Проект комплексной механизации реконструкции малоценных молодняков коридорным способом с посадкой еловых сеянцев

Введение

          Лес – одно из важнейших природных богатств, сохранению и приумножению которого в нашей стране уделяется большое внимание. Он выполняет различные экологические, экономические и природоохранные функции. Лес имеет огромное полезащитное и санитарно-гигиеническое значение. Поэтому работники лесной промышленности и лесного хозяйства, руководствуясь основами лесного законодательства, должны вести освоение лесов так, чтобы удовлетворялись потребности народного хозяйства в древесном сырье и сохранялись и усиливались водоохранные, климаторегулирующие, санитарно гигиенические и другие полезные свойства леса.

          В Республике Беларусь лесные насаждения занимают около 40 % территории. В то время  как во всем  мире ежегодно уничтожаются огромные площади лесных массивов, лесистость Беларуси постоянно увеличивается.  Результатом этого служит правильное проведение системы ведения лесного хозяйства, и в этой системе реконструкция малоценных молодняков  является важным лесохозяйственным мероприятием. Она включает в себя комплекс мероприятий направленных на выращивания хозяйственно-ценных, высокопродуктивных, устойчивых насаждений и улучшения других полезных свойств леса.

          Повышение продуктивности лесов является основным направлением их расширенного воспроизводства и удовлетворения все возрастающей потребности в древесном сырье. Так как значение леса в жизни человека и народного хозяйства республики слишком велико.

          Лес – целостная совокупность лесных и иных растений, земли, животных, микроорганизмов и других природных компонентов, находящихся во взаимосвязи с внутренней и внешней средой. Лес дает древесину, при химической переработке которой    получают целлюлозу, бумагу, спирт, искусственное волокно. В лесу заготавливают плоды, ягоды, орехи, грибы, соки, кору, а также организуют пчеловодство. Лес имеет огромное полезащитное и санитарно-гигиеническое значение.

          Целью данного курсового проектирования является разработка проекта комплексной механизации реконструкции малоценных молодняков коридорным способом с посадкой еловых сеянцев [6].

1 Характеристика условий  выполнения работы

Под реконструкцией насаждений лесокультурными способами понимают комплекс лесокультурных мероприятий по исправлению и коренному изменению имеющегося состава и структуры малоценных и низкополнотных насаждений путем ввода в них ценных, преимущественно хвойных и твердолиственных пород в соответствии с целевым направлением хозяйства.

Реконструкция насаждений в зависимости от назначения хозяйства преследует разные цели – повышение продуктивности, санитарной, эстетической роли леса; усиление устойчивости насаждений, почвозащитных и водоохранных свойств; улучшение качества выращиваемой древесины. Начинать ее следует как можно раньше, потому что чем моложе насаждения, тем легче они поддаются исправлению и замене; требуется меньше денежных и материальных затрат, ниже потери на приросте и выше экономическая эффективность проводимого мероприятия [2].

1.1 Классификация малоценных насаждений

К малоценным относятся насаждения искусственного и естественного происхождения, продуктивность или породный состав которых не отвечает плодородию почвы и хозяйственной целесообразности выращивания (низкополнотные, расстроенные, плохо растущие, нежелательных пород).

          Различают следующие категории малоценных насаждений:

  а) редины и низкополнотные насаждения (полнота ниже 0,5) всех пород и  возрастов, низкопродуктивные, плохо использующие плодородие почв;

           б) не отвечающие хозяйственно целесообразному породному составу лесов и уровню плодородия почвы лесохозяйственного предприятия (чрезмерно много березняков, осинников, грабняков, ельники и дубняки низких бонитетов на бедных почвах и т.д.);

в) поврежденные пожарами, скотом, дикими животными, заморозками и

морозами, вредителями и болезнями до состояния резкого ухудшения роста и сильного возрастания фаутности древесины;

г) плохо возобновившиеся или   заросшие кустарниками площади, погибшие и расстроенные лесные культуры;

д) низкопродуктивные    порослевые   насаждения   более   чем   второй

генерации, а также семенные низкотоварные и плохо эксплуатируемые насаждения (сероольховые, ивовые, грабовые и др.).

