Сортиментная заготовка древесины


                СОРТИМЕНТНАЯ ЗАГОТОВКА ДРЕВЕСИНЫ




Учебное пособие


















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022

УДК 630*8
ББК 43.4
     С65

Авторы:
Азаренок В. А., Герц Э. Ф., Залесов С. В., Мехренцев А. В.

Рецензенты:
кафедра лесного хозяйства ФГБОУ ВО «Алтайский государственный аграрный университет»;
     главный научный сотрудник ФГБУН «Ботанический сад УрО РАН»
В. А. Усольцев




С65 Сортиментная заготовка древесины : учебное пособие / [Азаренок В.А. и др.]. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. -144 с. : ил., табл.
        ISBN 978-5-9729-1088-5

        Показана возможность и целесообразность сортиментной заготовки древесины с применением различных систем машин. Рассмотрены основные лесоводственно-технологические параметры различных рубок, их технологические особенности и область применения.
        Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям «Лесное дело», «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», а также научных сотрудников, работников лесного хозяйства и природоохранных организаций. Может быть полезно работникам предприятий лесного комплекса различных форм собственности и смежных отраслей, занимающихся лесозаготовками.

УДК 630*8
                                                             ББК43.4








ISBN 978-5-9729-1088-5

   © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
   © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022

            ОГЛАВЛЕНИЕ



Введение........................................................5
1. Характеристика лесного фонда России и его распределение по целевому назначению ..........................................7
2. Географическая и лесотипологическая дифференциация лесов Урала .10
3. Виды пользования лесом и классификация рубок................13
    3.1. Классификация видов пользования лесом.................13
    3.2. Классификациярубок ...................................14
4. Рубки спелых и перестойных насаждений ......................16
    4.1. Сплошнолесосечнаясистемарубок ........................16
    4.2. Система выборочных рубок..............................17
        4.2.1. Добровольно-выборочный способ ..................19
        4.2.2. Группово-выборочный способ .....................20
        4.2.3. Равномерно-постепенный способ...................21
        4.2.4. Группово-постепенный (котловинный) способ.......23
        4.2.5. Длительно-постепенный способ....................25
        4.2.6. Чересполосно-постепенный способ ................26
    4.3. Оригинальные способы рубок спелых и перестойных насаждений...................................27
        4.3.1. Дифференцированный способ.......................27
        4.3.2. Равномерно-постепенные рубки в производных мягколиственных насаждениях............................29
5. Рубки ухода за лесом .......................................31
    5.1. Проходные рубки ......................................31
    5.2. Реконструктивные рубки................................33
6. Общие положения технологических процессов лесосечных работ..35
    6.1. Состав лесосечных работ ..............................36
    6.2. Элементы лесосеки и способы их разработки ............37
    6.3. Взаимосвязь лесосечных работ с задачами лесоводства...40
7. Машины и механизмы для сортиментной заготовки древесины ....41
    7.1. Ручной механизированный инструмент....................41
    7.2. Машинные комплексы....................................44
       7.2.1. Харвестеры.......................................45
       7.2.2. Процессоры.......................................48
       7.2.3. Форвардеры.......................................49
       7.2.4. Харвардеры (форвестеры)..........................53
8. Основные принципы формирования систем машин.................55
9. Технология лесосечных работ при заготовке сортиментов.......59
    9.1. Механизированная технология лесосечных работ..........60
       9.1.1. Особенности выполнения операций..................60
       9.1.2. Последовательность разработки пасек..............67
       9.1.3. Технология работы на верхнем складе..............69
    9.2. Машинная технология лесосечных работ .................73

