苗圃機械化成套技術(shù)試驗與示范

張樹君， 吳兆遷， 史延輝， 牛曉華， 才麗華

(1.黑龍江省亞布力林業(yè)局，黑龍江 尚志 150633；2.國家林業(yè)局哈爾濱林業(yè)機械研究所，黑龍江 哈爾濱 150086；3.國家林業(yè)局林業(yè)機電工程重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150086)

研究與設(shè)計

苗圃機械化成套技術(shù)試驗與示范

張樹君1， 吳兆遷2，3*， 史延輝1， 牛曉華2，3， 才麗華2，3

(1.黑龍江省亞布力林業(yè)局，黑龍江 尚志 150633；2.國家林業(yè)局哈爾濱林業(yè)機械研究所，黑龍江 哈爾濱 150086；3.國家林業(yè)局林業(yè)機電工程重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150086)

苗圃機械化成套技術(shù)包括苗圃精細筑床技術(shù)、精少量播種技術(shù)、高密度苗木移植技術(shù)、苗圃高效噴藥技術(shù)、步道溝松土除草技術(shù)及高效起苗技術(shù)。該套技術(shù)累計試驗示范面積634畝，生產(chǎn)播種苗數(shù)量總計4 520千株，銷售苗木數(shù)量2 960千株，銷售收入126.7萬元；每年機械化作業(yè)成本減少10萬元以上，平均每畝可增加收入650元以上；其對提高苗木產(chǎn)業(yè)化水平、改善生態(tài)環(huán)境和生態(tài)效益、合理利用自然資源、提高我國育苗生產(chǎn)機械化的整體水平具有實際推進作用。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，工程量增加與年輕勞動力短缺的矛盾日益突出，苗木產(chǎn)業(yè)對機械化的需求更加迫切，應(yīng)用前景非常廣闊。

苗圃機械化；成套技術(shù)；試驗示范

經(jīng)過 “十五”國家科技攻關(guān)計劃課題和“十一五”國家科技支撐計劃課題的研究與開發(fā)，苗圃機械化精細作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)取得了重大突破。經(jīng)過“十二五”期間國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項目的實施[1]，我國的苗圃機械化成套技術(shù)已經(jīng)初具規(guī)模，其主要技術(shù)如下。

(1)苗圃精細筑床技術(shù)。新型苗圃精細筑床機實現(xiàn)了土壤精細作業(yè)，改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高了土壤墑情，這些都為育苗播種和苗木移植作業(yè)提供了良好的土壤條件。

(2)精少量播種技術(shù)。推式精少量播種機具有節(jié)約良種、提高生產(chǎn)率和苗木質(zhì)量、降低育苗生產(chǎn)成本等特點。牽引式覆土機是為精少量播種機配套的輔助設(shè)備，其載土量大、覆土均勻、作業(yè)效率較高。

(3)高密度苗木移植技術(shù)。采用全新的橫格式苗木移植方法，解決了植苗密度達不到我國育苗技術(shù)規(guī)程要求的關(guān)鍵問題。

(4)苗圃高效噴藥技術(shù)。根據(jù)我國北方苗圃床作育苗的生產(chǎn)工藝要求，為其集成配套了新型專用的床作苗木噴藥機械。

(5)步道溝松土除草技術(shù)。多次不同工序的機械化作業(yè)，使步道溝的土壤變得非常堅硬，雜草很難拔出，因此為其集成配套了新型步道溝松土除草機。

(6)高效起苗技術(shù)。解決了原有設(shè)備簡單原始、作業(yè)效率低，以及埋苗、丟苗現(xiàn)象嚴重的問題。

這些成果的整體技術(shù)水平居國內(nèi)領(lǐng)先地位。其中，高密度苗木移植技術(shù)的主要性能指標(biāo)達到了國際先進水平，該成果獲第二屆梁希林業(yè)科學(xué)技術(shù)三等獎，“苗圃機械化精細作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)裝備”獲第四屆梁希林業(yè)科學(xué)技術(shù)三等獎。整套技術(shù)被國家林業(yè)局立項為2015年度林業(yè)科技成果國家級推廣項目(編號：[2015]47)，由國家林業(yè)局哈爾濱林業(yè)機械研究所與黑龍江省亞布力林業(yè)局合作承擔(dān)實施。

