Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса, задачи и программа исследования 9
1.1. Критерии и принципы лесопользования 9
1.2. Меры по сохранению МЛТ на арендных участках лесозаготовительных предприятий 13
1.3. Сравнение различных видов рубок в зонах МЛТ 14
1.4. Краткая характеристика лесного фонда Иркутской области 19
1.5. Лесные ресурсы Иркутской области 20
1.6. Особенности природного лесного биоразнообразия региона 21
1.7. Расчетная лесосека Иркутской области и ее использование 25
1.8. Выводы и рассматриваемые вопросы 25
Глава 2. Комплексная модель технологических процессов несплошных рубок насаждений 27
2.1. Выбор факторов применимости систем лесозаготовительных машин и эффективность технологических процессов лесопромышленных предприятий 27
2.2. Характеристика объектов исследования Иркутской области 30
2.3. Меры по сохранению МЛТ на территории аренды лесозаготовительных предприятий Иркутской области 32
2.4. Основные таксационные характеристики объекта исследования 44
2.5.Выводы по главе 48
Глава 3 Математическое моделирование транспортно технологического процесса освоения лесосек с выборочными рубками МЛТ 49
3.1.Обоснование показателей эффективности транспортно-технологического процесса 49
3.2. Математическое описание процесса 50
3.3. Выводы по главе 57
Глава 4. Методика экспериментальных исследований 58
4.1. Обоснование метода исследований 58
4.2.Методика проведения экспериментов 59
4.3. Методика обработки данных и их оценка 63
4.4.Анализ экспериментальных данных 67
4.5. Влияние различных показателей типа древостоя и способа рубок на производительность лесозаготовительных маши и время проведения операций 76
4.6. Оценка влияния выборочных рубок на исследуемые древостои 86
4.7. Выводы по главе 88
Заключение 90
Рекомендации по организации лесопользования в малонарушенных лесных территориях 92
Список сокращений и условных обозначений 100
Список использованных источников 101
- Меры по сохранению МЛТ на арендных участках лесозаготовительных предприятий
- Характеристика объектов исследования Иркутской области
- Математическое описание процесса
- Влияние различных показателей типа древостоя и способа рубок на производительность лесозаготовительных маши и время проведения операций
Меры по сохранению МЛТ на арендных участках лесозаготовительных предприятий
Хозяйственная деятельность в пределах частей малонарушенных лесных территорий вовлекаемых в хозяйственное освоение, должна обеспечивать сохранение связанных между собой достаточно крупных элементов экологического каркаса территории [24].
Для обеспечения его сохранения необходимо провести природоохранное планирование с целью выделения экологического каркаса и разработки мер по его сохранению, включить разработанные меры в план управления лесами и обеспечить их реализацию.
В любом случае, до внедрения экологически приемлемых способов лесопользования, и после него, для сплошных рубок на территории малонарушенных лесных территорий должны соблюдаться следующие ограничения: - максимальная ширина лесосеки сплошной рубки не должна превышать 200 м; - в случае наличия в непосредственной близости от делянки каких-либо ландшафтных границ контур рубки должен быть проведен по этим границам; - с целью сохранения мозаичного лесного ландшафта на лесосеках сплошных рубок должна оставляться часть древостоя в виде полос или куртин площадью не меньшей, чем 10% от общей площади делянки; - лесосеки сплошных рубок любого возраста не должны непосредственно примыкать друг к другу, а должны отделяться полосами леса или другой естественной растительности шириной не менее 150 м.
Лесовосстановление на участках рубок, в пределах, вовлекаемых в хозяйственное освоение частей малонарушенных лесных территорий должно основываться на естественном возобновлении. Посадки лесных культур допустимы только на тех участках, где естественное возобновление по каким-либо причинам затруднено или невозможно.
Во всех случаях, на этапе отвода делянок в пределах малонарушенных лесных территорий должно проводиться специальное обследование и выделение неэксплуатационных участков для сохранения ключевых биотопов (участков леса, особенно важных для сохранения биологического разнообразия) в соответствии с национальным стандартом Forest Stewardship Council (далее FSC) и региональными рекомендациями (при их наличии). Также в процессе проведения рубок должны оставляться ключевые элементы леса, определенные национальным стандартом FSC или региональными рекомендациями (при их наличии)[8].
Информация о границах МЛТ и их ценности является публичной и общедоступной. Поэтому компании, в аренде которых есть МЛТ, обязаны принимать меры по сохранению МЛТ даже в отсутствие персональных обращений заинтересованных сторон и ответов на запросы к заинтересованным сторонам.
Сохранение всех выделенных лесов высокой природоохранной ценности (далее ЛВПЦ), повлечет серьезные ограничения экономического и социального развития предприятий - соответственно необходимо принятие компромиссного решения между заинтересованными сторонами, поскольку стандарт не требует сохранения всех выделенных МЛТ [54].