3

       9.2.1. Технология операций...............................73
       9.2.2. Схемы разработки пасек системой машин, включающей харвестер и форвардер...................................76
    9.3. Комбинированная технология лесосечных работ............81
       9.3.1. Заготовка сортиментов системой машин, включающей бензиномоторную пилу, процессор и форвардер.............81
       9.3.2. Заготовка сортиментов системой машин, включающей ВПМ, процессор и форвардер...................................85
       9.3.3. Заготовка сортиментов системой машин, включающей ВТМ, трехмодульный процессор и форвардер.....................86
    9.4. Выбор рациональной технологии лесосечных работ.........87
10. Технология сортиментных заготовок на основе унифицированного манипуляторного трелевщика-погрузчика...........................94
    10.1. Технология разработки лесосек при вывозке полухлыстов.96
11. Расчет производительности..................................102
12. Лесоводственные требования к технологическим процессам лесосечных работ...............................................107
    12.1. Отвод лесосек........................................110
    12.2. Подготовительные работы..............................115
    12.3. Основные работы .....................................118
    12.4. Заключительные работы................................119
    12.5. Лесозаготовки в горных условиях......................122
13. Обучение операторов лесозаготовительных машин для заготовки сортиментов .....................................123

Библиографический список.......................................125

Приложение 1...................................................128
Приложение 2...................................................129
Приложение 3 ..................................................139
Приложение 4 ..................................................140
Приложение 5 ..................................................141

4

            ВВЕДЕНИЕ



     Сложившееся во второй половине 90-х годов XX столетия кризисное положение в лесном комплексе России показало невозможность его дальнейшего развития на основе только традиционных для последних десятилетий технологий, которые были эффективны в условиях централизованного административного управления отраслью. Внедрение в конце 50-х годов хлыстовой технологии лесосечных работ позволило перенести часть наиболее трудоемких работ технологического процесса с лесосеки на нижние лесные склады, расположенные в лесных поселках. Эта технология, практически вытеснив заготовку сортиментов, органично вписалась в сложившуюся на тот период времени в лесной промышленности инфраструктуру. Характерным для отрасли того периода было наличие избыточной неквалифицированной рабочей силы, отсутствие специализированной лесной машиностроительной базы, которая позволила бы перейти на использование эффективных специальных машин, а также отсутствие жестких государственных требований в области охраны природы и воспроизводства природной среды при проведении лесозаготовок. Производительность труда возросла по сравнению с сортиментной технологией на 20-30 %, что дало возможность лесопромышленным предприятиям привлечь дополнительные ресурсы для проведения реконструкции и технического перевооружения нижних лесных складов, строительства цехов по первичной переработке лесоматериалов и лесовозных дорог. Период повсеместного перехода к хлыстовой технологии совпал с активным освоением нетронутых лесных массивов на Урале и в Западной Сибири.
     С начала 90-х годов началось ухудшение экономической ситуации в лесном комплексе. Рыночные механизмы позволяли работать только тем предприятиям, которые ориентировались на снижение издержек производства, гибкие технологии (в том числе на лесозаготовках), рост комплексной выработки на основе применения эффективной техники и технологии и сотрудничество с органами лесного хозяйства.
     Современные условия функционирования лесопромышленных предприятий заставляют их руководителей обращать особое внимание на сортиментную технологию заготовки древесины, которая позволяет значительно повысить эффективность производства при сохранении и воспроизводстве природной среды. Период индустриального освоения лесосырьевых баз предприятий истощил их запасы, однако оставил в наследство

5

развитую дорожную сеть и достаточно высокий уровень переработки древесины на промышленных площадках лесных нижних складов (лесопильные, тарные, шпалопильные цеха, участки по переработке низкокачественной древесины и другие производства). Эти производства в условиях акционирования постепенно становились самостоятельными предприятиями, взаимодействующими со смежными предприятиями, в том числе с лесозаготовительными, на договорной основе.
     Поэтому важной задачей лесохозяйственной и лесопромышленной деятельности является использование спелых и перестойных насаждений наряду с вовлечением в промышленную эксплуатацию насаждений мягколиственных пород и низких классов бонитета. Большой резерв в рациональном использовании лесных ресурсов заключается в резком увеличении доли выборочных рубок и рубок ухода. Для этих целей необходимо более широко внедрять в практику лесной промышленности технологии лесосечных работ, обеспечивающие сокращение затрат на заготовку древесины при сохранении лесной среды. Наиболее полно этому отвечает сортиментная заготовкадревесины (Азаренок, 1999).
     Поэтапный переход лесозаготовительных предприятий на сортиментную технологию позволит:
     -      применять гибкие технологии, осуществляя заготовку древесины при сплошных и выборочных рубках, а также рубках ухода за лесом;
     -      существенно снизить себестоимость производства круглых лесоматериалов без использования промежуточных складских производственных площадей;
     -      минимизировать уничтожение подроста и повреждение оставляемой на доращивание части древостоя;
     -      исключить загрязнение поверхности лесоматериалов абразивными частицами почвы;
     -      снизить долю непроизводственных транспортных операций;
     -      уменьшить удельные энергозатраты;
     -      повысить комплексную выработку;
     -      повысить культуру лесозаготовительного производства.
     Однако в современных эколого-экономических условиях функционирования лесного комплекса России решение задач рационального и непрерывного лесопользования вызывает необходимость наличия у специалистов лесной промышленности и лесного хозяйства более обширных и глубоких знаний преимуществ и недостатков различных систем и способов рубок спелых и перестойных насаждений и ухода за лесом.
     Учебное пособие ставит своей целью показать будущим инженерам лесного комплекса специфику различных технологических систем и способов рубок при сортиментной технологии в конкретных лесных формациях и типах леса.

