупным объемом хлыста разработаны отечественные валочно-пакетирующие машины (ВПМ) и трелевочные тракторы с пачковым захватом (скиддеры).
В настоящее время отечественные машиностроительные предприятия
выпускают ВПМ различных типов: ЛП-19В, МЛ-119, МЛ-135 и другие моди-
105
фикации ВПМ. Валочно-пакетирующие машины ЛП-19В и МЛ-119 имеют ЗСУ
с цепным пильным устройством, а МЛ-135 – ЗСУ с дисковым срезающим устройством и накопителем, где могут удерживаться до 5-7 деревьев диаметром
20 см. На базе гусеничных тракторов ОТЗ нового поколения освоено производство гусеничных скиддеров ЛТ-230, ТБ-1М-30 и ЛТ-137-01. ОТЗ и ЦНИИМЭ
разработаны колесные скиддеры ТЛК4-01 на базе специальной модели лесного
колесного трактора 4×4, и МЛ-3 на базе сельскохозяйственного трактора
К-703. Повышение энергонасыщенности тракторов ведется по двум направлениям - форсированием мощности двигателя базовой модели и путем повышения мощности с одновременным увеличением конструктивной массы базовой
модели, в результате чего появляется трактор нового тягового класса. Использование всех колес в качестве ведущих, оптимальное перераспределение нагрузки по осям, применение навесных машин, введение догружателей ведущих
колес являются эффективными средствами повышения тяговых качеств и проходимости колесных тракторов.
Одной из самых удачных российских моделей сортиментовозов является
ЛТ-189М. Машина предназначена для сбора заготавливаемых сортиментов (лесоматериалов) длиной 2 - 6,5 м. Машина выполнена на базе трактора МТЗ и тележек заднего моста автогрейдера ДЗ-122-1.04 в виде модульной транспортной
системы, включающей в свой состав манипулятор типа ЛВ-185-06. Трансмиссия содержит синхронную передачу от двигателя базового трактора к колесам
тандемных тележек заднего модуля, что обеспечивает машине в условиях лесосеки высокую проходимость в сочетании с хорошей маневренностью. Машина
отвечает всем требованиям, предъявляемым к технологическим процессам лесозаготовок на базе агрегатной техники, по основным технико-экономическим
показателям находится на уровне зарубежных аналогов, обеспечивая по сравнению с ними значительную экономическую эффективность за счет более низкой своей цены.
Машина лесная погрузочно-транспортировочная МЛПТ-354М производится совместно Минским тракторным заводом и ЗАО «Национальный промышленный капитал». Она предназначена для сбора, погрузки и транспортировки сортиментов по лесосекам и волокам, а также для их разгрузки и
складирования. Применяется при выборочной рубке леса и рубке ухода. Машина создана на базе серийного трактора МТЗ-82, состоит из энергетического и
106
технологического модулей, соединенных горизонтально-вертикальным шарниром. Колесная формула 4x4. Машина оборудована толкателем, гидроманипулятором LIV с грузоподъемным моментом 50 кНм и автономным подогревателем
кабины и двигателя "Vebasto".
При хлыстовой заготовке на обрезке сучьев используются сучкорезные
машины ЛП-33А-01 на базе трактора ТЛТ-100, производимые ОАО «Екатеринбургский машиностроительный завод». На предприятиях в Республике Карелия
на этой операции используются харвестерные головки, установленные на экскаваторную базу.
В процессе заготовки древесины при рубках ухода большое значение
имеет процесс перемещения хлыстов и сортиментов от места валки до лесопогрузочного пункта. Для этих целей в лесостепной зоне ЦЧР широко применяются бесчокерные трелевочные устройства, типа «Муравей» в агрегате с колесными сельскохозяйственными тракторами.
В процессе трелевки возникают большие динамические нагрузки, вследствие движения трактора по неровностям рельефа, и колебания трелюемой пачки. Динамические нагрузки воздействуют на навесную систему трактора и металлоконструкцию захватного устройства, что ведет к снижению надежности и
производительности работы агрегата. Одним из вариантов повышение эффективности работы и увеличения производительности трелевочных захватных
устройств является применение рекуперативного гидропривода. Его использование возможно в машинах циклического действия: манипуляторы, краны,
экскаваторы. Гидросистемы сельскохозяйственных тракторов не приспособлены для выполнения рабочих процессов трелевки в транспортном положении
навесной системы, поэтому нами предлагается в гидросистему трактора подключить гидроаккумулятор, для снижения динамических нагрузок и рекуперации энергии.
В ВГЛТА разработана гидрокинематическая схема устройства с рекуперативным гидроприводом для бесчокерной трелевки леса. Бесчокерное устройство
для трелевки леса включает раму, захват с двумя челюстями и гидроцилиндр челюстного захвата, присоединено к навесной системе трактора, захват связан посредством двухшарнирного звена с одним из концов двуплечего рычага, а между
вторым концом двуплечего рычага и рамой шарнирно установлен дополнительный гидроцилиндр для демфирования колебаний челюстного захвата. Между ра-
107
мой и двуплечим рычагом установлены пружины, которые фиксируют двуплечий рычаг в нейтральном положении и позволяют поворачиваться из этого положения в обе стороны под воздействием знакопеременных нагрузок со стороны захвата.
Гидропривод захвата включает рекуперативную систему, состоящую из дополнительного гидроцилиндра и обратных клапанов. Насосно-аккумуляторный
узел состоит из насоса, гидробака, фильтра, гидроаккумулятора и разгрузочного
автоматического клапана, который включает в себя разгрузочный и предохранительный клапаны.
При трелевке происходит колебание пачки деревьев, в результате чего подпружиненный двуплечий рычаг совершает крутильные колебания относительно
своего шарнира, закрепленного на раме. При этом верхний конец двуплечего рычага, соединенный с одним из концов гидроцилиндра системы рекуперации устройства, обеспечивает возвратно-поступательное движение цилиндра относительно поршня. При вдвигании поршня в цилиндр рабочая жидкость вытесняется из
поршневой полости гидроцилиндра по гибкому трубопроводу через обратный
клапан в напорную гидромагистраль, подзаряжая таким образом гидроаккумулятор, который отдает энергию на совершение полезной работы.
Объективную оценку для грамотного выбора наиболее эффективных комплектов техники и прогнозирования их технико-экономических показателей в различных природно-производственных условиях целесообразно поручать специализированным и научным организациям отрасли. В ФГБОУ ВПО «Воронежская
государственная лесотехническая академия» на кафедре лесной промышленности,
метрологии, стандартизации и сертификации традиционно уделяется значительное
внимание исследованиям данного вопроса. Для этого широко используются современные методы моделирования и оптимизации производственных процессов, основным достоинством которых является высокая практическая значимость полученных результатов. Эти методы позволяют вскрыть так называемые ”узкие места”
в производственном процессе, получить высокий экономический эффект, главным
образом, за счет внутренних резервов, без существенных дополнительных капиталовложений.
К началу XXI века в России лесная отрасль почти полностью перешла на
зарубежные бензопилы (в основном шведского и германского производства),
108
которые являются основным инструментом для валки и раскряжовки, как в нашей стране, так и за рубежом.
