棕榈藤采收方法与新型采藤机械的研制

袁东 姜忠斌 蔡道雄

（1 国家林业局北京林业机械研究所 北京 1000292 中国林业科学研究院热带林业实验中心 广西凭祥市 532600)

棕榈藤是热带森林宝库中的多用途植物资源，具有很高的经济价值。原藤是仅次于木材和竹材的重要非木质林产品。棕榈藤去鞘后的藤茎表皮呈乳白色，柔韧、抗拉强度大，是编织和制作各种高档特色家具与日用品如各种藤椅、藤凳、茶几、藤篮、藤箱、藤席、藤帽、藤背篓等以及各种工艺品的优良材料。在建筑领域，藤材也开始显见其身影，在中国2010年上海世博会上西班牙国家馆外墙就是由不同质地、颜色各异的藤条板进行装饰，从外面看就像一个用藤条编制的“大篮子”[1]。20世纪70年代以来，以原藤为主要原料的藤家具工业和国际贸易迅速发展，形成数十亿美元的国际市场，吸纳100余万人就业，对地区经济和社会发展起着举足轻重的作用[2]。分布于我国的省藤、黄藤等藤种是产藤区群众日常生活中不可缺少的重要资源和经济收入的一个来源，具有重要的经济价值和发展前景[3]。由于我国使用藤家具的历史悠久且制品精美适用，因此产品畅销国际市场。在我国，已有多种藤被开发利用，其中白藤、黄藤、单叶省藤等已成功栽培。人工种植棕榈藤，不仅有利于生态的保护，而且顺应了国内国际市场的需求。我国的海南岛和云南省的部分地区是棕榈藤的主要生长分布区，这些地区发展棕榈藤产业具有独特的环境优势，产业发展前景诱人，潜力巨大，被业内人士普遍称为“朝阳产业”[4]，当地农民大量种植棕榈藤，已初步取得可观的经济效益。但从总体上讲，随着世界藤具市场的不断扩大，棕榈藤资源显得十分紧缺。在加大保护现存天然资源力度、大力发展棕榈藤种植业的同时，需要加强研究和发展原藤综合利用技术，提高全藤利用率。提高原藤采藤得率，最大限度减少藤材采收损耗，是提高全藤利用率的重要环节之一。

1 棕榈藤形态特征与采收特点

棕榈藤作为攀援性很强的藤本植物，有刺，丛生，与支撑树木攀缠或藤株间相互缠绕，相伴而生。在藤的叶鞘、叶柄背面及藤叶羽片的边缘长有呈倒钩状的短刺或爪状刺，藤轴前端还有一条爪状倒钩刺纤鞭，藤躯及叶脉遍布借以攀缘的倒钩。倒钩极其尖锐坚韧，藤生长过程中倒钩刺深扎或剐挂被攀附的乔木枝干皮层，抓着力极大。藤躯依仗攀援器官攀附树木生长、延伸、绞缠，一些藤茎可以生长、延伸长达几十米，棕榈藤的这种特性为藤条的采收带来了极大的困难。棕榈藤约生长6年就可以采收。在我国，黄藤、单叶省藤等中径级藤种植株的工艺成熟龄为6年，白藤等小径级藤种工艺成熟龄为5年，可开始首次采收。然而，多年的生长观测结果表明，进入工艺成熟龄的藤株，其茎长生长正处于速生期，年生长量在1.0～1.5 m，持续2～3年甚至更长。因此，为了充分发挥植株的速生特性，有效提高原藤产量和经济效益，藤林的起始采收龄通常推迟到藤茎工艺成熟龄之后的2～3年，即黄藤、单叶省藤等中径级藤种的始采龄为9～10年，白藤等小径级藤种为7～8年。成熟的黄藤、单叶省藤等中径级藤藤茎长度可达50 m，带鞘茎粗3.0～5.0 cm，而白藤等小径藤可达30 m，带鞘茎粗0.9～1.2 cm[2]。

