О развитии линии железных дорог, перед железнодорож-никами встает вопрос защиты железнодорожных линий от небла-гоприятных метеоусловий.
Лесные насаждения, расположенные вдоль линий железных дорог, представляют собой основное средство защиты пути от многих неблагоприятных природных явлений. Придорожные защитные насаждения выполняют функции инженерных сооружений, применяемых в системе мероприятий по обеспечению безопасного и бесперебойного движения поездов; повышению пропускной способности дорог. Они способствуют снижению себестоимости перевозок. Также велико их природоохранное, санитарно-гигиеническое, оздоровительное, эстетическое и общее мелиоративное значение. Под защитой придорожных насаждений существенно улучшаются условия труда железнодорожников, особенно при проведении работ на перегонах. Придорожные защитные насаждения наряду, с выполнением тех выше перечисленных функций играют немаловажную роль в обеспечении населения дровами и деловым лесоматериалом, полученным от рубок ухода, также дикими лесными ягодами.
Защитная эффективность и жизнеспособность этих насаждений в процессе их возрастных изменений, а также под воздействием различных факторов внешней среды со временем снижаются. Поддержание у насаждений необходимость защитных качеств
II. Специальная часть.
2.1. Состояние вопроса
В зимнее время для обеспечения бесперебойного и четкого движения поездов железные дороги должны быть надежно защищены от снежных заносов. Основным средством защиты являются лесные полосы, которые уже сейчас ограждают от снежной стихии более половины всех заносимых участков пути.
Методы выращивания и формирования снегосборных лесных посадок для ограждения железнодорожной колеи отличаются от методов, принятых в лесном хозяйстве и при полезащитном лесоразведении.
Для обеспечения постоянной снегозащитной насаждений, ограждающих железнодорожную колею, необходимы специальные мероприятия по уходу за ними и их эксплуатации. [1]
2.1.1. История защитного лесоразведения в России
При Иване Грозном в Москве считалось добрым делом озеленять городские улицы и разводить приусадебные сады. При Петре I по “проспектам” новой столицы (Санкт – Петербурга), в Гатчине, Павловске, Петергофе создавались аллеи и искусственные леса. В столицу завозились благородные породы – кедр, каштан, дуб, липа. Петр I требовал “чтоб всякий обыватель при доме своем имел рощицу, а на улице перед окнами деревья служили украшением”.
В 1719 г. в Петербурге учреждается “садовая контора”, в обязанности которой входило приобретение и распространение семян и саженцев для парков и других целей.
К активным зачинателям защитного лесоразведения в России по праву относятся отец и сын Шатиловы. За 70 лет (1821 – 1891 г.г.) в своем имении Нохове Тульской губернии они вырастили свыше 400 га лесных насаждений. От создания парков и массивов постепенно перешли к посадке леса вначале на неудобных для сельского хозяйства землях (овраги, балки, обочины дорог), а затем и на полях.
Началом планомерного решения вопросов степного защитного лесоразведения, видимо, можно считать середину прошлого века (1843 г.), т.е. со времени учреждения Велико – Аназольского и Бердянского лесничеств.
Качественно новый этап в теории и практике защитного лесоразведения (мы его называли докучаевским) начинается с конца прошлого столетия, когда по распоряжению Министра государственных имуществ М.Н. Островского 22 мая 1892 г. была образована Особая экспедиция под руководством В.В. Докучаева. Главным итогом деятельности В.В. Докучаева и других членов Особой экспедиции стало создание в жестких климатических условиях Каменной степи рукотворных уникальных агролесоландшафтов.
Новый этап защитного лесоразведения начался сразу после окончания Отечественной войны с выхода постановления Совета Министров СССР и ЦК ВКП(б) от 20 октября 1948 г. “О плане полезащитных лесонасаждений, внедрения травопольных севооборотов, строительства прудов и водоемов для обеспечения высоких и устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах европейской части СССР.”
По всей стране развернулись небывалая по размаху широкомасштабная работа по защитному лесоразведению, строительству прудов и водоемов, созданию защитных лесов вдоль автомобильных и железных дорог, полезащитных полос и т.д.
Таким образом, в течение двух столетий (со времени создания Лесного департамента) ведутся работы по улучшению качественного состояния уже созданных полос, а также проектирование новых.
2.1.2. Условия роста и развития лесных снегозащитных насаждений
Лесные полосы задерживают весь приносимый метелями к железнодорожному полотну снег, поэтому к концу зимы в насаждениях скапливаются огромные снежные валы объемом до 300 – 500, а иногда и до 1200 м? на 1м длины посадок. Такое большое скопление снега оказывает существенное влияние на развитие и состояние насаждений.
Снежный покров предохраняет растения от низких зимних температур и их резкого колебания , а также от излишнего зимнего испарения. Под снегом почва меньше промерзает, лучше увлажняется весной при таянии, а это способствует росту и развитию растений.
При навале снега толстым слоем деревья могут подвергаться деформации и поломкам. Разрушающее действие снежного покрова очень сильно проявляется в снегозащитных лесных полосах, если в них своевременно не проводятся мероприятия, обеспечивающие более равномерное отложение снежных наносов по всей ширине насаждения [2].
2.1.3. Влияние полос на различные факторы среды
2.1.3.1. Влияние полос на снегораспределение
Системы лесных полос всех конструкций в целом оказывают положительное влияние на снегораспределение, так как в открытой местности снег сдувается в микропонижения и гидрографическую сеть, перемещаясь на расстояние до 2-3 км от места выпадения. При системе лесных полос большая часть снега остается в границах за насаждениями и в лесных полосах; 1м лесной полосы задерживает дополнительно к объему снега до 100 м? и более, что имеет большое значение для защиты сельскохозяйственных культур на полях и увлажнения почвы на межполосных участках.
Лесные полосы разных конструкций оказывают разное влияние на снегораспределение. Наиболее эффективны ажурно – продуваемые полосы, которые в отличие от полос других конструкций меньше задерживают снега внутри полосы и более равномерно распределяют его на межполосных участках. Даже в районах с сильными метелями и большими снегопадами (Заволжье, Западная Сибирь, Северный Казахстан) высота в этих полосах обычно не превышает 1-1,2 м. Длина снежного шлейфа на заветренной стороне достигает 12-15 Н.
В непродуваемых лесных полосах образуются сугробы высотой до 3-4 м и более с короткими шлейфами в сторону поля (не более 5-6 Н). За шлейфами здесь возникают бесснежные или малоснежные зоны выдувания. Снегозадерживающее влияние непродуваемых лесных полос может быть использовано для тех видов насаждений, которые предназначены для защиты определенных объектов от снежных заносов [13].
2.1.3.2. Влияние лесных полос на промерзание и оттаивание почвы
Увеличение мощности снежного покрова и ослабление скорости холодных ветров в системе лесных полос способствует промерзанию почвы. В различных условиях в разные годы глубина промерзания почвы в межполосных пространствах и в открытом поле неодинакова. Это зависит от целого ряда факторов: мощности снежного покрова, продолжительности действия холодных ветров, экспозиции склонов, густоты размещения лесных полос и др. в условиях Среднерусской возвышенности на безлесных участках при мощности снегового покрова 30см глубина промерзания почвы колеблется от 80 до 150см, а на разном расстоянии от полос, где мощность снега изменялась от 25 до 130 см – от 135 до 10 см [14].
В лесных полосах почва не промерзает или промерзает на небольшую глубину, что обеспечивает интенсивное поглощение стока в период снеготаяния. При благоприятном сочетании погодных условий и мощном снеговом покрове полное размерзание почвы на межполосных участках наступает раньше, чем закончится снеготаяние. Обычно оттаивание почвы начинается снизу, но после появления проталин быстро размерзает верхний горизонт, способный поглощать талые воды. Продолжительность снеготаяния на межполосных участках на 7-10 дней больше, чем на открытой местности. Это положительно сказывается на поглощении талой воды [18].
2.1.4. Конструкции лесных полос
Лесные полосы по-разному влияют на микроклимат. Это, прежде всего зависит от конструкции лесных полос, т.е. строения продольного профиля лесной полосы в облиствленном состоянии, определяющем ее аэродинамические свойства. Продольным профилем лесной полосы называют фронтальный вид вдоль лесной полосы. По конструкции полосы бывают плотные, ажурные, продуваемые и ажурно – продуваемые [14].
2.1.4. Непродуваемая (плотная) конструкция
Не имеет просветов по всему продольному профилю. Они, как правило, состоят из главной, сопутствующей и кустарниковых пород [4].
