Карельская университетская наука готова предложить новую лесную технику

В Петрозаводском государственном университете разработан комплекс машин и технологий для лесовосстановления в условиях интенсивного лесопользования.

Базой для комплекса машин является лесопосадочный лункообразователь динамического действия типа Л-2У. Л-2У заменяет собой целый шлейф лесовосстановительных машин: обеспечивает механизацию работ по посадке леса, посеву или обработке почвы, в зависимости от условий вырубки. Помимо лункообразователя Л-2У, в комплекс машин входят: сеялка СВУ-1,2 и корнеподрезчик ПК-1,2, которые предназначены для выращивания в лесных питомниках укрупненных сеянцев с открытой корневой системой.

Истощение лесов России приводит к необходимости изменения сложившейся модели ведения лесного хозяйства и лесопользования, в т. ч. более интенсивного использования неоднократно пройденных рубками вторичных лесов Европейской части страны (за счет развития различных видов рубок ухода и активизации искусственного лесовосстановления). Утвержденные в 2013 г. «Основы государственной политики в области использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов в Российской Федерации на период до 2030 года» среди прочих мер предусматривают интенсификацию использования и воспроизводства лесов, сохранение экологического потенциала лесов.

В рамках внедрения новых подходов к лесопользованию и лесному хозяйству, в 2015 г. Правительству Карелии удалось договориться с Рослесхозом о том, что республика станет пилотным регионом по интенсификации лесопользования.

По данным официальной статистики, в 2010–2015 гг. в Карелии заготовлялось порядка 5,5 млн. куб.м древесины ежегодно, за этот же период арендаторами лесного фонда выполнены различные лесохозяйственные мероприятия, в частности - лесовосстановление на площади не менее 16 тыс. га ежегодно.

Действующим «Лесным планом Карелии» предусматривается до 2018 г. увеличение объема заготовки древесины до 7,5–10,0 млн. куб.м. Заметим, что при переходе только на искусственное лесовосстановление площади работ возрастут до 50...70 тыс. га ежегодно, т. е. 3,5...4 раза! «Лесным планом Карелии» также предусматривается выполнение различных лесохозяйственных мероприятий, в т. ч.: уход за лесными культурами (окашивание и др.) – не менее 18 тыс. га ежегодно (за счет арендаторов лесного фонда – не менее 17 тыс. га), уход за молодняками (осветления, прочистки) – не менее 14 тыс. га ежегодно (за счет арендаторов – не менее 11 тыс. га).

В том же «Лесном плане» отмечено, что объемы рубок ухода в республике в 2003–2007 гг. составляли около 23 % от необходимых по лесоводственным требованиям (примерно 25 тыс. га), в т. ч. 1 % от необходимых – рубки ухода в молодняках (наиболее важные для формирования будущего хозяйственно-ценного древостоя).

По нашей оценке, применение лесопользователями известных машин для подготовки почвы на вырубках (дисковые покровосдиратели типа ПДН-1, Bracke и проч.) в сочетании с ручной посадкой под меч Колесова или посадочную трубу не обеспечит необходимые объемы и качество лесовосстановительных работ в условиях интенсификации. По опыту Финляндии, применение более сложных и дорогих машин также не даст ожидаемого российскими лесопромышленниками скачка в производительности и качестве выполнения работ по искусственному лесовосстановлению. Не следует также забывать о необходимости резкого увеличения объемов ухода за посадками, без которых вложенные в лесные культуры деньги можно считать потраченными впустую.

В этих условиях необходимо искать технологии и машины, которые не только сократят затраты времени и труда при создании лесных культур, но и позволят снизить потребность в последующих уходах за культурами.
В Петрозаводском государственном университете (ПетрГУ) творческим коллективом под руководством Заслуженного деятеля науки Республики Карелия, профессора Цыпука А. М. совместно со специалистами Института леса Карельского научного центра РАН разработан комплекс машин и технологий их применения для интенсивного восстановления лесов на вырубках в условиях Европейской части России. Базовой машиной этого комплекса является лесопосадочный лункообразователь динамического действия типа Л-2У. Л-2У заменяет шлейф лесовосстановительных машин: обеспечивает механизацию работ по посадке леса, посеву или обработке почвы, в зависимости от условий вырубки.

