苗圃机械化成套技术试验与示范

张树君， 吴兆迁， 史延辉， 牛晓华， 才丽华

(1.黑龙江省亚布力林业局，黑龙江 尚志 150633；2.国家林业局哈尔滨林业机械研究所，黑龙江 哈尔滨 150086；3.国家林业局林业机电工程重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150086)

研究与设计

苗圃机械化成套技术试验与示范

张树君1， 吴兆迁2，3*， 史延辉1， 牛晓华2，3， 才丽华2，3

(1.黑龙江省亚布力林业局，黑龙江 尚志 150633；2.国家林业局哈尔滨林业机械研究所，黑龙江 哈尔滨 150086；3.国家林业局林业机电工程重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150086)

苗圃机械化成套技术包括苗圃精细筑床技术、精少量播种技术、高密度苗木移植技术、苗圃高效喷药技术、步道沟松土除草技术及高效起苗技术。该套技术累计试验示范面积634亩，生产播种苗数量总计4 520千株，销售苗木数量2 960千株，销售收入126.7万元；每年机械化作业成本减少10万元以上，平均每亩可增加收入650元以上；其对提高苗木产业化水平、改善生态环境和生态效益、合理利用自然资源、提高我国育苗生产机械化的整体水平具有实际推进作用。随着我国经济的快速发展和城镇化进程的不断推进，工程量增加与年轻劳动力短缺的矛盾日益突出，苗木产业对机械化的需求更加迫切，应用前景非常广阔。

苗圃机械化；成套技术；试验示范

经过 “十五”国家科技攻关计划课题和“十一五”国家科技支撑计划课题的研究与开发，苗圃机械化精细作业关键技术取得了重大突破。经过“十二五”期间国家农业科技成果转化项目的实施[1]，我国的苗圃机械化成套技术已经初具规模，其主要技术如下。

(1)苗圃精细筑床技术。新型苗圃精细筑床机实现了土壤精细作业，改善了土壤结构，提高了土壤墒情，这些都为育苗播种和苗木移植作业提供了良好的土壤条件。

(2)精少量播种技术。推式精少量播种机具有节约良种、提高生产率和苗木质量、降低育苗生产成本等特点。牵引式覆土机是为精少量播种机配套的辅助设备，其载土量大、覆土均匀、作业效率较高。

(3)高密度苗木移植技术。采用全新的横格式苗木移植方法，解决了植苗密度达不到我国育苗技术规程要求的关键问题。

(4)苗圃高效喷药技术。根据我国北方苗圃床作育苗的生产工艺要求，为其集成配套了新型专用的床作苗木喷药机械。

(5)步道沟松土除草技术。多次不同工序的机械化作业，使步道沟的土壤变得非常坚硬，杂草很难拔出，因此为其集成配套了新型步道沟松土除草机。

(6)高效起苗技术。解决了原有设备简单原始、作业效率低，以及埋苗、丢苗现象严重的问题。

这些成果的整体技术水平居国内领先地位。其中，高密度苗木移植技术的主要性能指标达到了国际先进水平，该成果获第二届梁希林业科学技术三等奖，“苗圃机械化精细作业关键技术装备”获第四届梁希林业科学技术三等奖。整套技术被国家林业局立项为2015年度林业科技成果国家级推广项目(编号：[2015]47)，由国家林业局哈尔滨林业机械研究所与黑龙江省亚布力林业局合作承担实施。

1 苗圃机械化成套技术准备与集成

1.1机械化育苗生产工艺的确定

作为机械化育苗生产成套技术的试验示范，必须要有一套先进、可行的生产工艺来指导，在深入调研、多次试验、反复论证的基础上，根据国家和各地方林业育苗技术规程的相关要求，项目组分别制定了红松、樟子松、落叶松、云杉等常规树种的机械化育苗生产工艺流程及其装备配置模式，其中比较典型的是落叶松机械化育苗生产工艺流程及装备配置，如图1所示。

图1 落叶松机械化育苗生产工艺流程及装备配置

1.2 试验样机改进完善与集成

为了达到更好的试验示范效果，项目组对原有成果样机进行了改进和完善，并对其关键零部件的机械加工进行了工艺设计和工装模具研制。

(1)精细筑床机：提高悬挂架横梁强度，增大旋耕碎土深度，增加施肥打药装置接口[2]，拓展设备应用范围。改进后的精细筑床机主要规格及技术性能见表1，试验示范样机如图2所示。

表1 精细筑床机主要规格及技术性能参数

型号2MCX-1100A苗床规格床面宽/mm1070～1130床高/mm220～250步道宽/mm570～630床侧坡角/°55±5耕深步道犁/mm150～200旋耕器/mm130～180