Реконструкция их осуществляется с применением лесокультурных и лесоводственных методов. Первые проводятся при необходимости уплотнения насаждения, улучшения его состава и структуры, а также при внедрении в состав лесов ценных иноземных и местных быстрорастущих пород. Вторые, в частности реконструктивные рубки разной интенсивности, применяются при выведении в верхний полог имеющихся во втором ярусе сильно угнетенных, хозяйственно ценных пород, а также при наличии расстроенных, затравленных, ослабленных и в сильной степени пораженных гнилью насаждений, которые не могут образовать ценных древостоев и подлежат частичной или полной замене новыми. Реконструктивные рубки могут быть сплошные и частичные: коридорами, гнездами, куртинами, выборочные. Отличаются от рубок по состоянию тем, что могут осуществляться и в молодых насаждениях, удовлетворительных по полноте и санитарному состоянию, но имеющих состав древесных пород, биология которых не в полной мере соответствует данным лесорастительным условиям.

1.2  Способы реконструкции 

          Реконструкция насаждений – комплексное мероприятие, включающее рубку реконструкции и создание лесных культур, направленное на коренное преобразование малоценных насаждений и обеспечивающее восстановление утраченной или существенное повышение существующей производительности участка леса. Таким образом, реконструкцию лесокультурными приёмами лесных насаждений проводят с целью улучшения качественного состава лесов, повышения их продуктивности и природозащитных функций. Одним из реальных путей реконструкции является замена малоценных лесных насаждении, составленных из нежелательных древесных пород, Т.е. таких, которые не отвечают экономическим, экологическим целям в данных условиях, посадкой хозяйственно ценных пород.

В зависимости от лесорастительной зоны, типа лесорастительных условий, целевого назначения лесов и интенсивности ведения лесного хоaзяйства к малоценным лесным насаждениям, в которых целесообразно проводить их реконструкцию лесокультурными приемами, относят следующие категории земель – кустарниковые заросли:

          – сомкнутые и редкостойные порослевые и корнеотпрысковые мелколиственные насаждения в возрасте до 20 лет, растущие в условиях, где можно вырастить более ценные и высокопродуктивные древостои высших классов бонитета;

          – сомкнутые и редкостойные порослевые и корнеотпрысковые мелколиственные насаждения в возрасте до 20 лет с недостаточным участием в их составе сосны, ели, дуба, ясеня и других главных хозяйственно ценных пород в условиях местообитаний, наиболее полно отвечающих их лесоводственным свойствам;

          – порослевые дубравы в возрасте 10-15 лет, а иногда и старше, которые можно перевести в семенные, если они растут на плодородных почвах; древостой, с полнотой ниже 0,4 в возрасте   21-40 лет с густым подлеском;   

          – средневозрастные древостои с полнотой 0,5 и ниже с преобладанием мaлоценных мягколиственных пород. Иногда к реконструкции относят создание подпологовых лесных культур.

          В реконструкцию назначают в первую очередь лесные насаждения, растущие в 1 группе лесов, в целях повышения выполнения ими многофункционального значения. Реконструкция осуществляется независимо от использования получаемой древесины. Во вторую очередь реконструируют малоценные насаждения порослевого и корнеотпрыскового происхождения в лесах II группы при условии реализации вырубаемой древесины в любом виде. В последнюю очередь реконструкцию проводят в лесах III группы при большом спросе на заготавливаемую древесину.

          Обычно реконструкцию малоценных насаждений лесокультурными приемами осуществляют тремя способами: коридорным, куртинно-групповым и сплошным. Они зависят от состава, возраста, формы, полноты, сомкнутости, происхождения и состояния насаждений.

Коридорный способ реконструкции применяют чаще всего в пяти–двадцатилетних мелколиственных молодняках порослевого и отпрыскового происхождения высотой до 6-7 м и с отсутствием хозяйственно ценных древесных пород. В таких молодняках прорубают коридоры шириной 3-6 м с оставлением такой же ширины кулис. Затем коридоры расчищают от пней и подлеска, вычесывают корни и проводят обработку почвы, высаживая сеянцы, а лучше саженцы желаемых древесных пород в один ряд через 0,5; 0,75 м. В последующем кулисы целенаправленно разреживают или вырубают.

