ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2024.250.303-317isplta-395Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОКTECHNOLOGY AND EQUIPMENT OF LOGGING INDUSTRIESПрактическое исследование динамики температур слоев лесного почвогрунта криолитозоныPractical study of the temperature dynamics of the layers of the forest soil of the cryolithozonehttps://orcid.org/0009-0002-2899-0977НовиковМ. С.NovikovM. S.

Новиков Марат Семенович – аспирант кафедры «Технологии и оборудование лесного комплекса»

677007, Сергеляхское ш., 3-й км, д. 3, г. Якутск

 

Novikov Marat S. – PhD student of the Department of Technology and Equipment of the Forest Complex

677007. Sergelyakhskoe sh. 3rd km 3. Yakutsk

715888@bk.ruКуницкаяО. А.KunitskayaO. A.

Куницкая Ольга Анатольевна – профессор кафедры «Технология и оборудование лесного комплекса», доктор технических наук

677007, Сергеляхское ш., 3-й км, д. 3, г. Якутск

 

Kunitskaya Olga A. – DSc (Technical), Professor of the Department of Technology and Equipment of the Forest Complex

677007. Sergelyakhskoe sh. 3rd km 3. Yakutsk

 

iola.ola07@mail.ruГригорьевИ. В.GrigorievI. V.

Григорьев Игорь Владиславович – профессор кафедры «Технология и оборудование лесного комплекса», доктор технических наук

677007, Сергеляхское ш., 3-й км, д. 3, г. Якутск

 

Grigoriev Igor V. – DSc (Technical), Professor of the Department of Technology and Equipment of the Forest Complex

677007. Sergelyakhskoe sh. 3rd km 3. Yakutsk

 

silver73@inbox.ruАрктический государственный агротехнологический университетРоссияArctic State Agrotechnological UniversityRussian Federation2024261120240250303317Copyright © Новиков М.С., Куницкая О.А., Григорьев И.В., 20242024Новиков М.С., Куницкая О.А., Григорьев И.В.Novikov M.S., Kunitskaya O.A., Grigoriev I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/395

Установление принципов воздействия температуры слоев лесного почвогрунта криолитозоны на их физико-механические свойства обеспечивают производить более точные оценки данных результатов взаимосвязи лесных машин с почвогрунтами. В статье представлены методика, приборы и данные, полученные при температурных исследованиях температуры мерзлотного почвогрунта. Уменьшению неблагоприятного влияния колесной системы лесовозных машин на почвогрунты лесосек посвящено очень большое количество теоретических и практических разработок, отечественных и зарубежных авторов. Целесообразно указать огромный вклад в эти теоретические и практические разработки научной школы «Инновационные разработки в области лесозаготовительной промышленности и лесного хозяйства». В рамках данной научной школы только за последние годы защищено более десяти кандидатских и докторских диссертаций по научной специальности 05.21.01, посвященных вопросам снижения экологического ущерба при проведении рубок леса и, прежде всего, уменьшению неблагоприятного воздействия на почвогрунты лесосек. Однако слабым местом данной теории является отсутствие учета изменения теплового режима мерзлотного почвогрунта, который, по определению, является многослойной системой.

Cryolithozone forests belong to especially ecologically vulnerable forests. During logging operations, skidding operations have the greatest negative impact on the forest ecosystem. The most negative factor of skidding during the logging season is overconsolidation and destruction of forest soil structure on the skidding shafts and technological corridors. Intensive rutting leads not only to critical damage to the forest ecosystem, but also significantly reduces the efficiency of forest machines. At frosts of more than – 40° C forest machines cannot work due to frost brittleness of metal construction. Therefore, a significant volume of harvesting falls precisely on the moderately warm period of the year. Establishing the principles of the impact of the temperature of forest soil layers of the cryolithozone on their physical and mechanical properties provides more accurate assessments of these results of the relationship between forest machines and soil. The article presents the methodology, devices and data obtained in full-scale experimental studies to determine the influence of permafrost soil temperature. Reducing the unfavorable impact of forest machine drivers on the soil of harvesting areas is devoted to a very large number of theoretical and practical developments of domestic and foreign authors. It is expedient to point out a huge contribution to these theoretical and practical developments, which was made by the participants of the leading domestic sectoral scientific school «Innovative developments in the field of logging industry and forestry». Within the framework of this scientific school only for the last years more than ten candidate and doctoral dissertations on scientific specialty 05.21.01 «Technology and machines of logging and forestry», devoted to the issues of reducing environmental damage during logging, and, above all, to reducing the negative impact of forest machine drivers on the soil of harvesting areas, have been defended. However, the weak point of this theory is the lack of consideration of changes in the thermal regime of permafrost soil, which, by definition, is a multilayer system. Without taking into account the thermal regime of soil layers, the theoretical methods of assessing and predicting the impact of forest machine drivers on it are not accurate enough.