При выделении МЛТ должны учитываться социальные, экологические экономические аспекты, технология лесосечных работ в малонарушенных лесных территориях, однако, в данной ситуации учтены только экологические аспекты.
При работе на лесосеках с особо защитными лесными участками, большое значение имеет применение комплексной рубки, а именно, выборочной, сплошносечной и узколесосечной. Такой метод рубок позволит сохранить защитные функции леса и вести развитое лесопользование. Наибольший эффект на особо защитных территориях дают как выборочные рубки, так и узколесосечные. При этом данный метод имеет ряд недостатков, к одним из которых можно отнести – затруднение механизированных работ на лесосеке при сборе и транспортировке древесины. Помимо этого, имеет место существенное повреждение стволов деревьев, которое в дальнейшем способствует появлению гнилей (что в свою очередь негативным образом сказывается на качестве древесины для заготовки), в горных местностях -корневой системы оставляемых деревьев [30].
Не исключено применение сплошных рубок, при условии использования современной многооперационной лесозаготовительной техники, которая могла бы сохранять и выполнять экологические функции лесонасаждения, это во многом позволит перейти к успешным техническим и организационным показателям, при которых ширина лесосеки составит 100-200 метров, а площадь не будет больше 15 гектаров.
Но как показывает практика при проведении сплошных рубок в ОЗУ и ЛВПЦ при разработке лесосек валочно-пакетирующей машиной влечет за собой значительное сокращение подроста и тонкомера. После проведения сплошных рубок наблюдается средняя сохранность тонкомерных деревьев в пределах - 23,7 %, и подроста - 20%. Причем больше 50 % приспевающих деревьев получили механически повреждения [30,31].
Характеристика объектов исследования Иркутской области
Наиболее эффективно характеризуют технологический процесс лесозаготовки в частности, механизмы, определяющие время работы машин, а также их количественные показатели, также благодаря которым лесопользователи могут получить данные, которые помогут наиболее рационально принять решение о необходимости внедрения данных машин в процесс производства.
Если одной из задач, поставить определение эффективности деятельности лесозаготовительных предприятий, то в качестве определяющего показателя в данном случае будет выступать - показатель экономической эффективности. Именно он характеризует целесообразность использования различных технологических процессов в лесозаготовке, в рамках получения наибольшей прибыли от реализации продукции, он также помогает выявить максимально оптимальные механизмы и технологии, и тем самым предопределяет пути развития предприятия, с учетом его возможностей [13,16,95].
Показатель экологической эффективности также играет важную роль, он позволяет рассчитать предельное значение влияния лесопользования на составляющие лесных пород и лесную среду.
В этой связи, лесозаготовительным компаниям рекомендуется использовать системы машин и технологий лесосечных работ, прошедшие экологическую экспертизу и способные выполнять все экологические требования действующих нормативных и законодательных актов.
В настоящее время комплекс лесозаготовительных машин по своим качественным и количественным характеристикам имеет обширный выбор. При сборе и анализе лесозаготовительных компаний работающих в Иркутской области были выявлены наиболее часто встречающиеся системы машин. Бензопила STIHL MS192, трелевочный трактор ТТ-4, харвестер Timberjack21540 и форвардер Timberjack 1210Е, применяемые в большинстве случаев, при сплошных и выборочных рубках [94].
В настоящее время на предприятиях Иркутской области
лесозаготовительных предприятий в основном применяется зарубежная техника Швеции, Финляндии и США [107-109].
На технологию и процесс эксплуатации лесозаготовки влияют технологические схемы разработки лесосек, виды рубок насаждений и производительность машин. Каким образом выполнять технологическую операцию, при каких ограничениях и с какой последовательностью определяется видом рубки [32,51].
Эффективность лесозаготовок определяет такой показатель, как сменная производительность машин. Системы машин применяются при воздействии таксационных показателей, как средняя высота, породный состав деревьев, средний объем, распределение деревьев по диаметру, плотность древесины, запас на 1 гектаре, уклон местности, несущая способность почвы, присутствие на лесосеке подроста, ветровальной древесины и т.д. Также важную роль играют погодные условия, такие как сила ветра, влажность, осадки [52,66,69].
При работе на лесосеках, где имеются защитные участки леса важно применение системного подхода, то есть использование узколесосечных и выборочных рубок, чтобы максимально сохранить использовать продуктивность и использовать защитные механизмы леса. Выборочные рубки положительно влияют на лесной фонд, за счет того, что в основном вырубается спелая и перестойная древесина.
