СПОСОБ ЛЕСОВОДСТВА Российский патент 2008 года по МПК A01G23/00 A01G23/02 

Изобретение относится к лесоводству.

В лесоводстве и лесном хозяйстве известны способы реализации различных лесоводственных мероприятий технологиями, характеризующимися комплексом признаков, часть которых сходна с признаками предлагаемого способа. Для осуществления лесоводственных мероприятий выделялись технологии преимущественно по основным разделам лесоводства или более или менее крупным его блокам - рубкам главного пользования, лесовосстановления, лесозащиты и другим (см. источники информации 1...7), разрабатываемыми и применяемыми на практике независимо и потому слабо увязанными, при необходимости целостного решения задач лесоводства и лесного хозяйства согласно положениям раздела «Технологическое обеспечение региональных систем лесохозяйственных мероприятий и комплексов мероприятий по расширенному воспроизводству лесных ресурсов», утвержденных еще в 1991 г.«Основных положений организации и ведения лесного хозяйства на зонально-типологической основе», уточненных в 2001 г., в принятых МПР России «Методических рекомендациях по организации лесного хозяйства и устойчивого управления лесами».

Известные способы рубок главного пользования, отображенные в лесозаготовительной и лесоводственной литературе и документах (см. 1, 3), однако они далеко не полно соответствуют многообразию природных объектов лесоводства. Технологии лесосечных работ рубок главного пользования в известных способах представлены в большой цепи технологии лесозаготовок, отдельным комплексным звеном - цепочкой рабочих операций подготовительных и основных лесосечных работ, дифференцированных в зависимости от особенностей (характеристик) технических средств, а также относительно по предметам трелевки (деревья, хлысты и др.) и очень слабо, с выделением только отдельных технологических процессов по территориальной технологической структуре лесосек (узкопасечные и беспасечные технологии). Относительно систематизированы по территориальной структуре объектов технологии способов рубок ухода (см. 3, 4), но они содержат далеко недостаточный набор вариантов технологий, необходимый для более или менее полной реализации систем и комплексов мероприятий ухода за лесом. К тому же они не проработаны в соответствующих технологических цепочках пооперационно и не связанны в пространстве и во времени с технологиями рубок главного пользования и лесовосстановления. Технологии по другим разделам лесного хозяйства и соответственно общего лесоводства в сравнении с технологией лесосечных работ рубок главного пользования и рубок ухода даже структурно не отделены от собственно мероприятий, которые реализуются ими (см. 2, 5, 6).

За прототип принят способ лесоводства (см. 7), изложенный в Лесной энциклопедии под редакцией A.M.Прохорова, М.: Советская энциклопедия, 1985, т.1, с.529-531.

Однако этот способ имеет ряд недостатков, среди которых можно выделить следующие.

1) Для целостных сложных комплексов мероприятий лесоводства и их составляющих в целом не приводятся адекватные технологии, их системы и комплексы - нет «Технологии лесоводства».

2) Для разработки и формирования технологий отдельных блоков мероприятий единого лесоводственного комплекса используются различные наборы не связанных технологиеобразующих факторов, чем в значительной мере обуславливаются сложности их необходимого объединения.

3) Технологии отдельных мероприятий, их блоков, являющихся средствами реализации систем лесоводственных мероприятий, в свою очередь, не достаточно или вообще не взаимосвязаны и не образует единого целого, что снижает результативность их применения.

4) Технологии многих лесоводственных мероприятий не отделены структурно от самих мероприятий, представляющих совокупности, состоящие из методов, нормативов и способов, что естественно создает сложности их совершенствования как систем целого - технологий систем лесоводственных мероприятий, технологии лесоводства.

5) В существующих и создаваемых технологиях различных лесоводственных мероприятий используются технологические средства в целом и в отдельных частях технологически не систематизированные, что снижает эффективность их применения, оценки и определения полной области (набора) технологий для использования.

6) Технологии существующего способа лесоводства в целом и в отдельных частях не содержат неотъемлемой составляющей современного технологического комплекса - комплекса операций их оценки приемлемости, эффективности, а также сертификации на соответствие установленным лесоводственно-технологическим требованиям.

Технический результат - повышение эффективности реализации различных систем лесоводственных мероприятий путем осуществления взаимоувязанных в системе мероприятий лесоводства единой технологией. Она состоит из взаимосогласованных компонентов (звеньев), циклично повторяющихся в совокупности, обеспечивающей эффективную (адекватную) реализацию всех мероприятий систем лесоводства.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе лесоводства, включающем последовательное выполнение на лесосеке рабочих операций срезания, валки, пакетирования деревьев при передвижении машин по технологическим волокам пасек и посадки лесных культур, разработку лесосеки осуществляют последовательным выполнением следующих операций технологической цепочки: срезающее-сучкорезно-раскряжевочно-пакетирующей машиной в рабочем режиме движения по направлению волока срезают последовательно деревья в пределах его ширины, при этом каждое срезанное дерево перемещают на расстояние, необходимое для горизонтального размещения его в междурядье, укладывают, не повреждая сохраняемые в рядах и междурядьях деревья и протаскивая срезанное дерево рабочей головкой, обрезают сучья на волоке, раскряжевывают последовательно очищаемые от сучьев части ствола на сортименты с укладкой - пакетированием их рядом с волоком в междурядьи, затем после вырубки за один рабочий ход машины всех деревьев на волоке собирают и подвозят сортименты форвардером на лесопогрузочный пункт, освобождая места для обработки других срезаемых в технологических полосах пасек деревьев и пакетирования сортиментов, при очередном рабочем ходе машины срезают и разделывают последовательно все вырубаемые деревья с одной стороны волока, где обеспечивается максимальная доступность деревьев в рядах с учетом направления волока по отношению к направлению ряда, после сбора и подвозки форвардером заготовленных сортиментов на лесопогрузочный пункт осуществляют третий рабочий ход машины по волоку в направлении, противоположном предшествующему ходу, где обеспечивается максимальная доступность деревьев с другой стороны волока без больших разворотов рабочих органов машины, осуществляют технологические операции аналогично предшествующей цепочке и завершают подвозкой заготовленных сортиментов на лесопогрузочный пункт; по завершении рубки на стадии смены поколений леса создание лесных культур осуществляют по линейно-рядовой технологии с размещением рядов лесных культур вдоль - параллельно волокам - расчисткой полос, обработкой почвы, посадкой саженцев, а каждый волок используют как одно из междурядий, затем после ухода за молодняками по линейным технологиям с использованием для прохода машин междурядья по достижении стадии прореживания снова прокладывают волоки, пересекающие ряды лесных культур под углом, и замыкают технологический цикл лесовоспроизводства. Соответственно установленным целям и содержанию лесоводственных мероприятий, с учетом природных и иных условий на основе представленной базовой технологии определяют для технологий лесоводства в целом комплекс следующих технологиеобразующих факторов, включающих технологическую структуру территориальных объектов лесоводства; технологические предметы и технологические материалы технологий лесоводства; комплексы последовательно выполняемых на определенных частях объекта лесоводства и в определенное время операций; технологические типы технических средств, обеспечивающих соответствующими способами выполнение технологических операций. При необходимости используют также в той или иной мере регулируемые процессы преобразования предметов, материалов, территориальных объектов технологий.