Лункообразователь Л-2У агрегатируется с гусеничными или колесными тракторами (в т. ч. лесохозяйственной модификацией трактора ТЛТ-100), оснащенными задней навесной системой, механическим валом отбора мощности или гидромотором.

Применение лункообразователя Л-2У позволяет механизировать процесс подготовки посадочных мест (лунок) под лесные культуры на нераскорчеванных вырбках. Посадка под лункообразователь Л-2У крупномерных сеянцев или саженцев также дает возможность радикально сократить количество последующих лесоводственных уходов.

Рисунок 1 - Лункообразователь Л-2У

Основное назначение лункообразователя Л-2У – подготовка лунок глубиной до 23 см для посадки саженцев и укрупненных сеянцев, норма посадки для которых снижена до 2500 шт./га по сравнению с 4000 шт./га для обычных сеянцев. Для подготовки лунок под обычные сеянцы (глубиной до 16 см) лункообразователь комплектуется сменными рабочими органами. Лункообразователи Л-2У можно использовать для посадки леса сеянцами и саженцами с открытой или закрытой корневой системой. Лункообразователь может быть оснащен высевающим приспособлением Л-2УС обеспечивающим поверхностную обработку почвы путем удаления подстилки полосами шириной 30, 40 и 50 см и посев лесных семян. 

Рисунок 2 – Сменное приспособление для посева семян Л-2УС

Следует отметить, что применение Л-2У для подготовки посадочных мест (лунок) снижает затраты энергии по сравнению с машинами, образующими в почве непрерывную борозду примерно в 3 раза, что означает значительную экономию топлива на лесовосстановительных работах. При проверке в реальных лесных условиях выяснилось, что при работе в тяжелых почвенных условиях бака трактора, работающего с машиной для непрерывной подготовки почвы, хватает примерно на день, в нормальных условиях – до 3-х дней; при работе трактора в агрегате с лункообразователем бака хватает на неделю.

Производительность труда при ручной посадке в лунки, подготовленные Л-2У, повышается в 2,5...3 раза по сравнению с ручными инструментами: норма выработки при посадке под меч Колесова составляет 800...900 шт. в горных условиях – не выше 500 шт.), при посадке под лункообразователь – 1800...2800 шт. в смену.

Помимо лункообразователя Л-2У, в ПетрГУ разработан комплект машин, состоящий из сеялки вибрационной СВУ-1,2 и корнеподрезчика ПК-1,2, для выращивания в лесных питомниках укрупненных сеянцев с открытой корневой системой. Посадка укрупненных сеянцев под Л-2У сокращает затраты на восстановление леса и радикально снижает затраты на последующие уходы за посадками.

Сеялка вибрационная универсальная СВУ-1,2 предназначена для разбросного (сплошного) и широкострочного посева семян хвойных пород с целью получения крупномерного посадочного материала (укрупненных сеянцев) без перешколивания. Она за один проход выравнивает поверхность поля, рыхлит почву на глубину заделки семян, уплотняет посевное ложе, распределяет семена разбросным или широкострочным способом, заделывает семена почвой и может проводить полное или частичное ее уплотнение над семенами.

Рисунок 3 - Сеялка СВУ-1,2

При использовании в питомнике разбросной сеялки СВУ-1,2 выход укрупненного посадочного материала с 1 га повышается в 2,6 раза по сравнению с рядовыми сеялками при экономии семян в 2 раза. На 1 га площади питомника можно выращивать 1 млн. шт. крупномера, высеянного под сеялку СВУ-1,2, т. е. в 4 раза больше, чем при выращивании саженцев в «школе» по традиционной технологии. Экономия семян при посеве под сеялку СВУ-1,2 также может быть весьма значительной: 30 кг/га против 70 кг/га по традиционной технологии (т. е. расход семян в 2,5 раза меньше).