Лесозаготовительный фонд Иркутской области составляет свыше полутора тысяч предприятий, включая частных предпринимателей, деятельность которых в основном базируется на лесозаготовке и лесопильном производстве. На территории области функционирует три предприятия, занимающиеся выпуском целлюлозы, бумажной и картонной продукции, а также одно предприятие, изготавливающее плиты из древесного волокна, два предприятия по производству древесно-стружечных плит и изготовлению фанеры [40].
По состоянию на начало марта 2008 года в Иркутской области сертифицированы по системе FSC 10 предприятий, общая площадь сертифицированных лесов - 4 616 726 га. По состоянию на 31.01.2017 года в Иркутской области сертифицировано 21 предприятие. Площадь сертифицированных лесов составила 7 891 432,88 га [40].
Математическое описание процесса
Наконец, наиболее ценными, несомненно, будут массивы, которые состоят из отдельных массивов разного типа, объединенных в одном (то есть, когда в массиве есть и темнохвойные и смешанные части). Такие массивы есть. В принципе больше нуждаются в сохранении массивы в южной части территории исследования, где в целом более высока степень антропогенной преобразованности лесов.
На частях массива, включаемых в хозяйственное использование, должны применяться только лучшие технологии, обеспечивающие максимальное сохранение лесной среды и биологического разнообразия, имитацию естественной динамики леса. Из способов рубок наиболее предпочтительными являются группово-выборочные и группово постепенные (котловинные) рубки. Проведение сплошных рубок возможно только для участков, на которых путем проведения специальных исследований доказана экологическая нецелесообразность проведения выборочных рубок (например, на участках с почвами, на которых высока вероятность последующего распада древостоя после проведения выборочных рубок). Внедрение этих способов лесопользования может производиться постепенно, исходя из действующего законодательства и возможностей конкретного предприятия, но должна быть утверждена и соблюдаться программа внедрения этих способов и технологий в срок не более чем 5 лет.
Хозяйственная деятельность в пределах частей МЛТ, вовлекаемых в хозяйственное освоение, должна обеспечивать сохранение связанных между собой достаточно крупных элементов экологического каркаса территории. Для обеспечения его сохранения необходимо провести природоохранное планирование с целью выделения экологического каркаса и разработки мер по его сохранению, включить разработанные меры в план управления лесами и обеспечить их реализацию.
Сокращение в результате хозяйственного использования площади МЛТ до величины менее 50 000 га недопустимо. То есть, во всех случаях, независимо от площади массива, площадь участков, полностью исключаемых из хозяйственного использования, должна быть не меньше 50 000 га. В том случае, если площадь массива близка к 50 000 га, он должен быть исключен из пользования полностью.
Под исключением из хозяйственного использования может пониматься также отказ от арендованной территории, в том случае, если после отказа от аренды были приняты какие-либо меры по сохранению данного участка МЛТ создание особо охраняемых природных территорий, (далее ООПТ) или резервирование территории под ее создание, подписание мораторного соглашения со следующим арендатором.
Выделение приоритетных для сохранения частей МЛТ должно основываться на зонировании: - массива по природоохранной ценности (зонирование должно быть разработано в результате); - специальных исследований, в ходе которых должны быть установлены части МЛТ, имеющие; - наибольшее значение для сохранения биоразнообразия, миграционных путей и сохранения; - окружающей среды. В обязательном порядке должны быть привлечены данные о наличии защитных лесов и особо защитных участков леса, ключевых орнитологических территорий России, водно - болотных угодий, входящих в список Рамсарской Конвенции, нерестовых участков ценных видов рыб, долинных комплексов, существующих и проектируемых особо охраняемых природных территорий, ключевых ботанических территорий, территорий традиционного природопользования или планов их создания, а также данные (в том числе картографические) опубликованных работ по выделению каких-либо других типов ЛВПЦ, если они существуют для рассматриваемой территории. Выделение приоритетных для сохранения частей МЛТ должно основываться на сохранении природоохранных и социальных ценностей, с применением бассейнового подхода, а не удобстве лесохозяйственного использования. На время проведения работы по зонированию и определению участков МЛТ, полностью исключаемых из хозяйственного использования, любая хозяйственная деятельность в рассматриваемой МЛТ не должна проводиться.
Недопустима фрагментация МЛТ, разделение массива на 2 и более части, если площадь остающихся фрагментов превышает 5 % от исходной площади МЛТ. Минимальная ширина перешейка, при которой массив считается цельным, должна составлять не менее 10 км.
На частях массива, включаемых в хозяйственное использование, должны применяться только улучшенные технологии, обеспечивающие максимальное сохранение лесной среды и биологического разнообразия, имитацию естественной динамики леса.
