Особенности естественного возобновления при различных технологиях рубок

Литература

1. Легасов В.А Водородная энергетика / В.А. Легасов // Природа. - 1977. - № 3.

2. Перспективные автомобильные топлива. - М.: Транспорт, 1982.

3. Подгорный, Л.Н. Применение водорода в качестве топлива для тепловых двигателей / Л.Н. Подгорный, И.А. Варшавский, Г.Б. Талда// Вопр. атомной науки и техники. - М.: ИАЭ АН СССР, 1978.

4. Смаль, В.Ф. Перспективные топлива для автомобилей / В.Ф. Смаль, Е.Е. Арсенов. - М.: Транспорт, 1970.

----------♦------------

УДК 634.982 Е.М. Рунова, В.А. Савченкова

ОСОБЕННОСТИ ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ РУБОК

Соотношение способов рубок и восстановления леса - важнейший узловой вопрос, от решения которого в значительной степени зависит развитие лесного хозяйства и лесной промышленности. Однако на протяжении уже многих лет единый подход к решению этого вопроса, определяемого самой природой леса, на практике заменяется ведомственными подходами, не учитывающими принципов рационального природопользования.

Леса страны неоднородны не только по своим природным особенностям, но и по народохозяйственному значению, в связи с чем также недопустим шаблонный подход при решении вопросов о способах рубок и восстановлении леса на основе только преимуществ в затратах на них. Практически не учитываются в расчетах экономической эффективности способов рубок и восстановления леса защитные и средообразующие функции, которые выполняют эксплуатационные леса второй и третьей группы, а также реальная возможность выращивания насаждения из посаженных лесных культур в том или ином районе. При обосновании способов рубок и восстановления некоторые авторы считают, что необходимо исходить из общего соотношения затрат на лесовыращивание и получаемого при этом эффекта, причем применительно к конкретным насаждениям, а не к абстрактному древостою [8-9].

При проведении выборочных, постепенных, а также сплошных, рубок с сохранением подроста производительность труда на лесосечных работах часто ниже, чем на сплошных рубках без сохранения подроста. Однако, по мнению многих авторов, затраты, связанные с потерей производительности на лесосечных работах, значительно перекрываются затратами на лесовыращивание при создании лесных культур [1; 3].

Сохранение молодого поколения леса при сплошных рубках позволяет (в зависимости от высоты сохраненного подроста и молодняка) сократить (по сравнению с лесными культурами) не менее чем в 2-3 раза количество уходов за выращиваемыми древостоями, особенно за счет уходов за молодняками. По соотношению затрат труда и средств на рубку и восстановление леса наиболее эффективными являются сплошные рубки с сохранением подроста [2-3].

Проблема экологических последствий сплошных рубок с использованием лесозаготовительной техники в разных географических условиях освещена недостаточно полно. Имеющиеся сведения по отдельным регионам России касаются большей частью воздействия машин на почвенный и растительный покровы. Производственный опыт и исследования рубок главного пользования свидетельствуют о том, что в условиях высокоинтенсивного лесного хозяйства мало ценится и используется способность лесов к самовозобновлению.

При подготовке лесосек к рубке и в процессе их разработок уничтожается благонадежный подрост, имеющийся под пологом спелых и перестойных насаждений. Пассивное формирование естественных насаждений на вырубках ведет, как правило, к существенному затягиванию сроков лесовосстановления, смене пород [4].

Сплошные рубки вызывают, с одной стороны, усиление притока солнечной радиации из-за удаления древостоя, обусловливающее микроклиматические, почвенные и прочие экологические условия, с другой -повреждение или уничтожение (частичное или полное) лесозаготовительной техникой отдельных компонентов лесного биогеоценоза (подроста, подлеска, живого напочвенного покрова, почвы и т.д.). Поэтому влия-

ние сплошных рубок на лесные биогеоценозы в момент их проведения слагается из воздействия техники и влияния измененной солнечной радиации [5].

От принципа работы лесозаготовительной техники в значительной мере зависит характер ее воздействия на лесные биогеоценозы, а также последствия вызываемые ею. Для того чтобы предусмотреть тенденции изменений, связанных с применением лесозаготовительной техники, необходимо их выявить и адекватно описать. Это позволит своевременно устранить или смягчить отрицательное экологическое воздействие и использовать положительные явления, вызванные воздействием механизированных сплошных рубок [5].