棕榈藤的采收工作主要包括将棕榈藤藤条从树丛中拖拽出以及去除藤叶及叶鞘等。采收时，从藤茎基部距地面15～20 cm砍断，然后用外力将棕榈藤茎拖离其生长攀附的树干，对藤茎进行脱鞘、去除杂叶等清理操作，将脱鞘后的藤茎打捆以便运输。因藤鞘布满尖刺不便抓握，通常藤茎的拖拽与脱鞘同步交替进行。棕榈藤的多刺性状和极强的攀援性使其与树木冠丛的缠绕十分紧固，采收必须借助一定的工具。采收大径藤(如玛瑙藤)至少需要2～3个人[5]。对于一根长达15 m以上的藤条，有时5～6个人也很难将其从浓密的冠丛中拉拽出来。当藤条攀援较高而拖拽困难时，只能将其从高处截断，这会造成大量藤材浪费[6]。

2 棕榈藤采收方法

棕榈藤的采藤方法因地域不同而略有区别。目前，棕榈藤的采收技术多是由生产实践发展而来，采藤工具缺乏专用性，采藤技术也主要是靠经验，采收效率不高，对原藤的浪费较大。对藤采收工作环境和采收技术的科学研究较少，尽管国外有相关方法的报道，但实际应用效果并不理想，仍处于摸索阶段。国家林业局北京林业机械研究所和中国林科院热林中心在“十一五”期间，开展了棕榈藤采割技术研究。针对当前棕榈藤采割作业中存在的问题，从采收作用力和影响采收作用力诸多因素的分析入手，对国内外现有棕榈藤的主要采收方法、采收工具进行了调研，对采收生产工艺路线、存在的主要问题等进行了重点研究，并依此研制了采藤机械，开发了棕榈藤采割新技术，研究工作取得了一定的科研成果，但也还需进一步深入和完善。

棕榈藤的采收按照藤拖拽动力划分为人工方式和机械方式。

2.1 常用的各种采藤工具

据国内外文献报道[2,7,8,11]，棕榈藤藤条的常用采收工具包括砍刀、剪切刀、修枝剪、切刀、钩刃切刀等(图1)，而国内钩刃砍刀最为常用。

图1 棕榈藤条的常用采收工具

马来西亚林业研究所的科研人员为去除攀附于大树上的大、中径棕榈藤上长满钩状硬刺的藤叶及叶鞘纤鞭，于20世纪90年代中后期，根据当地土著人爬树逐片砍掉藤叶的过程，研制了塑料管前套刀片和钩环套圆锯片等采收工具[3,7,8]，见图2。工具A：剪切工具由一段长140 cm、直径12 cm的聚氯乙烯管组成，其一端连接一个双槽的剪切刀刃，一根直径6 mm的钢绳与剪切刀连接，手摇绞盘用一根吊带连接到大树的基部(吊带的作用是在绞动时保护树皮免受损伤)，另一根6 mm的钢绳连接到藤株上和另一根吊带。然后绞动直至藤茎稳固和拉直。用一个弹弓将一根鱼线射过藤冠，用鱼线将6mm的钢绳带过去，而剪切工具连接在钢绳上。绞动绞盘，随着剪切工具沿藤茎向上移动而剪切掉藤株的叶片。工具B：几乎与工具A相同，不同之处在于聚氯乙烯管的直径为25 cm，其操作方法同A。工具C：由一个钢钩和一个圆形钢片(由一个圆锯片做成)组成，工具的顶端和底部连接在钢绳上，和工具A一样，藤茎被绞盘稳固和拉直。6 mm的钢绳投掷过藤株，将工具引到藤株的叶冠上，工具下端连接在另外的钢绳上，由于工具钩在一片叶子上，其钢绳连接在工具的下端而向下绞动，从上而下地剪断叶片。上述三种工具的作用都是试图使被采藤条在棕榈藤拖拽操作之前，去除藤条上长满钩状硬刺的藤叶及叶鞘纤鞭，使藤条更利于向下拖拽与树脱离，但从现场考察情况看，实际操作非常繁琐，难以控制，使用效果不尽人意。