В базовом варианте технологическую структуру участка - объекта лесоводства в соответствии с целями лесовозобновления с учетом возможного применения технических средств лесоводственных рубок срезающее-сучкорезно-раскряжевочно-пакетирующей машины (харвестеров) определяют технологически доступную ширину технологических полос и пасек и на основе необходимого количества высаживаемых растений лесных культур определяют целевые расстояния между рядами высаживаемых растений, в т.ч. при неполных и частичных лесных культурах, и устанавливают угол, под которым технологические коридоры - волоки должны пересекать ряды лесных культур, чтобы обеспечить технологическую доступность всех деревьев с учетом величины рабочей головки многооперационных машин для исключения повреждения оставляемых деревьев при подводе ее к срезаемому дереву манипулятором под необходимым и возможным углом к направлению ряда. При этом учитывают, что в варианте пересечения волоками рядов под прямым углом обеспечивается равная доступность деревьев в обоих рядах культур, примыкающих к междурядью, а с увеличением отклонения угла от прямого доступность деревьев с одной стороны волока увеличивается в одном ряду и резко снижается с другой.

С учетом установленного направления технологических волоков (коридоров) относительно рядов лесных культур определяют и создают практически территориальную технологическую структуру участка.

Разработку лесосеки осуществляют последовательным выполнением определенными способами следующих операций технологической цепочки: срезающе-сучкорезно-раскряжевочно-пакетирующей машиной в рабочем режиме движения по направлению волока срезают последовательно деревья в пределах его ширины, при этом каждое срезанное дерево перемещают на расстояние, необходимое для горизонтального размещения его в междурядье, укладывают, не повреждая сохраняемые в рядах и междурядьях деревья и протаскивая срезанное дерево рабочей головкой, обрезают сучья на волоке (если необходимо его укрепление) и раскряжевывают последовательно очищаемые от сучьев части ствола на сортименты с укладкой - пакетированием (окучиванием) их рядом с волоком в междурядьи. При необходимости использования порубочных остатков обрезку ведут рядом с волоком с окучиванием их для последующей отгрузки.

При относительно большем количестве и необходимости сохранения многих деревьев (при прореживаниях, проходных и других рубках) после вырубки за один рабочий ход харвестера всех деревьев на полосе волока, сортименты собирают и подвозят форвардером на лесопогрузочный пункт, освобождая места для обработки других срезаемых деревьев и пакетирования сортиментов. При очередном рабочем ходе харвестера срезают и разделывают последовательно все вырубаемые деревья с одной стороны волока, где обеспечивается максимальная доступность деревьев в рядах с учетом направления волока по отношению к направлению ряда. Каждое срезанное дерево перемещают в зону валки - обрубки сучьев в междурядье, где осуществляют его безопасную (не повреждая сохраняемые деревья) укладку, затем подтаскивают манипулятором харвестера к волоку, обрезают сучья, откряжевывают сортименты и пакетируют их рядом с волоком. После сбора и подвозки форвардером заготовленных сортиментов на лесопогрузочный пункт осуществляют третий рабочий ход харвестера по волоку в направлении, противоположном предшествующему ходу, что обеспечивает максимальную доступность деревьев с другой стороны волока (в другой противоположной ленте пасеки) без больших разворотов рабочих органов машины. Технологические операции осуществляют аналогично, как в предшествующей составляющей цепочке, и завершают подвозкой заготовленных сортиментов на лесопогрузочный (лесотехнологический) пункт.

На основе описанной базовой технологии с возможной вероятностью ее применения, в т.ч. с использованием других технологий, строят лесоводственно-технологические системы путем выделения на первом этапе одной, двух, реже большего количества узловых технологий лесовоспроизводства (лесных рубок, лесовосстановления) - наиболее совершенных, определяющих построение целевых эффективных экологически безопасных систем технологий, дополняя и увязывая с узловыми все другие технологии по основным технологиеобразующим факторам. При этом в качестве узловых максимально используют более и менее универсальные модульные для многих лесоводственно-технологических систем.