Куртинно-групповой  способ   реконструкции    рекомендуется   в                  малоценных молодняках возрасте 5-20 лет с неравномерной полнотой и сомкнутостью и участием в их составе групп площадью до 0,05 га и куртин (более 0,05 га) хозяйственно ценных пород. На открытых местах в молодняках ("окна", прогалины и т.п.), а также в специально расчищенных пространствах выполняют частичную обработку почвы, как правило, ямками с размещением 3хl м или площадками размером lхl м, 1x2 м и 2х2 м и высаживают посадочный материал хозяйственно ценных древесных пород.

Сплошная реконструкция малоценных насаждений применяется в высокоинтенсивном лесном хозяйстве и заключается в полной расчистке территории от пяти до пятнадцатилетних мелколиственных молодняков порослевого и корнеотпрыскового происхождения, в составе которых нет хозяйственно ценных пород. После удаления нежелательных деревьев и кустарников кусторезами проводится сбор неликвидного мелколесья, удаление пней и вычесывание корней корчевателем–собирателем, а затем сплошная вспашка почвы, рыхление дисковыми боронами или культиваторами. Весьма целесообразно реконструируемые участки использовать под сельскохозяйственное пользование в  течение 2-3 лет, особенно тогда, когда корнеотпрысковые молодняки осины предполагается заменить сосной.

Первоначальная густота культур при реконструкции малоценных насаждений определяется ее способами и типами лесных культур в зависимости от лесорастительных условий.

В данном курсовом проекте будет использоваться коридорный способ реконструкции. Потому что в первые годы посадки растений, коридоры из древесной растительности будут служить защитным ограждением для сеянцев ясеня [2].

1.3 Посадочный материал

Ель европейская – древесное растение; вид рода Ель семейства Пихтовые.  Ель европейская – дерево высотой 20-30 м (иногда до 40 м) и диаметром ствола до 1 м. Крона высокоподнятая, ажурная. Кора серая трещиноватая (у молодых растений серо-зелёная гладкая). Почки черноватые, бархатистые. Цветки мелкие, без околоцветника, обоеполые, с двумя тычинками и пестиком с двураздельным рыльцем (реже встречаются цветки без пестика), собраны пучками в метёлки на побегах прошлого года. Цветёт до появления листьев.  Плоды – шишки, вначале зелёного цвета, потом коричневого, созревают в августе, часто удерживаются на растении всю зиму.

Предпочитает солнечное место, богатые органикой, довольно влажные почвы с достаточным содержанием кальция. Не переносит засоления почвы и застоя воды. Переносит засуху. Расстояние между растениями при посадке не менее 5 м.  Как правило, после посадки происходит оседание и уплотнение грунта, поэтому корневой ком при посадке должен находиться на 10-20 см выше уровня земли. Особенно это касается крупномеров. Перед посадкой корневую систему необходимо тщательно пропитать влагой.

Размножается как семенным способом.

2 Технология лесовосстановительных работ

Технологическим  процессом  называется  способ  или  совокупность способов обработки материала с помощью тех или иных технических, физических или химических средств с целью качественного изменения его состояния. Технология лесовосстановительных работ включает главным образом совокупность приёмов и способов при лесовосстановлении на не покрытых лесом землях. Она состоит из определённых и последовательных технологических операций, постоянно обновляется и изменяется по мере развития техники – машин, механизмов и орудий при обработке почвы, посеве семян и посадке сеянцев и саженцев, уходе при выращивании посадочного материала, лесных культур и т.д.