В течение последних пяти лет на территории нашей страны при лесозаготовительных работах все чаще стали применять машины фирмы «Джон Дир». Систематические наблюдения за технологией разработки лесосек данной техникой позволили убедиться в ее высокой производительности, качестве выполняемых ею работ.

Сравнение качества разработки лесосек системой машин ЛП-19, или МЛ-119, МЛ-56, ЛП-33, ЛТ-188, с машинами фирмы «Джон Дир» позволяет сделать вывод, что, как с позиций лесной промышленности, так и с позиций лесного хозяйства, импортная техника является более эффективной. Но применение любой техники и механизмов должно сопровождаться соблюдением требований лесного законодательства.

С целью определения сохранности подроста на лесосеках были проведены исследования факторов, влияющих на ширину волока. При установлении факторов, определяющих ширину волока, было обследовано 211 волоков и замерено 120 пачек сортиментов.

Заготовка древесины осуществляется при помощи колесных харвестеров Тимберджек 1270D (дизельный двигатель John Deere JD6081 HTJ 03), которые укладывают сортименты сбоку от корпуса машины. Поэтому на ширину волока могут оказывать влияние параметры пачек сортиментов, состояние грунтов, число проходов форвардера, рельеф местности, сезон года, таксационные характеристики насаждения.

Ширина пачки зависит от числа сортиментов, их породы, объема пачки. Она колебалась от 0,76 до

1,4 м и в среднем составила 1,0 м. Зависимость ширины пачки от числа сортиментов приведена на рис.2. Данную зависимость можно описать следующим уравнением:

b = 0,0148  n + 0,8596 ,

где b - ширина пачки по кроне, м; n - число сортиментов, шт.

Чем больше количество сортиментов в пачке, тем больше ширина пачки. Коэффициент корреляции - 0,94.

При проведении лесозаготовительных работ с применением отечественной техники ширина волока

определяется параметрами трелюемых пачек деревьев, способом трелевки (хлыстов за вершины, деревьев за комли, сортиментов в полностью погруженном положении и т.д.), состоянием грунтов, числом проходов груженого трактора, рельефом местности, сезоном года, таксационными характеристиками насаждения при трелевке машинами ЛТ-154, МЛ-30, МЛ-56.

Зависимость ширины пачки от числа деревьев приведена на рис.1. Данную зависимость можно описать следующим уравнением:

b = 0,1239  n + 3,83,

где b - ширина пачки по кроне, м; n - число деревьев, шт.

Чем больше количество деревьев в пачке, тем больше ширина пачки. Коэффициент корреляции -

0,93. Сопоставление результатов зависимости ширины пачек от количества лесопродукции позволяет сделать вывод, что при увеличении количества деревьев и сортиментов в пачке ее ширина увеличивается.

Ширина 10 -

пачки, м g

6

4 -2 0 -0

Кол-во, шт.

♦деревья о - сортименты

Рис. 1. График зависимости ширины пачек от количества деревьев и сортиментов

По результатам замеров волоков на лесосеках, разработанных машинами фирмы «Джон Дир», построены гистограммы распределения волоков в процентах по ширине на рис. 2. Можно видеть, что большая часть исследованных волоков имеет ширину 4,5-5 метров.

50

гг

40 30 20 10 0

I

Ф

с;

ф

ф

С

о

то

4

4,5

Ширина волоков, м

Рис. 2. Гистограмма распределения волоков по ширине

На рис. 3 отображена гистограмма распределения волоков на лесосеках, разработанных отечественной техникой по хлыстовой технологии в процентах по ширине. Большая часть исследованных волоков имеет ширину 6-7 метров.

50

К

40 30 20 10 0

I

Ф

с;

ф

ф

П

о

то

5 6 7 8

Ширина волоков, м

Рис. 3. Гистограмма распределения волоков по ширине на лесосеках, разработанных отечественной техникой

Увеличение ширины пачки способствует расширению волока при проведении лесозаготовительных работ с применением отечественной техники.

Зависимость ширины пачек от объема сортиментов можно записать следующим уравнением (рис. 4):

Ь = 0,0289 • V 2п + 0,0958 • V + 0,6775 ,

где Ь - ширина пачек по кроне, м; Vп - объем пачек, м3, %.

Объём пачки, м

Рис. 4. График зависимости ширины пачек от их объема

Чем больше объем пачки, тем больше ширина пачки. Коэффициент корреляции - 0,94.

