Використання фрезерних культиваторів при відтворенні лісів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВИКОРИСТАННЯ ФРЕЗЕРНИХ КУЛЬТИВАТОРІВ ПРИ ВІДТВОРЕННІ ЛІСІВ

В.М. Гриб, кандидат сільськогосподарських наук

С.В. Маслай, кандидат технічних наук

Національний університет біоресурсів і природокористування України

Розроблено нову конструкцію фрезерного культиватора для обробітку ґрунту під штучні насадження. Наведено результати досліджень експериментального зразка фрезерного агрегату. Зроблено пропозиції щодо вдосконалення конструкції агрегата для підготовки лісокультурних площ.

Ключові слова: штучні насадження, підготовка лісокультурної площі, обробіток ґрунту, культивація.

Сучасний стан питання. Забезпечення сталого розвитку лісового господарства, спрямованого на посилення екологічних, соціальних та економічних функцій лісів України - головна мета Державної програми «Ліси України» на 2002-2015 роки, стратегічним завданням якої є подальше нарощування площі, стійкості, продуктивності лісових насаджень на основі застосування лісокультурних методів та забезпечення ведення збалансованого і невиснажливого лісокористування.

Для розв'язання проблеми безперервного і невиснажливого лісокористування, вирощування високопродуктивних лісових насаджень, одержання максимального лісівничого ефекту першочергове значення має відтворення лісових ресурсів.

Дослідження палеографії і палеоботаніки [2] показали, що ліси з прадавніх часів, будучи складовою частиною природи, розвивалися за її законами, виконуючи притаманні їм функції. Поява людини супроводжувалася, як відмічають автори, виконанням лісами господарської функції. Поряд із законами природи на ліс починають впливати й економічні закони, дія яких значною мірою посилюється із розвитком суспільства, що значно збільшує потреби в деревині. Результатом надмірної експлуатації лісів за відсутності науково обґрунтованого ведення лісового господарства стало виснаження лісових ресурсів. Такі шкідливі явища, як ерозія грунтів, розвиток ярів, зсувів, катастрофічних масштабів повені є результатом різкого зниження лісистості. Великомасштабні осушувальні роботи понизили рівень ґрунтових вод, що призвело до всихання лісів.

Щорічний обсяг заготівлі деревини в лісах України складає 14-15 млн м3, з них 43-45 відсотків припадає на головне користування, при якому переважають суцільно-лісосічні способи рубок, загальна площа яких складає близько 35 тис. га.

До VIII ст. лісорозведення та лісовідновлення лісів практично не проводилося. У 1723 році було видано спеціальну інструкцію з розведення лісів для потреб флоту [1]. Для забезпечення лісовідновлення з'являються нормативні документи з експлуатації лісів та раціональних способів рубки. Особлива увага приділялася визначенню розміру лісокористування. Правилами лісовпорядкування від 1859 року замість вибіркових рубок кращих дерев передбачалося впровадження суцільних рубок головного користування.

В Україні кожний другий гектар лісу - штучно створений, тому і лісистість території постійно зростає, хоча для досягнення оптимальних її показників (в межах 20%) необхідно додатково створити близько 2 млн га лісових насаджень. У місцях інтенсивної лісогосподарської діяльності спостерігається заміна головних порід супутніми. Підріст головних порід, який з'являється в стиглих і перестиглих деревостанах, майже повністю знищується при суцільно-лісосічних способах рубок. Тому при такому способі ведення господарства відтворення лісів проводиться штучним шляхом, при цьому повною мірою слід використовувати природне відновлення як головних, так і супутніх порід.

При вирішенні комплексу питань, пов'язаних із лісовідновленням, важливе значення має вплив способів лісовідновлення на ґрунтово-біологічні процеси в лісових екосистемах.

Мета досліджень. Дослідження показують [3, 4, 6], що властивості ґрунтів після проведення рубок дещо погіршуються. Значний вплив на ґрунти чинить його обробіток під штучні насадження. Аналіз літературних джерел свідчить, що питанням підготовки лісокультурної площі і обробітку ґрунту присвячено багато робіт. Однак до теперішнього часу не вироблено загальної території обробітку лісових ґрунтів. Звичайні прийоми, розроблені для сільськогосподарського виробництва, не враховували особливості лісових грунтів, що несприятливо впливало на їх властивості. Недостатньо розроблено якісні оціночні показники оброблених під штучні насадження грунтів. Усі оціночні критерії даються лише на основі успішності росту лісових культур до їх змикання, або ж на кінець першого класу віку, без урахування змін, що відбуваються в ґрунтових комплексах. Немає чіткої уяви про тривалість впливу агротехнічних заходів на ріст і розвиток штучних насаджень [6]. Для розроблення перспективних технологій створення лісових культур необхідно зробити оцінку ефективності впливу як технології в цілому, так і окремих її агротехнічних елементів.