По функциональному назначению в качестве узловых используют чаще виды технологий лесных рубок - разработки лесосек, дополняя их при необходимости вторыми узловыми технологиями лесовосстановления. При этом для учета многообразия условий и объектов применения, кроме использования простых, создают сложные многовариантные виды технологий, в т.ч. технологии лесных рубок с транспортировкой сортиментов на базе харвестеров и форвардеров, где кроме типичного варианта - с вырубкой в пасеке всех (подлежащих рубке) деревьев за один рабочий ход харвестера, формируют и применяют двух, трех и даже четырех приемные технологии, в которых соответственно все деревья вырубают за два, три, четыре рабочих хода харвестера чередующихся с полной транспортировкой сортиментов форвардером, что обеспечивает лучшую сохранность подроста, при многократном использовании для валки деревьев одних и тех же мест на пасеке и в первую очередь полосы волока и приволоковых площадок - «карманов» для окучивания - пакетирования значительного количества сортиментов, особенно при одноприемных (сплошных) рубках высокопродуктивных древостоев с сохранением подроста. Подобно формируют подвиды и варианты узловых технологий на базе срезающе(валочно)-пакетирующих (ВПМ) и трелевочных машин с формированием оптимальных по ширине и объему пачек деревьев. При этом, учитывая, что основная масса повреждений подроста происходит в пограничной с волоком полосе при трелевке крупных пачек с ширококронными деревьями, а иногда лишь одного дерева на пасеке с крупными ответвлениями от ствола, технологию формируют как двух-, трех приемную соответственно с двумя, тремя технологическими цепочками рабочих операций, включающих срезание дерева, перемещения его в вертикальном положении и пакетирование по следу ВПМ, причем в первый прием вырубают все деревья в полосе волока и часть деревьев из приволоковых лент до формирования пачек оптимального объема, вписывающихся при трелевке в технологический коридор. После вытрелевки сформированных пачек трелевочной машиной, осуществляют соответственно второй прием технологии - рабочий ход ВПМ с вырубкой соответственно всех или части деревьев в технологических пасеках, пакетированием их по следу ВПМ и вытрелевкой пачек на лесопогрузочный пункт, а если часть деревьев не вошла во второй прием цикл технологической цепочки повторяют третий раз подобно предшествующему. При осуществлении всех приемов, начиная с первого для вырубки деревьев в технологических полосах - приволоковых лентах, определяют количество оптимальных «ходов», продвижения манипулятором рабочей головки к поочередно вырубаемым деревьям и обратно до минимального вылета манипулятора, многократно используя которые обеспечивают минимальное уничтожение подроста и повреждение деревьев, а для сужения широких пачек используют вариант технологии с дополнительной (перед трелевкой) операцией обрезки отдельных крупных сучьев, выходящих за пределы волока. Аналогично приведенным формируют многоприемные технологии с трелевкой хлыстов за вершины, а также технологии с трелевкой сортиментов на базе канатно-чокерных трелевочников - мотопил и другие.

Технологии создают относительно самостоятельные, относительно дифференцированные по функциональным объектам лесоводственных мероприятий - лесных рубок, лесовосстановления и другим, а в пределах их по каждому соответствующему типу мероприятий, при этом отдельному типу мероприятий могут приводить в соответствие несколько технологий и наоборот, что обеспечивает возможность выбора вариантов технологий в зависимости от конкретных условий и целей, а для реализации систем и комплексов мероприятий разного уровня общности из отдельных технологий создают и применяют соответствующие системы и комплексы технологий лесоводства.

Для оценки приемлемости и качества создаваемых технологий и их систем, эффективности их применения используют систему мониторинга, включающего оценку соответствия установленным требованиям фактических данных характеристик технологий, начиная со стадии их разработки, проектирования и завершая стадией испытания и приемки, а затем эффективности использования на практике, устанавливая (выявляя) проявившиеся недостатки и внося изменения в технологии, режим (правила) их применения, для исключения выявленных недостатков и совершенствования технологии.

Сертификацию любой частной технологии, технологических систем и комплексов и технологии лесоводства в целом осуществляют путем установления соответствия их характеристик, проектируемых и фактических технологических воздействий и адекватных им последствий, отображающихся определенными параметрами объектов лесоводства, допустимым нормативным согласно лесоводственно-экологическим требованиям. При этом устанавливают конкретную область сертификации отдельных технологий по функциональным и территориальным объектам их применения.

Отсутствие информации о применении описанного системного комплекса действий, операций для решения поставленной задачи и достижения соответствующей цели и неочевидность предлагаемого решения для специалистов, исходя из известного уровня развития лесоводства, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерием «новизна» и «изобретательский уровень». Возможность реализации описанных технологических решений позволяет признать предлагаемое изобретение приемлемым на практике через включение в нормативно-технические документы, учебники и рекомендации без выделения особых средств на освоение способа, но с явным экономическим и экологическим эффектом при его применении.

Примеры

Пример 1. Создание и применение многофункциональной лесоводственно-технологической системы (комплекса) на основе узловой узкопрямолинейно-полосной (пасечной) технологии лесных рубок с подвозкой сортиментов на базе срезающе-сучкорезно-раскряжевочно-пакетирующей машины и машин для подвозки сортиментов, и дополняющей взаимосвязанной с ней (узловой) линейно-рядовой технологии создания лесных культур, а также технологий других лесоводственных мероприятий, в т.ч. на базе многооперационных машин.

Исходная характеристика функционально-территориального объекта применения лесоводственно-технологической системы.

Участки ельников сложных и черничных в лесах первый группы, характеризующиеся относительно ровным рельефом, при отсутствии надежного потенциала естественного лесовозобновления.

По состоянию природных условий и целевого назначения лесов устанавливают, что для содержания и использования лесов на данных участках необходимо и достаточно гарантировано использовать лесоводственно-лесовосстановительную систему мероприятий лесовоспроизводства и лесоводства в целом с созданием неполных или частичных лесных культур целевых пород, дополненных естественно возобновившимися лесообразующими растениями. Построение и применение лесоводственно-технологической системы.

Лесоводственно-технологическую систему создают на основе сочетания двух узловых технологий основных лесоводственных мероприятий лесоводственных рубок и лесовосстановления, дополненных взаимоувязанными с ними технологиями всех других мероприятий в расчете на использование в качестве базовых технических средств многооперационных машин. По характеристике наличных и планируемых для применения технических средств лесоводственных рубок (максимальному вылету манипулятора харвестеров) определяют технологически возможную ширину технологических полос и пасек, затем с учетом необходимого количества высаживаемых растений неполных или частичных лесных культур определяют - целевые расстояния между рядами высаживаемых растений и с учетом этого угол, под которым технологические коридоры - волоки должны пересекать ряды лесных культур, чтобы обеспечить технологическую доступность всех деревьев с учетом величины рабочей головки многооперационных машин для исключения повреждения оставляемых деревьев при подводе ее к срезаемому дереву манипулятором под необходимым и возможным углом к направлению ряда. При этом учитывают, что в варианте пересечения волоками рядов под прямым углом обеспечивается равная доступность деревьев в обоих рядах культур, примыкающих к междурядью, а с увеличением отклонения угла от прямого доступность деревьев с одной стороны волока увеличивается в одном ряду и резко снижается с другой.

С учетом установленного направления технологических волоков (коридоров) относительно рядов лесных культур определяют и создают практически территориальную технологическую структуру участка.