6

            1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕСНОГО ФОНДА РОССИИ И ЕГО РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ЦЕЛЕВОМУ НАЗНАЧЕНИЮ


     Леса Российской Федерации являются важнейшим общественным природным капиталом, который необходимо учитывать в интересах нынешнего и будущего поколений граждан.
     Являясь возобновляемым природным ресурсом и отличаясь огромным природным разнообразием, леса выполняют многочисленные средообразующие и экологические функции, относятся к одному из ключевых факторов социально-экономического развития страны, сохранения благоприятной среды жизни и повышения благосостояния ее граждан. Особую роль играют леса в формировании традиционного уклада жизни сельского населения.
     Общая площадь лесного фонда Российской Федерации составляет 1,1 млрд га, или 69 % ее территории. Общий запас древесины в лесах России достигает 81,5 млрд м³, в том числе спелых и перестойных -43,9 млрд м³. Общий объем промышленного прироста древесины за один год составляет 900 млн м³. Утвержденная расчетная лесосека (научно обоснованный объем ежегодно разрешаемого изъятия древесины) - более 600 млн м³. При этом в стране заготовляется около 125 млн м³ древесины, или 25 % объема расчетной лесосеки.
     Площадь лесных участков, переданных в аренду, составляет около 212 млн га (19 % общей площади земель лесного фонда), в том числе в целях заготовки древесины - 167 млн га. В 2011 г. объем заготовки древесины на арендуемых лесных участках составил 56 % от объема заготовки древесины, установленного договорами аренды лесных участков.
     Доля необработанной древесины в структуре российского экспорта составляет 60 %. Доходы от экспорта продукции лесопромышленного комплекса не превышают 5 млрд долларов США, а при условии переработки древесины могли бы составить 20-30 млрд долларов США.
     Указанное свидетельствует, что Российская Федерация является одной из ведущих лесных держав мира, однако до настоящего времени лесные ресурсы используются неэффективно. Вследствие комплекса

7

причин (преобладание экстенсивного лесного хозяйства и лесопользования, низкий уровень переработки древесины, усиление конкуренции на мировых рынках, высокие транспортные тарифы и др.) на долю лесопромышленного комплекса приходится всего 1,2 % от валового внутреннего продукта и4%от экспорта страны.
     Обеспечение конкурентоспособности и устойчивости развития лесного комплекса Российской Федерации требует перехода от экстенсивного лесопользования к интенсивному лесному хозяйству, особенно в регионах с наиболее продуктивными лесными землями, высокой плотностью размещения лесоперерабатывающих предприятий и большой численностью зависящего от леса населения. Интенсификация в лесном комплексе связана с необходимостью существенной модернизации основных направлений деятельности в лесном хозяйстве и лесопромышленном производстве.
     Согласно Лесному кодексу РФ лес - это экологическая система и природный ресурс.
     Исходя из целевого назначения, леса, расположенные на землях лесного фонда, делятся на защитные, эксплуатационные и резервные.
     К защитным относятся леса, основным назначением которых является обеспечение средообразующих, водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных и иных полезных функций.
     С учетом особенностей правового режима защитные леса распределяются на следующие четыре группы категорий защитности.
     1.      Леса, расположенные на особо охраняемых природных территориях:
     - леса государственных природных заказников;
     - леса государственных природных заповедников;
     - леса национальных парков;
     - леса памятников природы;
     - леса природных парков;
     - лечебно-оздоровительные местности;
     - курорты;
     - дендропарки и сады.
     2.     Леса, расположенные в водоохранных зонах.
     3.      Леса, выполняющие функции защиты природных и иных объектов:
     - леса, расположенные в первом и втором поясах зон санитарной охраны источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения;
     - защитные полосы лесов, расположенные вдоль железнодорожных путей общего пользования, федеральных автомобильный дорог

