Сельское хозяйство/ 2

Сельское хозяйство/ 2.Механизация сельского хозяйства

К.т.н. Ласточкин Д.М.

Поволжский государственный технологический университет, Россия

Заготовка тонкомерной древесины на заброшенных сельскохозяйственных землях

В ходе развития биоэнергетической отрасли возрастет необходимость в дополнительных источниках древесного сырья. Одним из таких источников сырья можно рассматривать древесину, получаемую при рекультивации заброшенных сельскохозяйственных угодий.

В соответствии с данными государственной статистической отчетности [1] по состоянию на 1 января 2014 г. площадь земли сельскохозяйственного назначения составила 385,5 млн. га. Общая площадь сельскохозяйственных угодий в составе земель сельскохозяйственного назначения составляет 192,2 мл. га (50,76%). В состав сельскохозяйственных угодий входят пашня, сенокосы, пастбища, земли, занятые многолетними насаждениями (сады, виноградники и другие многолетние культуры), и залежи.

Экономические и социальные реформы 1990-х гг. привели к резкому сокращению колхозов и совхозов. Это привело к тому, что многие сельскохозяйственные угодья были переведены в залежи и не обрабатывались. Доля залежных земель в сельскохозяйственных угодьях России составляет 2.23% или 4372,2 тыс. га [1]. Длительная невостребованность заброшенных земель приводит к тому, что через 20-25 лет на них начинают расти кустарники, а на граничащих с лесными массивами участках формируются молодняки леса [2]. Поэтому при рекультивации заброшенных сельскохозяйственных угодий необходимо освободить значительные площади не только от кустарников, но и от молодых деревьев, диаметр которых может превышать 20 см [2]. Таким образом, использование в качестве энергетической биомассы молодых деревьев и кустарников, выросших на заброшенных сельскохозяйственных угодьях, имеет большое практическое и экономическое значение.

Во многих европейских странах выращивание биоэнергетических плантаций является широкой сельскохозяйственной практикой. Несмотря на 30-летний опыт практического использования искусственных биоэнергетических плантаций в европейских странах, отсутствуют знания по заготовке тонкомерной древесины, выращенной на заброшенных сельскохозяйственных угодьях, с дальнейшей переработкой в биомассу.

Существующие технологии заготовки и измельчения тонкомерной древесины можно разделить на четыре группы: хлыстовая заготовка, сортиментная заготовка, вырубка кустов и мелколесья, измельчение на лесосеке [6]. По данным способам заготовки и вырубкам кустарников и мелколесья до настоящего времени имеется достаточное количество публикаций [4, 5, 7-9]. В существующих работах был проведен анализ преимуществ и недостатков, затрат и производительностей существующих машин и технологий. Анализ технологической цепочки ускоренного лесовыращивания и последующей заготовки и переработки показывает, что затраты на заготовительное оборудование остаются самым главным вопросом в общем цикле лесозаготовки тонкомерной древесины для получения энергетической биомассы.

На основании анализа существующей заготовительной техники для биоэнергетических плантаций можно сделать следующие выводы:

- высокая стоимость заготовительных работ на землях Европы;

- отсутствуют универсальные машины для заготовки, подходящие для всех типов и диаметров древостоя, работающих в различных условиях;

- отсутствуют универсальные машины для измельчения древостоя.

В настоящее время наибольший интерес представляют два типа валочных машин, отличающиеся, прежде всего конструкцией навесного оборудования. В машинах одного типа рабочий орган только срезает и обеспечивает направленный повал дерева, в машинах другого типа – захватывает, срезает и переносит дерево на относительно небольшое расстояние к месту пакетирования. В первом случае речь идет об однооперационной, а во втором – о многооперационной валочной машине.

При работе однооперационной валочной машины конструкция срезающего устройства может обеспечить полную разгрузку ходовой системы от воздействия дерева. Таким образом, вес последнего существенно не повлияет на устойчивость машины. Поэтому в качестве базы могут быть использованы легкие и маневренные энергонасыщенные тракторы.

Валочные машины второго типа, оборудованные навесными захватно-срезающими устройствами, при работе полностью воспринимают нагрузку дерева на ходовую систему. Такие машины должны обладать высокой продольной и поперечной устойчивостью. Поэтому их базой могут служить более тяжелые колесные тракторы класса 1,4 – 3,0.

Из-за недостаточного технического развития машин и оборудований для заготовки тонкомерной древесины при рекультивации заброшенных сельскохозяйственных земель был инициирован соответствующий опытно-конструкторский проект. Проект включал разработку и создание мобильного навесного оборудования фронтальной валочной машины для срезания и пакетирования дерева диаметром от 10 до 22 см. Захватно-срезающее устройство обладает массой 300 кг и навешивается на заднюю трехточечную навеску трактора (класса 0,6 – 1,4) [3].

При разработке навесного оборудования для его эффективной работы обеспечивались следующие требования:

- разработка надежной и простой конструкции;

- обеспечение эффективного срезания деревьев разных диаметров;

- обеспечение надежного удержания одного или нескольких деревьев во время движения трактора.

Отличительной особенностью разработанной малогабаритной валочной машины является вертикальный вынос срезанного дерева, жесткая навеска на раме базовой машины захватно-срезающего устройства и наводка его на дерево ходом валочной машины.

Литература:

1. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель в Российской Федерации в 2009-2015 гг.

2. Денисов С. А. Теория и практика естественного возобновления леса. Электронное уч. пособие / Денисов С. А., Демичева Н. В., Егоров В. М./ http://csfm.marstu.net/elearning/vozobnovlenie/text/index.html.

3. Ласточкин, Д.М. Обоснование конструкции навесного захватно-срезающего устройства / Д.М. Ласточкин, Е.Л. Белов, Б.Т. Каруев, Д.Н. Кошурников, А.Н. Самсонов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2013. – №01(85). С. 125-139. – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013 /01/pdf/40.pdf, 0,938 у.п.л.

4. Abrahamson L.P., Volk T.A., Castellano P., Foster C., Posselius J. Development of a Harvesting System for Short Rotation Willow & Hybrid Poplar Biomass Crops// SRWCOWG MEETING. 2010. Syracuse – NY, USA.

5. Hartsough B.R., Stokes B.J. Short rotation forestry harvesting–systems and costs// Proceedings of the 1997 International Energy Agency: Bioenergy task 7, activity 2.1 and activity 4.3 workshop. 1997. Melrose, (GB).

6. Pecenka R., Ehlert D., Lenz H. Efficient harvest lines for Short Rotation Coppices (SRC) in Agriculture and Agroforestry// Agronomy Research. 2014. Vol. 12(1). P. 151–160.

7. Savoie P., Current D., Robert F.S., Robert P.L. Harvest of natural shrubs with a biobaler in various environments in Quebec, Ontario and Minnesota// Applied Engineering in Agriculture. 2012. Vol. 28, P. 795–801.

8. Schweier J., Becker G. Harvesting of short rotation coppice-harvesting trials with a cut and storage system in Germany// Silva Fennica. 2012. Vol. 46, P. 287–299.

9. Schweier J., Becker G. New Holland forage harvester's productivity in short rotation coppice: Evaluation of field studies from a German perspective// International Journal of Forest Engineering. 2012. Vol. 23. P. 82–88.