Большое разнообразие марок бензиномоторных пил, их мощностных характеристик, а также возможных вариантов использования в сочетании с различными по размеру пильными шинами и марками пильных цепей ставит вопрос научно-обоснованного выбора оптимального комплекта в конкретных
условиях производства и природной среды. С этой целью для исследования были отобраны некоторые современные марки бензиномоторных пил иностранного производства фирмы «Хускварна» - 235, 254, 137, а также имеющие возможность совмещения с ними универсальные пильные цепи 325”-21LPX-64-1,5 мм,
325”-95VPX-54-1,3 мм, 3/8”-91P-55-1,3 мм, 3/8”-91P-52-1,3 мм.
Критерием выбора оптимального сочетания бензопилы с пильной цепью
целесообразно использовать удельные энергозатраты. Порядок расчёта минимальных удельных энергозатрат по каждому сравниваемому из 12 исследуемых
вариантов комплектования бензопилы и пильной цепи предлагается следующий: 1) расчет допустимого значения скорости подачи с учетом ограничения по
прочности пильной цепи и по мощности привода; 2) определение толщины
стружки, снимаемой при пилении каждым зубом; 3) определение фактического
значения удельной работы резания; 4) определение фактического значения усилия резания; 5) определение тягового усилия, создаваемого пильной цепью для
преодоления суммарного сопротивления пилению; 6) определение фактического значения мощности затрачиваемой на пиление; 7) определение производительности чистого пиления; 8) определение продолжительности чистого пиления; 9) определение общих энергозатрат; 10) определение удельных
энергозатрат.
Представленная последовательность вычислений с целью быстрого прогнозирования оптимального варианта комплектования бензопилы и пильной
цепи в различных условиях производства и природной среды может быть реализована на ПЭВМ по следующему ниже алгоритму.
Представленный математический аппарат для исследования процесса пиления чувствителен к большому разнообразию действующих факторов. Его
реализация в программном обеспечении на основе имитационного моделирования по предлагаемому алгоритму позволяет с высокой степенью достоверности
прогнозировать результаты механизированного выполнения обрабатывающих
109
операций и в меняющихся природно-производственных условиях конкретной
лесосеки подбирать наилучшие сочетания бензиномоторного инструмента,
пильной шины и пильной цепи с позиции удельных энергозатрат, а также обосновывать их оптимальный режим работы, что имеет большую практическую
ценность в современных условиях развития лесозаготовительного производства.
В последнее время изыскиваются способы более полной утилизации биомассы деревьев. Первоначально основное внимание было уделено использованию пнёвой и маломерной древесины как сырья для производства целлюлозы и
бумаги. Наряду с этим отходы лесозаготовок (вершинки, сучья и т. п.) в последнее время стали рассматриваться в качестве потенциального источника
энергии и такое сырьё начали заготавливать специализированными машинами
после заготовки деловой древесины. Однако необходимо учитывать, что часть
отходов лесозаготовок (ветвей и вершинок) должна оставаться на лесосеке для
сохранения экологического равновесия. За рубежом принято считать, что самым рациональным способом утилизации отходов лесозаготовок в виде сучьев
и вершин является производство органических удобрений. К этому выводу
пришли лесозаготовители Англии, Германии, США, Финляндии, т. к. в этих
странах преобладает сортиментная заготовка, и поэтому после обрезки сучьев и
раскряжевки хлыстов сучья и вершины остаются на лесосеке.
6.2.2. Перспективы
автотранспортом
развития
вывозки
древесины
лесовозным
При заготовке леса в сортиментах вывозка леса осуществляется как на
нижний склад к месту складирования или погрузки в железнодорожный подвижной состав (первый вариант технологического процесса), так и непосредственно потребителям (второй вариант). В первом варианте автопоезда эксплуатируют в основном на магистралях и ветках лесовозных дорог с заездом на
лесосеку по усам. Во втором варианте автопоезда используют на дорогах общего пользования и на дорогах лесозаготовительных предприятий. При этом вывозка в зависимости от дорожных и природно-производственных условий, типа
и состояния покрытия, рельефа местности, несущей способности грунтов, расстояния транспортировки, технического состояния автопоезда (грузоподъемности, показателя проходимости – коэффициента сцепной массы, колесной фор-
110
мулы) может быть одноступенчатой или двухступенчатой. Коэффициент сцепной массы для обеспечения достаточной устойчивости движения на усах в плохом состоянии должен быть не менее 0,6, на усах в удовлетворительном состоянии 0,5. При меньших значениях этого показателя автопоезда в
зависимости от природно-производственных условий либо вообще не могут работать на усах, либо должны эксплуатироваться ограниченный период времени.
В первую очередь к таким автопоездам относятся зарубежные автопоезда фирм
«Сису», «Вольво», «Скания» и др., имеющие колесную формулу 6×2 и 8×2 и
коэффициент сцепной массы до 0,2. Поэтому автопоезда на базе зарубежных
автомобилей, а также отечественные автопоезда на базе неполноприводных автомобилей могут работать по следующей схеме. В месте примыкания ветки или
уса к магистрали прицеп автопоезда отцепляется и по усу на лесосеку автомобиль движется без прицепа, затем автомобиль с использованием манипулятора
загружается, доставляет сортименты к месту стоянки прицепа, перегружает их
на прицеп, после этого возвращается на лесосеку, загружается и снова возвращается к месту стоянки прицепа, присоединяет его и транспортирует лес к
нижнему складу, местам погрузки у железной дороги или непосредственно потребителям. Рассмотренный вариант двухступенчатой вывозки эффективен при
транспортировке леса потребителям автопоездами лесозаготовительного предприятия. При вывозке леса автопоездами крупных лесоперерабатывающих
предприятий эффективен другой способ двухступенчатой вывозки. С лесосеки
на промежуточные склады у магистральных лесовозных дорог круглогодового
действия сортименты перевозятся автопоездами среднего класса высокой проходимости с колесной формулой 6×6, например, Урал-4320-1912 + ТМЗ-8966010, на расстояние 20-50 км. С промежуточного склада лес вывозят автопоездами на базе МАЗ-6303, МАЗ-630308, Сису-СМ-300, Сису СН-312 и другими
высокоскоростными автопоездами, на базе автомобилей 6х2, 6х4 большой грузоподъемности с высокими скоростными и динамическими качествами. Производительность лесовозных автопоездов зависит от скорости движения с грузом
и без груза, времени на погрузку и разгрузку и внутрисменных простоев. При
самопогрузке лесовозных автопоездов манипуляторами, установленными на автопоезде, в сравнении с погрузкой челюстными погрузчиками внутрисменные
простои снижаются, так как исключаются простои в ожидании челюстного погрузчика. Поэтому при расстоянии транспортировки до 60 км при самопогрузке
111
коэффициент использования рабочего времени принимается равным 0,95, при
погрузке челюстными погрузчиками – 0,9. При больших расстояниях вывозки
коэффициент использования рабочего времени увеличивается. При небольшом
расстоянии до магистральных лесовозных дорог или до веток, состояние которых позволяет обеспечивать эксплуатацию большегрузных автопоездов на базе
неполноприводных автомобилей, возможна подвозка сортиментов до промежуточных складов тракторами-сортиментовозами (форвардерами). При расстоянии транспортировки 3 км производительность форвардера снижается в 1,4-1,5
раза, при расстоянии 5 км – в 1,6-1,8 раза. Выбор вариантов транспортировки
сортиментов с погрузочной до промежуточной площадки автопоездом на базе
автомобиля повышенной проходимости или непосредственно с лесосеки тракторами-сортиментовозами (форвардерами) должен обосновываться техникоэкономическими расчетами. Поэтому можно рекомендовать использовать в
этом случае на транспортировке тракторы-сортиментовозы (форвардеры) МЛ131, МЛ-124, имеющие механическую трансмиссию, МЛПТ-364, ШЛК6-04,
ТЛК6-04, МЛ-104 с гидромеханической трансмиссией (все эти машины при работе на дорогах лесозаготовительных предприятий эффективно применение автопоезда на базе МАЗ-63171 или Урал – Ивеко +трехосный прицеп Урал – Ивеко). Они имеют практически одинаковые производительности и близкие
показатели по себестоимости вывозки. В типичных условиях (среднее расстояние вывозки 60 км, движение по дорогам с гравийным покрытием) конкурентоспособными являются автопоезда МАЗ-6303-26 + МАЗ-83178-20, КамАЗ-53228
+ ТМЗ-8866-016. Однако МАЗ-6303-26 + МАЗ-83178-20 уступает КамАЗ-53228
+ ТМЗ-8866-016 по проходимости и поэтому в зимнее время, а также в период
избыточного увлажнения преимущества автопоезда на базе КамАЗ-53228 возрастают.