Разработку лесосеки осуществляют последовательным выполнением определенными способами следующих операций технологической цепочки: срезающе-сучкорезно-раскряжевочно-пакетирующей машиной в рабочем режиме движения по направлению волока срезают последовательно деревья в пределах его ширины, при этом каждое срезанное дерево перемещают на расстояние необходимое для горизонтального размещения его в междурядье, укладывают, не повреждая сохраняемые в рядах и междурядьях деревья, и протаскивая срезанное дерево рабочей головкой обрезают сучья на волоке (если необходимо его укрепление) и раскряжевывают последовательно очищаемые от сучьев части ствола на сортименты с укладкой - пакетированием (окучиванием) их рядом с волоком в междурядьи. При необходимости использования порубочных остатков обрезку ведут рядом с волоком с окучиванием их для последующей отгрузки.

В зависимости от количества вырубаемых деревьев на технологических полосах вырубку их осуществляют по одному из следующих вариантов. При относительно большем количестве и необходимости сохранения многих деревьев (при прореживаниях, проходных и других рубках) после вырубки, за один рабочий ход харвестера, всех деревьев на полосе волока, сортименты собирают и подвозят форвардером на лесопогрузочный пункт, освобождая места для обработки других срезаемых деревьев и пакетирования сортиментов. При очередном рабочем ходе харвестера срезают и разделывают последовательно все вырубаемые деревья с одной стороны волока, где обеспечивается максимальная доступность деревьев в рядах с учетом направления волока по отношению к направлению ряда. Каждое срезанное дерево перемещают в зону валки - обрубки в междурядье, где осуществляют его безопасную (не повреждая сохраняемые деревья) укладку, затем подтаскивают манипулятором харвестера к волоку, обрезают сучья, откряжевывают сортименты и пакетируют их рядом с волоком. После сбора и подвозки форвардером заготовленных сортиментов на лесопогрузочный пункт осуществляют третий рабочий ход харвестера по волоку в направлении, противоположном предшествующему ходу, что обеспечивает максимальную доступность деревьев с другой стороны волока (в другой противоположной ленте пасеки) без больших разворотов рабочих органов машины. Технологические операции осуществляют аналогично, как в предшествующей составляющей цепочке, и завершают подвозкой заготовленных сортиментов на лесопогрузочный (лесотехнологический) пункт.

При меньшем количестве деревьев, более широких междурядьях и отсутствии в них значительного количества сохраняемых деревьев разработку лесосеки осуществляют за два технологических цикла (приема) - две составляющих цепочки технологических операций - в первой вырубают все деревья на волоках, а также деревья с одной стороны волока, во вторую - на второй ленте технологической полосы (с другой стороны волока).

В третьем варианте, вырубают за один рабочий ход харвестера все деревья, подлежащие рубке как на полосе волока, так и на двух лентах пасеки (с двух сторон от волока). Этот вариант приемлем при небольшом общем количестве вырубаемых деревьев, отсутствии или небольшом количестве сохраняемых деревьев в достаточно широких междурядьях (особенно при повторных рубках, когда волоки уже подготовлены при предшествующих рубках. Этот вариант применяют также при заключительной рубке смены поколений древостоев - подготовки к проведению лесовосстановительных мероприятий в рамках целевой системы лесоводственных мероприятий и реализующей ее данной лесоводственно-технологической системы.

При расчете на использование вместо приведенного технологического комплекса технических средств, других, обеспечивающих достижение сходных целей, в частности технического комплекса, включающего известные срезающе(валочно)-пакетирующие машины (ВПМ), мотопилы и форвардеры или харвестеры и форвардеры, технология разработки лесосек (лесных рубок) соответственно несколько меняется, в основном за счет разделения комплексной операции и замены операции перемещения деревьев в вертикальном положении на операцию направленной валки - подтаскивания срезанного дерева. В варианте с ВПМ осуществляют срезание - вынос дерева и пакетирование его в междурядье, затем мотопилами ведут обрезку сучьев и вершины и раскряжевку хлыста на сортименты, которые собирают и подвозят на лесопогрузочный пункт форвардерами. В варианте с харвестером - срезаемые деревья направленно валят в междурядье с выносом комля в оптимальное место выполнения последующей операции (без повреждения сохраняемых деревьев и подроста), протаскивают к волоку, обрезают сучья и раскряжевывают на сортименты. Не исключено применение в рамках данного подтипа (установленного по двум из трех основных видов - технологиеобразующим факторам - типу территориальной организации участка и виду транспортируемых (трелюемых) по лесосеке предметов еще одного вида технологии, выделяемого по способу выполнения технологических операций на базе традиционных технических средств (срезание деревьев мотопилами, валка их с помощью валочных инструментов в междурядье поперек волока, обрезка сучьев и раскряжевка хлыстов мотоинструментами, сбор сортиментов и транспортировка их по волоку канатночокерным трелевочником или форвардером при его наличии).

Технологию (в любом из указанных видов и вариантов) применяют многократно на протяжении цикла лесовоспроизводства периодически по завершении процесса более интенсивного роста деревьев и нарастания сомкнутости деревьев до нормально установленной для проведения очередной рубки и соответственно до заключительной рубки смены поколений леса - главного пользования. Учитывая, что волоки укреплены порубочными остатками, создание лесных культур осуществляют по линейно-рядовой технологии с размещением рядов лесных культур вдоль - параллельно волокам - расчисткой полос, обработкой почвы, посадкой саженцев, а каждый волок используют как одно из междурядий. Соответственно по междурядьям ведут агротехнический уход (периодической обработкой дисковыми орудиями) и уход в молодняках, при полных лесных культурах возможно по технологии на базе тракторных катков или кусторезов-осветлителей, а при неполных обычно мотоинструментами с оставлением примеси естественно возобновившихся ценных деревьев в междурядьях. При наступлении очередной подсистемы прореживания применяют снова технологию с прокладкой волоков пересекающих ряды лесных культур с установлением угла пересечения по указанному уже принципу.

В течение всего цикла лесовыращивания осуществляют мониторинг за эффективностью, экологической приемлемостью и безопасностью применяемой лесоводственно-технологической системы, при этом осуществляют оценку соответствия технологически зависимых фактических параметров показателей состояния участка после проведения мероприятия по данной технологии, а также перед очередным применением технологии, или еще и в предусмотренной программой мониторинга период для оценки восстановительных процессов и в других целях. При превышении фактическими параметрами любого показателя оценки предельно допустимого нормативного, установленного лесоводственно-экологическими требованиями, из-за несовершенства технологии в нее вносятся необходимые коррективы или она заменяется на другую в лесоводственно-технологической системе.