Подготовка лесокультурной площади заключается в создании необходимых условий для обработки почвы под лесные культуры и выполнения последующих агротехнических приемов. Производится реконструкция состава молодняков на вырубках и гарях, возобновившимися нежелательными деревьями и кустарниками (осиной, ольхой серой, ивой и др.) на территории лесокультурной площади. Производство культур ясеневых  пород на этой территории начинается с подготовки лесокультурной площади:

          1 Прокладка коридоров шириной 2,5-3,0 метров с расстоянием  между их центрами 5 - 6  метров. Расчистка полос производится обычно в сентябре -октябре предшествующего года посадке культур. Для обеспечения прямолинейности коридоров провешивают и прорубают визиры через каждые 10 метров.

          2 Подготовка коридоров к производству лесных культур состоит в удалении порубочных остатков путём их сбора и вычёсывании корней. Это мероприятие необходимое для обработки почвы под лесные культуры и последующих лесокультурных приёмов. Эта работа выполняется в бесснежный период, т.е. мае-октябре предшествующегоa года посадки культур.

          3 Обработка почвы в августе-сентябре  предшествующего года или весной в год посадки культур в начале мая путём нарезки борозд. Обработка почвы под лесные культуры может быть механической или химической, на всей лесокультурной площади или на ее части. Производится она с учетом типов лесорастительных условий и категории лесокультурной площади. 

          Частичная обработка является основным способом обработки почвы под лесные культуры. Она применяется на не раскорчеванных вырубках, на вырубках с недостаточным количеством благонадежного подроста и самосева главных пород, на площадях, заросших лиственным молодняком и кустарнике.

          4 Посадка сеянцев. Выбор марки лесопосадочной машины определяется почвенно-климатическими условиями, состоянием лесокультурной площади, способом обработки почвы, видом посадочного материала.

          5 Агротехнический уход за культурами  проводится 2 раза в год посадки,  (мае-июле). Агротехнический уход  направлен на улучшение условий приживаемости, сохранности и роста создаваемых культур путем рыхления почвы, уничтожения сорняков, оправки растений от засыпания листвой и почвой. Глубина рыхления при механизированном уходе устанавливается с учетом залегания в почве горизонтальных корней.  При обработке почвы путем нарезки двухотвальных борозд и посадке в их дно культур используются дисковые культиваторы. Рыхление почвы производится с целью уменьшения физического испарения влаги с ее поверхности и обеспечения лучших условий для поглощения атмосферных осадков, увеличения аэрации и снижения плотности почвы, что способствует улучшению ее структуры и микробиологической активности. Удаление сорняков предохраняет культуры от заглушения и снижает расход травянистой растительностью запасов влаги и пищи в почве. Однако травянистая растительность может оказывать иногда и положительное влияние - оттенять культуры, предотвращать процессы ветровой и водной эрозии, снижать возможность выжимания растений.

6 Лесоводственный уход в межкоридорном пространстве проводится

обычно по мере необходимости.

          7 Дополнение культур с приживаемостью от 26 до 86 %. Высаженные на лесокультурную площадь саженцы в первые 2 года приспосабливаются к новым условиям среды и не все они приживаются. Кроме того, на приживаемость посадочного материала могут повлиять отрицательно  неблагоприятные погодные условия, повреждения вредителями или болезнями и другие факторы.

          Дополнению подлежат лесные культуры с отпадом 15-75 %. Оно производится, как правило, весной следующего года, а также в случае надобности и весной третьего года роста. Необходимость проведения дополнения устанавливают в натуре после осеннего учета лесных культур. Лесные культуры с приживаемостью менее 25 % считаются погибшими и подлежат списанию. Дополнение желательно проводить саженцами, возраст которых соответствует биологическому возрасту лесных культур. При использовании посадочного материала с закрытыми корнями дополнение можно производить и в летнее время.

3 Подбор системы машин

Система машин – это совокупность различных машин и приспособлений взаимно увязанных в технологическом процессе по своим технико-экономическим, эксплуатационным показателям, обеспечивающие последовательность выполнения основных и дополнительных процессов.

         Технологический процесс состоит из отдельных операций. Подготовка лесокультурной площади заключается в создании необходимых условий для обработки почвы под лесные культуры и выполнения последующих агротехнических приемов. При разработке проекта комплексной механизации реконструкции  малоценных молодняков коридорным способом принимаем следующие технологические операции:

– образование коридоров с помощью кусторезов;

– сбор порубочных остатков в валы;

– подготовка почвы;

– посадка сеянцев ясеня;

– агротехнические уходы 2 раза в год посадки.