1 苗圃機械化成套技術(shù)準備與集成

1.1機械化育苗生產(chǎn)工藝的確定

作為機械化育苗生產(chǎn)成套技術(shù)的試驗示范，必須要有一套先進、可行的生產(chǎn)工藝來指導(dǎo)，在深入調(diào)研、多次試驗、反復(fù)論證的基礎(chǔ)上，根據(jù)國家和各地方林業(yè)育苗技術(shù)規(guī)程的相關(guān)要求，項目組分別制定了紅松、樟子松、落葉松、云杉等常規(guī)樹種的機械化育苗生產(chǎn)工藝流程及其裝備配置模式，其中比較典型的是落葉松機械化育苗生產(chǎn)工藝流程及裝備配置，如圖1所示。

圖1 落葉松機械化育苗生產(chǎn)工藝流程及裝備配置

1.2 試驗樣機改進完善與集成

為了達到更好的試驗示范效果，項目組對原有成果樣機進行了改進和完善，并對其關(guān)鍵零部件的機械加工進行了工藝設(shè)計和工裝模具研制。

(1)精細筑床機：提高懸掛架橫梁強度，增大旋耕碎土深度，增加施肥打藥裝置接口[2]，拓展設(shè)備應(yīng)用范圍。改進后的精細筑床機主要規(guī)格及技術(shù)性能見表1，試驗示范樣機如圖2所示。

表1 精細筑床機主要規(guī)格及技術(shù)性能參數(shù)

型號2MCX-1100A苗床規(guī)格床面寬/mm1070～1130床高/mm220～250步道寬/mm570～630床側(cè)坡角/°55±5耕深步道犁/mm150～200旋耕器/mm130～180

續(xù)表

圖2 2MCX-1100A筑床機

(2)精少量播種機：改進傳動裝置，增加播種量的調(diào)整范圍[3]，探索實現(xiàn)橫條式播種和電動式驅(qū)動的可行性。改進后的播種機主要規(guī)格及技術(shù)性能見表2，試驗示范樣機如圖3、圖4所示。

表2 播種機主要規(guī)格及技術(shù)性能參數(shù)

型號2BTD-52BTRH-5作業(yè)幅寬/mm10001000播種行數(shù)/行55播種量/千?！-225～612～36種子破損率/%≤2≤1生產(chǎn)率/畝·h-13～63～6外形尺寸/mm1050×1600×6101050×1600×630

圖3 2BTRH-5紅松播種機

圖4 2BTD-5電動苗床播種機

覆土機為精少量播種機的輔助作業(yè)機械，用于苗床播種后的表土覆蓋作業(yè)?？芍苯酉驈S家增型訂購，覆土機主要規(guī)格及技術(shù)性能見表3，試驗示范樣機如圖5所示。

表3 覆土機主要規(guī)格及技術(shù)性能參數(shù)

型號2FT-1250覆土寬度/mm1080覆土厚度/mm5～15作業(yè)速度/km·h-12～36土箱容積/m3125配套動力/HP20馬力(147kW)以上拖拉機結(jié)構(gòu)質(zhì)量/kg520外型尺寸/mm3330×1900×1680

圖5 2FT-1250覆土機

(3)苗木移植機：采用60 V直流鋰電池為動力，既減少了環(huán)境污染，又徹底解決了高壓電(380 V)的安全隱患；改進了投苗機構(gòu)[4]，解決了設(shè)備的可靠性問題。改進后的苗木移植機主要規(guī)格及技術(shù)性能見表4，試驗示范樣機如圖6所示。

表4 苗木移植機主要規(guī)格及技術(shù)性能參數(shù)

設(shè)備型號2ZYZ-18A長×寬×高/mm2900×1950×1580整機質(zhì)量/kg1220動力額定電壓V60DC控制電壓/V12DC電池容量/AH40+40+10行走部分行走速度/m·h-1作業(yè)空駛9921286/2532履帶中心距/mm1750栽植部分開溝深度/mm150～160移植密度/株·m-2160～200株行距/mm90×50生產(chǎn)率/千株·h-1≥18機組作業(yè)人數(shù)/人10

