ВведениеПлощадь вырубаемых и погибающих в пожарах лесных насаждений на территории Российской Федерации по разным данным приближается к четырем миллионам гектаров в год [1, 2, 3, 4]. Площадь искусственного лесовосстановления значительно отстает от темпов убытия, по официальным данным составляет 800–900 тыс. гектаров в год [5]. Подобная ситуация наблюдалась много лет подряд. Площади, требующие лесовосстановления, постоянно увеличиваются [2, 6, 7].По этой причине в национальном проекте «Экология» 2019–2024 значительное внимание уделяется именно лесовосстановлению. В частности, предлагается изменить баланс выбытия (вследствие пожаров, повреждения насекомыми, промышленной вырубки, а также незаконной вырубки) и воспроизводства лесов (методами естественного, а главное, искусственного лесовосстановления) с 62,3 % в 2018 году до 100 % к 2024 году [1, 8, 9].В 2021 году Правительством Российской Федерации принята Стратегия развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года, в которой по базовому варианту к 2024 году, а по инерционному – к 2030 году баланс воспроизводства лесов в Российской Федерации должен быть 100 % [6, 9].В связи с этим в Российской Федерации активно внедряются прогрессивные методы искусственного лесовосстановления, в частности, посадка сеянцев с закрытой корневой системой [9, 10]. В соответствии с национальным проектом к 2030 году до 45 % площадей искусственного лесовосстановления должно воспроизводиться сеянцами с закрытой корневой системой [9, 11].Зарубежный опыт применения технологии посадки сеянцев с закрытой корневой системой довольно богат. Посадку растений с комом почвы начали практиковать в скандинавских странах с60-х годов ХХ века.На данный момент в таких странах, как Швеция, Финляндия, Норвегия, Канада и некоторых других восстановление лесов производится в основном сеянцами с закрытой корневой системой [12, 13].Данная технология лесовосстановления особенно хорошо зарекомендовала себя во влажном климате, на болотистых почвах скандинавских стран [9, 14].Технология посадки сеянцев с закрытой корневой системой позволяет добиться высокой приживаемости (вследствие хорошей сохранности корневой системы сеянцев в процессе перевозки и посадки) после высадки в неблагоприятных условиях за счет некоторого запаса питательных веществ в субстрате возле корней. Кроме того, расширяются сроки ведения посадочных работ, так как сеянцы с закрытой корневой системой можно высаживать на протяжении всего периода вегетации [9, 14, 15].В Российской Федерации использование технологии посадки сеянцев и саженцев с закрытой корневой системой началось значительно позже. Так, например, в Воронежской области выращивание таких сеянцев и саженцев в теплицах началось в 2012 году [16]. Темпы внедрения данного метода лесовосстановления в лесных хозяйствах до сих пор крайне низкие [14].Слабое распространение технологии посадки сеянцев с закрытой корневой системой обусловлено сразу несколькими объективными причинами.Посадочный материал с закрытой корневой системой изначально дороже обычного в два-четыре раза [16].Ручная посадка сеянцев с комом почвы по трудоемкости выше, так как объем и вес сеянцев с закрытой корневой системой значительно больше веса и объема обычных сеянцев с отрытой корневой системой. В связи с большим весом посадочного материала увеличивается и трудоемкость доставки его до мест посадки.Механизированная посадка сеянцев с закрытой корневой системой на территории Российской Федерации почти не применяется. Отечественная промышленность практически не выпускает подобную технику [17, 18].В настоящее время лесные хозяйства Российской Федерации ведут посадку леса как обычными сеянцами, так и сеянцами с закрытой корневой системой. При этом площади посадки сеянцами с закрытой корневой системой будут постепенно увеличиваться и к 2030 году, согласно проекту развития отрасли, должны составить 45%. [11]Очевидно, что в подобных условиях механизированная посадка леса должна осуществляться универсальными лесопосадочными машинами, которые должны быть способны высаживать как сеянцы с открытой корневой системой, так и сеянцы с закрытой корневой системой. При этом лесопосадочная машина должна быть невысокой стоимости, простой в эксплуатации и обслуживании, не требовать высокой квалификации рабочего персонала [19].