ПРОГРЕССИВНЫЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ
Свиридов Л.Т., Гомзяков Н.Д., Новиков А.И., Хрипченко М.С., Бусарин Э.Н., Свиридов Т.Л., Чмелев В.В. (ВГЛТА, г. Воронеж, РФ)
Incentive technologies of culture of the integrated planting material and perspective facilities for preparation conditioned seed material to a dropping are considered.
В настоящее время лесовосстановительные работы проводятся естественным и искусственным путем. Причем на долю естественного возобновления приходится более 80 %. Так, согласно статистическим данным Федерального агентства по лесному хозяйству за 2006 год, работы по содействию естественному возобновлению леса проведены на площади 758 тыс. га, а лесные культуры посадкой и посевом заложены на площади 164 тыс. га [6]. Для проведения искусственного лесовосстановления выращено 1,3 миллиарда штук сеянцев и саженцев, использовано около 700 тонн лесных семян. Планами Рослесхоза к 2008 году намечено увеличить площади закладки лесных культур до 250 тыс. га, что в 1,7 раза больше показателей 2006 года [21].
Создание культур ценных древесных хвойных и лиственных пород производят, в основном, посадкой сеянцев и саженцев по двум технологиям: традиционной и укрупненным посадочным материалом.
По традиционной технологии посадочный материал выращивают в питомнике следующим образом. Производят посев семенного материала (60-70 кг на 1 га лесопитомниковой площади) без предварительного его разделения на фракции, то есть высевают семенную смесь, состоящую из мелких, средних и крупных семян. В школьном отделении сеянцы растут в течение 2-3 лет, где за ними осуществляют уход (полив, прополку, уничтожение сорной растительности и т.д.). Затем проводят выкопку сеянцев и их пересадку из школьного отделения в лесное отделение питомника, то есть – перешколивание. Здесь сеянцы доращивают в течение 2-4 лет (в зависимости от породы) и получают посадочный материал в виде саженцев для производства лесных культур. На этапах выращивания происходит потеря 25-40 % сеянцев и саженцев, не соответствующих требованиям государственного стандарта, путем выбраковки. Такие потери в денежном выражении при стоимости 5-10 тыс. руб. 1 кг семян, например, сосны обыкновенной, оцениваются убытками для лесохозяйственного предприятия, составляющими 150-200 тыс. руб. на 1 га лесопитомниковой площади. Кроме того, данная технология не только приводит к значительным материальным убыткам, но и удлинению времени получения стандартного посадочного материала, необходимого для воспроизводства лесов и лесоразведения. Следует отметить и еще очень важное обстоятельство, заключающееся в том, что предварительная обработка семян ценных хвойных пород сейчас осуществляется на технически устаревших и малоэффективных семяочистительных машинах типа МОС-1 или МОС-1А, которые не выпускаются отечественной промышленностью, но имеются в лесохозяйственных предприятиях. Для повышения качества обработки семян (увеличения полноты отделения крылаток, которая при норме 98-99 % составляет после первого пропуска через машину всего лишь 68 %) их пропускают через машину три раза. Это приводит к снижению производительности машины в 2,5-3,0 раза, повышенному механическому травмированию семян (до 7 %) и потерям семян в отходы до 13 %. Эти потери очень значительны и в денежном выражении составляют от 70-100 тыс. руб. на 1 га лесопитомниковой площади.
По второй, менее материально затратной, технологии создание лесных культур осуществляют укрупненным посадочным материалом. Здесь лесные семена, подлежащие высеву в питомнике, необходимо разделить по плотности и размерам, а затем раздельно высеять. За 3-5 лет (в зависимости от фракций семян) получают укрупненный посадочный материал, который затем высаживают на лесокультурной площади. Здесь по сравнению с первой технологией материальные затраты снижаются почти в 2 раза за счет уменьшения технологических операций. Вторая технология является более высокой и ресурсосберегающей, так как позволяет производить точный и разреженный высев выровненными по плотности и размерам семенами и значительно (более чем в 2 раза) сократить нормы высева при выращивании укрупненного посадочного материала. Однако сейчас эта технология мало реализована на практике, так как еще не создано достаточно эффективных технических средств для сортирования лесных семян по плотности и калибрования по размерным признакам.