мерзлотные почвогрунтылесные машинылесозаготовкиуплотнение почвогрунтовэкспериментальные исследованияpermafrost soilsforest machinesloggingsoil compactionexperimental studiesМатериалы исследования получены за счет гранта Российского научного фонда № 23-16-00092, https://rscf.ru/project/23- 16-00092/ReferencesАндреева В.В., Максимов Г.Т., Спектор В.В. и др. Температурный режим многолетнемерзлых пород на постпиоргенных участках Севера Колымской низменности // Успехи современного естествознания. 2021. № 8. С. 29–40.Andreeva V.V., Maksimov G.T., Spektor V.V. et al. Temperature regime of perennially frozen rocks in the post-pyorogenic areas of the North of the Kolyma Lowland. Advances in current natural sciences, 2021, no. 8, pp. 29–40. (In Russ.)Анисимов О.А., Анохин Ю.А., Лавров С.А. и др. Континентальная многолетняя мерзлота // Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. 2012. С. 301–359.Anisimov O.A., Anokhin Y.A., Lavrov S.A., et al. Continental Permafrost. Methods of Assessment of Climate Change Consequences for Physical and Biological Systems. M.: Institute of Global Climate and Ecology, 2012, рp. 301–359. (In Russ.)Бобжов В.Е., Калистратов А.В., Степанищева М.В. Исследование модуля деформации лесной почвы в сосновых древостоях с учетом действия боковых корней // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 2 (22). С. 187–190.Bobzhov V.E., Kalistratov A.V., Stepanischeva M.V. Investigation of forest soil deformation modulus in pine stands taking into account the action of boko roots. Systems. Methods. Tekhnologii, 2014, no. 2 (22), pp. 187–190. (In Russ.)Бондарев А.Г., Сапожников П.М., Уткаев В.Ф. и др. Изменения физических свойств и плодородия почв при их уплотнении движителями сельскохозяйственной техники // Сборник науч. тр. ВИМ. Т. 118–1988. С. 46–57.Bondarev A.G., Sapozhnikov P.M., Utkaev V.F. et al. Changes in physical properties and fertility of soils during their compaction by agricultural machinery movers. M.: Collection of scientific works of VIM, vol. 118–1988, pp. 46–57. (In Russ.)Бурмистрова О.Н., Чемшикова Ю.М. Сохранение почвенного покрова от разрушения при воздействии гусеничных движителей // Транспортные и транспортно-технологические системы : матер. Междунар. науч.-технич. конференции / под ред. Н.С. Захарова. Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2019. С. 38-41.Burmistrova O.N., Chemshikova Y.M. Preservation of soil cover from destruction under the impact of caterpillar movers. Transportation and transport-technological systems: Proceedings of the International Scientific and Technical Conference. Ed. by N.S. Zakharov. Tyumen: Tyumen Industrial University, 2019, pp. 38–41. (In Russ.)Виногоров Г.К. Некоторые лесоэксплуатационные характеристики почвенно-грунтовых условий и рельефов // Вопросы технологии и механизации лесосечных работ: сб. науч. тр. ЦНИИМЭ. 1972. № 123. С. 3–9.Chemshikova Yu.M. Reduction of the negative impact of tracked all-terrain vehicles for forestry and logging on forest soil : diss. … Candidate of Technical Sciences. Ukhta, 2019. 153 p. (In Russ.)Гончарова О.Ю., Матышак Г.В., Бобрик А.А. и др. Температурные режимы северотаежных почв Западной Сибири в условиях островного распространения многолетнемерзлых пород // Почвоведение, 2015, № 12, С. 1462–1473.Concept for the development of the timber processing industry of the Republic of Sakha (Yakutia) until 2016: Order of the Government of the Republic of Sakha (Yakutia) of 02.07.2012, № 662-r, 2012. 