Материалы и методыВ статье рассмотрены современные лесопосадочные машины, а также разработанные и запатентованные конструкции лесопосадочных машин. В качестве методов исследования использовали систематический и патентный поиск. Патентный поиск проводили по базам данных Яндекс.Патенты и Lens.org, используя следующую форму запроса ключевых слов: (reforestation) AND «planting material» OR (planting machine) OR (planting apparatus). Систематический поиск проводили по базам данных ELibrary.ru и Scopus c формированием следующего алгоритма запроса: (seedling planting) OR (tree planting), а также (машина лесопосадочная) ИЛИ (посадочный аппарат).  Таблица 1 – Сравнительная характеристика современных конструкций лесопосадочных машин Table 1 – Comparative characteristics of modern designs of planting machines №Тип конструкцииType of constructionАгрегатируется с тракторамиAggregates with tractorsМесто посадкиPlaceto plantПринцип посадкиThe principle of  plantingМатериал для посадкиMaterial for plantingПроизводительность шт/чProductivity pcs/hour1 Сажалка брикетов САБ -1АPlanting briquettes SUB-1A3-го тягового класса с номинальным тяговым усилием 30 кН3rd traction class with a nominal traction force of 30 kNв бороздуinto the furrowНепрерывного действияContinuous operationСаженцы с ЗКСSeedlings with  CRS500-550 2Лесопосадочная машина (Патент на полезную модель № 177604 U1)Forest planting machine (Utility model Patent No. 177604 U1)3-го тягового класса с номинальным тяговым усилием 30 кН3rd traction class with a nominal traction force of 30 kNв бороздуinto the furrowНепрерывного действияContinuous operationСеянцы с ЗКСSeedlings with CRSРасчетная производительность1000-1200Estimated capacity 1000-12003Машина для посадки сеянцев и саженцев с закрытой корневой системой (Патент № 2555009 C2)Machine for planting seedlings and seedlings with a closed root system (Patent No. 2555009 C2)3-го тягового класса с номинальным тяговым усилием 30 кН3rd traction class with a nominal traction force of 30 kNв бороздуinto the furrowНепрерывного действияContinuous operationСаженцы и сеянцы с ЗКСNursery raising with CRSРасчетная производительность 1000-1200Estimated capacity 1000-12004Лесопосадочная машина RisutecMP-160RisutecMP-160 forest planting machineЭкскаватор 14 – 20 тоннExcavator 14 - 20 tonsВ лункуInto the holeДискретнаяDiscreteСеянцы с ЗКСSeedlings with CRSДо 300Up to 3005Лесопосадочная машина М-РlanterМ-Рlanter Forest planting machineЭкскаватор 14 – 20 тоннExcavator 14 - 20 tonsВ лунку Into the holeДискретнаяDiscreteСеянцы с ЗКСSeedlings with CRSДо 300Up to 3006Лесопосадочная машина BrackeP11.aBracke P11.a forest planting machineЭкскаватор 14 – 20 тоннExcavator 14 - 20 tonsВ лунку Into the holeДискретнаяDiscreteСеянцы с ЗКСSeedlings with CRSДо 300Up to 3007Лесопосадочная машина с цепным посадочным аппаратом ВГЛТУForest planting machine with chain planting apparatus VGLTU3-го тягового класса с номинальным тяговым усилием 30 кН3rd traction class with a nominal traction force of 30 kNв бороздуinto the furrowНепрерывного действияContinuous operationСаженцы и сеянцы с ЗКС, саженцы и сеянцы с открытой корневой системой Nursery raising  with CRS, nursery raising an open root systemРасчетная производительность 1000-1200Estimated capacity 1000-1200Источник: собственные данные авторовSource: authors' own data  Из патентного и систематического поиска были отобраны наиболее релевантные конструкции лесопосадочных машин и оценена степень их сходства и различия по параметрам: агрегатирования с трактором, места посадки, принципа посадки, материала для посадки, производительности.Оценку степени сходства и различия отобранных конструкций проводили на основе статистического анализа – иерархической классификации – оценивающего удаленность параметров сравнения от центра на основании квадрата эвклидова расстояния методом межгрупповой связи.Результаты и обсуждениеСравнительная характеристика наиболее релевантных условиям систематического поиска конструкций лесопосадочных машин представлена в табл. 1, а иерархическая диаграмма на рис. 1.