Насаждение многоярусное, но может быть и простым. Основная масса потоков ветра и снега обтекает полосу сверху, через нее проходит не более 10 % снега и ветрового потока [7].
2.1.4.2. Ажурная конструкция
Имеет равномерно расположенные просветы площадью 15-30 % по всему продольному профилю [4].
Ширина таких полос 15-20 м; насаждения сложные. Основная часть потока снега и воздуха проходит через такую ажурную схему, а остальная обтекает ее сверху [7].
2.1.4.3. Продуваемая конструкция
Полосы в нижней части продольного профиля имеют просветы между стволами и площадью более 60 % и при отсутствии их в верхней части полосы, т.е. в области крон [4].
Площадь просветов между стволами более 60 % в кронах – 15 %. Ширина таких лесных полос 15-20 м; насаждение двухярусное, без подлеска или с низким кустарником.
Основная часть потока воздуха проходит через нижнюю часть такой полосы, а остальная обтекает ее сверху [7].
2.1.4.3. Ажурно – продуваемая конструкция
Имеют просветы площадью 60 % в нижней части продольного профиля и площадью 15-30 % равномерно расположенные в верхней части крон [4].
2.1.5. Степень снегозаносимости
На железнодорожном транспорте к снегозаносимым участкам пути относят: выемки глубиной до 8,5 м, а в районах сильной степени снегозаносимости – любой глубины; нулевые места; насыпи высотой до 0,7 м в равнинных условиях и до 1м на косогорах и сильнозаносимых участках; стационарные территории. Другие категории путей считаются неснегозаносимыми.
Степень снегозаносимости характеризуется объемом снега, приносимого в максимально снежную и метелевую зиму на 1 м данного участка пути. В соответствии с действующей классификацией участки железных дорог по степени снегозаносимости разделяют на четыре группы: слабоснегозаносимые, с количеством приносимого снега до 100 м?/м пути, среднеснегозаносимые – 101-250 м?/м , сильноснегозаносимые – 251-400 м?/м, особо сильноснегозаносимые – 401 м?/м и более.
Категории заносимости путей определяют очередность проведения работ по снегозащите. Так, на наиболее подверженных заносу снегом путях, расположенных в выемке глубиной до 8,5 м, работы по снегозащите проводят в первую очередь. Во вторую очередь работы проводятся на участках железных дорог с нулевыми местами, в третью – вдоль насыпей. Степень снегозаносимости определяет ширину и конструкцию лесных полос [5].
2.1.6. Плотность и осадка снежных наносов в посадках
Формирование снежного вала в лесных посадках происходит в разную погоду. Снег, то свободно падает, то приносится ветром с большой силой, то подвергается воздействию морозов и прямых лучей солнца, то видоизменяется при оттепелях и т.д. Все это обуславливает слоистое строение снежного вала. Внешне слои либо резко отличаются один от другого (например, по цвету, структуре, плотности), либо переход между ними постепенный, почти незаметный.
Плотность снега является одним из важнейших показателей, характеризующих физико-механические свойства снегового покрова. В течение зимы снег постепенно уплотняется и к весне показатели плотности достигают наибольшей величины по всей толщине снежного покрова [2].
Различие в плотности отдельных слоев снежного вала при таянии снега постепенно сглаживаются. По внешнему виду снег из мелкозернистого превращается в крупнозернистый и приобретает более рыхлое сложение, хотя плотность его увеличивается. Сильнее уплотняются слои с меньшей плотностью. Повышение плотности происходит в основном вследствие осадки и насыщения снега водой при таянии с поверхности [13].
2.1.6.1. Поломка посадок при навале снега, задержанного посадками
Причиной, вызывающей снеголом в насаждениях является осадка снега. Занесенные в снежном сугробе части растений при его осадке принимают на себя всю тяжесть вышележащих слоев снега, изгибаются, а иногда ломаются. При этом размеры и характер повреждений зависит от величины осадки снега. Сильная осадка вызывает большие повреждения насаждения, при незначительной осадке – поломок не наблюдается. Величина осадки снега зависит от высоты снежного покрова и от его плотности, изменяющихся по профилю снежного вала. Поэтому повреждаемость растений снеголомом также зависит от того, в какой части вала находятся осадки. Наиболее сильные повреждения происходят на подветренном склоне и у гребня, т.е. там, где вал достигает наибольшей высоты, где плотность снега наименьшая, а следовательно осадка более сильная [14].
2.1.7. Методы эксплуатации молодых снегозащитных насаждений
Методы эксплуатации снегозащитных лесных насаждений предусматривают систему мероприятий, направленных на содержание насаждений в таком состоянии, которое обеспечило бы их биологическую устойчивость и необходимую снегозадерживающую способность.
В молодых, еще не работающих самостоятельно насаждениях эксплуатационные мероприятия должны быть направлены на быстрейший ввод посадок в самостоятельную работу по снегозащите, а также на возможно более полное использование снегоемкости подрастающих насаждений [19].
Ввиду того, что влияние снежных наносов на состояние насаждений и снегоемкость самих лесных полос с возрастом изменяется, следовательно насаждения целесообразно разделить на две группы: а) молодые посадки, высотой до1м (возраст 1-2 года); б) посадки выше 1 м (2-3 года и старше).
Лесные полосы в 2-3 летнем возрасте при нормальном их развитии даже в районах с недостаточным увлажнением, могут достичь высоты 1,2-2,0 м. Такие лесные полосы уже могут задержать значительную часть метелево – поземкового снега . Если же они засыпаны снегом, отложившимся у переносных щитов или у постоянных заборов, то сильно повреждаются снеголомом.
2.1.7.1. Формирование штамба у древесных саженцев в лесных полосах
Посадки старше трех лет, если их не заносит снегом, все же подвергаются повреждениям от навала снега, накопленного самими лесными полосами, когда высота вала превышает 1,5-2,0 м. Повреждениям обычно не подвергаются саженцы с высоким, прямым штамбом, поэтому, для того, чтобы избавиться от снеголома в насаждениях, в которых высота работающей части проектируется 1,5-2,0 м,, необходимо обрезать лишние боковые ветви. Кроме того, умеренная обрезка нижних веток способствует быстрому росту молодых посадок в самостоятельную работу по снегозащите. Обрезать нижние боковые ветви лучше всего осенью с двухлетнего возраста посадок. Высоту штамба следует увеличивать ежегодно по мере роста саженцев, пока штамб не достигает размеров работающей части насаждений. При закладке штамба в двулетних посадках удалять со ствола боковые ветви надо не выше границы прироста последнего года. В последующие годы штамб можно повышать в пределах 1/3 или 1/2 годичного прироста, сохраняя наиболее активную часть кроны насаждений.(18)
2.1.8. Соответствие древесных растений друг другу в сложившихся
лесных насаждениях
Древесные породы по своим взаимоотношениям должны соответствовать друг другу в определенных сочетаниях. Под сочетанием понимается не только конкретный набор видов, но и количественное соотношение между ними, иначе говоря, пропорция их смешения в лесном насаждении.(7)
При создании аналогов естественных типов леса необходимо руководствоваться не только видовым составом лесных насаждений, но и теми пропорциями смешения между видами, которые сложились в природных условиях.
Для снегозадерживающих насаждений в первую очередь следует использовать породы наиболее устойчивые к снеголому: ель, дуб, ильшовые, ясень, березу, лиственницу, белую акацию, клен остролистный, акацию желтую, жимолость татарскую.(3) При этом необходимо учитывать взаимоотношение пород друг с другом.
В настоящее время руководствуются различными принципами выбора тех или иных сочетаний древесных пород при выращивании лесных насаждений.
2.1.8.1. Эмпирический принцип
Предусматривает опытную проверку успеха роста произвольных (случайных) сочетаний древесных пород в разных условиях среды.
2.1.8.2. Типологический принцип
Смешение пород по этому принципу возникло в результате подражания “примерам природы” (Г.Н. Высоцкий).
2.1.8.3. Биофизический принцип
Смешение древесных пород по этому принципу основано на учете биофизической формы их взаимовлияния. Способность растений изменить физическую среду местопроизрастания зависит от их биологических и морфологических особенностей: быстроты роста, размеров кроны, ствола, корней и т.д.
Смешение древесных пород по этому принципу производится с учетом быстроты роста в высоту, требовательности к свету, плотности крон и т.д. Стремятся так составить схему смешения, чтобы не было опасности заглушения главной древесной породы.
2.1.8.4. Биотрофный принцип
Смешение пород по этому принципу основано на учете биотрофной формы влияния растений, то есть их способности изменить питательный режим почвы.