Анализ показал, что эффективен и автопоезд на базе автомобиля повышенной проходимости среднего класса Урал-4320-1912. Автопоезд Урал-1912 +
ТМЗ-8966-010 имеет равные технико-экономические показатели с автопоездом
на базе МАЗ-63171 и Урал – Ивеко при расстоянии транспортировки 40–45 км.
При меньших расстояниях транспортировки эффективнее применение автопоезда на базе Урал-4320-1912. Поэтому во втором варианте технологического
процесса в качестве транспортного средства для первичной транспортировки
(до промежуточного склада) принят автопоезд Урал-4320-1912 + ТМЗ-8966-
112
010. При среднем расстоянии транспортировки 200 км лучшие техникоэкономические показатели имеют автопоезда на базе автомобилей Урал – Ивеко и МАЗ-63171 повышенной проходимости. Приемлем вариант двухступенчатой вывозки с применением на первичной транспортировке (до промежуточного склада) сортиментовоза на базе Урал-4320-1912, на транспортировке от
промежуточного склада до потребителя автопоезда МАЗ-63031 + ТМЗ-8966015. Использование автопоезда-сортиментовоза Сису-300-СКН-6×2 +Юки-4 неэффективно как в первом, так и во втором варианте при любых расстояниях
транспортировки, так как в сравнении с автопоездами на базе автомобилей
Урал – Ивеко, МАЗ-63171, МАЗ-63031, МАЗ-6303-26, Урал-4320-1912, в зависимости от условий эксплуатации, удельные эксплуатационные и приведенные
затраты выше в 2-2,5 раза. Повышение производительности техники, снижение
расхода топлива и эксплуатационных затрат – с каждым годом эти цели становятся все более важными для российских лесозаготовительных компаний, стимулируя их закупать современную высококачественную технику, а производителей этой техники – искать новые способы улучшить характеристики своих
машин. Регулярная модернизация существующих моделей – оптимальный способ удовлетворения растущих потребностей клиентов.
При проведении рубок уходов за лесом в нашей стране широко применяются сортиментовозы на базе автомобилей УРАЛ и Камаз с манипуляторами,
серийно выпускаемых Майкопским машиностроительным заводом, в частности
"Атлант-С90" и "Атлант-С35".
Гидроманипулятор ЛВ-184А-10 (Атлант-С 70) с грузовым моментом
70 кНм, по сравнению с отечественными аналогами других производителей,
имеет больший вылет, меньшие массу и рабочий цикл, т.е. позволяет
осуществлять погрузку-разгрузку сортиментов и хлыстов значительно быстрее.
Другой ведущий в России производитель гидроманипуляторов ООО «Велмаш-С».
Марка «Велмаш», как производителя лесозаготовительной техники имеет большой
авторитет в лесной отрасли. ООО «Велмаш-С» производит не только
качественную лесозаготовительную технику, в частности гидроманипуляторы, но
и также широкий спектр гидравлического грузоподъемного оборудования.
Для работы с "крупным" лесом был разработан гидроманипулятор ПЛ-97.
Этот гидроманипулятор отличает повышенная грузоподъемность, что позволяет
осуществлять погрузку не только сортиментов, но и хлыстов. Незаменим для
113
предприятий с большими объемами лесозаготовок. Благодаря оригинальным конструкторским решениям масса гидроманипулятора осталась практически неизменной по сравнению с гидроманипуляторами серии ПЛ-70 гидроманипулятор ПЛ-97
укомплектован насосом повышенной производительности и гидравлическим распределителем РМ-316 (Швеция), что дает возможность оператору уверенно совмещать несколько операций, а, следовательно, сократить время загрузки лесовоза
ПЛ-97.
Для удобства работы оператора и сокращения времени на подготовку гидроманипулятора к работе и его складывание в транспортное положение была разработана модификация ПЛ-70-03. Отличие этого гидроманипулятора от гидроманипулятора ПЛ-70-02 заключается в том, что выдвижение балок аутригеров и
складывание самих аутригеров в транспортное положение производится гидравлическим приводом.
Главной особенность гидроманипулятора ПЛ-70-02(03) заключается в его
Z-образной схеме, которая позволяет складываться в транспортное положение.
Также отсутствует передняя стойка, на которую укладывается гидроманипулятор "классической" компоновки. Повышена устойчивость и управляемость автомобилем, так как центр тяжести гидроманипулятора расположен ниже, чем у
гидроманипулятора "классической" компоновки.
Анализ исследования динамики гидропривода лесных манипуляторов,
проведенный в ВГЛТА, показывает, что рабочие процессы механизмов подъёма
стрелы сопровождаются резкими колебаниями рабочей жидкости, что повышает их динамическую нагруженность, снижает производительность из-за недостаточной точности укладки груза в заданное положение. Существующие демпфирующие устройства срабатывают только в конечных положениях поршней
гироцилиндров.
Решению задач создания высокоэффективных конструкций отечественных гидроманипуляторов препятствует недостаточная изученность влияния
демпфирующих устройств на снижение динамической нагруженности и производительности автолесовозов. Предлагается новый механизм подъема стрелы
манипулятора лесозаготовительной машины с патентом на полезную модель
№89091, содержащий гидроцилиндр и дополнительный демпфер, плунжер которого образует с корпусом две изолированные полости, причем объемы полостей демпфера соединенные со штоковой и поршневой полостями гидроцилинд-
114
ра относятся между собой как объемы штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра.