23 p. (In Russ.)Григорьев И.В., Никифорова А.И., Пелымский А.А., Хитров Е.Г., Хахина А.М. Экспериментальное определение времени релаксации напряжений лесного грунта // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. 2013. № 8 (137). С. 77–80.Features of the contact interaction of the skidding system with frozen soil. Forestry Journal, 2019, no. 1. 14 с. (In Russ.)Григорьев И.В., Тихонов И.И., Григорьева О.И. и др. Поиск новых технических решений для повышения экологической совместимости лесных машин с лесной средой // Интенсификация формирования и охраны интеллектуальной собственности: сб. матер. республиканской научно-практической конференции, посвящ. 75-летию ПетрГУ. Петрозаводский государственный университет. 2015. С. 9–11.Goncharova O.Yu., Matyshak G.V., Bobrik A.A. et al. / Temperature regimes of northern taiga soils of Western Siberia under conditions of island distribution of permafrost. Soil Science, 2015, no. 12, pp. 1462–1473. (In Russ.)Калистратов А.В., Григорьева О.И., Григорьев Г.В., и др. О важности исследований экологической эффективности процесса трелевки // Наука, образование, инновации в приграничном регионе: сб. матер. республиканской научно-практической конференции. Петрозаводский государственный университет, 2015. С. 7–9.Gray B.C., Zasukin D.P., Vyalykh P.Ts. / Influence of soil disturbances during clear-cutting on subsequent regeneration and growth of young trees. Forestry, 1991, no. 3, pp. 27–28. (In Russ.)Каляшов В.А., Шапиро В.Я., Григорьев И.В., и др. Исследование устойчивости массива оттаивающего почвогрунта при его динамическом взаимодействии с колёсной лесной машиной на склонах // Resources and Technology. 2022. Т. 19. № 1. С. 129–148.Grigoriev I.V., Nikiforova A.I., Pelymskiy A.A., Khitrov E.G., Khakhina A.M. Experimental determination of stress relaxation time of forest soil. Scientific notes of Petrozavodsk State University, 2013, no. 8 (137). pp. 77–80. (In Russ.)Концепция развития лесоперерабатывающей промышленности Республики Саха (Якутия) до 2016 года: Распоряжение Правительства Республики Саха (Якутия) от 02.07.2012 г. № 662-р, 2012. 23 с.Grigoriev I.V., Tikhonov I.I., Grigorieva O.I., et al. / Search for new technical solutions to improve the ecological compatibility of forest machines with the forest environment. Intensification of formation and protection of intellectual property: materials of the republican scientific-practical conference devoted to the 75th anniversary of Petrozavodsk State University. Petrozavodsk State University, 2015. pp. 9–11. (In Russ.)Коробов В.В. Многооперационные машины и окружающая среда // Лесная промышленность. 1993. № 5. С. 13–14.Kalistratov A.V., Grigoryeva O.I., Grigoryev G.V., et al. / On the importance of research into the ecological efficiency of the skidding process. Science, education, innovation in the border region: materials of the republican scientific-practical conference. Petrozavodsk State University, 2015, pp. 7–9. (In Russ.)Немцов В.П. Развитие машинной технологии лесозаготовок в России // Лесная промышленность. 1993. № 5. С. 12–13.Kalyashov V.A., Shapiro V.Y., Grigoriev I.V. et al. Study of stability of thawing soil massif during its dynamic interaction with a wheeled forest machine on slopes. Resources and Technology, 2022, vol. 19, no. 1, pp. 129–148. (In Russ.)Особенности контактного взаимодействия трелевочной системы с мерзлым почвогрунтом // Лесной журнал. 