Корнеподрезчик ПК-1,2, состоящий из вертикальных и горизонтальных ножей, предназначен для формирования корневой системы укрупненных сеянцев с открытой корневой системой, при их выращивании без перешколивания.

Рисунок 4 - Корнеподрезчик ПК-1,2

Исследования приживаемости и хода роста лесных культур, созданных посадочным материалом с закрытой корневой системой под лункообразователь Л-2У, выполненные учеными Института леса Карельского научного центра РАН и ПетрГУ, подтвердили возможность успешного использования Л-2У для лесовосстановления (подробнее – см. статью «Опыт реконструкции лиственных малоценных молодняков без обработки почвы в условиях Южной Карелии» в № 2 за 2008 г. журнала «Ученые записки Петрозаводского государственного университета»).

В 1988 г. в Юркостровском лесничестве (Кондопожский район Республики Карелия) были заложены опытные лесные культуры ели путем посадки саженцами высотой 20–40 см с открытой корневой системой в лунки, подготовленные лункообразователем. При каменистости почвы около 50 %, лункообразователь на нераскорчеванной вырубке обеспечил подготовку качественных лунок для создания культур с густотой 4,5 тыс. шт/га.

Следует отметить, что для создания лесных культур достаточно подготовить 2,0–3,0 тыс. шт/га качественных посадочных мест, с чем лункообразователь легко справляется.

Рисунок 5 – Опытные лесные культуры ели в Юркостровском лесничестве Карелии

Наблюдения за развитием этих опытных культур ведут специалисты Института леса Карельского научного центра РАН, под руководством доктора с-х. наук Соколова А. И. По данным Соколова А. И., лесные культуры выращивались все эти годы без лесоводственных уходов, сохранность культур к настоящему времени составляет около 90 %. Уже к 11-му году жизни культуры не уступали по высоте лиственным породам (береза, осина), растущим на контрольном участке с естественным лесовозобновлением.

По оценке Соколова А. И., лункообразователь может найти применение при создании лесных культур с использованием крупномерного посадочного материла на злаковых вырубках, для обработки почвы под содействие естественному возобновлению леса и механизированного посева на вырубках из-под сосняков лишайниковых, вересковых и брусничных, а также на влажных почвах для создания культур посадкой по пластам. При замене рабочих органов (игл) на меньший размер Л-2У может применяться для подготовки лунок для посадки сеянцев.

Выполненные в ПетрГУ расчеты показали, что применение лункообразователя Л-2У для механизации подготовки лунок повышает производительность труда в 2,4 раза по комплексу выполняемых работ «подготовка почвы – посадка» по сравнению с ручной посадкой под меч Колесова в условиях каменистых почв Республики Карелия.

Таким образом, для эффективной механизации лесовосстановительных работ в условиях интенсификации использования и воспроизводства лесов созданы достаточные технологические и технические предпосылки.

Применение разработанного в ПетрГУ комплекса машин позволит обеспечить:

• снижение расходов бюджета и бизнеса на лесовосстановление;
• снижение затрат труда и времени на лесовосстановление;
• импортозамещение и повышение доли лучших отечественных машин в лесу;
• реализацию идеи интенсификации лесопользования.

С техническими характеристиками лункообразователя и рекомендациями по его практическому применению в различных лесных условиях можно ознакомиться, например, в одной из публикаций участников творческого коллектива:
Рекомендации по восстановлению леса на вырубках с использованием лункообразователя Л-2У / А. В. Родионов, А. И. Соколов, В. А. Харитонов, А. М. Цыпук, А. Э. Эгипти ; ПетрГУ. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2006. - 52 с.

Андрей Родионов, канд. техн. наук
доцент Петрозаводского государственного университета

Статья подготовлена на основе материалов творческого коллектива ученых ПетрГУ и Института леса КарНЦ РАН под руководством профессора Цыпука А. М.