Применение дополнительного демпфера снижает динамические нагрузки,
возникающие при остановках стрелы манипулятора в промежуточных положениях, а также повышает точность позиционирования груза при укладке его в
заданное положение. В учебно-опытном лесхозе ВГЛТА были произведены полевые исследования работы автолесовоза на базе автомобиля КАМАЗ с манипулятором ЛВ-184А с дополнительным демпфером. Производственная проверка работоспособности экспериментального образца манипулятора с
дополнительным демпфером показала, что часовая производительность составила 1,35 м3/ч по сравнению с базовым вариантом 0,976 м3/ч, что на 38 % выше. Годовой экономический эффект при внедрении в производство нового экспериментального образца манипулятора с дополнительным демпфером в
составе автолесовоза на базе КАМАЗ составляет 312534,45 р., при сроке окупаемости 0,08 года.
Таким образом, анализ исследований по вывозке сортиментов показал,
что в России удалось сохранить производство конкурентоспособных лесовозных автопоездов с манипуляторами.
6.2.3. Совершенствование процессов лесопиления древесины
Лесопильные процессы составляют первичную механическую обработку
древесины для получения полуфабрикатов в виде досок, брусьев, заготовок и
др., которыми снабжаются различные отрасли. В перспективе намечается более
глубокое использование всей биомассы, в том числе и отходов, получаемых
при лесопилении и деревообработке. В нашей стране и за рубежом широкое
распространение при лесопилении получили достаточно крупные и дорогостоящие ленточнопильные станки различных зарубежных фирм и отечественного производства. Первые из них малодоступны для мелких хозяйств по причине их низкой покупательной способности, а станки отечественного
производства не эффективны, так как они предназначены для больших объемов
переработки и, как следствие, имеют высокую энергоемкость технологического
процесса пиления древесины, что увеличивает себестоимость выпускаемой пилопродукции. Для переработки древесины от рубок ухода и санитарных рубок
115
леса и реконструкции полезащитных лесных полос создаются малые предприятия в сельском и лесном хозяйстве.
В ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» разработаны новые конструкции малогабаритных ленточнопильных станков, защищенные патентами на полезные модели № 26475, № 32425, № 73267,
№ 89445 и на изобретение № 2443546. От отечественных и зарубежных аналогов подобного класса предлагаемые станки отличаются упрощенным и надежным узлом натяжения пилы, состоящего из натяжного шкива, соединенного
осью с кареткой, перемещаемой вдоль неподвижной направляющей. Соединение между кареткой и направляющей имеет форму «ласточкиного хвоста», а
натяжная пружина выполнена тарированной для различных скоростей пиления
и усилий резания. Узел «ласточкин хвост» и тарированная пружина служат одновременно натяжителем и компенсатором линейного расширения ленточной
пилы. На пильном узле с внутренней стороны установлено расклинивающее устройство с подъемным механизмом. Пильный агрегат двигается по направляющему пути рельсового типа; распиливаемый материал закрепляется на направляющем пути с помощью специальных зажимов. Расклинивающее устройство
состоит из металлической рейки, в форме клина, расположенной на одном
уровне с пильной лентой, и набора круглых стержней, расположенных по наклонной прямой, подъемный механизм представляет собой рычаг с сектором,
который позволяет изменять высоту пропила за счет перемещения расклинивающего устройства. Перемещая рукоять по сектору подъемного механизма на
необходимый угол, производят регулировку в вертикальной плоскости зазора,
между обрабатываемым бревном и отпиливаемой пластью в зависимости от
длины и породы древесины. При использовании в конструкции станка расклинивающего элемента удается избежать следующих негативных процессов, характерных для ленточнопильных станков: повышенный нагрев пилы и увеличение напряжений в пильной ленте, которое происходит из-за зажатия пильной
ленты отпиливаемой доской в пропиле; неудовлетворительное качество пилопродукции из-за вибрационного воздействия на заднюю кромку ленточной пилы отпиленной части доски, что дополнительно приводит к снижению эксплуатационного срока службы ленточной пилы. В процессе пиления
расклинивающее устройство позволяет пильной ленте находиться свободно в
пропиле и тем самым уменьшает напряжение и нагрев пильной ленты, а также
116
предотвращает биение отпиленной части по задней кромке пильной ленты, устраняя вибрационные нагрузки на пилу, тем самым повышая качество получаемой пилопродукции. Для обоснования параметров ленточнопильного оборудования проведены исследования процесса распиловки лесоматериалов. Наиболее
важными факторами, влияющими на качество получаемой пилопродукции являются: скорость подачи U, м/мин (X1); ширина пропила впр, мм (X2); температура окружающей среды t оС (X3). Для проведения полнофакторного эксперимента по
изучению процесса качественной распиловки лесоматериалов использовался Вk
– план второго порядка, с количеством факторов k = 3. Для математического
описания указанного процесса использовался полином второго порядка. В качестве выходных величин приняты разнотолщинность λ и шероховатость Rm max
пиломатериалов.
Установлено, что для изучаемых условий пиления древесины дуба при
требованиях, ограничивающих разнотолщинность получаемой пилопродукции
значениями λmax =1,2 мм, можно рекомендовать скорость подачи U=2.2, 4.3
м/мин соответственно. Для изучаемых условий пиления древесины сосны при
требованиях, ограничивающих разнотолщинность пилопродукции значениями
λ=2, 2,5 и 3 мм, можно рекомендовать скорость подачи U=2,5, 3,2 и 4,1 м/мин
соответственно. При этом следует заметить, что в случае, если заданы наименее
строгие требования по разнотолщинности пиломатериалов сосны (например,
λ=3 мм), то допустимо существенное увеличение скорости подачи при уменьшении ширины пропила. В результате проведенных исследований было установлено, что на качество пилопродукции наибольшее влияние оказывает величина скорости подачи пильного механизма.
В процессе пиления на ленточную пилу действуют силы, стремящиеся
сместить ее со шкивов. Для предотвращения сползания пилы со шкивов в полотне пилы создают начальные напряжения, а шкивы наклоняют навстречу направлению подачи распиливаемого материала. Величина внутренних напряжений должна соответствовать профилю и углу наклона шкивов. За счет этого
меняется поведение пилы под нагрузкой, что отражается на ее устойчивости на
шкивах и способности осуществлять процесс резания.
Новые малогабаритные ленточнопильные станки не имеют сложных
электронных схем, затрудняющих ремонт и повышающих его стоимость. Конструкция ходовых колес и малый вес обеспечивают легкое перемещение меха-
117
низма пиления оператором. Станки полностью адаптированы к российским условиям, имеют прочную конструкцию, малые габаритные размеры, низкую
энергоемкость технологического процесса и могут обеспечить повышение качества пилопродукции от рубок ухода и реконструкции лесных насаждений.
Современное лесопиление должно ориентироваться на выпуск стандартных пиломатериалов, черновых комплексных сухих заготовок, технологической и целлюлозной щепы.
6.2.4. Перспективные направления развития переработки древесных
отходов
Увеличение дефицита и стоимости основных сырьевых энергоносителей
(нефти и газа), а также возрастающие экологические требования, придают особую актуальность проблеме комплексного использования природного сырья. В
частности, актуальной задачей отраслей лесного комплекса является создание
безотходных технологий переработки древесины. Успешное решение этой задачи позволит более полно использовать биомассу дерева таким образом, чтобы сохранить значительное количество растущего леса как источника сырья и
неотъемлемой части природной среды.