2.1.8.4. Аллелопатический принцип
Смешение древесных пород по этому принципу основано на учете аллелопатии, то есть биохимических влияний.
По характеру влияния на главную породу древесные породы можно подразделить на активаторы, которые своими фитонцидами стимулируют жизненные процессы, и ингибиторы, подавляющие эти процессы. Для каждой породы нужно иметь соответствующие рекомендации.(7)
Таблица
Деление древесных пород на аллелопатические группы.
Главная порода
Ангиваторы
ингибиторы
1
2
3
Дуб летний
Жимолость, клен остролистный, лещина обыкновенная, липа мелкая…
Акация белая, береза повислая, вяз обыкновенный, клен ясенелистный, сосна обыкновенная…
Сосна обыкновенная
Лиственница сибирская
Акация желтая, береза повислая, дуб черешчатый, жимолость татарская
Лиственница сибирская
Вяз обыкновенный, дуб черешчатый, клен остролистный, сосна обык-новенная, ясень обыкновенный
Береза повислая, клен ясенелистный
Вяз мелколиственный
Ясень пушистый
Лох узколистный, смородина золотистая, тополь канадский
Тополь канадский
Акация белая, акация желтая, жимолость татарская, клен татарский
Береза повислая, вяз перистовидный и т.д.
В подразделе 3.1 описано влияние друг на друга лиственницы сибирской и ясеня обыкновенного.
2.1.9. Ослабление разрушающего действия смежных отложений
в лесных полосах
В лесных полосах, вследствие недостаточного проведения рубок ухода, на некоторых дорогах применялись разные способы, направленные на снижение ущерба от снеголома в том числе:
а) зачернение поверхности снега сажей, шлаковой пылью и песком с целью повышения интенсивности таяния снега и уменьшения снеголома;
б) разрыхление поверхности снежного вала почвообрабатывающими орудиями;
в) устройство прорезей в снежном валу, между рядами наиболее ценных пород;
г) обрезка наиболее крупных ветвей, затянутых снегом и сгибающих ствол ( у дуба и других главных и наиболее ценных древесных пород).
На участках с зачерненной поверхностью, особенно при нанесении сажи в виде клеток и узкими полосами, таяние снега сначала происходит быстрее, чем на незачерненных площадях.
Разницы в количестве и степени повреждений саженцев при зачернении и без зачернения поверхности снежного вала не наблюдалось.(13)
При попытках разрыхлить поверхность снежного вала в посадках почвообрабатывающими орудиями оказалось, что культиваторы и плуги в морозные дни скользят по поверхности снега и рыхления не проводят. В периоды с температурой около 00, когда снег более мягкий, проехать по валуне представлялось возможным, так как тракторы проваливались.
Рытье прорезей в снежном валу между рядами древесных пород достаточно эффективно, однако ввиду высокой стоимости работ, этот способ не получил применения.
Обрезка крупных ветвей, затянутых своими концами в снег и пригибающих стволы вниз, предохраняет деревья от излома и не требует больших затрат труда. Рубки ухода во взрослых снегозащитных насаждениях являются ответственным и наиболее сложным мероприятием эксплуатации защитных лесных полос, требующих специальных знаний и производственного опыта, а поэтому они должны проводиться под непосредственным руководством опытных инженеров дистанции защитных лесонасаждений.(2)
2.2 Программа и методика работ
В процессе сбора материала для дипломного проекта за основу взят способ учетных рядов.
При этом способе для проведения учетов и измерений берутся учетные ряды культур, например, каждый пятый, десятый, двадцатый. В данном случае брались все ряды, которые являлись, своего рода, отдельной пробной площадью. Учитывая небольшой участок защитного насаждения, производилась оценка 100 деревьев главной породы в каждом ряду. При этом замерялась длина расположения этих ста деревьев. Цель данного дипломного проекта является следующая: Дать рекомендации по реконструкции участка железной дороги Кизнер – Янаул 1119-1120 км.
Исходя из цели вытекаемой задачи:
1. Определить состояния и сохранность полосы.
2. Дать полный анализ состояния культур.
3. Распределить здоровые, сухостойные, снеголомные породы по ступеням толщины.
4. В фазе смыкания крон определить взаимовлияние пород друг на друга.
Для определения состояния защитного насаждения, при данном методе, замерялся диаметр ствола и высота.
Измерение диаметра ствола производился при помощи мерной вилки. Ступень толщины при измерении диаметра принималась около 10% от общей величины среднего диаметра. Измерение диаметра производилось на высоте 1,3 м (высота груди). Если же средняя высота дерева главной породы составляла 3 метра, то высота замерялась на высоте 20 см от поверхности земли. В данном случае, учитывая возраст насаждения и среднюю высоту, Таких измерений не производилось.
Измерение высот делалась глазомерно.
Снегозащитные насаждения для надежного ограждения железных дорог от снежных заносов расчитываются на задержание всего метелево-поземкового снега, приносимого с прилегающих площадей. Поэтому к концу зимы в насаждениях обычно скапливаются большие снежные сугробы. При неправильном содержании посадок снег может отложиться в узкой полосе высоким валом и вызвать сильное повреждение деревьев и кустарников. Таким образом, проводились снегомерные наблюдения, которые имели свою цель: установить постоянный контроль за работой посадок по снегозащите, а в задачу их входит сбор данных о строении снежных отложений в посадках. Данные эти необходимы для определения мероприятий по эксплуатации насаждений, обеспечивающих правильное формирование и долголетнюю непрерывную работу посадок по защите железнодорожного полотна от снежных заносов.
Наиболее распространенным на железных дорогах способом съемки профилей снежных отложений в защитных насаждениях является промер глубины снега металлическим щупом.
Щуп представляет собою стальной стержень длиной 2,5-3,0 мм, диаметром 8-10 мм. Один конец стержня заострен на конус, другой загнут кольцом. На стержне нанесены нарезные деления для определения расстояний от заостренного конца его. Нарезкой в виде одной кольцевой линии обозначаются десятые доли метра, двумя такими параллельными линиями с интервалом между ними 1-2 мм – целые метры, а крестообразной насечкой – каждые полметра.
Для измерения высоты снежного покрова щуп отвесно погружается в снег до земли и по делениям щупа определяется высота отложений снега. Расстояние между точками промера определяется двухметровой рейкой. Для этого один из концов рейки помещается в точке с уже измеренной высотой, затем рейка направляется по ходу снегомерной линии, приводится в горизонтальное положение и у переднего конца ее в снег заглубляется щуп. После замера глубины снега на место щупа устанавливается задний конец рейки и вся операция повторяется.
О тех случаях, когда высота снега оказывается более длины щупа, съемка профиля по снегомерной линии производится методом ветерпасовки.
В процессе ветерпасовки определяются не высоты, а превышения одной точки поверхности над другой, поэтому для нахождения высоты нивелируемых точек необходимо суммировать высоту начальной точки ветерпасовки с превышением последующих точек.
При измерении глубины снега, метод ветерпасовки не был использован. Брались жерди длиной 4-5 метра, на которых были нанесены сантиметровые деления. Жерди устанавливались в начале зимы и по мере накопления снега записывались в полевой журнал. Исходя из летних полевых наблюдений, жерди устанавливались в наиболее снегозаносимых участках лесной полосы.
Учитывая вид насаждения – снегозадерживающая, местами установки жердей были те участки защитного насаждения не соответствовала конструкции полосы – сплошная, и в местах наиболее занесенных снегом, то есть между полосами. насаждения.
При организации снегомерных наблюдений был использован разовый снегомерный метод.
После сильно метелевых зим, когда объем отложившегося снега в насаждениях достигает величины , близкой к расчетной снегозаносимости, а иногда и превышает ее, определение высоты снежного вала и объема снежных отложений на 1 пог.м. пути проводится во всех лесных полосах. Такие разовые наблюдения позволяют установить соответствие расчетной снегоемкости лесных полос степени заносимости, особенности в обложении снега в посадках и выяснить влияние снежных обложений на состояние и развитие насаждений для каждой лесной полосы. Эти данные необходимы для разработки и корректировки планов эксплуатационных мероприятий и ремонтно-восстановительных работ в насаждениях.
Снегомерные наблюдения проводились на протяжении семи месяцев: ноябрь, декабрь, январь, февраль, март, апрель, май.
Причинами выбора объекта получили рекомендации начальника дистанции защитных лесонасаждений.
Защитное лесонасаждение находится на участке железной дороги Кизнер – Янаул, 1119-1920 км.