Перед створенням штучних насаджень лісокультурна площа може бути підготовлена за допомогою вогню, хімічними або механічними засобами обробки. Останні є головними для обробітку лісових площ. Однак відсутність достатньої кількості машин та механізмів і невідповідність технологічних засобів, що використовуються, умовам робіт, призводить до того, що рівень механізації на лісовідновленні залишається досить низьким. На схемі, запропонованій В.С. Шумаковим і В.Н. Кураєвим [6], представлено варіанти, засоби та знаряддя, а також кінцеві результати способів обробітку лісових ґрунтів. Як відмічають автори, найбільш давнім способом підготовки лісокультурної площі є спалювання порубних залишків на зрубах. Однак багато лісоводів виступають проти такого способу підготовки лісокультурних площ [3]. Так, Н.П. Ремезов, П.С. Погребняк, відмічаючи негативну сторону способу, вказують на великі втрати зв'язаного азоту і органічної речовини. Однак в літературі є дані про позитивний вплив вогню на лісові ґрунти [5], який полягає в тому, що при згоранні лісової підстилки втрачається до 50% загального азоту, в той же час значно збільшується кількість мінеральних форм азоту, активується його біологічна акумуляція. Як відмічають автори, нітрифікація стає домінуючим біохімічним процесом. Це свідчить про покращення лісорослинних властивостей грунту, хоча переважна більшість дослідників схиляється до того, що спалювання порубкових залишків на зрубах може використовуватися для сприяння природному та штучному відтворенню лісів.

Основними способами обробітку і підготовки лісокультурної площі в даний час залишаються механічні способи її обробки. За даними Шумакова і Кураєва [6], способи механічної обробки грунту діляться на дві основні групи: суцільні та часткові. Cуцільний обробіток лісових грунтів можливий за умови раціональних способів очистки, пониження висоти пеньків або ж розкорчування зрубів. Однак в процесі корчування пеньків на зрубах значною мірою порушуються верхні, найбільш родючі, шари грунту. Тому, як правило, грунт на лісокультурних площах обробляється борознами, що не забезпечує відповідних умов для росту штучних насаджень. Пеньки, що залишаються на зрубах, сприяють розповсюдженню шкідників і захворювань лісових насаджень, погіршують умови роботи машин та механізмів. Міжряддя залишаються необробленими, а трав'яна рослинність складає конкуренцію для росту та розвитку саджанців, особливо в перші два-чотири роки.

Заслуговує на увагу такий спосіб підготовки лісокультурної площі, який починає впроваджуватися у господарствах галузі. Після проведення рубок головного користування, суцільних санітарних рубок вся лісокультурна площа обробляється хімічними засобами для знищення трав'яної рослинності. Після чого нарізуються плужні борозни на невелику глибину (6-8 см), з метою вилучення опаду та дернини і подальшою посадкою сіянців у мінералізований шар ґрунту та доглядами за ними.

В агрохімічному відношенні найбільшу цінність для росту саджанців має дрібна фракція ґрунту, яка створює кращі умови для розвитку кореневої системи. Подрібнена фракція ґрунту з рештками трав'яної рослинності, органічного складу дозволяє створити додатковий запас біологічних, хімічних та мінеральних елементів для живлення саджанців у штучних насадженнях.

Найбільш ефективним способом досягнення цієї мети є застосування фрезерних робочих органів, що забезпечують якісний обробіток ґрунту.

Матеріали досліджень. Фрезерні культиватори, що випускаються промисловістю для лісового господарства, не повною мірою відповідають вимогам технології створення штучних насаджень. Практично всі вони призначені для роботи на зрубах після полосної або суцільної розчистки площі від пеньків. Культиватори всіх видів не мають системи захисту від попадання порубкових залишків, коріння у фрезерний робочий барабан, що супроводжується його пошкодженнями, зниженням продуктивності роботи агрегата. Всі фрезерні культиватори, що серійно випускаються для лісового господарства, агрегатуються з тракторами класу 1.4, 3, що супроводжується великими енерговитратами. Також обмеженість у використанні таких агрегатів обумовлюється висотою перешкод у вигляді пеньків, які може долати агрегат при виконанні технологічних операцій. У зв'язку з цим науковий і практичний інтерес представляють дослідження, спрямовані на розроблення технологій створення штучних насаджень із застосуванням фрезерних культиваторів, вивченням динаміки їх роботи при фрезеруванні ґрунту і подоланні перешкод.