Значительная доля вторичных ресурсов в виде отходов образуется: при
лесопилении – 35 %, шпалопилении – 24 %, производстве фанеры – 60 %, спичечном производстве – 65 %.
Большое количество отходов образуется не только в ходе лесосечных работ и на лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях. Наиболее распространенным способом переработки на предприятиях лесного комплекса является лесопильное производство, где отходы распределяются следующим образом:
горбыль – 21 %, рейки – 25 %, вырезки – 5 %, опилки – 30 %. Первые три вида
отходов после дробления нашли широкое применение (кроме указанных ранее
материалов и изделий) при производстве ряда строительных материалов в виде
арболита, фибролита и т.д. Из-за небольших размеров древесных частиц опилки
с большим трудом могут использоваться в целлюлозно-бумажной промышленности, при производстве плит, и лишь частично они используются при гидролизе древесины и в комбикормовой промышленности. Практическое значение
118
имеют опилки с размером более 3 мм, которые можно использовать в виде добавок к основному сырью.
Из указанных отходов для производства строительных изделий и материалов применяют измельченные древесные отходы, такие как опилки, щепа,
станочная стружка в сочетании с вяжущими компонентами бетоном, цементом
портландцементом и другими неорганическими веществами. При получении
ксилолита, например, используют древесные отходы, красители и химические
добавки, а при изготовлении королита плиты получают в результате смешивания отходов коры и вяжущего. Широкое применение также получили плиты и
панели зарубежных производителей.
В настоящее время в лесном комплексе очень велик процент древесных
отходов, остающийся невостребованным. Многими частными предприятиями
опилки, стружки просто сжигаются, в то время как их можно было бы пустить
во вторичное производство. Так наиболее перспективным направлением переработки отходов является изготовление на их основе древеснокомпозиционных материалов, где в качестве связующего используются термореактивные смолы или термопласты.
На кафедре переработки древесных материалов ФГБОУ ВПО «КНИТУ»
разработан и исследуется теплоизоляционный материал, полученный путём
смешения в определенных пропорциях древесных отходов (опилок) с компонентами пенополиуретана ППУ (двухкомпонентный термопласт – полиол (А) и
полиизоционат (Б)). Оба эти материала являются наиболее лучшими теплоизоляторами, а, варьируя содержание компонентов, можно достигнуть наилучших
свойств у конечного изделия.
Для получения древесно-полимерного теплоизоляционного материала
использовались опилки столярного деревообрабатывающего производства
хвойных пород размером 4 ± 1 мм. Влажность отходов была доведена до среднего значения 9 – 10 %. Это связано с тем, что при низкой влажности, вода образовывает тонкие пленки малой толщины, из-за чего древесина становится
хрупкой и разрушается. А при повышенной влажности происходит затруднение
проникновения в частицы отходов связующих и других ингредиентов.
В соответствии с разработанной установкой по получению теплоизоляционного материала на основе древесных опилок и пенополиуретана, отходы подвергаются предварительной обработке. Древесные опилки загружают в бункер,
119
которые затем через барабанный питатель попадают в автоклав для паровой
обработки при температуре,равной 250 °C, в течение 1 – 2 с. При закрытом барабанном питателе и узле выгрузки осуществляют подачу пара в автоклав путём открытия вентиля для подачи пара парогенератора. После обработки паром
открывают узел выгрузки опилок, клапан, затвор и опилки подают в диффузор
диффузорно-конфузорного устройства. Проходя через диффузор и установленные в нём специальные решетки, опилкам придаётся пористость, чем больше
объем пор, тем теплопроводность меньше. А теплоизолятор тем лучше, чем
меньше показатель его теплопроводности.
Теплоизоляционный материал на основе древесных отходов и пенополиуретана был исследован на содержание изоционатов и аминов, веществ, которые могут наносить вред здоровью человека. Были построены зависимости,
показывающие, что чистый пенополиуретан, без добавления древесных отходов
имеет наибольшее количество вредных летучих веществ.
Таким образом, на основе древесных отходов и пенополиуретана получен
теплоизоляционный материал следующего состава: полиол – 44,44 – 41,67 %,
полиизоционат – 35,56 – 33,33 %, опилки – 20 – 25 %, с теплопроводностью в
диапазоне – 0,0213 – 0,0238 Вт/(мºК), что соответствует ГОСТ 16381-77 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Классификация и общие
требования».
Сотрудниками ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственного
технологического университета растительных полимеров» разработана технология брикетирования древесных отходов с использованием связующей композиции на основе механоактивированного технического гидролизного лигнина.
В процессе работ по заготовке древесины и её дальнейшей переработки
только 28 % первоначального дерева становится пиломатериалом, остальное
становится отходами.
Древесные отходы возможно брикетировать без связующих, так как они
содержат в своем составе природный лигнин, который пластифицируется при
прессовании и является связующим веществом. Однако с целью улучшения потребительских свойств брикетов и утилизации многотоннажных отходов целесообразно введение в состав брикета гидролизного лигнина, предварительно
подвергнутого физико-механической обработке. Гидролизный лигнин – уни-
120
версальный сорбент, улучшающий структуру и другие физико-химические показатели брикетов.
С целью исследования изменения структуры наполнителя топливного
брикета – технического гидролизного лигнина исследовалась возможность его
механоактивации в планетарной мельнице Fritch «Pulverisette 5». Крупность исходной фракции – 3мм, время механоактивации ТГЛ – 5 и 10 минут. Спектроскопические исследования качественного группового состава исходных и механоактивированных образцов были выполнены на УФ – спектрофотометре
Shimadzy UV-2600 с интеграционной сферой IRS-2700 Plus для твердых образцов. УФ-спектры исходного и механоактивированного лигнина представлены
на рисунке.
Предварительными поисковыми экспериментами установлен интервал
варьирования состава топливного брикета: опилки (3 мм) – 75-80 % масс, ТГЛ
25-20 % масс. Оптимальное время механоактивации ТГЛ при указанных условиях составляет 5 минут.
Таким образом, изменения внутренней структуры брикета за счет введения механоактивированного гидролизного лигнина выражаются в улучшении
прочностных характеристик топливного брикета и в повышении его потребительских характеристик в целом.
Проведено эколого-экономическое обоснование ресурсосберегающего
проекта производства топливных брикетов инновационного состава. Оценка
влияния сжигания топливных брикетов на окружающую среду и построенная
карта рассеивания выбросов выявили, что применение топливных брикетов рекомендованного состава в котельных установках не способствует превышению
существующих экологических норм.
121
7.
Состояние
энергетической
и лесоразведения. Направления ее развития
базы
лесовосстановления
В лесном комплексе России большинство технологических операций,
начиная от сбора семян с растущих деревьев до заготовки древесины при
рубках ухода и главных рубках, включая все виды работ при выращивании
посадочного материала в открытом и закрытом грунте, лесовосстановление
на вырубках и гарях в равнинных и горных лесах и лесоразведение на всевозможных неудобиях, выполняется машинами и орудиями на тракторной
тяге.