Базовыми причинами реконструкции насаждения послужили следующие моменты: во-первых, полоса близлежащая к железнодорожному полотну по составу состояла из насаждения чистой ели. По биологическим свойствам эта порода ветровальна. Возникала угроза падения дерева на линии электропередач и на железнодорожное полотно, что препятствует прохождению по железнодорожной сетке поездов. Второй причиной послужило крушение поезда на этом участке. Следствием стала сплошная рубка данной лесной полосы.
Защитные насаждения: привязка к пути от 1118 км+870 м до 1119 км+700 м; сторона правая состоит их трех полос. Данные приведены в карточке полевого обследования насаждения. (таблица).
По данным обследования насаждения полосы посадки 1961 года и 1934 года состоят из 4 рядов каждая. Поэтому при исследовании объекта сумма всех “пробных площадей” составила 8.
2.3. Характеристика объектов исследования
В основу описания участков защитных насаждений вдоль железнодорожного транспорта по линии Кизнер – Янаул 972 км+150 м по 1225 км взят рабочий проект в основу которых положены результаты полевых изысканий, которые проводились в летний период 1992 года и последующая камеральная обработка полевых материалов с составлением учетно-технических карточек на каждый таксационный выдел.
Руководящими материалами по полевым изысканиям и камеральным работам являлись:
1. – протокол технического совещания работников Ижевской дистанции защитных лесонасаждений. Горьковской железной дороги и сектора защитных лесонасаждений института “Желдорпроект Поволжья МПС РФ” от 29 июля 1990 г.;
2. – “Указания по разработке проекта организации и ведения хозяйства в защитных лесонасаждениях вдоль линии железных дорог” – издательство “ Транспорт” – 1966 г.;
3. – “Указания по изысканию и проектированию защитных лесонасаждений вдоль линии железных дорог СССР” – издательство “Транспорт” – 1974 г.;
4. – Наставление по рубкам ухода и возобновления в защитных лесонасаждениях железных дорог СССР, утвержденными МПС 12.12.83 г., а также данные Ижевской дистанции защитных лесонасаждений и данные метеорологических станций.
Полевое описание насаждения указано в таблице.
По данным таблиц видно, что состояние на летний период 1992 года по данным полевых изысканий лесоустроительных работ, удовлетворительное. Полоса (Б) по всем значениям превышает полосу (А), год посадки ее как и у полосы (Г) 1934 г. в отличии от полосы (Б), которая была посажена в 1961 году. Это доказывает, что запас соответственно должен быть выше. При одинаковой ширине полос (А) и (Б) запас полосы (Б) выше, чем у полосы (А).
Участок железной дороги Кизнер – Янаул указан в приложении.
Схема посадки насаждений была утеряна.
Защитное лесонасаждение по климатическим, физико-географическим характеристикам подходит к описанию Сарапульского лесхоза, так как сам участок проходит по его территории. Все данные о климатических, почвенных, физико-географических условиях представлены в подразделе 1…
При распределении здоровых, сухостойных, снеголомных пород по ступеням толщины составлялись ведомости перечета деревьев, представленные в приложении…
На период обследования участка защитного насаждения, а именно полосы (А), в целом, состояние удовлетворительное. Рассматривая каждый ряд как отдельную “пробную площадь”, можно по соотношению здоровых, сухостойных, усыхающих и снеломных деревьев определить степень защитной эффективности полосы.
При перечете таких деревьев, по методике учетных рядов, в (А) полосе из четырехста деревьев главной породы здоровых 384, поврежденных 16 деревьев, состав полосы 6В+4Д.
Длина при перечете 100 деревьев главной породы: в первом ряду составила 128 метров; во втором ряду 172 метра; в третьем 136 метров; в четвертом 200 метров. В среднем длина 100 деревьев главной породы по 4 рядам составила 159 метров, это составляет в процентном соотношении от длины всего насаждения 19%.
В процессе обследования участка полосы (А), в целом, состоянии кустарника с опушечной стороны - хорошее. За время произрастания полосы в ее составе появились : волчье лыко и клен Гиналла. Напочвенный покров представлен хвощем и крапивой. В третьем и четвертом ряду обнаружен подрост дуба и вяза. На один квадратный метр количество подроста составило от 3 до 5 штук. Средняя высота главных пород составила: дуб – 24 см, вяз – 20-22 см. Полнота данной полосы 0,9.
В полосе (А) при перечете деревьев были обнаружены такие породы как клен остролистный, черемуха, ясень обыкновенный. При проектировании данной полосы в качестве сопутствующей породы на этом участке была посажена черемуха.
Полоса (Б) представляет собой насаждение состав которой 6В3Д1Кл. Год посадки 1934 год.
При использовании этой же методики были получены данные, представленные в приложении…
Длина при перечете 100 деревьев составила: в первом 300 м, во втором 458 м, в третьем 558 м, в четвертом 529 м. Средняя длина 462 м, что в процентном соотношении от длины самой полосы 60%.
При обследовании полосы было обнаружено много сухостойных деревьев всех пород. Санитарное состояние – плохое, почва – плотная, травяной покров – густой с большим количеством растений. Естественного возобновления обнаружено не было.
Основная масса деревьев главных пород ( более 15%), находящаяся под пологом менее ценных деревьев, имеет начальную стадию суховершинности. Началось отмирание у деревьев их нижних ветвей. Из четырехста обследованных пород 308 деревьев были либо сухостойными, либо поваленными, либо имели очень плохое состояние.
Учитывая возраст данной полосы в отличии от полосы (А) полоса (Б) имеет большую высоту и составляет от 26 до 30 см.
Вводимый при посадке кустарник (акация желтая) не был обнаружен.
Взятые образцы с данной полосы показали наличие в древесине призматической гнили и на листьях дуба дубовой орехотворки.
Средняя полнота полосы (Б) составила 0,3-0,4.
На данный момент состояние полосы неудовлетворительное. При обследовании последней полосы, которая в отличии от полос (А) и (Б) имеет в своем составе 10Е находится в четырех метрах от двух других полос. Но в силу обстоятельств, указанных в подразделе 2.2 данного проекта полосы не существует.
Все три полосы по виду насаждения являются снегозадерживающими. Для того, чтобы снегозадерживающие насаждения нормально развивались и эффективно работали по снегозащите, эксплуатация их должна осуществляться на основании систематических наблюдений за отложением снега в посадках.
Наблюдения за отложением снега проводились по створам, расположенным под прямым углом к пути. Створы эти принято называть снегомерными линиями или контрольно-снегомерными пунктами. Каждая снегомерная линия начинается от бровки насыпи основной площадки земляного полотна и заканчивается в поле на расстоянии 10-15 м от крайнего полевого ряда посадок. Точное местоположение снегомерной линии определялось привязкой к километражу по протяжении пути.
По методике разовых снегомерных линий пробы закладывались , начиная с ноября месяца и заканчивая серединой мая, когда накопление снега в насаждениях уже прекращалось, но обязательно до начала таяния снега.
Ход прямым углом к железнодорожному полотну от пути к полю, через каждые 2 м горизонталного проложения, делались промеры снежных отложений. По ходу снегомерной линии делались заметки о пересечении ее с лесными полосами и разрывами между ними. Все данные записывались в журнал снегомерных наблюдений указанных в таблице.
Таблица
Журнал снегомерных наблюдений
Расстояние пути до точек промеров, м
Высота снежного покрова, см, по срокам наблюдений.
Ноябрь 27.12 4.01 3.0219.03 11.04 08.05
Примечание
По данным таблицы видно, что высота снежного покрова по срокам наблюдений больше всего в феврале месяце. Сумма высот по этому месяцу составила 6384 см. Это связано с тем, что по отношению с другими годами количество осадков в виде снега превысила нормы. Наибольшая высота составила в полевой опушке 270 см. Это говорит о том, что полоса (А) выполняет свои функции как снегозадерживающая полоса, т.к. скопление снега в самой полосе незначительное по отношению со значениями в полевой опушке.
В полосах (Г) и (Б) глубина снега практически одинаковая и составила в среднем 74 см. Это связано с тем, что снег надуло с юго-запада, где по рельефу располагается овраг и нет другой защитной полосы. По “указанию по изысканию и проектировании защитных лесонасаждений вдоль железных дорог” это значение должно быть меньшим, чем в полосе находящейся со стороны опушки. В нашем случае такие требования не были выдержаны. Максимальный объем снежных наносов по всем месяцам составил 151. Все данные о снегомерных наблюдениях говорят о том, что по действующей классификации этот участок по степени заносимости относится к среднезаносимым участкам, данные представлены в подразделе 2.1.
2.4. Обсуждение и анализ результатов исследований
Потребность насаждения в рубках ухода устанавливают на основе проведения натуральных изысканий, выполненных в процессе лесомелиоративного устройства., обследования состояния этих насаждений, а также снегомерных наблюдений.