При сортиментной технологии с использованием машин фирмы «Джон Дир» в среднем число сортиментов в пачке составляет 3-6 шт., объем пачки колеблется от 1,35 до 3,81 м3. Ширина пачки изменяется за счет сжатия ее оставленными пнями и куртинами крупного подроста (высотой более 2,0 метра). Средняя ширина пачки составляет 1 м.

В среднем за один проход форвардер (Тимберджек 1710D, шестицилиндровый дизельный двигатель водяного охлаждения John Deere 6068 HTJ77 с турбонадувом) перемещает 18 м3 сортиментов, что составляет 9-11 проходов форвардера по волоку при среднем расстоянии трелевки 300 метров (рис. 5).

% 60 50

40

30

20

10

0

Рис. 5. Процентное соотношение количества проходов форвардера по волоку

Анализируя результаты замеров средней ширины волка, можно сделать вывод, что применяемая технология с использованием на лесозаготовках машин фирмы «Джон Дир» не влияет на ширину волока.

По сохранности подроста границей между пасекой и волоком принималась внешняя сторона следа форвардера, так как машина с него не сходила.

По своим конструктивным особенностям оборудование машин фирмы «Джон Дир» не оказывает влияние при повороте на подрост на пасеках. Более того, при разработке лесосек этими машинами живой напочвенный покров на волоках до 80% (в зависимости от сезона разработки, рельефа) остается в состоянии незначительного повреждения, препятствуя резкой смене травянистой растительности и соответственно задернению почвы. Данный факт актуален для богатых питательными веществами почв, особенно при зимней разработке лесосек. При проведении лесозаготовительных работ на таких почвах системой машин ЛП-19, МЛ-119, МЛ-56, ЛП-33, ЛТ-188 волоки подверглись более сильному задернению. Как показали многочисленные обследования, по истечению 5-10 лет сохраненный подрост на пасеках адаптировался, хвоя стала темно-зеленой, наблюдался прирост. И хотя пасеки зарастали лиственными породами, особенно по истечении 8-10 лет, сохраненный подрост хозяйственно ценных пород не подвергся угнетению и ежегодно прирастал. А волока так и остались невосстановленные в течение 5-10 лет после разработки лесосек. Характерным является факт, что только по краю таких вырубок имеет место последующее естественное возобновление, которое в первые 5 лет после вырубки обгоняет в росте сохраненные подрост на пасеках, но затем, после адаптации подроста к новым условиям местопроизрастания, наблюдается выравнивание прироста.

Положительным показателем является то, что при лесозаготовительных работах машинами фирмы «Джон Дир» в редких случаях погрузочные площадки размещаются на площади лесосеки. Как правило, заготовленные сортименты складируются в пределах придорожной зоны. И хотя в некоторых случаях сильное повреждение живого напочвенного покрова способствует хорошему самосеву хозяйственно ценных пород, все же максимально сохраненный живой напочвенный покров на всей площади лесосеки способствует лучшей адаптации сохраненного подроста, а отсутствие задернения не препятствует самосеву. Исследования позволили сделать вывод, что целостно сохраненный на всей площади лесосеки живой напочвенный покров практически не погибает от воздействия солнечных лучей и существенной смены составляющей его растительности не происходит.

48,2

32,1

14,3

1,8 і і 3,6 1 1

8 9 10 11 12

Кол-во проходов форвардера

Критерием, влияющим на сохранность подроста, является его высота. Наиболее сильно подвержен уничтожению и повреждению подрост высотой от 1,5 до 2,0 метров. Подрост высотой менее 1,5 метров выживает за счет своей гибкости, а подрост более 2,0 метров успевает в достаточной степени окрепнуть и выдерживает давление сортимента.

Важными критериями, оказывающими влияние на уровень сохранности подроста, являются степень его размещения и наличие подроста разного возраста. Особенно сильно повреждается и уничтожается равномерно размещенный подрост высотой от 1,5 до 2,0 метров:

- при зимней разработке лесосек;

- при склоне крутизной более 100;

- при запасе вырубаемого древостоя свыше 320 м3 на 1 гектаре в насаждениях с преобладанием сосны возрастом более 160 лет (объем кроны - 18-24% от объема ствола).