图2 前套刀片和钩环套圆锯片等采收工具与使用方法示意图

图3 人工采藤方式

2.2 人工采藤方式

目前，比较常用的棕榈藤采收仍然是靠纯人力完成，见图3。

人工采藤通常包含以下几个过程：

⑴ 采藤人员选定拟采藤株，确定藤体拖拽方向，初步清理沿拖拽方向上的地面植物杂枝。

⑵ 去除棕榈藤根部的藤鞘，露出藤茎，用砍刀从藤茎基部距地面15～20cm处砍断。通常成熟棕榈藤的藤鞘与藤茎结合力较小，用砍刀背面磕震或击打即可使之分离，藤鞘脱落。击打时应避免碰伤已裸露的藤茎。

⑶ 借助人力将藤条从攀附的树上和藤丛中拖拽出。由于绝大多数的小径藤仅攀附于树冠层的边缘带，因此人力拖拽较为容易，而对于大径藤则十分困难。大中径棕榈藤常常缠绕攀援于较高的树木冠丛中，攀附器官粗大而繁茂，棕榈藤对树木冠丛的缠绕十分紧密，藤体之间的相互缠绕更加重拖拽藤的难度，这使得拖拽工作非常费力。随着藤体不断向外拖拽，藤茎、叶轴、轴鞭、鞘鞭相互间以及对支撑林木的攀附缠绕会越加牢固，拖拽所受到的阻力会越来越大。必须及时用砍刀直接切断或1～2个人爬上相邻的树木切断藤叶和纤鞭，降低阻力。同时，为减少拖拽阻力, 随着向下拖拽需要适时改变拖拽的方向。

⑷ 对已采下的藤茎进行脱鞘、去除杂叶等清理操作，将脱鞘后的藤茎打捆以便运输。脱鞘、去除杂叶工作有时是在藤条被拖拽的过程中完成的。白藤等小径藤的脱鞘，通常是将藤条环绕在一株树干上用力拉紧，通过藤条与树干的摩擦即可脱去带刺的叶鞘露出藤茎；而大中径藤通常用砍刀敲震，沿藤茎方向将藤鞘撕裂、剥离才能完成。将大中径藤的茎截成3～4 m长一段，每20根扎成一捆，小径藤的茎则截成6～8 m长，并从中部弯曲(呈U型)，每100根扎成一捆[3]，然后运出藤林。

人工采藤通常采用上述刀砍手拉的方法，采收速度和效率非常低，而且劳动强度极大，通常需用3～4个壮劳力合作才行[9]。据报道[10]，玛瑙省藤人工采收时往往需要5～6人用30 min或者1个人用6～7 h才能采割完一条攀援至树冠的藤条。而为减少拖拽阻力切断棕榈藤轴鞭、鞘鞭的操作，只有对高度不高的情况才有可能实现；太高时，有时还需要锯断藤条攀援的主要树枝或者在树冠处将藤茎切断，导致被攀援植物的折损或造成藤茎余留部分被废弃。这种方法往往受人工拉力所限拖拽下的藤条只占全部藤条的三分之一，大部分藤条因无法拉下而被遗弃在树冠上，造成藤茎的很大浪费或林木的破坏。我国目前主要使用这种方法，采藤使用的主要工具为钩刃砍刀。

图4 由机动车提供拖拽藤条的动力[2]