Такие работы были проведены, поэтому данную потребность для исследуемых насаждений можно определить.
Потребность для любого насаждения определяют по двум основным показателям – защитной эффективности и жизнеспособности.
Защитная эффективность искусственных насаждений - это степень надежности выполнения ими защитных функций. Функция данных полос является задерживать снег (снегозадерживающая). Она в основном зависит от состояния насаждения.
Насаждение вдоль железных дорог по степени защитной эффективности разделяют на следующие четыре категории: первая – защитная эффективность высокая, оцениваемая высоким баллом – 1; вторая – пониженная, оцениваемая баллом – 3; четвертая – очень низкая, оцениваемая баллом – 4.
При оценке защитной эффективности снегозадерживающих полос, с целью определения необходимых видов рубок ухода, следует руководствоваться следующими категориями: к первой (высшей) категории защитной эффективности необходимо относить насаждения, которые аккумулируют годовое количество снега и распределяют его по всей ширине или сравнительно равномерно, или откладывают основную массу приносимого снега в межполосный интервал, не вызывая снеголома, существенно отражающегося на состоянии деревьев и кустарников; ко второй (пониженной защитной эффективности) – насаждения, которые также полностью аккумулируют расчетное годовое количество метелевого снега, но характер его распределения и динамика его обложений таковы, что вызывают в отдельных частях насаждения в многоснежные и метелевые зимы сильный снеголом, приводящий к ослаблению защитных свойств; к третьей (низкой защитной эффективности) – насаждения, из которых снег, даже при переносе в пределах до годового рсчетного количества, а в отдельные зимы выносится в сторону пути; к четвертой категории (очень низкая защитная эффективность) – насаждения, случаи выноса снега не единичны.
По данным снегомерных наблюдений о защитной эффективности изучаемых полос, можно с уверенностью сказать, что эти полосы относятся к третьей категории защитной эффективности, то есть низкой. Рассмотрев журнал снегомерных наблюдений можно сказать, что полоса (Б) по отношению к полосе (А) находится в худшем состоянии, так как глубина снега на этом участке является очень большой даже в самой полосе.
Зная динамику распределения снега в нормальных снегозащитных насаждениях, где снежный вал должен формироваться равномерно, а максимальная глубина должна быть между полосами и на границе полевой опушки, можно сделать вывод, что полоса (Б) и (Г) не выполняют свою защитную эффективность как снегозадерживающая.
Про оценку снегозадерживающей полосы (А), а также о защитной эффективности можно сказать, что данная полоса выполняет все требования. Средняя глубина в самый заснеженный месяц, то есть в феврале составила 152 см.
Высота снежного вала в полевой опушке при измерениях увеличивалась сравнительно медленно, а склоны формировались пологими и длинными, примерно с одинаковыми уклонами, это свидетельствует о том, что данное насаждение (для поддержания нужных защитных свойств) не нуждается в снегорегулирующих рубках ухода в отличии от полосы (Б).
Вторым доказательством о нормальной работе по задержанию и аккумуляции метелевого снега является то, что гребень снежного вала начинает формироваться не ближе 8м от крайнего полевого ряда насаждения полосы (А).
Жизнеспособность древесной породы или насаждения в целом – это биологическое их свойство, заключающееся в способности сохранять свои жизненные функции, приспосабливаясь и противостоя неблагоприятным факторам внешней природной среды, а также давать удовлетворяющее практику семенное или вегетативное лесовозобновление.
Уровень жизнеспособности совокупности растений, относящихся к одному виду, следует определить по внешним признакам деревьев этого вида, представленным в приложении…
По категории жизнеспособности полоса (А) относится к высокой категории. Средние данные деревьев главных пород по четырем рядам составила в среднем 160 м (по методике).
Массового снеголома после метелевых зим, а такой была зима 2001 года, нет. Количество снеголомных деревьев по методике было обнаружено 16. Для такого насаждения длиной 840 м и шириной 18 м , такое количество деревьев можно считать незначительным. Поврежденными оказывались из этих 16 деревьев чаще всего дуб.
Уровень жизнеспособности насаждения в целом и по отдельным его участкам (в данном случае) устанавливается по общему виду и особенностей роста лесных пород, находящихся в верхнем ярусе, признак усыхания, , санитарному состоянию, характеру травяного покрова и степень уплотненности почвы. Показатели оценки уровня жизнеспособности приведены в приложении…
По категории жизнеспособности полоса (А) относится к высокой категории. Внешние признаки насаждения хорошие, поэтому класс жизнеспособности 1.
Внешнее состояние верхнего яруса насаждения представлены в подразделе 2.2.
При перечете деревьев главной породы учитывались также другие деревья и по этим данным состав на данный момент 3В Д+Чер., что не сильно изменилось от былого состава 6В4Д.
Учитывая все обследования и снегомерные наблюдения можно сделать вывод, что данная полоса не нуждается в рубках ухода или в других каких-либо мероприятиях.
Полоса (Б), посаженная в 1934 году имела состав 6В3Д1Кл. На сегодняшний день состав по данным обследования следующий: 7Кл2ВЧер.
По уровню жизнеспособности каждой древесной породы полоса (Б) в целом имеет четвертый класс жизнеспособности (очень низкий). Это связано с тем, что основная масса деревьев (более 75%) представлена сухостойными и суховершинными, данные представлены в приложении…
Категория интенсивности повреждения после снеготаяния при обследовании сильное. Число деревьев с изломом стволов достигает 50%.
Показатели интенсивности повреждения деревьев представлена в приложении…
По категории жизнеспособности всего насаждения состояние очень низкое: почва плотная, травяной покров густой с большим количеством корневищных растений.
При перечете 100 деревьев главной породы средняя длина составила 462 м, что от всей длины полосы 60%. Учитывая эти показатели при перечете на длину всей полосы, среднее расстояние между деревьями составит 4,6 м. Полоса в этом случае уже не является плотной и не сможет выполнять снегозадерживающую функцию. Этот факт доказывает, что глубина снежного покрова при измерении должна быть большая, она и составила в среднем 350 см в наиболее снегозаносимый месяц, что на порядок выше, чем в полосе (А).
Учитывая все недостатки полосы (Б) наиболее эффективным премомо улучшения всего участка Кизнер – Янаул (1119-1120 км), а также сохранение в хорошем состоянии полосы (А) является расширение полевого межполосного интервала до 10 м за счет вырубки и полного уничтожения деревьев полосы (Б). Вторым приемом в этом случае будет являться объединение полосы (Б), межполосного пространства (4 метра) и несуществующей уже на данный момент полосы (Г).
Третий прием заключается в посадке запроектированных лесных пород, определенной схемой с учетом биофизических и аллелопатических свойств деревьев, представленные в подразделе 2.1.
При проектировании новой полосы, она будет находиться на одной границе с посаженной в 1934 году полосы (Г), то есть в 20 метрах от железнодорожного полотна, что соответствует ГОСТу 19843. Длина полосы составит 830 м, ширина 20 м, общая площадь 17 га.
Подробное описание проектировки новой полосы представлено в разделе 3.
Таблица 1
Признаки состояния древостоев насаждений для определения
степени потребности в назначении работ по разреживанию.
Первый период- период формирования защитных свойств и состава насаждения
Второй период- период поддержания защитных свойств и жизнеспособности насаждения
Признаки состояния древостоя в насаждении для определения потребности в его разреживании
Степень потребности в разреживании
Признаки состояния древостоя в насаждении для определения потребности в его разреживании
Степень потребности в разреживании
1
2
3
4
Сомкнутость крон деревьев не превышает 0,8. Дифференциация растений по их высоте в пределах одного вида главных пород имеет слабую интенсивность. Годичный прирост по высоте у деревьев за последние 2-3 года не уменьшился
Рубки не нужны в ближайшие 5 лет
Общая сомкнутость крон всех ярусов деревьев находится в пределах 0,7-0,8. Годичный прирост по высоте у главных пород существенно не снижается. Суховершинные и сухостойные экземпляры- единичны.
Рубки не нужны в ближайшие 5-6 лет
Сомкнутость крон деревьев не превышает 0,9. Дифференциация растений по их высоте выражена ясно. Около половины деревьев главных пород отстают по высоте от остальных экземпляров на 1,5-2,0 м. Годичный прирост по высоте имеет тенденцию к уменьшению. Началось отмирание у деревьев их нижних ветвей
Рубки будут нужны в ближайшие 3-4 года
Общая сомкнутость крон всех ярусов деревьев находится в пределах 0,8-0,9. Годичный прирост по высоте у главных пород снизился. Суховершинные и сухостойные экземпляры в верхнем ярусе насаждения отмечаются в количестве до 10-15%.