Пример 2. Создание и применение узловой модульной технологии лесоводственных мероприятий лесоводственно-технологических систем - узкопрямолинейно-полосно-пасечной технологии лесных рубок с трелевкой хлыстов за комли на базе срезающе-сучкорезно-пакетирующих машин.

Исходная характеристика целей и условий создания и применения модульной лесоводственной технологии.

Участки лесного фонда, на которых возможно и целесообразно применение узловой технологии лесоводственно-технологических систем - узкопрямолинейно-пасечной технологии лесных рубок с трелевкой хлыстов и наличием потребности в древесине в хлыстах в условиях их последующей рациональной стационарной переработки с использованием всех частей ствола.

Формирование модульной технологии.

Исходя из условий и целей использования технологии определяют (устанавливают) ее параметры и характеристики по технологиеобразующим факторам: узкопрямолинейно(полосно)-пасечную технологическую структуру территориального объекта лесоводства (технологии), прокладку прямолинейных пасечных технологических коридоров (волоков) на расстоянии, равном двойному вылету манипулятора срезающе-сучкорезно-пакетирующей машины - (в примере около 16 м), протяженностью 250-300 м, замыкаемых с двух сторон магистральными технологическими коридорами (волоками), примыкающими к лесопогрузочному пункту; комплекс и цепочку основных технологических операций, включая: срезание деревьев - перемещение их в вертикальном положении в зону волока, т.е. направленного пакетирования, укладку-пакетирование вдоль волока комлями в сторону трелевки, протаскивание рабочим органом срезающе-сучкорезно-пакетирующей машаны с очисткой ствола от сучьев и размещением их на волоке для его укрепления и очистки мест рубок, с укладкой - пакетированием хлыстов на волоке, последующим сбором и трелевкой их за комли трелевочной машиной на лесопогрузочный пункт, штабелевку хлыстов с последующей отгрузкой на лесовозный транспорт, оборудованный крановыми погружающими установками.

Построение лесоводственно-технологических систем на основе модульной узловой технологии.

В зависимости от лесотипологических и других условий на основе подготовленной модульной технологии для реализации различных систем лесоводственных мероприятий создают лесоводственно-технологические системы:

а) в условиях, где обеспечено предварительное возобновление целевой лесообразующей растительности, используют эту же технологию при рубке смены поколений леса и за один-два приема ее применения, обеспечивают разреживанием достижение подростом достаточной жизнеспособности и конкурентоспособных размеров по высоте (обычно не менее 1,5-2,0 м), а на завершающем приеме рубки - сохранение подроста, при этом, как правило, уход за молодняками не требуется и соответственно нет необходимости включения в систему дополнительных технологий;

б) используют, кроме данной узловой, в соответствующих лесотипологических условиях взаимосвязанную с ней вспомогательную технологию содействия последующему естественному возобновлению узко-линейно-полосным (УЛП) рыхлением поверхностного слоя почвы (дискованием по технологическим полосам челночными ходами агрегата с расстоянием между центрами - граничными линиями УЛП полос шириной 4-5 м) и технологию ухода за молодняками (первого класса возраста) без заготовки продукции на базе мотоинструментов - выполнением операций срезания и приземления нежелательных растений;

в) в лесотипологических условиях, где естественное возобновление не обеспечивается, разработанная модульная технология дополняется линейно-рядовой технологией лесовосстановления - созданием лесных культур с расчисткой узких (линейных) полос в пределах технологических полос пасек челночными ходами орудия для расчистки полос и возможно элементарной обработки почвы созданием узкой минерализованной полосы орудиями клиновидного типа с режущим (корни и мелкие пни) ножом, или последующей узко-линейно-полосной обработкой почвы дискованием плугами при челночных 1-2 кратных проходах агрегата по расчищенным полосам, технологией (или технологическим блокам) посадки саженцев или сеянцев или посева семян (желудей и др.), технологией или технологическим блоком агротехнического ухода за лесными культурами - рыхлением почвы в междурядьях последовательными ходами агрегата с дисковыми орудиями; технологического ухода в молодняках (осветления) прикатыванием нежелательной растительности рабочими ходами агрегата с катками осветлителями в междурядьях или технологии, включающей операцию срезания и возможно измельчения и разбрасывания щепы, осуществляемые на базе кусторезов-осветлителей фронтального типа.

Пример 3. Однофункциональная однозвенная система технологий с узловой средне-полосно(пасечно)-куртинной технологией лесных рубок (для обновительной системы лесоводственных мероприятий абсолютно разновозрастных насаждений).

Исходная характеристика объекта лесоводства и применения технологий.

Участок второго пояса зон охраны источников водоснабжения хвойно-широколиственного лесохозяйственного округа равнинных лесов европейской части России, характеризующийся относительно ровным рельефом с абсолютно разновозрастным насаждением, отличающегося куртинно-групповой структурой, относящийся к ельникам сложным. Для содержания участка разработана и используется обновительная система лесоводственных мероприятий, включающая периодические рубки обновления, являющиеся и мерой содействия естественному возобновлению.

Технология реализации (осуществления) обновительной системы лесоводственных мероприятий абсолютно разновозрастного насаждения.

В соответствии с предлагаемым способом по характеристике функционального объекта - обновительная система лесоводственных мероприятий в абсолютно разновозрастных насаждениях, состоящая из периодически повторяющейся рубки обновления с необходимыми дополнительными мерами содействия, формируют адекватную ей систему технологий функционального типа, при этом устанавливают узловую для системы технологию лесоводственных мероприятий - лесных рубок - средне-полосно(пасечно)-куртинную (среднепасечно-куртинную) технологию с лесосечной транспортировкой сортиментов, практически достаточную для данного объекта, при ее периодическом применении с интервалом времени, равном периоду повторяемости обновительной рубки - периоду нормативно определенного биоэкологического процесса восстановления и эффективного функционирования насаждения до накопления нормативного количества старых (перестойных) деревьев старших поколений, существенно теряющих функциональную роль, и возникновения необходимости проведения ухода за более молодыми поколениями. Вхождение в систему осуществляют в зависимости от необходимой и возможной по нормативам интенсивности рубки с учетов известного в лесоводстве принципа сохранения потенциала устойчивости насаждений по лесотипологическим условиям, а также особенностей целевого назначения, в следующих вариантах. При допустимом превышении суммарной интенсивности рубки для прокладки волоков и необходимой выборки в пасеках установленной нормативной (по действующим документам), вхождение в систему обеспечивают применение типичного варианта среднепасечной технологии с прокладкой всех волоков и необходимой выборкой деревьев в технологических полосах насаждения (между волоками).