圖6 2ZYZ-18A苗木移植機

(4)動刀式起苗機：集成配套新型振動式起苗機，增加作業(yè)寬度，提高主機架強度及適應(yīng)性；合理調(diào)整抖土裝置的結(jié)構(gòu)及梳齒密度，避免埋苗、丟苗。改進后的動刀式起苗機主要規(guī)格及技術(shù)性能見表5，試驗示范樣機如圖7所示。

表5 動刀式起苗機主要規(guī)格及技術(shù)性能參數(shù)

型號2Q-1380作業(yè)幅寬/mm1380作業(yè)深度/mm150～280作業(yè)速度/km·h-110～18(I檔慢速)振動頻率/次·min-1≤270(輸出軸低速檔)配套功率/HP30馬力(22KW)以上拖拉機結(jié)構(gòu)質(zhì)量/kg350外型尺寸/mm1310×1780×1233

圖7 2Q-1380動刀式起苗機

(5)苗圃噴霧機：集成配套技術(shù)，可直接向廠家增型訂購。苗圃噴霧機主要規(guī)格及技術(shù)性能見表6，試驗示范樣機如圖8所示。

表6 苗圃噴霧機主要規(guī)格及技術(shù)性能參數(shù)

型號2WP-500作業(yè)幅寬/m5藥箱容積/L500水泵流量/L·min-116～32系統(tǒng)壓力/MPa1～3配套功率/HP50馬力(37KW)以上拖拉機

圖8 2WP-500苗圃噴霧機

(6)步道松土除草機：集成配套技術(shù)，可直接向廠家增型訂購。步道松土除草機主要規(guī)格及技術(shù)性能見表7，試驗示范樣機如圖9所示。

表7 步道松土除草機主要規(guī)格及技術(shù)性能參數(shù)

型號2SDB-2400作業(yè)幅寬/mm2×400作業(yè)深度/mm120～180作業(yè)速度/km·h-118～36(Ⅰ或Ⅱ檔慢速)配套功率/HP48馬力(35KW)以上拖拉機結(jié)構(gòu)質(zhì)量/kg360外型尺寸/mm530×2160×1200

圖9 2 SDB-2400步道松土除草機

1.3 試驗基地準備與配套動力配置

項目合作單位黑龍江省亞布力林業(yè)局對項目非常重視，為確保項目的順利實施，每一項試驗示范他們都委派育苗技術(shù)人員指導(dǎo)協(xié)作，并自費配置一臺雷沃M554拖拉機作為試驗示范的配套動力，修善苗圃機耕道路，翻修樣機庫房和苗圃辦公配套設(shè)施。機耕道路修整及樣機庫房翻修如圖10所示。

2 苗圃機械化成套技術(shù)試驗示范

2.1苗圃精細筑床技術(shù)的試驗示范

新型苗圃精細筑床機實現(xiàn)了土壤精細作業(yè)，改善了土壤結(jié)構(gòu)，提高了土壤墑情，為育苗播種和苗木移植作業(yè)提供了良好的土壤條件。累計作業(yè)面積62畝，作業(yè)時間4天，作業(yè)效率比人工提高20倍以上，節(jié)約作業(yè)成本8 000元。苗圃精細筑床機試驗示范如圖11所示。

圖10 機耕道路修整及樣機庫房翻修

2.2 精少量播種技術(shù)的試驗示范

推式精少量播種機具有節(jié)約良種、提高生產(chǎn)率和苗木質(zhì)量、降低育苗生產(chǎn)成本等特點。牽引式覆土機是為精少量播種機配套的輔助設(shè)備，其載土量大、覆土均勻，作業(yè)效率高。累計作業(yè)面積20畝，作業(yè)時間2天，節(jié)約種子25%以上，節(jié)約種子成本和作業(yè)成本合計115 400元。播種機試驗示范如圖12所示，覆土機試驗示范如圖13所示。