Рубки будут нужны в ближайшие 3-4 года
Сомкнутость крон деревьев не превышает 0,9. Дифференциация растений по их высоте выражена сильно. Более половины деревьев одного вида главных пород отстают по высоте более, чем 2,0 м. Годичный прирост по высоте за последние 2-3 года снизился. Нижних ветви на большинстве деревьев отмерли. Появились суховершинные экземпляры.
Рубки будут нужны в ближайшие 2-а года
Общая сомкнутость крон всех ярусов деревьев превышает 0,9. Годичный прирост по высоте у главных пород стал незначительным. Суховершинные и сухостойные экземпляры отмечаются в количестве более 15%.
Рубки будут нужны в ближайшие 2-а года
Таблица 2
Признаки состояния древостоев насаждений для определения
степени потребности в назначении работ по осветлению
Первый период- период формирования защитных свойств и состава насаждения
Второй период- период поддержания защитных свойств и жизнеспособности насаждения
Признаки состояния насаждения для определения потребности в осветлениии главных и ценных пород
Степень потребности в осветлении
Признаки состояния насаждения для определения потребности в осветлениии главных и ценных пород
Степень потребности в разреживании
1
2
3
4
Вершины деревьев главных и ценных пород в количестве не менее 70% выше сопутствующих деревьев и кустарников
Рубки не нужны
Основная масса деревьев главных пород (более 50%) находится в 1-м ярусе древостоя в достаточном количестве для занятия господствующего положения
Рубки не нужны
Вершины деревьев главных и ценных пород в количестве не менее 70% находятся на уровне или выше сопутствующих деревьев и кустарников
Рубки нужны в ближайшие 2-3 года
Основная масса деревьев главных пород (более 50%) , находящиеся под пологом менее ценных деревьев, не имеет суховершинности
Рубки нужны не позднее, чем через 5 лет
Вершины деревьев главных и ценных пород в количестве не менее 70% притеняются с боков сопутствующими деревьями и кустарниками
Рубки нужны в ближайшие 1-2 года
Основная масса деревьев главных пород (более 50%) , находящиеся под пологом менее ценных деревьев, имеет начальную стадию, но подающая надежду на выход в верхний ярус древостоя
Рубки нужны безотлагательно
Вершины деревьев главных и ценных пород в количестве не менее 50% полностью закрыты сопутствующими деревьями и кустарниками
Рубки нужны безотлагательно
Основная масса деревьев главных пород (более 50%) , находящиеся под пологом менее ценных деревьев, сухостойкая и суховершинная
Нужны санитарные рубки
Таблица 1
Показатели оценки уровня жизнеспособности одного дерева
Категория жизнеспособности
Внешние признаки деревьев одного вида
Класс жизнеспособности
1
2
3
Высокая
Основная масса преимущественно состоит из здоровых островершинных деревьев, усыхающие экземпляры- единичны
1
Пониженная
Основная масса преимущественно состоит из здоровых деревьев, но среди них преобладают туповершинные экземпляры. Количество усыхающих экземляров не превышает 25%.
2
Низкая
Основная масса деревьев (до 75 %) представлена суховершинными и сухими экземлярами.
3
Очень низкая
Основная масса деревьев (более 75 %) представлена сухостойкими и суховершинными и экземлярами.
4
Таблица 2
Показатели оценки уровня жизнеспособности насаждений
Категория жизнеспособности
Внешние признаки верхнего яруса насаждения
Класс жизнеспособности
1
2
3
Высокая
Верхний ярус преимущественно состоит из здоровых островершинных деревьев, усыхающие экземпляры в нем единичны. Санитарное состояние- хорошее, почва покрыта листовым отпадом или рыхлая, травяной покров отсутствует или он- редкий.
1
Пониженная
Верхний ярус преимущественно состоит из здоровых деревьев,но среди них преобладают туповершинные экземпляры, количество усыхающих деревьев не превышает 25%. Санитарное состояние- хорошее или удовлетворительное, травяной покров – не более средней густоты.
2
Низкая
Верхний ярус преимущественно состоит из суховершинных и сухих деревьев, сопутствующие породы в большинстве своем не усыхают. Санитарное состояние- плохое, почва- уплотненная или плотная, травяной покров –средней или большой густоты.
3
Очень низкая
В составе древостоя преобладают сухостойные экземпляры. Санитарное состояние- плохое или очень плохое, почва- плотная, травяной покров –густой с большим количеством корневищных растений.
4
3. Проектная часть.
3.1. Проект предлагаемых мероприятий.
Исходя из целевой направленности насаждения, существует ряд инженерных и лесоводственных задач в условиях железнодорожного транспорта .
К инженерным задачам, решаемым в процессе проведения рубок, относят:
* Формирование и постоянное поддержание у насаждения, у его отдельных частей такого строения, при котором бы в наибольшей мере реализовывались необходимые защитные и природоохранные их свойства;
* Регулирование в нужном направлении характера распределения и отложения снежных наносов внутри и около защитного отложения;
* реконструирование насаждений для повышения уровня защитной их эффективности и т. д.
К лесоводственным задачам, которые решаются в насаждениях при помощи рубок- ухода, следует относить:
* формирование устойчивых, долговечных и продуктивных насаждений;
* Регулирование характера взаимодействия древесных пород и кустарников в процессе их совместного произрастания, а также породного и качественного состава на основе учета условий местопроизрастания и биологических особенностей различных лесных пород;
* улучшение санитарного состояния насаждения;
* уменьшение отрицательных воздействий, факторов внешней среды на составляющие насаждения древесины и кустарниковые породы и повышение их устойчивости против этих факторов и т. д.
Учитывая все эти задачи, как уже было указано в подразделе 2.4. данного проекта, в основу проекта лягут ряд мероприятий: сплошная вырубка полосы (Б); объединение убранной полосы (Б), межполосного пространства между полосами (Б) и (Г), а также самой полосы (Г), и последним, заключительным этапом будет посадка.
По материалам обследования состояния насаждений (жизнеспособности и защитной эффективности), анализа характера смежных отложений и интенсивности повреждения ими лесных пород и других признаков были сделаны выводы, представленные в подразделе 2.4 данного проекта.
Наиболее эффективным приемом, как описано в подразделе 2.4, является расширение полевого межполосного интервала до 10 м. Увеличение межполосного пространства с 4 м до 10 м связано с тем, что на этом участке формировались смежные валы между полосой (А) и новой запроектированной.
Большое внимание уделено биологическим взаимовлиянием пород при выборе пород на посадку, а особенно возможность обмена между растениями, их выделениями, определяющихся способностью растений усваивать листьями и корнями органические вещества в летучем и нелетучем состоянии.
Описание таких взаимодействий представлено в подразделе 2.1.
На новой запроектированной полосе, длина которой составит 830 м, ширина 20 м, площадь 1,7 га, будет посажена лиственница сибирская и ясень обыкновенный. Выбором данных пород послужили рекомендации начальника дистанции защитных насаждений.
Биологическое влияние ясеня на фотосинтез лиственницы индифферентно, а минеральное питание – положительное. По Д. Д. Лавриенко (1952) и П. С. Погребняка (1963), при совместной культуре этих пород на свежих почвах, суглинках образуются высокопродуктивные насаждения. Занос древесины в 60-летних культурах достигает у лиственницы 400/500 м3/ га и ясеня 250-300 м3/ га, что вдвое превышает нормальный. Данные таких исследований представлены в приложении ?
Хороший рост ясеня в этих культурах авторы объясняют почвоулучшающим влиянием отпада лиственницы, в котором содержится много фософра и калия. Приведённые материалы не противоречат результатам биологического взаимовлияния этих пород- индифферентного для ясеня и положительного для лиственницы. (10).
ВЦНИИ под руководством Н. Т. Макарычева разработаны более эффективные схемы лесных полос. Для повышения устойчивости снегозадерживающих насаждений против снеголма, предложено отдельные полосы создавать более узкими, увеличивая ширину междурядий до 2,5- 3 м, а также увеличивая ширину разрывов в двух и многополосных насаждений, вынести кустарник из под полога насаждений в опушечные ряды или в стороны путей для эстетики. Следует помнить, что снеголому не подвергаются бес кустарниковые лесные полосы шириной до 18 м. Двусторонние кустарниковые опушки предусматриваются только в условиях, где не могут произрастать породы, хорошо оттеняющие почвы (3).