8

       общего пользования, автомобильных дорог общего пользования, находящихся в собственности субъектов РФ;
     -  зеленые зоны;
     -  лесопарковые зоны;
     -  городские леса;
     -  леса, расположенные в первой, второй и третьей зонах округов санитарной (горно-санитарной) охраны лечебно-оздоровительных местностей и курортов.
     4.      Ценные леса:
     -  государственные защитные лесные полосы;
     -  противоэрозионные леса;
     -  леса, расположенные в пустынных, полупустынных, лесостепных, лесотундровых зонах, степях, горах;
     -  леса, имеющие научное или историческое значение;
     -  орехово-промысловые зоны;
     -  лесные плодовые насаждения;
     -  ленточные боры;
     -  запретные полосы лесов, расположенные вдоль водных объектов;
     -  нерестоохранные полосы лесов.
     В защитных лесах допустим ограниченный режим лесопользования. Все проводимые мероприятия преследуют цель сохранения и усиления средообразующих, водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных и иных полезных функций. В частности, в лесах всех категорий защитности запрещается проведение сплошнолесосечных рубок спелых и перестойных насаждений.
     Помимо видов категорий защитности в лесном фонде выделяется дополнительно семь видов особо защитных участков с особым режимом лесопользования.
     К особо защитным участкам лесов относятся:
     1)      берегозащитные, почвозащитные участки леса, расположенные вдоль водных объектов, склонов оврагов;
     2)      опушки леса, граничащие с безлесными пространствами;
     3)      лесосеменные плантации, постоянные лесосеменные участки и другие объекты лесного семеноводства;
     4)      заповедные лесные участки;
     5)      участки леса с наличием реликтовых и эндемичных растений;
     6)      места обитания редких и находящихся под угрозой исчезновения диких животных;
     7)      другие особо защитные участки лесов.
     Особо защитные участки леса могут быть выделены в защитных, эксплуатационных и резервных лесах.

9

     Эксплуатационные леса подлежат освоению в целях устойчивого, максимально эффективного получения высококачественной древесины и других лесных ресурсов, продуктов их переработки, с обеспечением сохранения полезных функций лесов. В связи с тем, что эксплуатационные леса доминируют в лесном фонде, их эколого-защитные функции по сохранению окружающей среды и биосферы в целом имеют определяющее значение. Поэтому при выборе способов рубок спелых и перестойных насаждений предусматривается необходимость обеспечения рационального использования лесного фонда, а также сохранения лесной среды и восстановления лесов.
     К резервным лесам относятся леса, в которых в течение двадцати лет не планируется осуществлять заготовку древесины. Проведение рубок лесных насаждений в резервных лесах допускается только при выполнении работ по геологическому изучению недр и заготовке гражданами древесины для собственных нужд. Выполнение лесохозяйственных работ в резервных лесах сводится к авиационной охране и защите, а также осуществлению мер пожарной безопасности на лесных участках, имеющих общую границу с населенными пунктами.





            2.        ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ И ЛЕСОТИПОЛОГИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ЛЕСОВ УРАЛА


     В Российской Федерации с учетом лесорастительных и экономических условий лесной фонд разделен на лесорастительные зоны и лесные районы. Согласно перечню лесорастительных зон Российской Федерации (приказ Рослесхоза от 9 марта 2011 г. № 61) территория лесного фонда разделена на восемь лесорастительных зон:
     1) притундровые леса и редкостойная тайга;
     2) таежная;
     3) хвойно-широколиственных лесов;
     4) лесостепная;
     5) степная;
     6) полупустынь и пустынь;
     7) горного Северного Кавказа;
     8) Южно-Сибирская горная.