Если указанное превышение недопустимо, но возможна без потери устойчивости прокладка всех волоков и отсрочка проведения выборочной рубки на технологических полосах на восстановительный период, рубку осуществляют по той же среднепасечной технологии, но в два этапа с интервалом времени, равном восстановительному периоду, при этом на первом этапе выполняют только подготовительные операции и операции технологической рубки - прокладки всех волоков, а на следующем этапе - технологические операции выборки деревьев на технологических полосах насаждения.

Если при указанном, но недопустимом превышении необходимо уже на первом этапе осуществить хотя бы частичную выборочную рубку и-или если единовременная прокладка всех волоков нежелательна, рубку осуществляют также по среднепасечной технологии в два этапа, но на первом этапе ее применяют чересполосно, прокладывая соответственно каждый второй волок с полной выборкой деревьев в пасеках, на следующем этапе рубку осуществляют по принятой технологии, как и на предшествующем этапе, но уже на первых пропущенных полосах - пасеках.

В последующие приемы во втором и третьем вариантах вхождения в систему рубку осуществляют по среднепасечной технологии с полной нормативной выборкой деревьев в пасеках в пределах всей территории участка.

Пример 4. Многофункциональная трехзвенная (лесоводственно-технологическая) система технологий на базе узловой узкопасечной прямолинейно-полосной технологии лесных рубок и дополняющей ее линейно-рядовой технологии создания лесных культур - лесовосстановления.

Исходная характеристика объекта применения технологий (функционально-территориального объекта лесоводственной технологии или лесоводственно-технологической системы).

Участок сосняка сложного в лесах третьей группы, характеризующийся относительно равным рельефом с одновозрастным спелым древостоем сосняка без подроста при практически отсутствующем потенциале естественного лесовозобновления.

По сочетанию природных условий и целевого назначения устанавливают, что для содержания и использования лесного участка (данного территориально-ландшафтно-лесотипологического объекта лесоводства) необходимо использовать лесоводственно-лесовосстановительную систему мероприятий лесовоспроизводства (ЛВП) и соответствующую систему лесоводственных мероприятий (СЛМ) с созданием полных лесных культур сосны (с периодически полным искусственным возобновлением сосны, созданием рядовых лесных культур).

Технология реализации лесоводственно-лесовосстановительной СЛМ равнинных сосняков сложных с искусственным лесовозобновлением.

На основе сравнительного сопоставления характеристик функционально-системного объекта лесоводства и потенциалов лесоводственно-технологических систем и их базовых (узловых) составляющих с учетом реальных технических и экономических возможностей устанавливают (формируют) для данного объекта лесоводственно-технологическую систему на базе узкопасечной (прямолинейно-полосной) технологии лесных рубок и линейно-рядовой технологии искусственного лесовозобновления.

Установленную лесоводственно-технологическую систему реализуют последовательным выполнением следующих действий.

В соответствии с лесотипологическими условиями - производительностью древостоя, его верхней высотой в возрасте спелости с учетом возможностей технических средств определяют оптимальную ширину полос - пасек в пределах принятого для узкопасечных технологий параметра от 0,6 до 0,8 верхней высоты (Нв) или в пределах >0,5...<1,0 Нв (16...25 м). В зависимости от возможностей технического оснащения (наличия многооперационных, традиционных технических средств) определяют соответствующий технический тип технологии (на базе комплекса харвестер - форвардер, форвардер - мотопилы, канатно-чокерные трелевочники - мотопилы) и приводят ему в соответствие цепочку известных основных технологических операций (срезание - валка - обрезка сучьев -трелевка или транспортировка - раскряжевка). Определяют область (временной период) применения узловой технологии в рамках общего цикла лесовоспроизводства (преимущественно по высоте древостоя с учетом количества целевых деревьев и доступности вырубаемых харвестером деревьев с волока), включая в него следующие этапы (периоды): прореживаний, проходных рубок, сохранения и смены поколений насаждений (рубок главного пользования). Затем приводят в соответствие «узловой» промежуточные, дополняющие ее технологии с установлением дополняющих структурных территориальных элементов (волоков и др.). Для «пропущенных» между периодом рубок главного пользования (спелых, перестойных сосновых древостоев) и периодом прореживания (жердняков) периодов лесовозобновления - образования насаждений и формирования молодняков (первого класса возраста) определяют и применяют согласованную с первой узловой дополняющую ее вторую узловую - линейно-рядовую технологию создания лесных культур (с последовательным выполнением операций технологии: узко-линейно-полосной расчистки участка орудием клиновидного типа через 4,0-4,5 м, посадки саженцев целевых растений с расстоянием между ними 1,0-1,5 м) и периодическим уходом за ними прикатыванием или срезанием возобновляющихся нежелательных растений до перевода участка в покрытые лесной растительностью земли с плавным переходом к технологии ухода за молодняками первого класса возраста (также по линейной технологии с прикатыванием катками-осветлителями или срезанием нежелательных растений в междурядьях кусторезами-осветлителями, в т.ч. с измельчением растений и разбрасыванием образовавшейся массы (щепы) на участке для перегнивания и поддержания плодородия). По завершении, после проявления эффекта рубки - относительно оптимального биологического процесса роста деревьев и достижения древостоем возраста жердняков и установленной нормативными документами плотности - сомкнутости (или полноты) насаждения - переходят к применению узловой узкопасечной технологии. При наличии форвардеров и мотопил осуществляют прокладку технологических коридоров - волоков поперек рядов лесных культур (выполнение комплекса операций валка - обрезка сучьев - раскряжевка хлыстов мотопилами, сбор и подвозка сортиментов форвардерами), а затем выборочное срезание удаляемых деревьев в технологических полосах с валкой их в междурядья перпендикулярно волокам, обрезкой сучьев и раскряжевкой хлыстов мотопилами, сбором сортиментов форвардером при очередных его рабочих ходах по волокам. Периодическое применение узловой технологии лесных рубок продолжают до завершения очередного заключительного этапа удаления старого древостоя и перехода к дополняющей узловой технологии лесовосстановления - линейно-рядовой создания лесных культур.

Пример 5. Создание и применение узлового модульного подтипа технологии лесоводственных мероприятий лесоводственно-технологических систем: «узко-полосно-куртинно-пасечной технологии лесных рубок с транспортировкой сортиментов».