В данном варианте в состав проектируемой полосы тоже будет входить кустарник-акация желтая со стороны железнодорожного полотна. В основу взяты данные исследования Н. Т. Макарычева.
Лиственница сибирская ( Larix Sibirica Ledeb) – высотой до 40- 45 м, растет быстро, особенно после 10 лет,живет 300- 400 лет. Корневая система глубокая, хорошо развитая. Крона яйцевидно- конусовидная. Шишки созревают осенью. Размножается семенами. Светолюбива, морозоустойчива и зимостойка, хорошо растет на почвах суглинистых. К влаге среднетребовательна (7).
Ясень обыкновенный (Fraxinus excelsoin L.)– дерево высотой до 30-40м, в 10 лет достигает 4-5 м, живет до 180- 250 лет. Ствол стройный, кора пепельно-серая, гладкая, крона высоко поднята, мощная. Корневая система поверхностная. Цвете в мае, плоды созревают в сентябре. Относительно светолюбив, относительно холодостоек (7).
Акация желтая (Caragona arporescens Lam.) – кустарник или деревце высотой до 6 м, растет быстро, живет до 60 лет. Корневая система поверхностная. Размножается посевом семян, частично черенками. Хорошо возобновляется порослью. Относительно светлолюбива, засухоустойчива, переносит солонцеватость почвы, морозостойка (7).
По выше описанным данным, характеристика деревьев и кустарника соответствует климату Удмуртской республики, т. е. они, смогут произрастать в данных условиях.
По биологическим свойствам деревьев, в схеме посадки главной породой будет являться лиственница сибирская, а сопутствующей ясень обыкновенный, т. к. высота лиственницы на порядок больше, чем у ясеня, соответственно крона лиственницы тоже будет выше. Также, учитывая, что ясень обыкновенной является породой с поверхностной корневой системой, то в схеме он будет занимать среднее место, чтобы не происходило вываливания этой породы.
В отличие от полезащитных лесных насаждений, создаваемых по принципу продуваемой конструкции, железнодорожные полосы должны быть густыми и непроницаемыми для снего-ветрового потока. Они должны иметь трех-ярусную форму насаждений, при которой обеспечивается высокая степень густоты (сверху - вниз) (30).
При отсутствии кустарниковых изгородей защитная полоса, несмотря на мощно развитый полог сомкнутых древостоев, теряет свою работоспособность, так как становится продуваемой в нижнем ярусе насаждений (31).
При отсутствии второго яруса наблюдается разрыв густоты между третьим и первым ярусами насаждений.
Деревья первого яруса имеют важное значение в обеспечении эффективных действий защитных ветроломов (32).
На основании выше написанного и были подобраны на проектирование данные породы.
При значительной ширине лесной породы и высокой степени заносимости участка сплошные насаждения имеют ряд существенных недостатков:
Внутри таких посадок на значительной площади деревья и кустарники ежегодно подвергаются сильному снеголому. По этой причине в качественном отношении систематически обесцениваются;
Снеголом в насаждениях опасен в пожарном отношении и вызывает ежегодно трудоемкие работы по очистке лесных полос от поломанных деревьев и кустарников.
Для создания широких сплошных многорядных посадок требуется большое количество посадочного материала, значительно увеличивается объём лесокультурных работ и замедляются темпы обсадки заносимых участков пути.
В связи с недостатками сплошных насаждений и в результате исследований, произведенных инженером А. А. Поветьевым по изучению аэродинамической и снегосборной способности лесных полос на железных дорогах широко распространились конструкции так называемых полосных защитных лесонасаждений. Снежные отложения в насаждениях полосной конструкции размещаются главным образом в разрывах между посадками, и благодаря этому они не вызывают сильной поломки деревьев и кустарников (31).
Учитывая наблюдения Поветьева, отведено расстояние шириной 10 м для отложения снежных наносов в этих местах.
Схема проектируемой полосы представлена ниже, а также на плакате.
Схема проектируемой полосы вдоль линии железной дороги
Кизнер - Янаул (1119- 1120 км).
Расстояние междурядий, как показано на схеме, составляет 3 м, а между кустарниками 2 м. Расстояние в ряду между деревьями 0,75 м, а между кустарниками 0,5 м. При ширине полосы 20 м, закраина будет составлять половину ширины междурядий, т. е. 1,5 м. Ширина междурядий выбрана с учетом подбора необходимых механизмов при обработке и технических уходах в дальнейшем.
При посадке использован рядовой метод посадки, поэтому получается, что в схеме 2 ряда акаций желтой, 3 ряда лиственницы сибирской, 2 ряда ясеня обыкновенного.
3.2. Лесоводственное и технико-экономическое обоснование проекта
3.2.1. Расчетно-технические карты на производство работ при реконструкции насаждения участка Кизнер - Янаул (1119-1120 км)
Расчетно-технологические карты предусматривают выполнение в соответствии с действующими общими и зональными инструкциями комплекса рабочих операций при замене малоценных насаждений, путем полной или частичной расчистки площадей от нежелательных пород: подготовку почвы, ввод хозяйственно ценных пород с учетом условий местопроизрастания, выполнение полного цикла агротехнического ухода до перевода нового насаждения в покрытую лесом площадь, а также лесоводственные мероприятия.
Расчетно-технологические карты составлены с расчетом использования минимального количества марок распространенных в производстве и приспособленных к лесным условиям тракторов и машин.
Комплекс рабочих операций в технологическом процессе и подбор механизмов для их выполнения определяются исходной структурой, лесорастительными условиями участка и наличием техники в хозяйстве.
Оплата труда механизаторов (трактористов) и рабочих, занятых на агрегатируемых с тракторами машинах, принята в соответствии с последними положениями об оплате труда в лесном хозяйстве, с учетом предусмотренных средних нормативов для премирования работников за выполнение и перевыполнение заданий и плановых показателей.
Данные операции в расчетно-технологической карте представлены в таблице .
Первой операцией, как уже было выше сказано, является валка деревьев. Она будет производиться бензопилой «Урал». Для определения объема работ данные были взяты из таблиц Анучина по каждой породе. Зная объем вырубаемой древесины по каждой ступени толщины и средней высоте, можно определить конечный объем на данную операцию, сложив объемы по каждой ступени толщины с учетом количества деревьев.
Следующей операцией является трелевка деревьев, которая будет производиться трактором МТЗ-12 с использованием лебедки (троса). Объем будет такой же, как при валке деревьев в м3. Эти операции производятся в июне- июле месяце.
После трелевки последует корчевка пней в августе месяце. Используется корчевальная машина КМ-1 с гидравлическим управлением, предназначенная для полосной расчистки вырубок от пней и валежника, при подготовки площадей под лесные культуры. Машина состоит из трактора и ТДТ-55 и навесного корчевального оборудования, устанавливаемого впереди трактора с помощью двух специальных кронштейнов, которые крепят к раме трактора. Основные узлы корчевального оборудования- рама, рабочий орган, корчевальные зубья, съемные отвалы и гидроклины.
Рабочий орган представляет собой двух отвальный рычаг, в верхней части которого имеются проушины для присоединения штоков гидроцилиндров, а в нижней - три корчевальных клыка. При подходе агрегата к пню тракторист на расстоянии 1-1,5 м от пня отпускает корчевальное устройство и движением трактора вперед заглубляет клыки под пень. При включении гидроцилиндров ( на выталкивании штоков) клыки поворачиваются вверх и выкорчевывают пень. Эта же операция будет собирать порубочные остатки после валки, поэтому операция по расчистке площади включена не была. Следующая операция заключается в обработке почвы тем же трактором, а типом орудия будет являться плуг лесной комбиниронный (ПКЛ-70). Почва будет обрабатывается плугом ПКЛ-70 для посадки в дальнейшем культур в борозды.
Объем работ составит 1,7 га. Время проведения этой операции август- сентябрь. В данном случае плуг ПКЛ-70 будет использован в двух отвальном варианте, тогда ширина полосы составит 1,4 м, в том числе борозды 0,7 м. Глубина вспашки не менее 20см.
Перевозка техники будет являться следующей операцией: КРАЗом (трейлером). Необходимость данной операции заключается в перевозке тех агрегатов, которые самостоятельно на место проведения работ приехать не смогут или это не выгодно экономически. Агрызский участок дистанции защитных насаждений (ПЧЛУ-14)находится в 45 км от места проведения работ, поэтому объем работ составит 180 км (перевозка и отвозка техники 2 раза). Перевозка техники будет осуществляться в два этапа. Первый этап заключается в перевозке в июле- сентябре агрегатов: КМ-1 и ПНЛ-70. Трактор КМ-1 используется для подготовки почвы. Второй этап – перевозка посадочной машины МЛУ-1 весной.