В настоящее время тракторный парк в лесостепной и степной зонах
страны представлен сельскохозяйственными тракторами на колесном ходу
Т-40АМ, ЛТЗ-60АБ, МТЗ-80/82, Т-25, Т-30А, самоходным шасси Т-16М и на
гусеничном – ДТ-75М; в незначительном количестве тракторами общего назначения Т-100ТГС, Т-130 и Т-170. Специальных лесных тракторов практически нет. В лесных зонах кроме перечисленных тракторов сельскохозяйственного и общего назначения используются специальные лесные тракторы
ЛХТ-55, ЛХТ-100-04(06), ТЛТ-100, ТДТ-55А, ТТ-4М и на их базе агрегатные
лесосечные машины: валочные, валочно-трелевочные, трелевочные, сучкорезные.
Доля лесохозяйственных тракторов ЛХТ-55, ЛХТ-100-04(06) в общем
парке отрасли еще 20 лет тому назад составляла всего лишь 2,5 %. Сейчас их
и того меньше. Применение не приспособленных тракторов из других отраслей и другого назначения для выполнения многих специфических технологических операций, например, расчистка вырубок от порубочных остатков, валежника и пней; подготовка почвы, посадка леса и агротехнический уход за
культурами на нераскорчеванных вырубках; осветление культур, прореживание, санитарные, проходные и постепенные рубки; содействие естественному
возобновлению леса.
Эти группы работ характеризуются наличием большого количества препятствий, ряд из которых представляют собой растущие деревья, молодой подрост ценных пород, напочвенный покров. Эти и другие факторы обуславливают
специфические требования: повреждения оставляемых на корню деревьев не
должно превышать 3 %, обдир коры на участке ствола длиной не более
122
10…15 см и шириной до 5 см, поломка боковых ветвей не более 5 %, сохранность подроста не менее 70…80 %, минерализация почвы движителями трактора не более 20 %. Допустимое удельное давление на почву до 60 кПа. Работа на
вырубках связана со встречей движителей трактора с пнями и валежником, которые вызывают резкий рост нагрузки на раму трактора, интенсивный износ,
деформации и выход из строя самих движителей.
Эти особенности условий работы тракторов и на их базе агрегатных машин не учитываются в конструкции энергетических средств, разработанных и
подобранных по своим параметрам применительно к условиям сельскохозяйственных полей. Поэтому применение тракторов типа ДТ-75МН, Т-150,. Т-4А,
Т-150К, МТЗ-80/82 и других им подобных в лесном хозяйстве ограничено или
невозможно. Это является главной причиной низкого уровня механизации работ, выполняемых под пологом леса и на нераскорчеванных вырубках.
Сравнивая основные технические данные лесных тракторов с применяемыми в лесном хозяйстве тракторов ДТ-75М и Т-150 (табл. 2), можно отметить,
что специальные лесные тракторы менее энергоемки, но более материалоемки.
Так у наиболее близких по мощности двигателя тракторов ЛХТ-55 и ТТ-4М по
сравнению с ДТ-75М и Т-150 меньше соответственно на 58,3 и 73,3 %, а металлоемкость больше на 65,4 и 58,1 %.
Таблица 2
Основные технические показатели лесных тракторов
в сравнении с тракторами ДТ-75М и Т-150
№
Показатели
ЛХТ55
ТДТ55А
2
Мощность двигателя,
л.с.
Сила тяги трактора,
кН:
– на низшей передаче
– на высшей передаче
Масса трактора, кг
3
80
4
80
56,0
58,0
91,4
116,1
33,6
40,5
8,0
9100
8,0
8700
11,4
12500
28,7
13600
6,0
6450
25,0
7080
п/п
1
1
2
3
Марки тракторов
ЛХТТТДТ100-04
4М
75М
(06)
5
6
7
120
170
90
Т150
8
152
123
1
2
Энергоемкость, л.с./т
Металлоемкость, кг/л.с.
Ширина гусеницы, мм
Среднее удельное давление на почву, кПа
3
8,79
113,75
440
45,0
4
9,20
108,75
440
44,0
5
9,60
194,17
640
40,0
Окончание табл. 2
6
7
8
12,50 13,95 21,47
80,00 71,67 46,58
550
450
450
38,0
45,0
46,0
Несмотря на то, что металлоемкость и, следовательно, масса лесных
тракторов существенно больше, но среднее удельное давление на почву практически одинаково. Это объясняется тем, что лесные тракторы имеют бóльшую
опорную базу и в них применены траки увеличенной ширины.
Одним из основных параметров ходовой системы гусеничных тракторов
является отношение длины ее опорной базы и колеи трактора. Это соотношение
влияет на потери мощности на поворот. Наименьшие потери при отношении
близким к единице.
В лесных тракторах это отношение равно 1,37 (ЛХТ-55, ТДТ-55А), и 1,33
(ЛХТ-100-04(06) и 1,4 ТТ-4М), т.е. значительно больше единицы. При опускании
ведущего колеса опорная база трактора возрастает на 23 , что еще больше оказывает вредное воздействие при повороте гусеничного движителя на почву. Поворот
гусеничного трактора на угол 90° на торфяно-болотной почве сопровождается повреждением и сдвигом до 95 напочвенного покрова, а на минеральной почве – до
75 %. Радиус поворота гусеничной машины, при условии наименьшей площади
срыва напочвенного покрова, должен превосходить конструктивный в 2,5–3,5
раза. А это ограничивает возможности использования техники на рубках ухода,
которые, как известно, проводятся под пологом леса и среди насаждения.
Уменьшить отношение опорной базы и колеи трактора можно за счет либо увеличения колеи трактора, либо уменьшения опорной базы или соответствующих изменений одновременно обоих параметров.
Однако увеличение колеи и, следовательно, габаритного размера трактора по ширине, который и так уже запредельный (более 2,5 м при нормативном
значении 1,8 м), неприемлемо из-за ограничения, определяемого количеством
деревьев на единице площади.
С увеличением количества деревьев на одном гектаре плотность распре-
124
деления их увеличивается от при N = 435 шт/га до при N = 10500 шт/га, а среднее расстояние между деревьями, определяемое по формуле S m = 0,5/ ρ , где
ρ – плотность распределения, ρ =N/A; N – количество деревьев на площади А
(га), наоборот уменьшается соответственно, от 0,49 до 2,38 м. Характер изменения плотности распределения и расстояния между деревьями позволяет оценить возможности использования современных применяемых в лесном хозяйстве тракторов по одному из габаритных размеров – ширину (рис. 32).
Рис. 32. Типаж тракторов в увязке с таксационными параметрами
насаждений для работы под пологом леса
Если сопоставить, с одной стороны, плотность распределения деревьев и
расстояние между ними, а с другой стороны, габаритную ширину тракторов В,
то видно, что проходимость лесохозяйственных тракторов возможна при числе
стволов менее 500 шт/га, сельскохозяйственных тракторов класса 9–30 кН – в
максимальных пределах до 500–700 шт/га и только трактор Т-25 может использоваться в насаждениях с количеством деревьев до 1200 шт/га.