圖12 播種機試驗示范

圖13 覆土機試驗示范

2.3 高密度苗木移植技術(shù)的試驗示范

采用全新的橫格式苗木移植方法，解決了植苗密度達不到我國育苗技術(shù)規(guī)程要求的關(guān)鍵問題。累計作業(yè)面積43畝，作業(yè)時間12天，作業(yè)質(zhì)量大幅提高，作業(yè)效率比人工提高2.5倍以上，節(jié)約作業(yè)成本15 000元。苗木移植機試驗示范如圖14所示。

圖14 苗木移植機試驗示范

2.4 苗圃高效噴藥技術(shù)的試驗示范

根據(jù)我國北方苗圃床作育苗的生產(chǎn)工藝要求，集成配套新型專用的床作苗木噴藥機械。累計作業(yè)面積136畝，作業(yè)時間2天，作業(yè)效率比人工提高6.5倍以上，節(jié)約作業(yè)成本1 350元。苗木噴藥機試驗示范如圖15所示。

圖15 苗木噴藥機試驗示范

2.5 步道松土除草技術(shù)的試驗示范

步道松土除草累計作業(yè)面積144畝，作業(yè)時間4天，作業(yè)效率比人工作業(yè)提高20倍以上，節(jié)約作業(yè)成本1 350元。步道松土除草機試驗示范如圖16所示。

圖16 步道松土除草機試驗示范

2.6 高效起苗技術(shù)的試驗示范

高效起苗技術(shù)試驗示范累計作業(yè)面積77畝，作業(yè)時間3.5天，作業(yè)效率比人工提高50倍以上，節(jié)約作業(yè)成本15 000元。起苗機試驗示范如圖17所示。

圖17 起苗機試驗示范

3 苗圃機械化成套技術(shù)試驗示范效果

3.1效益

綠水青山就是金山銀山，苗木的培育是營造綠水青山的基礎(chǔ)和前提。我國每年投入育苗生產(chǎn)的費用近千億元，實現(xiàn)育苗生產(chǎn)機械化不僅可以大幅度提高生產(chǎn)效率，還可以提高優(yōu)質(zhì)苗木的產(chǎn)量，經(jīng)濟效益無可估量。

項目執(zhí)行期間，累計試驗示范面積634畝，生產(chǎn)播種苗數(shù)量總計 4 520千株，銷售苗木數(shù)量2 960千株，銷售收入126.7萬元。每年機械化作業(yè)成本減少10萬元以上，平均每畝可增加收入650元以上。

(1)提高了苗木產(chǎn)業(yè)化水平：表現(xiàn)為作業(yè)效率高、質(zhì)量好、搶農(nóng)時，可解決目前春季農(nóng)忙季節(jié)雇工難的問題。育苗生產(chǎn)季節(jié)性較強，每年只有20～25天，尤其是苗木移植作業(yè)季節(jié)也正是農(nóng)業(yè)耕種、林業(yè)造林、森林防火的關(guān)鍵時期，人手緊缺，很難雇工。只有采用現(xiàn)代育苗生產(chǎn)機械化技術(shù)，才能大幅度提高生產(chǎn)效率，推進苗木產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

(2)改善生態(tài)環(huán)境、提高生態(tài)效益：表現(xiàn)為作業(yè)質(zhì)量好，可為我國的植樹造林提供優(yōu)質(zhì)苗木。苗圃精細筑床可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤墑情，為育苗播種和苗木移植作業(yè)提供良好的土壤條件。人工移植苗木時窩根現(xiàn)象很難避免，嚴重影響苗木質(zhì)量。窩根的苗木可以成活，但樹木難以茁壯成長。苗木移植機開溝深度大，苗木不窩根，覆土壓得實，保水性好，因此可以提高苗木的成活率和優(yōu)質(zhì)苗木的產(chǎn)出率。

(3)合理利用自然資源：表現(xiàn)為節(jié)約良種，減少過分采種對母樹林的破壞。精少量播種機不僅可以節(jié)約良種、提高生產(chǎn)效率，因其播種均勻，也可以提高優(yōu)質(zhì)苗木的產(chǎn)出率。采用精少量播種技術(shù)進行的播種作業(yè)可節(jié)省25%以上的優(yōu)質(zhì)良種。也就是說，采用該項技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的播種方式，相當(dāng)于把我國現(xiàn)有用于采種母樹林的面積或者采種量增加了四分之一。