2.3 机械采藤方式

随着棕榈藤价值的升值，人们开始寻找更为有效的采藤方法。荷兰、马来西亚和印度尼西亚等国家先后研究了机械采藤法[2]。

2.3.1 机动车直接拖拽法

通过机动车辆(船)直接对藤条进行拖拽，或在机动车上安装绞盘，由车辆发动机提供动力对藤条进行拖拽，见图4。

相比传统的人工采藤方法，机械采藤效率大为提高，劳动强度明显降低。但这种方法也有很大的局限性和缺点：

⑴ 只适合略有起伏的平坦地或靠近路边的地方采用，而机动船只能在湖边采藤时才能使用。因场地限制，很难根据采藤拖拽需要而改变拖拽方向。

⑵ 在使用中，当发动机输出动力足够大时，对树冠和林木的损害太大。随着藤体被不断拖拽，支撑林木所受的横向力也会越来越大，树冠被破坏，大树枝甚至一棵树都会被拉断。而当发动机输出动力小于棕榈藤拖拽阻力时，发动机会被“憋灭”熄火，无法将藤拉出。

⑶ 在藤体被不断拖拽过程中，拖拽方向与支撑树木的夹角会变大，使得牵引端有被向上抬起的趋势，导致机动车因轮胎附着力降低而打滑，而安装绞盘拖拽时车辆甚至被拉向树丛。

2.3.2 机动车去鞘拖拽法

据国外报道[5]，对机动车直接拖拽法进行改进试验(见图5)，在机动车后(前)安装可用来缠绕藤茎的绞盘，或在绞盘前安装可去除藤叶及其叶鞘的小机械装置，或在藤冠下方放置一个对藤叶和叶鞘具有剪除作用刀片的滑轮，对藤叶和叶鞘先行剪除，可使藤条卷绕易拉。但这些方法通常也只适宜小径藤的采收。使用机动车去鞘拖拽法采收藤条，可以减轻劳动强度，提高采收效率，但受棕榈藤生长地的空间限制，仅限于易于通行的平坦地区或江河湖边，不适用于多山地形；而且同样容易造成周围树木和棕榈藤的破坏。

图5 在藤冠下方放置专用的滑轮

3 新型采藤机械的研制

国家林业局北京林业机械研究所与中国林业科学研究院热带林业实验中心对国内外现有棕榈藤的主要采割方式、采收工具进行了调研，特别是对棕榈藤采收生产工艺路线、存在的主要问题进行了重点研究，研制出适合我国国情的效率高、体积小、重量轻、易携带、便于操作的采割机械，改变了传统刀砍手拉的采割方式，初步实现藤条采收的机械化[11]。研究成果被国家林业局认定为科技成果，并被国家知识产权局授予实用新型专利。

根据我国棕榈藤采割的实际需要，研制的采藤机械主要由棕榈藤采藤器和采藤辅助工具2大部分组成。

3.1 采藤器

主要由绳索系统、收索装置、松索装置、加力装置、倒索系统以及机身支架等几部分组成。采藤器在采藤全过程中提供稳定可持续的全部采藤的牵拽力。其工作原理是：先将采藤器用宽条带挂连定位于立木或伐根基部。将固定于采藤器绳索系统另一端端部的挂钩全部拉出并与由系紧藤条的宽条带相连，随着收索操作，收索装置将钢索连续缠绕收紧、绳索系统挂钩逐渐移近采藤器机身，藤条逐渐被拉离所攀附树木；当绳索系统将钢索全部缠绕收回(或在采藤过程中需要改变藤牵拽方向)时，将被拉藤条用倒索系统牵拉固定，同时在松索装置的作用下，将全部钢索松开、绳索系统挂钩拉出；沿藤条向上方向将宽条带移动、与藤条重新系紧，并与绳索系统挂钩相挂接，从而使采藤器继续在收紧装置作用下，将钢索继续缠绕收紧，被采藤条继续从攀附物中拉离；……，如此循环往复，直至藤条被全部被拉出为止。当因被采藤条缠绕严重、与支撑树攀附力过大，而使藤牵拽阻力增加导致操作困难时，使用加力装置可减轻工人的操作力。采藤器采藤设计拉力260 kg，单程拖拽距离可达18 m。