Обе эти технологии для восстановления лесов и лесоразведения являются очень затратными и в материальном, и в ресурсном плане, так как выращивание сеянцев и саженцев, их последующая посадка на лесокультурной площади и агротехнические уходы требуют использования большого количества технологических операций и технических средств. Для лиственных пород, среди которых основной лесообразующей породой для лесостепной зоны является дуб черешчатый, используется те же технологические операции и соответствующие им технологические средства. А значит восстановление дубрав весьма дорогостоящее мероприятие и поэтому оно практически не проводится.
В Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) на протяжении десятков лет проводятся исследования [1-5,7-20] по созданию ресурсосберегающих технических средств – малогабаритной семяочистительной машины, пневмосепаратора, решетной установки, вальцовых и дисковых сепараторов, которые могут обеспечить получение высококондиционного посевного материала без травмирования и потерь семян хвойных пород в отходы. Все конструкции защищены авторскими свидетельствами и патентами РФ на изобретение (а.с. СССР 1144655, 1424874, 1528358, 1628958, пат. РФ 2089055, 2111068, 2167725, 2170147, 2179079, 2235450). Их использование позволит реализовать технологию выращивания укрупненного посадочного материала без перешколивания в лесных питомниках или использовать прогрессивные технологии и технику для подготовки почвы и высева семян на лесокультурных площадях.
В ВГЛТА под руководством профессора Л.Т. Свиридова разработана прогрессивная ресурсосберегающая технология создания лесных культура дуба, реализованная в способе посева желудей на задернелых лесных почвах (пат. РФ 2236107), и комбинированное техническое устройство (пат. РФ 2271641). Ее особенностью [2-5] является последовательное выполнение ряда технологических операций: разрезания слоя почвы тремя плоскостями, подрезки и удаления дернины, фрезерования посевной канавки, высева желудей и заделки бороздки – одним агрегатом. При этом ресурсобережение достигается снижением материальных и трудовых затрат за счет значительного уменьшения числа технологических операций и применяемых для этого машин, орудий и оборудования и, а также снижение расхода посевного материала (желудей).
Техническое средство для выполнения ресурсосберегающей технологии представлено устройством для предпосевной обработки почвы и посева крупноплодных лесных семян (пат. РФ 2271641), которое состоит из несущей рамы с навесным устройством, трех дисковых ножей для разрезания дернины, почвоуглубителя-дерноснима, волнового диска, высевающего аппарата катушечно-лопастного типа с цепным приводом от колеса, снабженного грунтозацепами, и уплотняющего катка, установленного в задней части рамы при помощи подпружиненных рычагов, удерживающих его в постоянном контакте с почвой. Отличительной особенностью устройства является дополнительная параллельная установка в передней части рамы трех дисковых ножей, непосредственно за ними установлен почвоуглубитель – дерносним, а следом установлен с возможностью вращения на закрепленной на раме неподвижной оси волновой диск, причем диаметры дисковых ножей определяются по формуле D1 = (2,5÷2,6)H, а диаметр волнового диска D2 находится из соотношения D2 = (1,05÷1,1)D1, где D1 – диаметры дисковых ножей; D2 – диаметр волнового диска; Н – глубина посевной бороздки.
При движении орудия по задернелой почве дисковые ножи под действием силы тяжести разрезают дернину и заглубляются в почву, при этом крайние образуют стенки посевной бороздки на заданную глубину Н, которая определяется высотой установки опорных лыж. Почвоуглубитель-дерносним подрезает слой дернины и удаляет его, отбрасывая влево и вправо в виде двух лент. Волновой диск при поступательном движении устройства входит в зацепление с почвой и совершает вращательное движение, разрыхляя посевную бороздку. Высевающий аппарат катушечно-лопастного типа высевает крупноплодные семена с определенной нормой, неравномерность которой снижается установкой приводного колеса с грунтозацепами на маятниковом рычаге, что позволяет ему копировать профиль почвы и исключить проскальзывание. Прикатывающий каток обеспечивает качественную заделку бороздки и требуемую степень уплотнения почвы. Устройство может агрегатироваться с трактором малой мощности, мотоблоком или использоваться в ручном варианте.