Из способов рубок наиболее предпочтительными являются группово выборочные и группово-постепенные (котловинные) рубки. Проведение сплошных рубок возможно только для участков, на которых путем проведения специальных исследований доказана экологическая нецелесообразность проведения выборочных рубок (например, на участках с почвами, на которых высока вероятность последующего развала древостоя после проведения выборочных рубок). Внедрение этих способов лесопользования может производиться постепенно, исходя из действующего законодательства и возможностей конкретного предприятия, но при этом должна быть, утверждена и соблюдаться программа внедрения этих способов и технологий в срок не более чем 10 лет. При этом необходимым условием является регулярное проведение лесоустроительных работ в лесничествах, обязательная актуализация информации о состоянии лесного фонда с использованием геоинформационных исследовательских систем (ГИС) -технологий, материалов космических снимков. Хозяйственная деятельность в пределах частей МЛТ, вовлекаемых в хозяйственное освоение, должна обеспечивать сохранение связанных между собой достаточно крупных элементов экологического каркаса территории [32,51,88].
Влияние различных показателей типа древостоя и способа рубок на производительность лесозаготовительных маши и время проведения операций
При проведении эксперимента максимальное значение производительности ВСРМ было выявлено на пятой пробе, она равна 9,87 м3/час. Минимальное значение - при работе ВСРМ проба 1- 3,42 м3/час. При проведении корреляционного анализа следует отметить, на полное время цикла, большое влияние оказывало время протаскивание дерева через ЗСРУ (t4) - это время на раскряжевку и обрезку сучьев.
Значения коэффициентов корреляции между T и t4определены следующие: 0,92; 0,87; 0,84, 0,80- из этого следует большая разница степени корреляции между данными величинами. Исходя из этого, время цикла увеличивается за счет увеличения времени на протаскивание дерева через ЗСРУ.
При проведении третьего эксперимента, время на укладку, больше чем в остальных экспериментах. Это объясняется тем, что лиственница и сосна более размашистую и объемную крону, чем береза и ель. При проведении и наблюдении эксперимента было отмечено, что при проведении лесозаготовительной операции происходит застревание кроны дерева между рядом стоящими деревьями - это в значительной степени сильно затрудняет процесс подтаскивания дерева к волоку.
Также при работе лесозаготовительной техники в сосново-лиственничном древостое время на опиливание значительно больше, чем в елово-березовом. Это объясняется крупномерностью древостоя, т.е. большими диаметрами.
Время на переезд при работе со 2-й пробой минимален - 3,99 секунды, а при работе с третьей пробой - максимален- 16,75 секунд. В последнем случае работа проводилась зимой, при глубине снежного покрова более 1 метра. Большое влияние на производительность оказывает объём обрабатываемых хлыстов лесозаготовительной машины (ВСРМ). Результат расчета коэффициентов корреляции в первом, втором, третьем и четвертом случае составили: 0,78; 0,84, 0,64. Время наведения захватно-сучкорезно-раскряжевочного-устройства на дерево t1и время переезда лесозаготовительной машины на следующую стоянку t0складывался показатель t7, также большое влияние оказывал показатель S - расстояние между стоянками. Следует учесть, во время проведения рубок расстояние между стоянками BCРM для первой пробы составило 2,5-6,5 м, для второй -3,2-8,1 м, для третьей пробы - 8-19 м, для четвертой пробы - 7-12 м. Это объясняется более сложным технологическим процессом проведения выборочных рубок, при проведении лесозаготовительных операций отбор и маркировка деревьев в рубку заблаговременно не проводились, оператор самостоятельно выбирал траекторию движения. Оказание выбора способа рубок, а также влияние почвенно-грунтовых условий влияли на скорость передвижения лесозаготовительной техники (ВСРМ). Для того чтобы определить скорость передвижения лесной машины (ВСРМ) было измерено время на передвижение, а также расстояние между стоянками (табл. 4.2.). Максимальная скорость движения ВСРМ была зафиксирована при выполнении лесозаготовительных операций на второй пробе в сосново-лиственничном древостое интенсивностью 50%, она равна 0,99 м/с. На выборочных рубках третьей пробы интенсивностью 50% в ельнике максимальная скорость была незначительно ниже - 0,94 м/с.
Самое низкое значение скорости 0,27 м/с зафиксировано в еловом насаждении третьей пробы при проведении выборочных рубок в зимнее время с интенсивностью выборки 50%.
Самый высокий показатель производительности СП (приложение ) был зафиксирован при проведении экспериментального анализа зимой в еловом насаждении третьей пробы - 12,32 м3/час. Самый низкий показатель был зафиксирован при наблюдении и проведении экспериментов летом 2015 и 2016 годов для второй и четвертой пробы (в сосново-лиственничных и сосновом древостоях) - 6,32 м3/час. В большей степени влияния на производительность СП оказывало время цикла, которое зависело от скорости движения СП в холостом и рабочем направлениях.