Анализ статистической диаграммы показывает, что максимально приближены внутри групп (на расстоянии 1,5 от центра) конструкции (5,6,4) и (2,3,7) из табл. 1, образующие две группы машин: А1 и Б1. На расстоянии 2,5 от центра располагаются конструкция 1 и группа А1 (5,6,4), образующие группу А2, что делает их менее схожими по пяти рассматриваемым параметрам из табл. 1. Рисунок 1. Иерархическая диаграмма сходства и различия конструкций лесопосадочных машинFigure 1. Hierarchical diagram of similarities anddifferences in the designs of planting machinesИсточник: Собственная схема авторовSource: Authors' ownschemeСамыми несхожими согласно диаграмме (на уровне 25 от центра) являются группы Б1 и объединенная группа А2. Данный анализ подтверждает наличие схожих достоинств и недостатков в указанных группах, которые более подробно рассмотрены далее.Разработанные конструкции лесопосадочных машин для посадки сеянцев с закрытой корневой системой имеют ряд недостатков.Например, машина для посадки саженцев с закрытой корневой системой САБ-1А осуществляет посадку в автоматическом режиме, дисковый сошник создает посадочную щель, в которую при помощи саженцепровода квадратного сечения подаются саженцы, корневая система которых уплотняется прикатывающим катком. Сажалке присущи определенные недостатки, главным из которых является некачественная посадка вследствие значительного отклонения саженцев от вертикали, нарушения глубины заделки и др. [20].Лесопосадочная машина для сеянцев с закрытой корневой системой (Патент на полезную модель № 177604 U1) [21] (рис. 2) работает так. Рисунок 2. Лесопосадочная машина (патент наполезную модель № 177604 РФ)Figure 2. Forest planting machine patent 177 604 RUИсточник: Патент на полезную модель [21] Source: Utility model patent [21]Сошник коробчатой формы выполняет посадочную щель нужной глубины, посадка осуществляется опусканием сеянца по сеянцепроводу под действием силы тяжести. Дно сеянцепровода выполнено под наклоном, задняя стенка имеет вырез, через который сеянец и попадает в борозду. Корневая система уплотняется катками. Сажалка также несовершенна, сеянец в момент заделки грунтом падает в борозду и никак не контролируется. Глубина посадки сеянца ограничивается глубиной борозды, угол же отклонения от вертикали при посадке может быть значительным.  Рисунок 3. Машина для посадки сеянцеви саженцев с закрытой корневой системойпатент № 2555009 C2Figure 3. A machine for planting seedlings andseedlings with a closed root system patent No. 2555009 C2Источник: Патент на полезную модель [20] Source: Utility model patent [20] Машина для посадки сеянцев и саженцев с закрытой корневой системой (Патент № 2555009 C2) (рис. 3) конструктивно более совершенна, механизм подачи – скатная доска и посадочный аппарат в виде ременных передач обеспечивают нулевую скорость саженца относительно почвы. Однако при работе лесопосадочной машины при перекладке растений из наклонного ременного транспортера в горизонтальный возможно повреждение саженца, кроме того, ременные передачи не обладают постоянным передаточным числом из-за проскальзывания, также ременные передачи склонны к провисанию [21].Зарубежные образцы современной лесопосадочной техники (например, Risutec MP-160 (Финляндия) (рис. 4), М-Рlanter (Финляндия) (рРис. 5) или Bracke P11.a (Швеция) (рис. 6)) имеют значительную стоимость и требуют наличия агрегатируемой тяжелой техники (с высокими энергозатратами), такой как экскаватор или харвестер. Эти машины требуют высоких затрат как при работе, так и при их обслуживании и хранении.В силу значительных отличий климатических условий на территории Российской Федерации от скандинавских стран (более сухой климат) посадку необходимо проводить в боле сжатые сроки весной и осенью, с учетом огромных площадей, требующих лесовосстановления, применение импортных машин дискретного типа становится нерациональным из-за их низкой производительности (до 300 шт./ч).Кроме того, подобным машинам сложно обеспечить линейную посадку лесных насаждений, а шахматная посадка значительно затрудняет дальнейший уход за саженцами [12, 14, 22, 23, 24, 25, 26].В соответствии с предъявляемыми требованиями в Воронежском государственном лесотехническом университете была разработана конструкция универсальной лесопосадочной машины с посадочным аппаратом цепного типа.