Применение прогрессивной ресурсосберегающей технологии и техники для посева желудей на вырубках позволяет снизить затраты на воспроизводство дубрав более чем в 15-20 раз за счет значительного уменьшения числа технологических операций и применяемых для этого машин и орудий, а также уменьшить расход посевного материала (желудей) в 30-50 раз.
Использование прогрессивной техники в высокой технологии воспроизводства лесов и лесоразведении позволяет осуществлять в последующем раздельный высев мелких, средних, среднекрупных и крупных семян хвойных пород. Наряду с этим достигается снижение нормы высева семян в 2-3 раза, что позволит сэкономить 30-35 кг на 1 га лесопитомниковой площади, или, в стоимостном выражении, 150-200 тыс. руб., а увеличение выхода стандартного посадочного материала с 1,7-2,0 до 5,0-5,5 млн. шт. с 1 га дает экономический эффект по предварительной оценке 300-500 тыс. руб. на 1 га лесопитомниковой площади.
Выставочные материалы по прогрессивным ресурсосберегающим технологиям и техническим средствам демонстрировались в 2007 г. на VII Московском Международном салоне инноваций и инвестиций и отмечены дипломом I степени Федеральной службы Российской Федерации по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, а также награждены двумя серебряными медалями и дипломом выставки.
Литература
1. Быков, B.C. О совершенствовании плоскорешетных сепараторов лесных семян [Текст] / B.C. Быков, Э.Н. Бусарин // Хим.-лес. комплекс – проблемы и решения: Сборник статей по материалам Всеросийской научно-практической конференции / СибГТУ.- Красноярск. 2003.- С. 98-102.
2. Гомзяков, Н.Д. К вопросу о перспективах применения малогабаритных семяочистительных машин в лесном хозяйстве [Текст] / Н.Д. Гомзяков // Хим.-лес. комплекс – проблемы и решения: сб. статей по материалам Всерос. науч.-практ. конф.: В 2-х т.– Красноярск: СибГТУ, 2001.– С. 212-214.
3. Гомзяков, Н.Д. О совершенствовании универсальной малогабаритной семяочистительной машины [Текст] / Н.Д. Гомзяков // Новые технологии и устойчивое управление в лесах Север. Европы: Тез. докл. Междунар. конф., посвящ. 50-летию ЛИФ ПетрГУ.– Петрозаводск: ПетрГУ, 2001.– С. 35–36.
4. Новиков, А.И. Некоторые технологические особенности сортировальных устройств и тенденции их развития [Текст] / А.И. Новиков // Лес и молодежь ВГЛТА – 2000 г.: Сб. науч. тр. конф. молодых ученых, посвящ. 70-летию образования ВГЛТА / Под ред. проф. Л.Т. Свиридова.– Воронеж: Воронеж. гос. лесотехн. акад., 2000.– Т. 2.– С. 53‑60.
5. Новиков, А.И. О новых способах сортирования лесных семян хвойных пород [Текст] // Леса Евразии в третьем тысячелетии: Материалы Междунар. конф. молодых ученых: В 2 т. – М.: МГУЛ, 2001.– Т. 2.– С. 90–91.
6. Медведева, А. «Легкие восстановлены» [Текст] / А. Медведева // Рос. Лес. Газета.– 2006.– №29-30 (159-160).
7. Пат. 2089055 РФ. Способ обескрыливания семян хвойных пород [Текст] / Свиридов Л.Т. Бартенев И.М., Смирнов В.А.– №95112686; Заяв. 19.07.95; Опубл. 10.09.97, Бюл. №12.
8. Пат. 2111068 РФ, МКИ6 В 07 В 1/16, 13/04. Устройство для очистки и калибрования лесных семян хвойных пород [Текст] / Л.Т. Свиридов, А.Д. Голев; Воронеж. гос. лесотехн. акад.– № 96111944/03; Заяв. 13.06.96; опубл. 20.05.98, Бюл. № 14.– 4 с.