При наличии хотя бы одного из перечисленных условий количество подроста после рубки сохраняется до 30-40%, что является недостаточным для выполнения установленных требований действующими инструкциями. В остальных случаях, в частности, при равнинном рельефе, высоте подроста до 1,5 и свыше 2,0 метра, при использовании на лесозаготовках машин фирмы «Джон Дир» молодое поколение леса сохраняется лучше, чем при использовании распространенной системы машин ЛП-19, МЛ-119, МЛ-56, ЛП-33, ЛТ-188. Но сохранение подроста в количестве, соответствующем требованиям действующих инструкций, можно считать достаточным, если его учет до рубки производить согласно данных лесоустройства. Исследования показали, что при установлении количества подроста до рубки путем закладки пробных площадей (с учетом переводного коэффициента относительно группы высот), количество подроста в составе пасек после разработки лесосек как машинами фирмы «Джон Дир», так и системой машин отечественного производства, не сохраняется в количестве, установленном действующими инструкциями. Многочисленные результаты показали, что подрост в составе пасек сохраняется до 50%, иногда до 57%. Надо отметить, что подрост сохраняется в удовлетворительном состоянии. Снижение количества подроста на вырубках не наблюдается. При наличии под пологом вырубаемого древостоя второго яруса и разновозрастного подроста пасеки после рубки деревьев остаются в хорошем состоянии в количестве достаточном для возобновления леса согласно действующих инструкций (не менее 60 %). Сравнительные данные по учету подроста до и после рубки, разработанной по технологии с применением машин фирмы «Джон Дир», отражены в табл. 1.

Таблица 1

Средние данные по учету подроста до и в первый год после рубки на пробных площадях, разработанных по технологии с применением машин фирмы «Джон Дир»

До рубки После рубки

Показатель Высотная группа подроста Количе- Высотная группа подроста Количе-

1 2 3 ство 1 2 3 ство

Число визиров - - - 2 - - - 2

Число площадок - - - 60 - - - 60

Общая площадь площадок, м2 - - - 300 - - - 300

Подрост, шт.

Жизнеспособный 141 59 80 280 76 27 87 190

2 5 7 3 3

Сомнительный 6 13 11 3 30 3 15 4 1 2 21 1

Нежизнеспособный 4 15 18 37 12 11 - 23

2 2 4 1 1

С повреждениями до прекращения роста - - - - 4 5 - 9

В том числе с наклоном 15-600 - - - - - 2 - 2

Со сломом вершины - - - - - 3 - 3

Всего подроста, шт. 151 87 109 347 103 42 89 234

2 2 10 14 3 2 5

На 1 га 5034 2900 3633 11567 3419 1416 2960 7795

67 67 334 466 100 67 167

Примечание: сосна / ель.

Анализируя средние данные по учету подроста до и в первый год после рубки на пробных площадях, можно сделать вывод, что наиболее устойчив к различным механическим повреждениям в процессе рубки подрост с высотой до 0,5 метра и свыше 2,5 метра. На основании проведенных расчетов оказалось, что на пасеках сохранилось подроста в среднем 54-67% от исходного количества.

Анализ средних данных по учету подроста до и после рубки на пробных площадях, разработанных по технологии с применением тракторной трелевки, дает право сделать вывод, что наиболее устойчив к различным механическим повреждениям в процессе рубки подрост, относящийся к 1 (до 0,5 м) и 2 (0,51-1,5 м) высотным группам (табл. 2).

Таблица 2

Средние данные по учету подроста до и после рубки на пробных площадях, разработанных с применением технологии с тракторной трелевкой

Показатель До рубки После рубки

Высотная группа подроста Количе- ство Высотная группа подроста Количе- ство

1 2 3 1 2 3

Число визиров - - - 3 - - - 3

Число площадок - - - 27 - - - 27

Общая площадь площадок, м2 - - - 270 - - - 270

Подрост, шт.

Жизнеспособный 70 84 73 227 39 37 33 109

Сомнительный 11 19 15 45 7 1 4 12

Нежизнеспособный 19 8 26 53 3 3 6 12

Всего подроста, шт. 100 111 114 325 64 55 52 171

На 1 га 3704 4111 4222 12037 2370 2037 1926 6333

На рис. 6 изображено соотношение среднего количества сохраненного подроста после рубки на пробных площадях, разработанных по технологии с применением отечественной техники и машин фирмы «Джон Дир».