Следовательно, современные тракторы отечественной конструкции в
большинстве своем не рассчитаны для работы под пологом леса, имеющим
разную плотность распределения деревьев. Поэтому отечественная технология
рубок ухода во многом повторяет рубки главного пользования. Лесосеки, отве-
125
денные для механизированных рубок ухода, разбивают на пасеки, шириной
16…20м, между которыми прокладывают коридоры и ленты. Затем следует выборочная валка деревьев под углом 15…30° к ближайшему технологическому
визиру, обрубка сучьев, трелевка хлыстов с помощью лебедки и складирование
возле технологического коридора.
Цель направленной валки деревьев – это снизить повреждаемость оставшегося на корню древостоя. Но повреждения не исключаются, и их последствия нередко губительны. Например, обдир коры растущего бука снижает качество древесины, превращая ее в дрова. В технологических коридорах и лентах
скапливаются обрезные сучья с лиственной и хвойной массой, что увеличивает
пожароопасность.
Из-за технологических коридоров площадь, занятая лесом, снижается до
20 %.
Существующая технология многооперационна и характеризуется большими затратами ручного труда. Она не позволяет осуществить комплексную
машинизацию всего технологического процесса рубок ухода. Применение малогабаритных тракторов, имеющих малую габаритную ширину и способных
свободно перемещаться под пологом леса, маловероятно, так как при прореживании возникают большие нагрузки и опрокидывающий момент. Необходимы
тракторы и на их базе агрегатные машины, которые при выполнении технологического процесса прокладывают путь перемещения, не нарушая при этом лесоводственно-экологические требования, обеспечивая равномерную плотность
распределения стволов по площади.
В этом направлении перспективна Скандинавская технология, по которой
технологические коридоры необязательны, а харвестер и форвардер перемещаются под пологом леса, выбирая подлежащие удалению деревья. Харвестер
спиливает дерево, обрезает сучья и раскряжевывает ствол на сортименты, оставляя их на границе полосы движения. Следующий за харвестером форвардер
своим грейферным захватом равномерно распределяет ветви впереди себя в
пределах колеи. Происходит рассредоточение ветвей, которые играют роль
подстилки под колеса форвардера, что предохраняет почву от колееобразования, а корни растущих деревьев от повреждений и обрыва.
Для работы под пологом леса наиболее вероятно применение харвестеров
типоразмеров «Norkar 350» и «Makeri 34Т» (Финляндия). Из отечественных и
126
производимых в странах СНГ заслуживают внимания тракторы «Агромаш
50Т», «Агромаш 60Т» и «Агромаш 85ТК» (РФ, МТЗ); ХТЗ 5020, ХТЗ 6021 (Украина) и ряд других.
Эти тракторы, по сравнению по сравнению с лесными тракторами
ЛХТ-55 и ТДТ-55А, имеют меньшие габаритные размеры и, следовательно, они
в меньшей степени будут повреждать напочвенный покров и растущие деревья.
Остро стоит вопрос снижения давления опорных катков гусеничного
движителя. В лесных тракторах применена рычажно-балансирная подвеска
опорных катков, диаметр которых 670 мм, расстояние между осями вращения
770 мм. Шаг гусеничных лент 145 мм. Поддерживающие ролики отсутствуют.
Пни, валежник и различные неровности не позволяют сильно натягивать
гусеничную ленту, превращая ее в жесткую дорожку, обеспечивающую равномерное распределение давления на всей площади контакта гусеницы с почвой.
При этом отношение расстояния между точками опоры соседних катков и шага
гусеницы должно быть не более 1,7, т.е. lk/ t≤1,7. В лесных тракторах
lk/ t=5,3 или в три раза больше допустимого значения.
Кроме того в лесовосстановлении сложилась крайне неблагоприятная ситуация в обеспечении высоких технико-экономических показателей работы
машинно-тракторных агрегатов.
Тракторы ЛХТ-55 и ТДТ-55А относятся к классу тяги 3, а ЛХТ-100 и его
модификации ЛХТ-100-04(06) к классу 4. Они развивают максимальное тяговое
усилие на низшей передаче соответственно до 50 и 90 кН. Лесохозяйственное
производство, за неимением специальных лесных тракторов меньшего класса
тяги, вынуждено использовать их не только для корчевания пней, сбора и удаления порубочных остатков, но и для подготовки почвы (нарезка борозд, образование микроповышений), посадки сеянцев и саженцев, агроухода, осветления
культур и т.п. Практически все применяемые машины выполняют технологические операции за счет мощности двигателя, передаваемой через движители
трактора.
Сопротивление лесохозяйственных машин и орудий различно и колеблется в пределах 3…21 кН (табл. 3), а коэффициент использования силы тяги
трактора всего лишь 0,13…0,46, т.е. огромные материальные средства выбрасываются «на ветер». Условия вырубок не позволяют увеличивать рабочие скорости, применять многомашинные широкозахватные агрегаты. Остается только
127
один путь – иметь широкую гамму лесных тракторов класса 0,9; 1,4; 2; 3; 4; 5 и
более, а также самоходные шасси класса 0,6. Тракторы класса 4; 5 и более необходимы для корчевания пней, обработки каменистых почво-грунтов, террасирования склонов и других энергоемких видов работ.
Что касается питомнического комплекса машин, то в качестве тяговоэнергетической базы могут быть приняты самоходные шасси СШ-2540 и ВТЗ30СШ и трактор ЛТЗ-60АБ. Для выполнения более энергоемких работ, как выкопка посадочного материала, перешколивание сеянцев необходимы колесные
тракторы класса 1,4 и 2 с колесной формулой 4 к 4 и управляемыми передними
колесами. Трактор класса 2 – с передними и задними ведущими колесами одинакового размера.
Таблица 3
Показатели использования трактора ЛХТ-55 на лесокультурных работах
Виды работ
Марка
орудия
Нарезка двухотвальных борозд
Образование
микроповышений
Плуг
ПКЛ-70
4,7
45,8
12,6
0,27
Плуг
ПЛМ-1,5
4,7
45,8
21,0
0,46
2,3
45,8
11,5
0,25
7,3
22,7
3,0
0,13
п/п
1
2
3
4
Сажалка
Посадка леса МЛУ-1А
КультиваАгроуход за тор
культурами
КЛБ-1,7
Рабочая
скорость,
км/ч
Сила
тяги
трактора,
кН
Сопротивление
орудия,
кН
Коэффициент использования
силы тяги
трактора
Для лесовосстановительных и лесозаготовительных работ необходимы
тракторы не только разного класса тяги, но и энергонасыщенные, соответствующие лесоводственно-экологическим и технико-экономическим требованиям. Современная наука имеет большой научный задел и готова предложить
128
тракторостроителям прогрессивные эколого – и энергосберегающие технологии
создания лесных культур на равнинных и горных вырубках, рубок ухода и
главной рубки, основанные на применении комбинированных, универсальных
и эшелонированных машинно-тракторных агрегатов, использовании неэнергоемких видов деформации почво-грунтов и способов удаления пней, корней и
других препятствий.
Движение тракторов на вырубках и под пологом леса связано с преодолением препятствий (пней, валежника), что вызывает колебания остова и кабины
трактора, создает тяжелые условия для работы тракториста – оператора и снижает качество выполняемых работ. Для этих условий лучше всего подходят
тракторы с индивидуально – независимой рычажно-балансирной подвеской.