(4)顯著提高了我國育苗生產(chǎn)機械化的整體水平[5]：我國目前整體苗圃育苗生產(chǎn)機械化程度約為30%，通過本項目的實施，育苗生產(chǎn)的機械化程度可以達到85%以上。

3.2 項目的應(yīng)用前景

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，在經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級過程中，將會有大量的人力和資金投入到環(huán)境與生態(tài)建設(shè)中，工程量增加與年輕勞動力短缺的矛盾將日益突出，苗木產(chǎn)業(yè)對實現(xiàn)育苗生產(chǎn)機械化的需求更加迫切，因此苗圃機械化精細作業(yè)成套技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。

[1] 吳兆遷，史延輝，牛曉華，等.苗圃筑床移植播種精細作業(yè)機具生產(chǎn)試驗分析[J].林業(yè)機械與木工設(shè)備，2013，41(3)：15-19.

[2] 吳兆遷，牛曉華，樊濤，等.2MCX-1100型精細筑床機實驗分析[J].林業(yè)機械與木工設(shè)備，2009，37(7)：17-19.

[3] 史延輝，吳兆遷，牛曉華，等.2RBT-5型推式播種機實驗分析[J].林業(yè)機械與木工設(shè)備，2012，40(10)：18-20.

[4] 吳兆遷，牛曉華，樊濤，等.2ZYZ-20型自行式苗木移植機試驗分析[J].林業(yè)機械與木工設(shè)備，2009，37(2)：19-22.

[5] 吳兆遷.新時期我國苗圃機械化的發(fā)展方向[J].林業(yè)機械與木工設(shè)備，2012，40(2)：4-7.

(責(zé)任編輯 張雅芳)

TestingandDemonstrationofCompleteSetsofTechnologiesforNurseryMechanization

ZHANGShu-jun1，WUZhao-qian2，3*，SHIYan-hui1，NIUXiao-hua2，3，CAILi-hua2，3

(1. Heilongjiang Yabuli Forestry Bureau，Shangzhi，Heilongjiang 150633，China；2. Harbin Research Institute of Forestry Machinery，the State Forestry Administration，Harbin Heilongjiang 150086，China；3. Key Lab of Forestry Electromechanical Engineering，the State Forestry Administration，Harbin Heilongjiang 150086，China)

Complete sets of technologies for nursery machinery include nursery fine bedding technology，precise and small-amount sowing technology，high-density seedling transplanting technology，efficient nursery pesticide spraying technology，sidewalk trench weed whacker cultivators and efficient seedling lifting technology.The complete set of technologies involve cumulative testing and demonstration area of 634 mu，4.52 million seedlings produced and sowed，2.96 million seedlings sold and sales revenue of 1.267 million Yuan and can realized reduced annual mechanized operation cost of over 100 000 Yuan and increased income of over 650 Yuan per mu，playing an actual advancing role in elevating the seedling industrialization，improving the ecological environment and ecological benefits，rationally utilizing natural resources and elevating the overall level of nursery production mechanization in China.With the rapid development of China’s economy and the constant advancement of urbanization，the conflicts between the increase in engineering quantities and the shortage of young labors are becoming increasingly prominent，resulting in more urgent demand for mechanization in the seedling industry.The complete sets of technologies have very broad prospects.

nursery mechanization；complete sets of technologies；testing and demonstration

S776.24

A

2095-2953(2017)12-0022-06

2017-10-26

林業(yè)科技成果國家級推廣項目“苗圃機械化精細作業(yè)成套技術(shù)集成與示范”([ 2015 ]47號)

張樹君(1965-)，男，高級工程師，多年從事營林生產(chǎn)、經(jīng)營管理、科研試驗等工作，E-mail：yblylc@163.com。

*通訊作者：吳兆遷(1961-)，男，研究員，碩士，多年從事營林機械設(shè)計與理論研究工作，E-mail：wuzq1234@126.com。