图6 采藤器

当藤条尚未被全部拉出，而钢索已全部缠绕收回到位或需调整和改变牵拽藤的方向时，使用倒索系统，采藤器松索装置可快速而方便地使收索轮体从工作状态转换为自由状态，方便绳索挂钩被重新拉出进行位置调整、重新与藤条的挂接。

3.2 采藤辅助工具

辅助工具主要包括：专用钩刀(图7)、高枝剪、导向轮、环形宽条带等。在实际采藤作业中，随着藤条被从攀附树木拉离的位移量的逐渐增加，藤株上的倒钩抓力在积极抵抗拖拽拉力的作用将逐渐加大，藤条将被越拉越紧，所需采藤拖拽拉力也越来越大。研究表明，来自于遍布叶轴、纤鞭、鞘鞭等处的刚刺，因深扎或剐挂被攀附的树木以及藤枝的相互缠绕，产生的拖拽藤的阻力约占总拖拽阻力的60%～70%以上，因此，需要及时将藤体布满倒钩的叶轴、轴鞭、鞘鞭等藤枝杂叶及时清理去除，从而保证采藤器的正常工作和采藤作业的持续进行。作为采藤辅助工具之一的专用钩刀，刀杆长度可调，最大工作高度可达5 m；钩刀杆复位后长度仅为1 m，便于林间携带；刀杆材料采用铝合金材料以减轻重量；刀头根据使用需要可换装钩锯，进行锯割操作。采藤辅助工具与采藤器配套使用，在采藤试验中取得良好的效果。使用专用钩刀还可较好的完成藤枝杂叶以及藤鞘去除工作。

图7 专用钩刀

3.3 新型采藤机械的特点

使用新型采割机械，应用采割新技术，改变了我国传统的刀砍手拉的采割方式，可提高采割效率30%以上、可使藤材生产综合成本降低20%以上。

(1)采藤器结构合理 设计紧凑，使用操作灵活、方便、效率高，全部采藤工作仅需2人即可完成。通常，一人操纵采藤器进行藤条的拖拽作业，另一人使用专用钩刀等辅助工具去除藤枝杂叶以保证拖拽藤条的顺利进行。随着采藤工作的进行，在辅助工具的配合使用下，可以根据拖拽藤条需要不使藤条反弹而调整和改变拖拽方向，减少藤条对林木的缠绕强度。

(2)节省人工。常规操作情况下，1人操作单台采藤器所提供的拖拽拉力可代替4～6名采藤工人人工拖拽同时产生的采藤拉力，大大降低了采藤的人工成本和工人的劳动强度。

(3)采藤机械便于携带。采藤机械体积小，重量轻，便携带。采藤器和采藤辅助工具分别装入两只特制工具包，工具包可手提或肩背，方便采藤人员林区携带。工具包可由2人分别携带，每人携带重量分别约为13 kg和4 kg，总体重量仅约17 kg。

(4)环保。由于采割机械不需使用消耗石化燃料的发动机提供动力，因此不会因采割机械的使用而污染环境。采藤机械的试验证明不会对主树造成损害。

(5)对场地要求小。对采藤使用现场没有特殊要求，充分考虑到采藤操作场地狭小、山陡路窄且坎坷不平、人工携带不能太重、操作人员文化水平不高等特点，可满足藤区采藤需要。

4 对棕榈藤采收方法的建议

提高采收效率，降低藤材生产成本，研究提出并应用新的采藤方法，使用机械代替或部分代替纯人工采藤已势在必行。北京林机所研制成功的新型采藤机械，使棕榈藤采收方法得到很大的改进，改变了传统的刀砍手拉的采藤方式，相对纯人工采藤而言大大提高了采藤效率，降低了采藤劳动强度，初步实现了采藤的机械化。