На рис. 6 видно, что в процессе разработки лесосеки машинами фирмы лучше сохраняется подрост, относящийся к 1 высотной (до 0,5 м) и к третьей (св.2,5 м) группам, а при разработке лесосек отечественной техникой лучше сохраняется подрост, относящийся к 1 (до 0,5 м) и 2 (0,51-1,5 м) высотным группам.

Кол-во

подроста,%

Высотная группа подроста

Ш - % сохраненного подроста после рубки по отношению к подросту до руб ки при разработке леиосек машинами фирмы «Джон Дир»

- % сохраненного подроста после рубки по отношению к подросту до рубки при разрабоаке аесосек отечестненной техниной

Рис. 6. Соотношение количества сохраненного подроста при разработке лесосек отечественной техникой и машинами фирмы «Джон Дир»

Исследования на постоянных и временных пробных площадях во второй год после рубки показали, что снижение количества подроста не происходит. Наблюдается замирание в его развитии. На третий-четвертый год после рубки хвоя приобретает насыщенный темно-зеленый цвет, побеги дают небольшой прирост (в среднем 3-5 см). Пасеки с молодняком и средневозрастными деревьями представляют собой после рубки целостные участки молодого лесонасаждения естественного происхождения.

Проведенные исследования позволили сделать вывод, что при соблюдении технологии лесозаготовительного процесса процент сохраненного жизнеспособного подроста при использовании машин фирмы «Джон Дир» выше, чем при использовании отечественной техники. Такие факторы, как ширина волока, ширина пачки деревьев и сортиментов, их количество в пачке, объем пачки, оказывающие влияние на количество сохраненного подроста на пасеках после рубки леса, зависят от применяемой техники и технологии.

Литература

1. Гугелев, С.М. Заготовка и транспортировка сортиментов / С.М. Гугелев // Лесн. пром-сть. - 1993. -№ 5-6. - С. 15-16.

2. Гугелев, С.М. Влияние ВТМ на лесную среду / С.М. Гугелев, В.Ю. Савицкий // Лесн. пром-сть. - 1992. -№ 6. - С. 25-26.

3. Закревский, П.Б. Аргументы в пользу используемого норматива / П.Б. Закревский // Лесн. пром-сть. -1988. - № 7. - С. 10.

4. Михеев, Н.И. Особенности роста сосны в Западном Приангарье / Н.И. Михеев // Вопр. совершенствования организации лесного хозяйства Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск, 1966. -С. 199-207.

5. Петров, Н.Ф. Учет сохранившегося подроста и лесоводственная оценка технологии лесосечных работ / Н.Ф. Петров // Возобновление и формирование лесов Сибири. - Красноярск: Ин-т леса и древесины СО АН СССР, 1969. - С. 169-172.

6. Рунова, Е.М. Влияние технологии рубок на сохранность подроста / Е.М. Рунова, В.А. Савченкова // Тр. Братского гос. техн. ун-та. - Братск: Изд-во БрГТУ, 2003. - Т.2. - С. 259-261.

7. Савченкова, В.А. Лесовосстановление после сплошных рубок в условиях Восточной Сибири / В.А. Сав-ченкова // Леса европейского региона - устойчивое управление и развитие: мат-лы докл. междунар. науч.-техн. конф. - Минск, 2002. - Ч. 1. - С. 138-140.

8. Соколов, В.А. Основы управления лесами Сибири / В.А. Соколов. - Красноярск: Изд-во СО РАН, 1997. -309 с.

9. Тюрин, Е.Г. Обеспеченность подростом северных лесов / Е.Г. Тюрин // Лесн. хоз-во. - 1981. - № 1. -С. 36-38.

----------♦-------------

УДК 21.67.001.57 Ю.П. Ильин, Н.Ю. Кузьмина

ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ФЕКАЛЬНОЙ ПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ КРАСНОГОРСКОГО СВИНОКОМПЛЕКСА

В статье исследована частота отказов трубопроводов фекальных систем от сезонности и числа работающих насосов. Получены графики работы барботажных электронасосов и частоты отказов трубопроводов. Приводится зависимость интенсивности отказов трубопроводов от производительности барботажной системы и сезонности. Получена зависимость вероятности безотказной работы трубопроводов.

Челябинская область занимает пятое место по объему производимой продукции в России, являясь регионом с крупным энергетическим комплексом и природными ресурсами. Поэтому в области, наряду с наращиванием собственных энергетических мощностей, остро стоит вопрос эффективности использования имеющихся ресурсов в целом [1].