При подборе трактора необходимо предусмотреть его возможно более полное использование в течение всего сезона, поэтому следует принимать во внимание степень универсальности трактора, т.е. способность агрегатироваться с различными рабочими машинами [4].

В данном курсовом проекте исходя из почвенных условий, растительности и типа лесных культур необходимо произвести следующие технологические операции:

– срезание кустарников. Проводится для удаления кустарниковой растительности и создания коридоров. Проводить необходимо осенью. Используем  кусторез КОМ-2,3, агрегатируется с трактором МТЗ-82;

– сбора порубочных остатков, применяем подборщик сучьев ПС-2,4 который агрегатируеться с ЛХТ-55;

– нарезка полос под посадку лесных культур. Производится почвенной фрезой, которая перемешивает верхний слой почвы не создавая микроповышений и микропонижений. Проводится весной с 01/IV по 20/IV. Используем МЛФ-0,8, которая агрегатируеться с ЛХТ-100;

– посадка ясеневых саженцев посадочной машиной. Производится весной с 15/IV по 05/V. Используем  посадочную машину МЛУ-1А, агрегатирующую с  МТЗ-82;

– лесоводственный уход – обработка культиватором для удаления сорной растительности и рыхления почвы в рядовых культурах. Проводиться в течение всего сезона в зависимости от степени зарастания нежелательной растительности. Используем КЛБ-1,7, агрегатирующийся с трактором                    ЮМЗ-6АЛ.

4 Характеристика машин

4.1 Кусторез-осветлитель КОМ-2,3

Кусторез-осветлитель КОМ-2,3 (рисунок 4.1) предназначен для ухода за рядовыми культурами. Рассчитан для работы в культурах с междурядьями не менее  метра, агрегатируется с колесным трактором МТЗ-82. Для установки кустореза на тракторе в передней части к лонжеронам крепят дополнительно П-образную раму, на поперечном брусе которой выполнены проушины для присоединения рамы кустореза и гидроцилиндра. Рама кустореза имеет Ш-образную конструкцию, обращенную основанием к трактору 10. В передней части рамы между боковыми 4 и центральной 5 балками смонтированы две секции трехножевой цилиндрической фрезы 6. Над тыльной частью рамы расположен щит-отражатель 8, а на боковых балках установлены трубчатые ограждения 7.

                      6            5                   4        

1–  боковой ВОМ трактора; 2 – карданный вал; 3 – опора подшипника;                4 –боковая балка рамы; 5 – центральная балка рамы; 6 – рабочий орган (фреза); 7 – трубчатое ограждение; 8 – щит-отражатель; 9 – ограждение;                          10 – трактор

Рисунок  4.1– Кусторез-осветлитель КОМ-2,3

Щит-отражатель 8 предназначен для наклона срезаемой древесной рас-

тительности вперед и предохранения трактора от забивания листьями и стружками. За фрезами между боковыми 4, центральной 5 балками и основанием рамы имеются два сквозных проема (окна), необходимых для прохождения и укладки под трактор срезанной древесно-кустарниковой растительности. Вращающий момент на фрезы 6 передается от бокового ВОМ 1 через карданный вал 2, повышающий конический редуктор и клиноременную передачу.

Срезающий    рабочий  орган  в   виде    трехножевой    цилиндрической (скальчатой) фрезы является общим для всех тракторных кусторезов-осветлителей с активным приводом. Фреза располагается спереди по ходу движения трактора. Она не подвержена заклиниванию в пропиле, значительно устойчивее работает при колебаниях и перекосах во время движения агрегата, не забивается растительными остатками, а также позволяет создавать кусторезы с различной шириной захвата простым увеличением или уменьшением секций.

          Трехножевая цилиндрическая фреза (рисунок 4.2) представляет собой фигурный вал 1 с тремя расположенными через 1200 плоскостями А, к которым крепятся плоские ножи 2. Под ножами на валу выфрезерованы специальные стружкоотводящие канавки 3. Ножи изготавливают из высокохромированных инструментальных сталей. Угол заточки ножей должен составлять 30-350. Диаметр фрезы по концам ножей колебается от 100 до 120 мм. Длина одной секции – 880 мм. Толщина ножей 10-12 мм, ширина – 65 мм, длина  не более – 1250 мм. Частота вращения фрезы от 2500 до 4000 об/мин. направление вращения снизу вверх [2].

1 – вал; 2 – нож; 3 – канавка; 4 – болт крепления

Рисунок 4.2 – Трехножевая фреза в разрезе

Расчетная рабочая скорость трактора 4,26 км/ч, ширина захвата 2,3 м, масса кустореза 1000 кг. Установка фрезы на заданную высоту срезания осуществляется поворотом вниз или вверх Ш-образной рамы. Максимальный диаметр древесной растительности, срезаемой на проход, Т.е. без остановки трактора, составляет 5 см. Техническая характеристика кустореза-осветлителя КОМ-2,3 представлена в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Техническая характеристика кустореза-осветлителя

                        КОМ-2,3

4.2 Характеристика подборщика сучьев  ПС-2,4

  Подборщик  сучьев ПС-2,4 (рисунок 4.3) предназначен для сбора порубочных остатков, а также неликвидной стволовой древесины в валы в технологических коридорах при рубках ухода за лесом и на площадях сплошной рубки при отсутствии хозяйственно ценного подроста с одновременным частичным рыхлением поверхностного слоя почвы.

Составные части: траверса, рама, соединительные рычаги, собирающие

зубья, поддерживающие тросы. Подъем подбирающих зубьев осуществляется с помощью гидравлики, действующей от распределителя трактора. Механизм подъема размещен на кронштейне трелевочного щита, что упрощает монтаж и демонтаж подборщика и снижает затраты времени на выполнение этих операций. Подборщик укладывает порубочные остатки в кучи при проведении рубок ухода и валы при проведении сплошных рубок. Техническая характеристика подборщика сучьев приведена в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Техническая характеристика подборщика сучьев ПС-2,4

1 – рама; 2 – подвижная рамка; 3 – трактор; 4 – поперечный брус; 5 – тяговый                     трос; 6 – собирающие зубья; 7 – гидроцилиндры

Рисунок 4.3 – Подборщик сучьев ПС-2,4

4.3 Машина лесная фрезерная МЛФ-О,8

Машина лесная фрезерная МЛФ-О,8 (рисунок 4.4) предназначена для подготовки почвы полосами на вырубках под посадку лесных культур путем рыхления с одновременным измельчением порубочных остатков диаметром до 12 см, поросли и пней диаметром до 20 см. Машина является полуприцепной и агрегатируется с тракторами ДТ-75М, ЛХТ - 55 и ЛХТ-I00, оборудованными ходоуменьшителем и ВОМ. Основные узлы машины: рама 1, фрезерный барабан 9 с тарельчатыми ножами 8, отбойная плита 12, опорная лыжа 11 и опорные колеса 7. Фрезерный барабан представляет собой полый барабан, к поверхности которого приварены державки для установки и крепления болтами тарельчатых ножей. Ножи устанавливают с перекрытием 8 мм, угол резания ножей 400. Фрезерный барабан приводится от ВОМ трактора через телескопический карданный вал, конический 2 и цилиндрический 4 редукторы. Для предохранения рабочих органов от поломок и снижения ударных нагрузок на валу барабана установлено защитное устройство, состоящее из фрикционной муфты и упругих элементов (амортизаторов). Глубину обработки почвы фрезерным барабаном регулируют перестановкой по высоте опорных лыж. На задней части рамы установлена промежуточная рамка с пневматическими опорными колесами 7 и гидроцилиндрами 5 для выглубления и заглубления фрезерного  барабана. Сзади   фрезерного   барабана   расположена   грабельная решетка для отделения крупных фракций измельченной древесины и направления их на дно борозды под разрыхленный слой почвы. Фрезерный барабан вращается по направлению движения трактора.