CC BY
15
УДК 630.31: 658.511.3
ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С
ЛЕСНОЙ СРЕДОЙ
Ступников Сергей Сергеевич
Магистрант лесоинженерного дела группы 11-1М Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева Россия, г. Красноярск Никончук Александр Владимирович к.т.н., доцент кафедры Технологии и оборудования лесозаготовок Декан лесоинженерного факультета Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева Россия,г.Красноярск
Аннотация: выявление степени уплотнения почвы при использовании различных технологий лесосечных работ является актуальной задачей.
Проведенное исследование на территории Томской области показало, что наименьшее травмирующие почву технологии являются сортиментами и хлыстами, наиболее травмирующие являются заготовка деревьями.
Ключевые слова: лес, почва, взаимодействие, технология, уплотнение, анализ, заготовка, метод.
FORESTRY TECHNOLOGY IN COLLABORATION WITH THE FOREST
ENVIRONMENT
S.S. Stupnikov
Master of Forest Engineering business group 11-1M Siberian State Aerospace University named after Academician MF Reshetnev
Russia, Krasnoyarsk
A.V. Nikonchuk
P.h.d., Associate Professor, Department of Technology and logging equipment
Dean of the Faculty of Forestry Siberian State Aerospace University named after Academician MF Reshetnev
Russia, Krasnoyarsk
Annotation: The actual problem for the scientists is the identification of the degree of soil compaction while using different technologies of logging operations.
The comparative analysis of technologies carried out at the enterprises in the Tomsk region shaded showed that the most damaging soil are assortment and whiplash technologies and to a lesser extent the technologies of harvesting the trees.
Keywords: forest, soil, teamwork, technology, sealing, analysis, preparation, method.
Известно, что лес является источником многих значимых для человека вещей, основными из которых является древесина, фитомасса ассимиляционного аппарата
деревьев, а также экологическая составляющая лесов. Для заготовки древесины и ассимиляционного аппарата лес подвергают рубкам, которые подразделяются на рубки главного пользования и рубки ухода за лесом. Основной задачей первых, проводимых в спелом лесу, является заготовка древесины, вторых, проводимых в неспелом лесу, -улучшение породного и качественного состава будущего леса. Заготавливаемая при всех видах рубок древесина является одним из немногих возобновляемых видов природных ресурсов, представляющих ценнейшее сырье для многих видов промышленности и находящих практически неограниченный рынок сбыта, как в нашей стране, так и за рубежом. Последнее обстоятельство позволяет привлекать в Российскую Федерацию необходимые валютные ресурсы, в количествах хотя и меньших, нежели от экспорта нефти и газа, но, при грамотном пользовании лесом, не ограниченных во временной перспективе [2].
То есть, можно обоснованно говорить о том, что эффективность технологического процесса рубок главного пользования лесом заключается не только в сиюминутных экономических выгодах от заготовки и реализации древесины, но и в сокращении оборота рубки хозяйственно ценных древесных пород, а также поддержании прочих полезностей леса [3].
Сложная, многообразная проблема взаимодействия лесозаготовительной техники и технологии ее работы с лесной средой изучалась большой плеядой отечественных и зарубежных ученых. Априори можно утверждать, что изучаемая проблема может быть разделена на две основные составляющие: воздействие на лесные почвогрунты и воздействие на оставляемые и будущие биотические компоненты насаждения [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10].
Из трудов ученых лесоводов известно, что после воздействия лесозаготовительной техники на лесные почво-грунты они могут быть подразделены на улучшенные, ухудшенные и малоизмененные. В свете работы и данных других авторов можно предположить, что к улучшенной будет относиться почва с плотностью 1,0-1,4 г/см3 (оптимальной), к малоизмененной - с плотностью 0,8-1,0 г/см3 (рыхлой), а к ухудшенной - сплотностью 1,5-1,7 г/см3 и более (высокой) [8, 9, 10].
Анализируя литературные источники, было выявлено, что плотность почвы изменяется во времени. Процесс самоуплотнения почвы зависит от структуры почвы и количества осадков. При достижении определенной плотности почвы процесс самоуплотнения практически прекращается. Эта плотность называется равновесной. Оптимальное же значение плотности ниже равновесного примерно на 500 кг/м3. А так как ходовые системы уплотняют почву дополнительно, то этот факт говорит об отрицательном воздействии ходовых систем на почву [3, 11]. Так же авторы выяснили, что в зависимости от уровня машинизации и применяемой техники, применяются три технологии процесса лесосечных работ:
- Сортиментная машинизированная: валка, обрезка сучьев и раскряжевка харвестером, трелевка форвардером: сорт (х+ф);
- Деревьями, машинизированная: валка валочно-пакетирующей машиной, трелевка скиддером (трелевочный трактор с пачковым захватом): дер (ВПМ+ТТ);
- Хлыстовая механизированная (традиционная): валка бензопилой, обрезка (обрубка) сучьев бензопилой (топором), трелевка чокерным трелевочным трактором: хлыст (б/п+ТТ).
В работе Гедроить Г.И. [11] проведены исследования на основе которых было получено уравнение регрессии для определения плотности почвы и глубины следа в зависимости от максимального давления на почву и количества проходов машин.