2019. № 1. 14 с.Korobov V.V. Multi-operational machines and environment. Forest industry, 1993, no. 5, pp. 13–14. (In Russ.)Рудов С.Е., Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Куницкая О.А., Григорьева О.И. Особенности контактного взаимодействия трелевочной системы с мерзлым почвогрунтом // ИВУЗ. Лесной журнал. 2019. № 1 (367). С. 106–119.Nemtsov V.P. Development of machine technology of logging in Russia. Forest Industry, 1993, no. 5, pp. 12–13. (In Russ.)Саввинов Д.Д. Гидротермический режим почв в зоне многолетней мерзлоты / Институт биологии Якутский филиал Сибирского отделения Академии наук СССР. Новосибирск, 1976. С. 4–15.Rudov S.E., Shapiro V.Ya., Grigoriev I.V., Kunitskaya O.A., Grigorieva O.I. Features of contact interaction of skidding system with frozen soil. Izvestiya vysshee obrazovaniya vysshee obrazovaniya. IVUZ. Forestry journal, 2019, no. 1 (367), pp. 106–119. (In Russ.)Серый B.C., Засукин Д.П., Вялых П.Ц. Влияние нарушений почвенного покрова при сплошных рубках на последующее возобновление и рост молодняка // Лесное хозяйство. 1991. № 3. С. 27–28.Savvinov D.D. Hydrothermal regime of soils in the zone of permafrost. Institute of Biology Yakutsk Branch of the Siberian Branch of the Academy of Sciences of the USSR. Novosibirsk 1976, pp. 4–15. (In Russ.)Стратегия развития лесопромышленного комплекса Республики Саха (Якутия) на 2020–2024 годы: Распоряжение Правительства Республики Саха (Якутия) от 27.03.2020 г. № 296-р, 2020. 29 с.Shapiro V.Ya., Grigoriev I.V., Rudov S.E., Zhukova A.I. / Model of the process of cyclic soil compaction in the strips adjacent to the skidding drag. Bulletin of Krasnoyarsk State Agrarian University, 2010, no. 2 (41), pp. 8–14. (In Russ.)Чемшикова Ю.М. Снижение отрицательного воздействия гусеничных вездеходов для лесного хозяйства и лесозаготовок на лесные почвогрунты : дисс. … канд. техн. наук. Ухта, 2019. 153 с.Shapiro V.Ya., Grigoriev I.V., Zhukova A.I., Ivanov V.A. / Investigation of memechanical processes of cyclic soil compaction under dynamic loads. Bulletin of Krasnoyarsk State Agrarian University, 2008, no. 1, pp. 163–175. (In Russ.)Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Жукова А.И., Иванов В.А. / Исследование механических процессов циклического уплотнения почвогрунта при динамических нагрузках // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2008. № 1. С. 163–175.Strategy for the development of the timber industry complex of the Republic of Sakha (Yakutia) for 2020-2024: Order of the Government of the Republic of Sakha (Yakutia) of 27.03.2020, no. 296-r, 2020. 29 p. (In Russ.)Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Рудов С.Е., Жукова А.И. / Модель процесса циклического уплотнения грунта в полосах, прилегающих к трелевочному волоку // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2010. № 2 (41). С. 8–14.Vinogorov G.K. Some forest exploitation characteristics of soil-soil conditions and reliefs. Voprosy tekhnologii i mechanizatsii lesoschichnykh raboty: Collected scientific works of the Central Research Institute of Forestry. Khimki, 1972, no. 123, pp. 3–9. (In Russ.)Яковлев Г.В., Увакин М.И. Влияние лесозаготовительной техники на водно-физические свойства почвы // Лесное хозяйство. 1985. № 1. С. 33–34.Yakovlev G.V., Uvakin M.I. / Influence of logging equipment on water-physical properties of soil. Forestry, 1985, no. 1, pp. 33–34. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.