Исходная характеристика целей и условий создания и применения модульного подтипа технологии.

Создается для формирования лесоводственно-технологических систем, применяющихся на лесотипологических объектах лесоводства с хорошим потенциалом естественного возобновления (сосняков брусничных и сходных с ним группы типов леса (ГТЛ), но может применяться и как узловая технология в других лесоводственно-технологических системах.

Создание модульного подтипа лесоводственных технологий.

В соответствии с условиями и целями, аналогично как в примере 2, определяют параметры и характеристики технологии, но учитывают, что естественное возобновление лесообразующей растительности имеет чаще групповой, куртинный характер и поэтому устанавливают территориальный тип технологии узко-полосно-куртинно-пасечный, который естественно сочетается с типом технологий с лесосечной транспортировкой сортиментов, при этом третий технологиеобразующий фактор (способ транспортировки, определяемый типом технологических технических средств) жестко не фиксируют, что обеспечивает максимальное применение полученного подтипа при наличии у исполнителей различных комплексов технических средств, соответствующих данному подтипу: «харвестер - форвардер»;

«форвардер - мотопилы»; «мотопилы - канатно-чокерный трелевочник» и другие. В образуемых с указанными базовыми технологическими средствами видах выделяют несколько подвидов и вариантов, среди которых следующие.

Вид лесоводственной технологии (ЛВТ) - узко-полосно-куртинно-пасечная технология с подвозкой сортиментов на базе харвестеров и форвардеров. Типовой или базовый вариант технологии, при котором все необходимое количество деревьев на пасеках вырубаются за один рабочий ход харвестера с последующим сбором и подвозкой сортиментов на лесопогрузочный пункт. Для лучшего сохранения предварительного возобновления разрабатывают и применяют в зависимости от количества вырубаемых деревьев, особенно на заключительных лесных рубках смены поколений леса, двух...четырех приемные технологии данного вида, при которых все деревья вырубают соответственно за два, три или четыре приема. При этом при большом количестве вырубаемых деревьев, особенно с крупными широкими кронами, на первом этапе вырубают деревья только на полосе волока с максимальной валкой кронами на волок и в другие места - с минимальным количеством подроста, обрезают сучья на волоке, с последующим сбором сортиментов форвардером. При втором рабочем ходе харвестера выбирают на каждой приволоковой ленте (слева и справа) часть деревьев с максимальной валкой их кроны в промежутки, где нет подроста в места, где уже была валка, в т.ч. и на волок. После обрезки сучьев - раскряжевки хлыстов на сортименты, сбора и подвозки их на лесопогрузочный пункт осуществляют следующий рабочий ход харвестера с вырубкой всех или части деревьев с направленной валкой их максимально кронами в места валки прошлых приемов или другие, где нет подроста, придавая перемещением комля направление протаскивания дерева с минимальным повреждением подроста. Если деревьев слишком много (и соответственно сортиментов) осуществляют еще один рабочий ход харвестера с повтором тех же приемов вырубки деревьев с сохранением подроста. Аналогично формируют варианты технологий видов с подвозкой сортиментов на базе форвардеров и мотопил; мотопил и канатно-чокерных трелевочников. На основе любой технологии данного подтипа строят наиболее приемлемые лесоводственно-технологические системы, включающие на разных этапах цикла лесовоспроизводства оптимальные по количеству деревьев и другим условиям одно...четырех приемные технологии. В условиях с недостаточным естественным возобновлением на этапе смены поколений данную узловую технологию дополняют технологией содействия естественному лесовозобновлению - рыхлением (минерализацией) поверхностного слоя почвы на площадках ручными или мотоинструментами, а при необходимости и групповой посадкой целевых растений ручными инструментами, а при наличии и мини-манипуляторными машинами для посадки древесных растений.

Пример 6. Создание и применение узловой модульной много приемной технологии лесоводственных мероприятий лесоводственно-технологических систем: «узко-прямолинейно-полосно-пасечной технологии» лесных рубок с транспортировкой деревьев за комли на базе срезающе(валочно)-пакетирующих машин с выносом срезанных деревьев на волок.

Исходная характеристика целей и условий создания и применения модульной технологии.

Создается для формирования лесоводственно-технологических систем, применяющихся на лесотипологических объектах лесоводства с различным потенциалом естественного возобновления - от полного до частичного и практически полного отсутствия его (т.е. на объектах комбинированного и искусственного возобновления).

Создание модульной технологии лесоводственных мероприятий. Согласно исходным условиям и для достижения поставленных многовариантных целей создают вид технологии по трем технологиеобразующим факторам - территориальной организации - «узко-прямолинейно-полосно-пасечную», по виду трелюемых предметов - «с трелевкой деревьев за комли», способу осуществления технологических операций - срезание дерева - перемещение его в вертикальном положении - пакетирование, т.е. на базе срезающе(валочно)-пакетирующих машин. В пределах вида формируют подвиды - одно-, двух-, трех приемной технологии, которые используют с учетом количества вырубаемых деревьев и величины их крон. В отличие от типичной одноприемной, которую применяют при небольшом количестве вырубаемых деревьев, обычно сравнительно узкокронных (с кронами шириной, не превышающей ширины волока), когда сформированные пачки деревьев вписываются в полосу волока, не повреждая подрост в процессе трелевки при значительном количестве вырубаемых деревьев на участке с высокопродуктивным древостоем, особенно при сплошных рубках с сохранением подроста, формируют двух-, трех приемные технологии, при которых в первый прием - при первом рабочем ходе ВПМ вырубают все деревья на волоке и возможно часть деревьев с приволоковых лент, достигая оптимальной величины пачки по сочетанию требований производительности и по ширине их, не допуская повреждения подроста. После вытрелевки трелевочной машиной пачек деревьев первого приема осуществляют второй ход ВПМ и вырубают все или половину деревьев (если это необходимо по указанным требованиям формирования оптимальной величины пачек), пакетируют их на волоке и вытрелевывают на лесопогрузочный пункт. Аналогично повторяют рабочие операции третьего приема технологии (если он необходим по указанным условиям). Для участков с наличием очень ширококронных деревьев применяют модификации приведенных подвидов (вариантов) технологий, в которых после формирования пачек отдельные наиболее крупные сучья, выходящие за пределы волокна, срезают перед трелевкой мотопилами для исключения последующего повреждения подроста.