Используя эти уравнения мы провели исследования, как уплотняется почва и образуется колея при рассматриваемых нами технологиях, при этом изначально задались
ограниченным количеством проходов машин пять, три и один. Для того чтобы сравнить с результатами, полученными в работе автора [11]. Результаты расчета представлены в таблице 1
Таблица 1 - Влияние на почву максимального давления машин и количества проходов._
Технологии заготовки Q-максимальное давление на грунт, МПа п-количество проходов р-уплотнение почвы в слое 0200 мм, кг/м3 И-высота колеи, мм
Деревьями 0.11 5 1456 53
Сортиментами 0.09 5 1421 48
Хлыстами 0.07 5 1381 43
Деревьями 0.11 3 1436 48
Сортиментами 0.09 3 1401 43
Хлыстами 0.07 3 1362 38
Деревьями 0.11 1 1417 43
Сортиментами 0.09 1 1382 38
Хлыстами 0.07 1 1342 33
Рисунок 1 - Зависимость плотности почвы р от максимального давления на почву qkпри различном количестве проходов по одному следу п.
55
30 -I-1-1-1-1-1
70 80 90 100 110 120
q(Kna)—»
Рисунок 2 - Зависимость глубины следа h от максимального давления колес на почву qk при различном количестве проходов по одному следу n.
Вывод:
При работе в условиях дерново-среднеподзолистых почв все рассмотренные системы машин по-разному изменяли её физические свойства, вырабатывая колею.
Системы машин «харвестер + форвардер» сортиментной технологии и хлыстовая технология в меньшей степени травмировали почвенный слой по сравнению с технологией заготовки деревьями.
По нашим расчетам эти технологии оставляют наименьшую колею примерно на 18-20 мм, а так же в меньшей степени уплотняют почву примерно на 30-50 кг на один кубический метр.
Самое большое уплотнение почвы оказывал скиддер в 1633 кг/м3, он же создавал наибольшую колею в 120 мм, это в большей степени связано с его параметрами. Максимальный объем трелюемой пачки у скиддера составляет 6 кб.м, тем самым ему приходится большее количество раз проходить по одному и тому же месту, при том, что его максимальное давление на грунт из рассматриваемых трелёвочных механизмов наименьший. Здесь сыграл тот факт, что при анализе рассматриваемых систем машин в исходные данные, для расчета уплотнения и глубины колеи, были заложены одинаковые размеры лесосек 500 метров на 1000 метров или 50 га и одинаковая схема размещения трелёвочных волоков. Соответственно опираясь на полученные данные, для приближения результатов скиддера к результатам других рассматриваемых систем машин, необходимо откорректировать размеры лесосеки. То есть, чтобы глубина колеи составляла примерно 100 мм необходимо уменьшить глубину лесосеки примерно на 100 метров, опираясь на объём формируемых пачек лесоматериалов с одной стоянки валочно-пакетирующей машиной и объём трелюемой пачки скиддером.
Форвардер выигрывает в этом плане, так как его трелюемая пачка составила 9 кб.м и многоосность позволяет распределить нагрузку на большую площадь.
Что касается классической технологии заготовки хлыстов и сортиментов, то они показали самые лучшие результаты. При больших площадях лесосек (делян) в нашем случае 50 га мы рекомендуем использовать хлыстовую технологию заготовки а, по мнению авторов [ 1 ] хлыстовая технологии вообще рекомендована к применению от 20 га.
При малых площадях делянок предпочтительнее реализация заготовки деревьями, т. к. при этом снижается вероятность многократного проезда техники по
260
волокам, что в свою очередь уменьшает колееобразование при меньшем уплотнении верхних слоев почво-грунтов.
Библиографический список:
1. Сравнение технологий лесосечных работ в лесозаготовительных компаниях Республики Карелия [Текст] / В. С. Сюнёв [и др.]. - Уашша1а : Уашша1ап Кщарато Оу, 2008. -127 с.
2. Мелехов, И. С. Лесоводство [Текст] / И. С. Мелехов. М. : ВО «Агропромиздат», 1989 . - 302 с.
3. Григорьев, И. В. Технологические аспекты сохранения биоразнообразия леса при проведении сплошных рубок [Текст] / И. В. Григорьев, А. И.Жукова // Санкт-Петербургская лесотехническая академия. : сб. ст. - СПб., 2005. - № 173 - С. 52-58.
4. Мелехов, И. С. Лесоведение. [Текст] / И. С. Мелехов. - М. : Лесная промышленность, 1980. - 405 с.
5. Плюснин, И. И. Мелиоративное почвоведение. [Текст] / И. И. Плюснин. - М. : Колос, 1971. - 215 с.
6. Плюснин, И. И. Мелиоративное почвоведение [Текст] / И. И. Плюснин, А. И. Голованов. - М. : Колос, 1983. - 192 с.
7. Ковда, В. А. Почвенный покров. Его улучшение, использование и охрана. [Текст] / В. А. Ковда. М. : Наука, 1981. - 250 с.
8. Калини, М. И. Истоки плодородия. [Текст] / М. И. Калини. - Киев : Вища школа, 1986. - 230 с.
9. Роде, А. А. Система методов исследования в почвоведении. [Текст] / А. А. Роде. Новосибирск : Наука, 1971. - 92 с.
10. Средощадящие технологии разработки лесосек в условиях Северо-Западного региона Российской Федерации [Текст] : учебное пособие для вузов / Григорьев И. В. [и др.] СПб.: СПбГЛТА, 2008. - 176 с.
11. Гедроить, Г. И. Уплотнение почв ходовыми системами сельскохозяйственных машин [Текст] / Г. И. Гедроить // Агропанорама. - 2010. - № 6 - С. 8-12