Прототипом этих тракторов может быть принят трактор Т-80Л, опытный и
единственный образец которого был разработан еще в 1981 г. Колесная формула 4 к 4, колеса широкопрофильные одинакового размера. При крутом повороте
передние колеса поворачиваются в одну сторону, а задние в другую, что
уменьшает радиус поворота и повышает маневренность.
Для повышения устойчивости трактора следует применить развесовку –
60 % на переднюю ось за счет смещения двигателя вперед и 40% на заднюю
ось. В этом случае масса трактора в агрегате с навесной машиной будет распределена равномерно по всем опорам.
Концепция трактора для работы под пологом леса и на сплошных рубках
должна рассматриваться как концепция агрегатной машины, учитывающей
возможность свободного движения и осуществления технологических операций без нанесения вреда окружающей среде; устойчивая в продольном и поперечном направлениях при валке деревьев, раскряжевке и погрузке сортиментов
с помощью гидроманипулятора, установленного на машине; реализующая
мощность двигателя как через свои движители, так и через гидропривод рабочих органов активного действия и систем управления.
129
Заключение
Прогресс в области лесовосстановления возможен на пути комплексного
решения имеющихся проблем в технологиях и механизации заготовки и обработки семян древесных и кустарниковых пород, выращивания посадочного материала в открытом и закрытом грунте, расчистки вырубок от порубочных остатков и пней, подготовки почвы под посадку лесных культур и др. На всех
стадиях и технологических операциях необходимы технологии и средства механизации, позволяющие выращивать высокоэффективные насаждения с минимальными энергетическими и материальными затратами.
Полученные авторами научные результаты вносят многие имеющие теоретическое и практическое значения положения и рекомендации. К этому относятся переход к выращиванию укрупненного посадочного материала хвойных и
лиственных пород без перешколивания, представляет большой интерес научно
обоснованное сочетание подрезки корней и обрезки вершин сеянцев в процессе
их роста в открытом грунте. Разработанные комплексы машин для работы в питомниках различных размеров по площади, в том числе и малых на вырубках, а
также для работы в теплицах позволяют механизировать все технологические
операции от подготовки почвы до выкопки сеянцев, укрупненных сеянцев и
саженцев, сократить время на выращивание и количество операций, а следовательно, материальные затраты, одновременно обеспечивая высокое качество
посадочного материала.
Особый интерес представляют данные о влиянии обрезки вершин и подрезки корней сеянцев дуба черешчатого. Выявлено положительное влияние
осенней обрезки вершин на прирост, увеличение боковых ветвей, листовой
поверхности и диаметра стволика. Подрезка корней также целесообразна, так
как формируется мочковатая корневая система, гарантирующая более высокую приживаемость растений, высаженных на лесокультурной площади. При
этом выкопка сеянцев дуба должна быть на глубине большей глубины подрезки корней.
Возросший интерес в последние несколько лет к производству посадочного материала с закрытой корневой системой, широко применяемому в Скандинавских странах, пока ограничен зоной средней и северной тайги. Перенос,
например, шведской технологии в условия южной тайги, лесостепной и степ-
130
ной зон нашей страны, к сожалению, не может дать положительных результатов. Прежде чем создавать центры по выращиванию сеянцев с закрытой корневой системой особенно в лесостепной и степной зонах, необходимы дополнительные исследования, связанные с размерами «кома», глубиной и времен года
посадки, с выбором типа, материала и конструкции кассет и т. п.
Технологии лесовосстановления в различных типах леса определяются в
определенной степени используемыми технологиями и машинами лесопользования. Сплошные рубки, хлыстовая трелевка, полосная расчистка вырубок от
порубочных остатков и пней не создают условия для успешного лесовосстановления.
Прогресс возможен на базе перехода к сортиментной заготовке и вывозке
древесины многооперационными машинами (харвестеры, процессоры и форвардеры), к сплошному удалению надземной части пней путем дробления их и
разбрасывания их по территории вырубки, сплошной обработке почвы бороной
дисковой клавишной в двух взаимноперпендикулярных направлениях и дважды
в течение летнего сезона.
Применение данных взаимоувязанных технологий лесопользования и лесовосстановления обеспечивают высокую технологическую культуру работ,
уничтожение порослевой способности осины, снижение энергоемкости и материалоемкости как машин, так и технологических операций; использование
тракторов общего назначения различного класса тяги и полную машинизацию
всех видов работ в процессе выращивания насаждений; увеличение рабочих
скоростей и производительности на 35…50 %.
131
Библиографический список
1. Бартенев, И. М. Расчет и проектирование лесохозяйственных машин
[Текст] : учеб. пособ. / И. М. Бартенев. – Воронеж, 2010. – 338 с. – Электронная
версия в ЭБС «ВГЛТА», ЭБС «Лань».
2. Бартенев, И. М. Совершенствование технологий и средств механизации
лесовосстановления [Текст] : моногр. / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк,
В. И. Казаков ; под ред. И. М. Бартенева. – М. : Флинта: Наука, 2013. – 208 с.
3. Винокуров, В. Н. Механизация лесного и лесопаркового хозяйства
[Текст] / В. Н. Винокуров, Г. В. Силаев, В. И. Казаков. – М. : Лесн. пром-сть,
2006. – 429 с.
4. Драпалюк, М. В. Перспективные технологии выращивания
посадочного материала в лесных питомниках [Текст] : моногр. /
М. В. Драпалюк. – Воронеж, 2006. – 247 с.
5. Жданов, Ю. М. Технологии и средства механизации
агролесомелиоративных работ [Текст] / Ю. М. Жданов, И. М. Бартенев. –
Волгоград : ВНИАЛМИ, 2011. – 192 с.
6. Жаденов, В. С. Технология и оборудование лесозаготовок (этапы
развития) [Текст] : учеб. пособие / В. С. Жаденов, А. Н. Заикин,
В. В. Шелгунов. – Брянск : БГИТА, 2002. – 592 с.
7. Казаков, В. И. Технология и механизация выращивания посадочного
материала в питомниках лесной зоны [Текст] : моногр. / В. И. Казаков. –
М. : ВНИИЛМ, 2001. – 186 с.
8. Конструкции и параметры машин для расчистки лесных площадей
[Текст] : моногр. / И. М. Бартенев, М. В. Драпалюк, П. И. Попиков,
Л. Д. Бухтояров. – М. : Флинта: Наука, 2007. – 208 с.
9.
Родин,
С.
А.
Эколого-ресурсосберегающие
технологии
лесовосстановления и моделирование выращивания культур ели на вырубках в
зоне хвойно-широколиственных лесов [Текст] : моногр. / С. А. Родин. –
М. : МГУЛ, 2002. – 212 с.
132
Учебное издание
Иван Михайлович Бартенев
Михаил Валентинович Драпалюк
Владимир Иванович Казаков
Петр Иванович Попиков
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
И МЕХАНИЗАЦИИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ
И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАБОТ
Учебное пособие
Редактор А.С. Люлина
Подписано в печать 09.10.2014. Формат 60×90 /16. Объем 8,25 п. л.
Усл. печ. л. 8,25. Уч.-изд. л. 8,4. Тираж 80 экз. Заказ
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
РИО ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8
Отпечатано в УОП ФГБОУ ВПО «ВГЛТА»
394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа