Лесохозяйственное производство с использованием новых технологий и технических средств для обработки семян

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лесохозяйственное производство с использованием новых технологий и технических средств для обработки семян

Основным видом деятельности лесохозяйственного производства являются восстановление лесов и лесоразведение, а также ряд обеспечивающих и сопровождающих технологических процессов.

Технология такого производства достаточно многосложна и включает в себя ряд технологических процессов, связанных:

- с подготовкой участков для создания и восстановления лесных культур;

- с подготовкой почвы под посев или посадку;

- со сбором и обработкой лесных семян;

- с выращиванием посадочного материала;

- с посевом и посадкой на лесокультурных площадях;

- агротехническими уходами за лесными культурами и защитой их от вредителей, болезней и пожаров;

- с ростом и развитием лесных насаждений;

- с рубками ухода за молодняками и санитарными рубками;

- с рубками главного пользования;

- с полной или частичной переработкой полноценной и мелкотоварной древесины.

Примерная структурная схема лесохозяйственного производства в общем виде представлена на рис. 1.

В структурной схеме лесохозяйственного производства выделены технологические процессы, которые выполняются техническими средствами без воздействия непосредственно на растения, с непосредственным воздействием машины или орудия на растения и с комбинированным воздействием. Среди всех технологических процессов, процесс сбора и обработки лесных семян является одним из важнейших в системе лесохозяйственных предприятий, а семена являются одними из основных средств лесохозяйственного производства. Данная статья посвящена вопросу использования новых технологий и технических средств для обработки семян хвойных пород в лесохозяйственном производстве при лесовосстановлении и лесоразведении.

В последние 20-25 лет воспроизводства лесов происходит естественным путем, то есть путем зарастания вырубленных и уничтоженных пожаром лесов мягколиственными быстрорастущими древесными породами типа осины, тополя, ольхи, березы и других. В результате этого на смену ценным хвойным (сосне, ели и лиственнице), а также лиственным (дуб, ясень, бук, и др.) древесным породам, которые должны создаваться искусственно, появляются малопродуктивные лесные насаждения из мелкотоварной древесины, которая пока мало востребована как в нашей стране, так и за рубежом.

Рисунок 1 - Структурная схема лесохозяйственного производства

1 - подготовка участка к освоению для создания лесных культур (корчевка пней, удаление камней, кустарника и др., водная мелиорация (осушение), нарезка борозд); 2 - подготовка почвы (вспашка, рыхление); 3 - сбор и обработка семян; 4 - выращивание посадочного материала; 5 - посев или посадка на лесокультурных площадях; 6 - рост и развитие лесных насаждений; 7 - агротехнические уходы за лесными культурами (прополка, рыхление почвы, подкормка); 8 - защита от вредителей и болезней; 9 - рубки ухода за молодняками; 10 - защита от пожаров; 11 - рубки главного пользования; 12 - переработка древесины

Такой подход привел к тому, что сотни миллионов гектаров леса сейчас являются заросшими или не восстановленными. И этот процесс происходил под лозунгом: «Лес должен расти сам по себе, и нам нечего вмешиваться в природу...» При таком подходе в России резко изменилось соотношение состава лесных площадей не в пользу хвойного хозяйства и ценных лиственных древесных пород. И, как следствие, по площадям и по объему запасов древесины мягколиственные породы с 5-7 % увеличились до 17-20 %.

В новом Лесном кодексе, принятом Государственной Думой 8 ноября 2006 года, впервые уделено внимание воспроизводству лесов и лесоразведению, направленным на повышение их продуктивности, устойчивости и неистощительного лесопользования. Наряду с этим, обращено серьезное внимание на лесное семеноводство. И это правильно, так как семена древесных пород являются для лесного хозяйства основными средствами производства, из которых начинает расти лес, а их качество определяет качество и продуктивность будущих лесов.

Искусственное воспроизводство лесов и лесоразведение в настоящее время проводится по традиционной технологии, при реализации которой 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 у ход (полив, прополку, уничтожение сорной растительности и т. д.). Затем проводят выкопку сеянцев и их пересадку из школьного отделения в лесное отделение питомника, то есть производят 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 посадочного материала происходит потеря 25-40 % сеянцев и саженцев, не соответствующих требованиям государственного стандарта, путем выбраковки. Такие потери в денежном выражении при стоимости I кг семян 15-30 тыс. руб., например, сосны обыкновенной, оцениваются убытками для лесохозяйственного предприятия, составляющими 700-900 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 300 до 600 тыс.руб.на 100 кг (3-6 тыс. руб. на 1 кг) обработанных семян.

В настоящее время только для восстановления лесов ежегодно требуется 10-12 тыс. т. семян древесно-кустарниковых пород, в том числе 500-700 т. основных лесообразующих хвойных пород (сосна, ель, лиственница, пихта и др.) [20]. В 2006 году было использовано около 700 т. лесных семян и выращено 1300 млн. шт. сеянцев и саженцев [4]. В 2008 году Рослесхозом было намечено увеличить площади закладки лесных культур в 1,5-1,7 раза и довести их до 250 тыс. гектаров [21]. К 2015-2020 г.г. запланировано увеличение объема искусственного восстановления лесов более чем 700 тыс. га.

В Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) совместно с ВНИИЛМ создана высокая технология выращивания укрупненного посадочного материала в питомниках без перешколивания, согласно которой для высева в питомниках необходимо применять только высококондиционные семена, разделенные на фракции по плотности и размерам.

Получение высококондиционных семян возможно только при использовании новой технологии для обработки лесосеменного материала ценных хвойных пород, которая разработана в ВГЛТА и позволяет осуществить полный цикл выполнения необходимых технологических операций (рис. 2) [14].

Для выполнения технологических операций созданы новые технические средства, обеспечивающие первичную и вторичную обработку семян. Они объединены в технологический комплекс (рис. 3), который включает универсальную семяочистительную машину (СММ), пневмосепаратор лесных семян (ПЛС-5М), решетную установку (РУ-10), сепараторы вальцового (СВТ) и дискового (СДТ) типов [1, 3, 5, 11, 13, 15, 16, 17].

Рисунок 2 - Технология обработки лесосеменного материала хвойных пород

Рисунок 3 - Структурная схема технологического комплекса технических средств для обработки семян

Первичную обработку семян проводят на машине СММ [6, 10. 11], в которой процесс осуществляется по непрерывной схеме при двухстадийном воздействии рабочих органов на семена. На первой стадии обработка происходит в загрузочном бункере («мягкий» режим) и на второй стадии - непосредственно в обескрыливателе (оптимальный режим) [2, 3]. Предварительная очистка семян осуществляется в воздушной системе, состоящей из вертикального аспирационного канала, осадочной камеры и вентилятора, а сортирование - на решетном стане.

В малогабаритной машине загрузочный бункер и обескрыливатель объединены в единый блок, называемый загрузочно-обескрыливающим устройством непрерывного действия (ЗОУ НД), в котором происходит последовательная сепарация семян через сетки с мелкой, средней и крупной ячейками [3]. Основа вторичной обработки семян хвойных растений заключается в пневмосортировании - разделении в воздушном потоке по массе (плотности) на легкую и тяжелую фракции. Технология пневмосортирования отличается совмещением пневмоканала с осадочной камерой (пат. РФ № 2150338). В пневмосепараторе вентилятор установлен над осадочной камерой, а бункер для засыпки семян размещен в нижней части пневмоканала. Данное техническое средство снабжено дозирующим устройством, герметично совмещенным с воздуховодом, что позволяет упростить конструкцию, удешевить ее производство, повысить производительность и качество разделения семян на фракции.

Сортирование тяжелой фракции по размерам происходит с использованием решетного и безрешетных сепараторов. Здесь выделяются трудноотделимые примеси (хвоя, мелкие примеси и отходы). В технологию решетного сортирования семян, являющуюся классической в теории сепарирования, внесены принципиально новые элементы, основанные на использовании технологического принципа негармонических колебаний решетного стана с возможностью изменения длины и амплитуды колебаний решет (пат. РФ на полезн. модель № 46685) [12]. Наряду с этим в решетном сепараторе разработаны новые элементы технологии дозирования: установка в зоне выпускной щели загрузочного бункера гребенчатой регулировочной заслонки и отсечение питателя от семенной массы специальной наклонной перегородкой (пат. РФ 2167725) [8]. Указанные особенности позволяют повысить качество очистки на 6-8 %, а производительность - на 8-13 %. Следует отметить, что технические средства имеют один недостаток - происходит застревание семян в отверстиях пробивных полотен, которые очень трудно извлечь, так как толщина полотна соизмерима с толщиной мелких семян хвойных растении, поэтому требуются специальные очистительные устройства для устранения этих недостатков.

Более перспективной является технология безрешетного сортирования семян, в основе которой лежит технологический принцип перемещения сортируемых по толщине семян в узком пространстве между двумя наклонными цилиндрическими вальцами (или дисковыми рабочими органами) с величиной щели от минимального размера в зоне подачи (начало разделения) к увеличивающемуся размеру в зоне их окончательного разделения. В ВГЛТА разработан ряд сепараторов безрешетного типа - вальцовые (пат. РФ № 2111068, № 2160147) [6, 7] и дисковый (пат. РФ № 2179079) [9], обеспечивающих вторичную очистку и сортирование семян.

Новизна технологии заключается в использовании в качестве рабочих органов сепараторов гладких вальцов, вращающихся в противоположные стороны, или ступенчатых, расположенных попарно, с питателем, выполненным в виде пары наклонных, вращающихся в противоположные стороны гладких вальцов, установленных в начале сортирования (пат. РФ № 2160147) [7], или дисков различного диаметра, насаженных на вал, которые образуют между собой кольцевые щели прямоугольного сечения с величиной щели от минимального в зоне подачи (начало разделения) к увеличивающемуся размеру в зоне их окончательного разделения. Исследования показали [14], что семена хвойных пород, предназначенные для высева в питомниках, целесообразно разделять на четыре фракции с толщиной, равной в первой фракции 1,0-1,25 мм, второй - 1,25-1,5 мм, третьей - 1,5-1,75 мм и четвертой - 1,75-2,0 мм. При этом во фракциях образуется выровненный посевной материал с отличием по массе 1000 шт. семян в среднем на 15 %, что важно для последующего раздельного высева.