Посадочная машина с цепным посадочным аппаратом (рис. 7) состоит из рамы 1, сошника 2, уплотняющих катков 3, цепного посадочного аппарата 4, приводных опорных колес 5, цепной передачи привода посадочного аппарата 6, кресла сажальщика 7 и ящика для посадочного материала 8.Лесопосадочная машина с цепным посадочным аппаратом высаживает сеянцы в посадочную щель, образуемую сошником при движении сажалки. Сажальщик перемещает сеянец из ящика для посадочного материала в захват цепного посадочного аппарата на его вертикальном участке корнями вниз. Захват переносит саженец на горизонтальный участок в посадочную щель, сохраняя его вертикальное положение, при этом обеспечивается нулевая скорость саженца относительно земли, до его засыпания почвой.Затем захват открывается и перемещается вверх. Корни растения уплотняются в почве при помощи уплотняющих катков. Шаг посадки можно регулировать, изменяя количество захватов на цепях посадочного аппарата. Рисунок 4. Лесопосадочная машина RisutecMP-160Figure 4. Risutec MP-160 forest planting machineИсточник: Forestry machinery for productive silviculture. URL:  https://risutec.fi/ (дата обращения: 18.09.2021).Source: Forestry machinery for productive silviculture. URL: https://risutec.fi/ (date of access: 18.09.2021) Цепной посадочный аппарат нового типа (рис. 8) состоит из двух цепей 1, соединенных между собой втулками 2, захватов 3, оси которых расположены во втулках, блока приводных звездочек 4, ведомых звездочек 5, планки открывания захватов 6, успокоителя 7, ответного механизма 8.В лесопосадочной машине захваты цепного посадочного аппарата выполнены качающимися, для этого ось каждого захвата располагается во втулке, прикрепленной к цепи. Захват будет сохранять горизонтальное положение, при этом саженец будет располагаться вертикально до самого засыпания растения грунтом. Нужная ориентация захвата обеспечивается за счет ответного механизма и ролика, соединенного с осью захвата. Захваты выполнены постоянно закрытыми. Открытие захватов происходит только при помещении сеянца в захват на вертикальном участке и после засыпания грунтом в момент освобождения сеянца в конце цикла посадки. Рисунок 5. Лесопосадочная машина М-РlanterFigure 5. M-Planter planting machineИсточник: M-Planter-M- Planter Oy. URL: http://www.m-planter.fi/en/M-Planter.html (дата обращения: 18.09.2021)Source: M-Planter-M- Planter Oy. URL: http://www.m-planter.fi/en/M-Planter.html (date of access: 18.09.2021) Рисунок 6. Лесопосадочная машина BrackeP11.aFigure 6. Bracke P11.a planting machineИсточник: Посадочный агрегат Bracke P11.a. URL: http://reforestation.ru/aggregates/p11/ (дата обращения: 18.09.2021).Source: Posadochnyj agregat Bracke P11.a. URL: http://reforestation.ru/aggregates/p11/ (date of access: 18.09.2021).  Рисунок 7. Схема лесопосадочной машиныс цепным посадочным аппаратомFigure 7. Diagram of a forest planting machinewith a chain planting apparatusИсточник: Собственная схема авторовSource: Authors' own scheme Привод посадочного аппарата осуществляется от приводных опорных колес. Защита посадочного аппарата и его привода от перегрузки осуществляется предохранительной муфтой.Главным достоинством цепного посадочного аппарата является то, что нулевая скорость сеянца относительно земли обеспечивается не в одной точке внизу траектории, как у лучевого посадочного аппарата, а на некотором отрезке, что значительно повышает качество посадки.ЗаключениеРазработанные универсальные лесопосадочные машины достаточно просты конструктивно. Большинство узлов и механизмов данных лесопосадочных машин унифицировано с уже выпускаемыми лесопосадочными машинами (например, СЛН-1). Эксплуатация и обслуживание этих машин также не вызовет затруднений, так как новая машина агрегатируется с теми же тракторами, что уже имеются в лесном хозяйстве страны.   Рисунок 8. Цепной посадочный аппаратнового типаFigure 8. A new type of chain landerИсточник: Собственная схема авторовSource: Authors' own scheme В условиях, когда требуется посадка сеянцев как с открытой, так и с закрытой корневой системой, универсальность данных лесопосадочных машин позволит сократить номенклатуру машин в лесном хозяйстве и уменьшить затраты на их хранение и эксплуатацию