新型采藤机械研制和相关试验研究表明，藤株之间的相互簇拥、交织缠绕、盘根错节，大大增加采藤作业中牵拽藤条的阻力，从而加大采藤作业的工作难度。因此，建议在藤种植生产过程中，将棕榈藤的种植、培育与采收看成一个整体，充分考虑到棕榈藤生长形态特点以及未来给采收带来的不利影响，在藤种植、培育过程中采取一定的措施，为实现采藤机械化创造有利条件。为此，我们建议：

(1)种植棕榈藤时，尽量将藤间种于主干自下而上枝丫较多且树皮较为粗糙的树种周边，以利于藤体攀爬与攀附，使各藤株之间彼此分离、各自独立生长，减少藤株间的交错和缠绕。

(2)在棕榈藤生长管护过程中，当藤丛抽茎后，采取人工干预将藤茎人工引至附近支撑树上，使其相互分开，分别向上攀援，尽量减少相互簇拥缠绕。

(3)由于各藤种的生长形态的差异性和复杂性，依靠某一种采割机械解决包括黄藤、大叶省藤在内的所有藤种在采收生产中的所有问题，难度较大。必须针对不同藤种提出相应的采割方案并配套采用有效的采割机械。因此，需要继续开展对棕榈藤采收机械的深入研究，使棕榈藤采割机械适用性更加广泛。

(4)由于藤条的长度(生长时间)与采收难度基本上成正比，在确定一个经济合理的藤生产经营周期时除要考虑藤林自身生长因素外，还要考虑藤材采收难度、采收成本对藤生产成本的影响等因素，需要继续加大对棕榈藤经济合理的采收周期的研究。这对降低采收成本，最终降低藤生产综合成本，提高经济效益十分必要。

[1]王爱民、李新国，中国2010年世博会竹藤元素场馆剖析[J].世界竹藤通讯，2011（1）,43-48.

[2]江泽慧主编.世界竹藤[M].辽宁科学技术出版社，2002，425-430，592-603.

[3]王慷林、陈三阳、许建初，云南棕榈藤实用手册[M].云南科技出版社，2002，66，70-71.

[4]江泽慧、范少辉、张昌顺,等. 棕榈藤研究进展[J].江西农业大学学报, 2007, 29(6): 957-964, 1005.

[5]IDRC, Ottawa CA. IDRC-155e. Rattan: a report of a workshop held in Singapore [M]. 4-6 June 1979.Ottawa,Ont., IDRC (International Development Research Centre), Ottawa Canada. 1980, 22-24.

[6]K. M. Bhat and T. K. Dhamodaran. Rattan harvesting and processing technology in India: present and future. In: S. Chand Basha and K.M.Bhat (eds.)Rattan Management and Utilisation [M]. KFRI,India and IDRC, Canada.1993, 233-237.

[7]Wan Razali Wan Mohd., J. Dransfield, N.Manokaran. A guide to the cultivation of rattan[M]. Forest Research Institute Malaysia. Kepong,52109 Kuala Lumpur, Malaysia. Malaysia Forest Record, No. 35. Printed by: Percetakan Yayasan Islam Terengganu Sdn. Bhd. September 1992, 163-174.

[8]Chong, P. F., Othman Jusoh, Raja Bariza et al.(1998), New methods for harvesting rattan.In: Bacilieri, R. et S. Appanah (Eds): Rattan cultivation: Achievements, Problems, and Prospects, An International Consultation of Expert for the Project: Conservation, Genetic Improvement, and Silviculture of Rattans in South-East Asia [M]. 12-14 May, 1998, Kuala Lumpur,Malaysia. 98-103.

[9]蔡道雄、刁海林、贾红岩……等，棕榈藤最大采收牵拽拉力试验研究[J].木材加工机械2009（3）,1-4.

[10]杨丽森、吴玉章，棕榈藤材的利用现状及发展趋势[J].世界竹藤通讯,2008(3):1-5.

[11]袁 东，姜忠斌，蔡道雄……等，棕榈藤采割机械研制与采割新技术[J].木材加工机械,2010(5),22-28.