10

     Указанные лесорастительные зоны, в свою очередь, разделены на 34 лесных района. В частности, лесной фонд Пермского края относится к таежной зоне и зоне хвойно-широколиственных лесов. В таежной зоне при этом выделено три лесных района: средне- и южно-таежные районы европейской части РФ и Средне-Уральский район. Зона хвойношироколиственных лесов в Пермском крае представлена одним лесным районом хвойно-широколиственных лесов европейской части РФ (район хвойно-широколиственных лесов).
     Свердловская область входит в таежную лесорастительную зону и включает Северо-Уральский и Средне-Уральский таежные лесные районы.
     Тюменская область включает в себя таежную зону (ЗападноСибирский южно-таежный равнинный лесной район) и лесостепную зону (Западно-Сибирский подтаежно-лесостепной лесной район).
     Челябинская область включает лесостепную зону (Южно-Уральский лесостепной лесной район).
     Ямало-Ненецкий автономный округ разделен на зону притундровых лесов и редкостойной тайги (Западно-Сибирский лесной район притундровых лесов и редкостойной тайги) и таежную зону (Западно-Сибирский северо-таежный равнинный лесной район).
     Ханты-Мансийский автономный округ - Югра входит в зону тайги (Западно-Сибирский северо-таежный и Западно-Сибирский среднетаежный равнинные лесные районы).
     Курганская область включает лесостепную зону (Западно-Сибирский подтаежно-лесостепной лесной район).
     Типологическая дифференциация лесов при применении различных систем и способов рубок спелых и перестойных насаждений учитывается по режиму увлажнения, почвам и расположению на крупных элементах рельефа на основе следующей классификации (табл. 1):

11

                                                                                       Таблица 1

Группы типов леса и лесорастительных условий Урала
(по режиму увлажнения, почвам и расположению на крупных элементах рельефа) (Правила рубок ..1994)

Г]                                               эуппы типов леса                                            
       I               II              III              IV                V             VI          VII     
   Нагорные,                                                                                                
 лишайниковые,    Брусничные -    Ягодниковые -     Липняковые,                      Мшисто-     Сфагновые, 
 высокогорные       свежие,          свежие,       разнотравные,                    хвощевые -    травяно-  
  редколесья      периодически    периодически      кисличные,      Крупнотравно-    влажные     болотные - 
и криволесья -      сухие и           сухие          сложные -      приручьевые,   периодически  устойчиво  
свежие, перио-    периодически     и устойчиво   устойчиво свежие   долгомошные -     сырые,       сырые    
дически сухие,      влажные          свежие          и свежие,         влажные     перегнойно-    и мокрые  
   устойчиво      сравнительно     щебнистые,      периодически     периодически   торфянистые,   торфяно-  
    свежие,         глубокие      горно-лесные     влажные бурые    сырые лесные    оглеенные     глеевые   
  примитивно-    супесчаные или     дерново-       горно-лесные    оглеенные почвы   тяжело-      тяжелые   
аккумулятивные  легкосуглинистые   подзолистые   слабооподзоленные   днищ логов,   суглинистые     почвы    
 фрагментарные  слабоподзолистые почвы на верши-    суглинистые      прирусловых      почвы     надпойменных
  каменистые         почвы        нах спокойных        почвы        частей долин,  выровненных    широких   
     почвы        на наиболее    возвышенностей,  на карбонатных      ручьев и      положений   речных долин
  на верхних      возвышенных        реже на         породах,         небольших    и неглубоких    вблизи   
частях склонов,   и склоновых     надпойменных     расположенные        речек       понижений    коренного  
водоразделах и     элементах        террасах        на покатых                      на плоских     берега   
 прилегающих к      рельефа                      и крутых склонах                  водоразделах             
  ним склонах                                                                                               
                                  Дренированные    Дренированные                                             
                                     участки          участки       Периодически        Местоположения       
Дренированные участки с крайне   с относительно    с устойчивым    переувлажненные       с устойчивым        
  неустойчивым водным режимом     неустойчивым        водным            почвы        переувлажнением почв    
                                     водным           режимом                                                
                                     режимом