Так же в данном предприятии этой машины не существует, то ее берут в аренду и она составит .Учитывая наличие своего посадочного материала в питомнике, необходимы следующие операции: выкопка и сортировка посадочного материала. Для определения объема работ данной операции необходимо знать потребность в посадочном материале. Потребность в посадочном материале определяется значениями: длина проектируемой полосы, шаг посадки, метод посадки (в данном случае рядовой), так же количество рядов каждой породы. Потребность в посадочном материале для акации желтой:
830 х 2/0,5=3,32 тыс. шт.
Лиственница: 830 х 3/0,75=3,32 тыс. шт.
Ясень: 830 х 2/0,75=2,213 тыс. шт.
Сумма посадочного материала всех культур 8,853 тыс. шт. Учитывая дополнение при посадке, которое берется 10% от всей суммы посадочного материала, общее количество посадочного материала составит 10 тыс. штук. Данная операция будет проводиться вручную. За выкопкой и сортировкой следует перевозка посадочного материала ЗИЛом-131. после выше описанного следует производить погрузку и разгрузку посадочного материала, которая будет осуществляться тоже вручную. Объем работ будет такой же, как при выкопке и сортировке 10 тыс. штук.
Перед посадкой культур необходимо надежно защищать корневую систему саженцев и сеянцев от подсыхания с целью предотвращения обезвозживания тканей растения и гибели микоризы на корнях. Корни посадочного материала следует тщательно заделывать в почву, не допуская загибов корней и пустот вокруг них. В противном случае сеянцы и саженцы плохо приживутся, и будут иметь замедленный рост (35). Поэтому следующей операцией после разгрузки будет являться прокопка посадочного материала вручную. Время проведения таких операций, как выкопка, сортировка, погрузка, разгрузка, прокопка является май месяц. Срок посадки выбран ранней весной. В этот период наибольшая корнеобразовательная способность посадочного материала и наиболее благоприятны приживания высаженных растений влажность, температура и почвы. Корни пород начинают расти раньше распускания почек. Рост их продолжается в течение ранней весны и начала лета.
Способ посадки механизированный. Взята лесопосадочная универсальная машина МЛУ-1, которая агрегатируется с трактором ТДТ-55. Шаг посадки будет равен 0,75 м для древесных пород и 0,5 м –для кустарника. При осуществлении этой операции будет задействовано 4 человека: 1 тракторист, 2 сажальщика и 1 оправщик. Объем работ составит 1,7 га. Высаженные на лесокультурную площадь растения приспосабливаются к новым условиям среды и восстанавливают поврежденную при выкопке корневую систему, при чем некоторая часть растений не приживается. В связи с этим проводят дополнение- посадку посадочного материала в культуре на месте погибших растений. Дополнение составляет 10% от всего посадочного материала.
Последующая операция- уход за лесными культурами. Основная задача уходов создать благоприятные экологические условия для роста и развития лесных культур, сократить период завершенного лесокультурного производства. Это достигается путем агротехнических и лесоводственных уходов в раннем возрасте, которые позволяют целенаправленно изменить водный, тепловой и питательный режим почв, а также микроклимат приземных слоев атмосферы и режимы освещения культур. Дополнение осуществляется вручную.
При агротехническом уходе, данном случае, используется культиватор лесной бороздной КЛБ-1,7, который агрегатируется с трактором МТЗ-82. Уход за культурами будет производиться, начиная с первого года. Посадки в течение 5 лет с уменьшением на один уход в каждом последующем году. В первый год 2-механизированный уход с культиватором КЛБ-1,7 и 3 ручных- путем скашивания. Во второй год –2 механизированных и 2 ручных. В третий год-1 механизированный и 2 ручных. В четвертый – 2 ручных. В пятый- 1 ручной уход.
Механизированный уход осуществляется в междурядьях, а ручной – в рядах. Ручной уход представляет собой рыхление почвы с удалением сорняков вокругсаженцев мотыгой. Сумма всех механизированных уходов составит по всем годам 5 раз, соответственно объем работ 4,920.Расчеты приведены ниже. При ручном способе будет обрабатываться не вся площадь, а только 0,0032 гектара в одном ряду.
Итого механизированных уходов:
1,7 х 830=1411 м2=0,14 га –уход в 1 ряду;
0,14 х 7=0,98 га –площадь ухода на 1 раз в 1 ряду;
0,98 х 5=4,9 га.
Итого ручных уходов:
0,0032 х 7=0,023 га площадь ухода на 1 раз в 1 ряду;
0,023 х 10=0,23 га или 2300 м2.
Ширина захвата культиватора 1,7 м, глубина рыхления 6-10 см. Норма выработки при механизированном уходе 1,3 га. Уходы будут производиться в течение вегетационного периода.
В лесных насаждениях железнодорожного транспорта, исходя из общих закономерностей роста, развития и формирования этих насаждений, а также целевого их назначения и предъявляемых к ним требований, применяют в молодом возрасте осветление, разреживание в дальнейшем по мере необходимости другой рубки.
Осветление проводят с целью сохранения в них как можно большего количества растений главных и других ценных лесных пород и создание для них лучших условий произрастания. Осветления ведутся при любой степени сомкнутости насаждения, начиная с момента обнаружения угрозы заглушения главных и ценных пород второстепенными. Своевременным и правильным проведением этого вида рубок ухода за ними обеспечивается формирование первого яруса насаждений из наиболее долговечных главных и ценных в хозяйственном и защитном отношениях пород, предупреждается вытеснение из древостоя таких пород и снижение срока защитной службы насаждений. В противном случае приходится прибегать к преждевременному проведению лесовосстановительных мероприятий, которые по своей трудоемкости и затратам в десятки раз превышают расходы на проведение всех видов рубок ухода, осуществляемых на протяжении всей жизни насаждений.
Признаки состояния древостоев для определения степени потребности и времени назначения работ по осветлению главных и ценных древесных пород применительно к первому и второму возрастным периодам представлены в приложении ?
В искусственных насаждениях с рядовым размещением древесных и кустарниковых пород по площади, осветление проводят тремя способами: вырубкой отдельных экземпляров деревьев и кустарников, наиболее сильно затеняющие главные и другие ценные породы (выборочный метод), вырубкой рядов кустарников, сопутствующих и временно- вспомогательных древесных пород, примыкающих к рядам осветляемой породы (рядовой способ); одновременной вырубкой подряд нескольких деревьев и кустарников (коридорный способ) с оставлением нетронутыми вырубкой узких лесных кулис из 3-5 рядов.
По рекомендациям директора дистанций защитных лесонасаждений, осветление лучше проводить на следующий год после последнего агротехнического ухода. В нашем случае возьмем первый период, то есть формирование защитных свойств и состава насаждений, как если бы рубки нужны были в ближайшие 1-2 года. Учитывая, что запроектированная полоса в проекте должна работать в дальнейшие годы на 100%, и мероприятий должно быть наименьшим в последующие годы, то в проекте лучше проводить осветление, начиная с шестого года после посадки в течение 5 лет.
Разреживание древостоев проводят преимущественно в первом и втором возрастных периодах жизненного цикла насаждения. Оно выполняется с целью формирования нужного состава и строения насаждений, обеспечения оптимальной площади питания и улучшение светового довольствия главных и иных ценных пород древостоя, поддержания и улучшения защитных и природоохранных функций насаждений, повышения их устойчивости и долговечности.
Признаки состояния древостоев насаждений для определения степени потребности в назначении работ по их разреживанию, применительно к возрастным периодам в жизни насаждений представлены в приложении ?
В первом возрастном периоде разреживание с учетом первоначальной густоты размещения растений в рядах, будет осуществлено за 4 приема через 5 лет. Это связано с тем, чтобы примерно к 20-25 годам расстояние между деревьями в рядах достигало оптимальной величины, насаждение выполняло снегозадерживающую функцию. Во второй период, начиная с 20 лет целесообразен 2-ой прием разреживания через 10 лет, и последний прием будет осуществлен в 66 лет, то есть через 20 лет от предыдущего. Сумма всех приемов разреживания составит тогда 7 раз.
Такое количество приемов разреживания взято для того, чтобы в последующем проводилось наибольшее количество рубок по улучшению состояния насаждения. Операции по осветлению и разреживанию в данном проекте проводиться не будут. Это связано с тем, что для определения объема работ этих операций необходимо знать запас насаждения через десять – двадцать - тридцать лет и так далее, а это произвести невозможно, так как за этот период времени насаждение может погибнуть от ветровала или снеголома.