Предлагаемая технология с применением новых технических средств для обработки лесных семян позволяет ускорить процесс воспроизводства лесов и лесоразведения, а также снизить расход ценного семенного материала более чем в два раза, а при обработке семян на них - уменьшить травмирование (до 7 %) и потери последних в отходы (на 10 %), получив в совокупности экономический эффект в размере 300-500 тыс. руб. на 1 га лесопитомника. Предлагаемые новые технологии и технические средства для обработки семян хвойных пород демонстрировались на выставках различного уровня и удостоены дипломов, а на VII-м Международном салоне инноваций и инвестиций награждены серебряной медалью.

Список литературы

лес воспроизводство семенной хвойный

1. А.с. 1628958. 1991. МКИ A 01 G 23/00. Машина для обескрыливания лесных семян.

2. Гомзяков, Н.Д. Обоснование основных параметров обескрыливателей непрерывного действия лесных семяочистительных машин // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. Саратов: СарГАУ, 2006. №4. С. 17-20.

3. Гомзяков, Н.Д. Совершенствование технологического процесса обработки лесных семян малогабаритной машиной: дисс... канд. техн. наук. Воронеж, 2004. 246 с.

4. Медведева А. «Легкие восстановлены». Рос. Лес. Газета. 2006. № 29-30 (159-160).

5. Пат. 2089055 РФ. 1997. МКИ А 01 С 1/00, А 01 G 1/00, 23/00. Способ обескрыливания лесных семян хвойных пород.

6. Пат. 2111068 РФ. 1998. Устройство для очистки и калибрования лесных семян хвойных пород.

7. Пат. 2160147 РФ. 2001. МКИ 7 В 07 В 1/28, 1/46. Устройство для очистки и калибрования лесных семян хвойных пород.

8. Пат. 2167725 РФ. 2001. МКИ 7 В 07 В 1/28, 1/46. Машина для очистки и калибровки семян.

9. Пат. 2179079 РФ. 2002. МКИ 7 В 07 В 1/28, 1/46. Устройство для очистки и сортирования лесных семян хвойных пород.

10. Пат. 2187926 РФ. 2002. МКИ 7 А 01 G 23/00.Машина для обескрыливания лесных семян.

11. Пат. 2235450 РФ. 2004. МПК 7 07 В 1/28, 1/46. Малогабаритная машина для обескрыливания, очистки и сортирования лесных семян.

12. Пат. на полезную модель № 46685 РФ. 2005. МПК А 01 В 1/28. Машина для очистки и калибровки семян.

13. Свиридов, Л.Т. Перспективы использования семяобрабатывающей лесохозяйственной техники в АПК // Вестник Воронеж. гос. агр. университета. Воронеж: ВГАУ, 2011. Вып. 3 (30). С. 42-45.

14. Свиридов, Л.Т. К обоснованию числа фракций при сортировании семян хвойных пород // Лес. хоз-во Поволжья: сборник научных трудов Сарат. гос. агр. унив. им. Н.И. Вавилова. Саратов, 1996. С. 148-156.

15. Свиридов, Л.Т. О новом перспективном технологическом комплексе машин и оборудования для обработки лесных семян // Известия высших учебных заведений. Лесн. журнал. 2009. № 5. С. 31-37.

16. Свиридов, Л.Т. Новые технологии и комплекс машин для обработки семян в лесхозах и на семяочистительных предприятиях // Проблемы лесоведения и лесоводства: сборник научных трудов / ИЛ НАН Б. Гомель; 2001. С. 280-285.

17. Свиридов, Л.Т. Обоснование параметров и конструкций машин поточной линии для обработки семян хвойных пород // Науч.-техн. прогресс в лес. отрасли Централ. Черноземья: сборник научных работ. Воронеж, 1990. С. 123-125.

18. Свиридов, Л.Т. Повышение эффективности механизированных процессов обработки семян хвойных пород: дисс... докт. техн. наук. М., 1992. 576 с.

19. Свиридов, Л.Т. Кинематика движения семян в период взлета при подбрасывании на полотне решета // Вестник Красноярского гос. агр. университета. Красноярск: КрасГАУ. 2010. № 8. С. 104-109.

20. Свиридов, Л.Т. Состояние и совершенствование технологии и средств механизации для обработки лесных семян // Лесотехнически ун-т: юбилейн сб. науч. докл. 75-години высш. лесотехн, образ, в Болгарии. София, 2000. С. 105-108.

21. Якубов, И. Семя будущего // Рос. лесн. газета. 2005. №31(109).

Размещено на Allbest.ru