9. Пат. 2167725 РФ, МКИ 7 В 07 В 1/28, 1/46. Машина для очистки и калибровки семян [Текст] / Л.Т. Свиридов, А.В. Кочегаров, О.М. Костиков; Воронеж. гос. лесотехн. акад.- №99114151/03; Заяв. 28.06.1999; Опубл. 27.05.2001, Бюл. №15.
10. Пат. 2170147 РФ, МКИ7 В 07 В 1/16, 1/46. Устройство для очистки и калибрования лесных семян хвойных пород [Текст] / Л.Т. Свиридов, А.Д. Голев, А.В. Князев, А.И. Новиков; Воронеж. гос. лесотехн. акад.– № 2000100069/03; Заяв. 05.01.2000; опубл. 10.07.2001, Бюл. № 19.– 4 с.
11. Пат. 2179079 РФ, МКИ7 В 07 В 1/16. Устройство для очистки и сортирования лесных семян хвойных пород [Текст]/ Л.Т. Свиридов, А.Д. Голев, А.И. Новиков, А.В. Филатов; Воронеж. гос. лесотехн. акад.– № 2000107585/03; Заяв. 28.03.2000; опубл. 10.02.2002, Бюл. № 4.
12. Пат. № 2235450 РФ. Малогабаритная машина для обескрыливания, очистки и сортирования лесных семян [Текст] / Свиридов Л.Т., Гомзяков Н.Д., Благонравов Д.К., Быков В.С.– № 2002121659/12; заяв. 06.08.02; опубл. 10.09.04, Бюл. № 25.
13. Пат. 46685 РФ, МПК7 В 07 В 1/28. Машина для очистки и калибровки семян [Текст] / Л.Т. Свиридов, В.С. Быков, Э.Н. Бусарин; заявитель и патентообладатель ВГЛТА. - № 2005103282; заяв. 08.02.05; опубл. 27.07.05, Бюл. № 21.
14. Свиридов, Л.Т. О классификации способов и устройств для обескрыливания лесных семян [Текст] / Л.Т. Свиридов // Лес. хоз-во.– 1997.– № 3.– С.14-19.
15. Свиридов, Л.Т. Усовершенствованная конструкция решетной установки для очистки и сортирования лесных семян [Текст] / Л.Т. Свиридов, Э.Н. Бусарин // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: сб. науч. тр. / Воронежская гос. лесотехнич. академия. - Воронеж, 2005. - Вып. 10. - С. 163-166.
16. Свиридов, Л.Т. О новой конструкции сепаратора дискового типа [Текст] / Л.Т. Свиридов, А.Д. Голев, А.И. Новиков // Состояние и перспективы развития механизации лесного хозяйства и лесохозяйственного машиностроения в условиях рыночных отношений: Материалы науч.-практ. конф. (г. Пушкино МО, 23-25 июня 1999 г.).– Пушкино, 2000.– С. 29–32.
17. Свиридов, Л.Т. Технологический комплекс машин для обработки семян хвойных пород в лесхозах [Текст] / Л.Т. Свиридов, Н.Д. Гомзяков, А.И. Новиков // Леса Евразии в третьем тысячелетии: Материалы Междунар. конф. молодых ученых.– М.: МГУЛ, 2001.– Т. 2.– С. 92–93.
18. Свиридов, Л.Т. Исторический аспект проблемы сортирования лесных семян [Текст] / Л.Т. Свиридов, А.И. Новиков // Лес в жизни восточных славян от Киевской Руси до наших дней: сб. науч. тр. / ИЛ НАН Б.– Гомель, 2003.– Вып. 57.– С. 186-190.
19. Свиридов, Л.Т. Разработка сепараторов для сортирования лесных семян [Текст] / Л.Т. Свиридов, А.И. Новиков, Э.Н. Бусарин // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: Материалы международной научно-практической конференции / Вологодский гос. технический университет.- Вологда, 2004.– С. 33-37.
20. Свиридов, Л.Т. Перспективные технические средства для обработки семян хвойных пород [Текст] / Л.Т. Свиридов, А.И. Новиков, Н.Д. Гомзяков // Лес. хоз-во.– № 2.– С. 44-46.
21. Якубов, И. Семя будущего [Текст] / И. Якубов // Рос. лес. газета.– 2005.– № 31 (109).