На основе данного многовариантного вида технологий строят (как и в других примерах) соответствующие лесоводственно-технологические системы, в т.ч. для участков с низким потенциалом естественного возобновления, при этом данную первую узловую технологию увязывают со второй линейно-рядовой технологией создания лесных культур.

Предложенный способ предусматривает создание целостной системы технологии лесоводства, содержащей взаимоувязанные и дифференцированные на единой методической основе составляющие компоненты технологий наиболее крупных блоков мероприятий (и частей) лесоводства: лесоводственных рубок и лесовосстановления, с учетом лесозащитных мероприятий и мероприятий профилактики и тушения лесных пожаров, реконструкции и других, при этом каждый блок - комплекс технологий построен с учетом их особенностей, но на единой системе технологиеобразующих факторов, что обеспечивает их системную взаимосвязь и эффективность в достижении целей лесоводства в соответствующей ему сложной, но целостной технологии.

Источники информации

1. Кочегаров В.Г., Бит Ю.А., Меньшиков В.Н. Технология и машины лесосечных работ. Лесная пр-сть, 1990, 392 с.

2. Воронцов А.И., Мозолевская Е.Г., Соколова Э.С. Технология защиты леса. М., Экология, 1991, 304 с.

3. Мелехов И.С. Лесоводство. М., Агропромиздат, 1989, 302 с.

4. Основные положения по рубкам ухода в лесах России. М., 1993, 64 с.

5. Основные положения по лесовосстановлению и лесоразведению в лесном фонде Российской Федерации. М., 1994.

6. Щетинский Е.А. Охрана лесов. Учебник. М. 2001. 360 с.

7. Лесная энциклопедия. М., Советская энциклопедия, 1985, том 1, с.529-531 (прототип).

Способ лесоводства включает последовательное выполнение на лесосеке рабочих операций срезания, валки, пакетирования деревьев при передвижении машин по технологическим волокам пасек и посадки лесных культур. При этом разработку лесосеки осуществляют последовательным выполнением следующих операций технологической цепочки: срезающе-сучкорезно-раскряжевочно-пакетирующей машиной в рабочем режиме движения по направлению волока срезают последовательно деревья в пределах его ширины. Каждое срезанное дерево перемещают на расстояние, необходимое для горизонтального размещения его в междурядье, укладывают, не повреждая сохраняемые в рядах и междурядьях деревья и протаскивая срезанное дерево рабочей головкой, обрезают сучья на волоке, раскряжевывают последовательно очищаемые от сучьев части ствола на сортименты с укладкой - пакетированием их рядом с волоком в междурядьи, затем после вырубки за один рабочий ход машины всех деревьев на волоке собирают и подвозят сортименты форвардером на лесопогрузочный пункт, освобождая места для обработки других срезаемых в технологических полосах пасек деревьев и пакетирования сортиментов. При очередном рабочем ходе машины срезают и разделывают последовательно все вырубаемые деревья с одной стороны волока, где обеспечивается максимальная доступность деревьев в рядах с учетом направления волока по отношению к направлению ряда. После сбора и подвозки форвардером заготовленных сортиментов на лесопогрузочный пункт осуществляют третий рабочий ход машины по волоку в направлении, противоположном предшествующему ходу, где обеспечивается максимальная доступность деревьев с другой стороны волока без больших разворотов рабочих органов машины. Осуществляют технологические операции аналогично предшествующей цепочке и завершают подвозкой заготовленных сортиментов на лесопогрузочный пункт. По завершении рубки на стадии смены поколений леса создание лесных культур осуществляют по линейно-рядовой технологии с размещением рядов лесных культур вдоль - параллельно волокам - расчисткой полос, обработкой почвы, посадкой саженцев. Каждый волок используют как одно из междурядий. После ухода за молодняками по линейным технологиям с использованием для прохода машин междурядья по достижении стадии прореживания снова прокладывают волоки, пересекающие ряды лесных культур под углом, и замыкают технологический цикл лесовоспроизводства. Предложенный способ позволит повысить эффективность реализации различных систем лесоводственных мероприятий.

Способ лесоводства, включающий последовательное выполнение на лесосеке рабочих операций срезания, валки, пакетирования деревьев при передвижении машин по технологическим волокам пасек и посадки лесных культур, отличающийся тем, что разработку лесосеки осуществляют последовательным выполнением следующих операций технологической цепочки: срезающе-сучкорезно-раскряжевочно-пакетирующей машиной, в рабочем режиме движения по направлению волока срезают последовательно деревья в пределах его ширины, при этом каждое срезанное дерево перемещают на расстояние, необходимое для горизонтального размещения его в междурядье, укладывают, не повреждая сохраняемые в рядах и междурядьях деревья и протаскивая срезанное дерево рабочей головкой, обрезают сучья на волоке, раскряжевывают последовательно очищаемые от сучьев части ствола на сортименты с укладкой - пакетированием их рядом с волоком в междурядьи, затем после вырубки за один рабочий ход машины всех деревьев на волоке собирают и подвозят сортименты форвардером на лесопогрузочный пункт, освобождая места для обработки других срезаемых в технологических полосах пасек деревьев и пакетирования сортиментов, при очередном рабочем ходе машины срезают и разделывают последовательно все вырубаемые деревья с одной стороны волока, где обеспечивается максимальная доступность деревьев в рядах с учетом направления волока по отношению к направлению ряда, после сбора и подвозки форвардером заготовленных сортиментов на лесопогрузочный пункт осуществляют третий рабочий ход машины по волоку в направлении, противоположном предшествующему ходу, где обеспечивается максимальная доступность деревьев с другой стороны волока без больших разворотов рабочих органов машины, осуществляют технологические операции аналогично предшествующей цепочке и завершают подвозкой заготовленных сортиментов на лесопогрузочный пункт; по завершению рубки на стадии смены поколений леса создание лесных культур осуществляют по линейно-рядовой технологии с размещением рядов лесных культур вдоль - параллельно волокам - расчисткой полос, обработкой почвы, посадкой саженцев, а каждый волок используют как одно из междурядий, затем после ухода за молодняками по линейным технологиям с использованием для прохода машин междурядья по достижении стадии прореживания снова прокладывают волоки, пересекающие ряды лесных культур под углом, и замыкают технологический цикл лесовоспроизводства.