Результати досліджень. Фрезерний культиватор КФП-0.7 (рис.), розроблений співробітниками кафедри технології лісогосподарського виробництва НУБіП України, оснований на принципі роботи лісового фрезерного універсального культиватора ФЛУ - 0.8. Конструкція розробленого культиватора КФП-0.7 передбачає захист робочих ножів від попадання порубкових залишків, можливість подолання перешкод у вигляді пеньків, збільшення частоти обертання фрезерного барабану, збільшення швидкості руху агрегата при обробітку ґрунту.

Культиватор фрезерний смуговий КФП-0.7 складається із несучої рами (1), на якій встановлено конічний редуктор (2), а також ланцюговий механізм з системою зчеплення (3). На фрезерному барабані (4) знаходяться захищені ріжучі ножі (5), закріплені на запобіжних дисках. Диски захищають робочі ножі від попадання порубкових залишків, а також зменшують динамічні навантаження. Рама культиватора має можливість підійматися угору за рахунок виконавчих гідроциліндрів, встановлених на навісці трактора. Висота підйому рами - 0,6 м. Для регулювання глибини фрезерування ґрунту на тракторній навісці встановлено обмежник опускання фрезерних робочих органів на задану глибину обробітку 10 см і 15 см. Особлива увага була приділена якості обробітку ґрунту.

Так, для знищення трав'яної рослинності повинен бути встановлений оптимальний рух агрегату та крок подачі на ріжучий ніж. Крок подачі на ріжучий ніж не повинен перевищувати 8-10 мм на один оберт фрезерного барабану. Розміри часток грунту при фрезеруванні не повинні перевищувати 4-5 мм, що досягається кількістю робочих органів, встановлених на фрезерному барабані.

Відомо, що розміри шматків грунту залежать від співвідношення швидкості руху агрегату і кутової швидкості обертання фрезерного барабана. Розміри шматків грунту при її фрезеруванні можна визначити за формулою

В = 6·1000Vд/ZN, (1)

де В - розмір шматків фрезерування грунту, мм;

Vд - робоча швидкість руху фрезерного культиватора, м/сек;

Z - кількість робочих ножів, встановлених на фрезерному барабані, шт.;

N - кількість обертів фрези культиватора за хв.

Фрезерний культиватор КФП-0.7

1 - рама культиватора;

2 - редуктор;

3 - ланцюговий механізм;

4 - фрезерний барабан;

5 - ріжучі ножі

З формули (1) видно, що чим більше ножів на фрезерному барабані і його оберти, тим менше розміри шматків грунту, що відрізаються від грунту, отже, можна збільшити при цьому і швидкість руху трактора. Для КФП-0.7 середньо статистичне значення розмірів шматків грунту на першій передачі коробки швидкостей трактора склало - 2,6 мм. Використання математичної формули (1) для обертального руху фрезерного барабану знизу нагору не дає точності в обчисленнях і визначенні розмірів шматків грунту, що відриваються, тому що у формулі не враховано відцентрові сили для перевороту грунту через фрезерний барабан, вагу самого грунту, його вологість.

У процесі випробувань було запропоновано удосконалену систему огородження робочих органів, що складається із комплексу запобіжних пластин, що також додатково зменшує розміри частинок грунту.

Висновки. Критерієм роботи фрезерного агрегата є знищення трав'яної рослинності і якість обробітку грунту. Проведеним дослідженням встановлено, що трав'яна рослинність знищується на 85-90%, що залежить від якості проведення очищення лісосік від порубкових залишків та кількості пеньків. Розміри частинок грунту не перевищували 5-7 мм, щільність грунту зменшилася в 1,5 раза.

Література:

фрезерний культиватор ліс насадження

1. Вакулюк П. Г. Нариси з історії лісів України / П. Г. Вакулюк. -- Фастів : Поліфаст, 2000. -- 642 с.

2. Генсирук С. А. Лісові ресурси України, їх охорона і використання / С. А. Генсирук, В. С. Боднар. -- К. : Наукова думка, 1973. -- 527 с.

3. Ремезов Н. П. Лесное почвоведение / Н. П. Ремезов, П. С. Погребняк. -- М.: Лесная пром-сть, 1965. -- 324 с.

4. Тольский А. П. Обработка почвы в лесном хозяйстве / А. П. Тольский -- П. : Лесное х-тво и лесная пром-сть, 1928. -- 200 с.

5. Фирсова В. П. Об изменении физико-химических свойств некоторых почв Урала под влиянием лесных пожаров / Фирсова В. П. //Лесной журнал. -- 1960. -- 1. -- С. 21--25.

6. Шумаков В. С. Современные способы подготовки почв под лесные культуры / В. С. Шумаков, В. Н. Кураев. -- М. : Лесная пром-сть, 1973. -- 160 с.

Размещено на Allbest.ru