续表

图2 2MCX-1100A筑床机

(2)精少量播种机：改进传动装置，增加播种量的调整范围[3]，探索实现横条式播种和电动式驱动的可行性。改进后的播种机主要规格及技术性能见表2，试验示范样机如图3、图4所示。

表2 播种机主要规格及技术性能参数

型号2BTD-52BTRH-5作业幅宽/mm10001000播种行数/行55播种量/千粒·m-225～612～36种子破损率/%≤2≤1生产率/亩·h-13～63～6外形尺寸/mm1050×1600×6101050×1600×630

图3 2BTRH-5红松播种机

图4 2BTD-5电动苗床播种机

覆土机为精少量播种机的辅助作业机械，用于苗床播种后的表土覆盖作业。可直接向厂家增型订购，覆土机主要规格及技术性能见表3，试验示范样机如图5所示。

表3 覆土机主要规格及技术性能参数

型号2FT-1250覆土宽度/mm1080覆土厚度/mm5～15作业速度/km·h-12～36土箱容积/m3125配套动力/HP20马力(147kW)以上拖拉机结构质量/kg520外型尺寸/mm3330×1900×1680

图5 2FT-1250覆土机

(3)苗木移植机：采用60 V直流锂电池为动力，既减少了环境污染，又彻底解决了高压电(380 V)的安全隐患；改进了投苗机构[4]，解决了设备的可靠性问题。改进后的苗木移植机主要规格及技术性能见表4，试验示范样机如图6所示。

表4 苗木移植机主要规格及技术性能参数

设备型号2ZYZ-18A长×宽×高/mm2900×1950×1580整机质量/kg1220动力额定电压V60DC控制电压/V12DC电池容量/AH40+40+10行走部分行走速度/m·h-1作业空驶9921286/2532履带中心距/mm1750栽植部分开沟深度/mm150～160移植密度/株·m-2160～200株行距/mm90×50生产率/千株·h-1≥18机组作业人数/人10

图6 2ZYZ-18A苗木移植机

(4)动刀式起苗机：集成配套新型振动式起苗机，增加作业宽度，提高主机架强度及适应性；合理调整抖土装置的结构及梳齿密度，避免埋苗、丢苗。改进后的动刀式起苗机主要规格及技术性能见表5，试验示范样机如图7所示。

表5 动刀式起苗机主要规格及技术性能参数

型号2Q-1380作业幅宽/mm1380作业深度/mm150～280作业速度/km·h-110～18(I档慢速)振动频率/次·min-1≤270(输出轴低速档)配套功率/HP30马力(22KW)以上拖拉机结构质量/kg350外型尺寸/mm1310×1780×1233

图7 2Q-1380动刀式起苗机

(5)苗圃喷雾机：集成配套技术，可直接向厂家增型订购。苗圃喷雾机主要规格及技术性能见表6，试验示范样机如图8所示。

表6 苗圃喷雾机主要规格及技术性能参数

型号2WP-500作业幅宽/m5药箱容积/L500水泵流量/L·min-116～32系统压力/MPa1～3配套功率/HP50马力(37KW)以上拖拉机

图8 2WP-500苗圃喷雾机

(6)步道松土除草机：集成配套技术，可直接向厂家增型订购。步道松土除草机主要规格及技术性能见表7，试验示范样机如图9所示。

表7 步道松土除草机主要规格及技术性能参数

型号2SDB-2400作业幅宽/mm2×400作业深度/mm120～180作业速度/km·h-118～36(Ⅰ或Ⅱ档慢速)配套功率/HP48马力(35KW)以上拖拉机结构质量/kg360外型尺寸/mm530×2160×1200

图9 2 SDB-2400步道松土除草机

1.3 试验基地准备与配套动力配置

项目合作单位黑龙江省亚布力林业局对项目非常重视，为确保项目的顺利实施，每一项试验示范他们都委派育苗技术人员指导协作，并自费配置一台雷沃M554拖拉机作为试验示范的配套动力，修善苗圃机耕道路，翻修样机库房和苗圃办公配套设施。机耕道路修整及样机库房翻修如图10所示。

2 苗圃机械化成套技术试验示范

2.1苗圃精细筑床技术的试验示范

新型苗圃精细筑床机实现了土壤精细作业，改善了土壤结构，提高了土壤墒情，为育苗播种和苗木移植作业提供了良好的土壤条件。累计作业面积62亩，作业时间4天，作业效率比人工提高20倍以上，节约作业成本8 000元。苗圃精细筑床机试验示范如图11所示。

图10 机耕道路修整及样机库房翻修

2.2 精少量播种技术的试验示范

推式精少量播种机具有节约良种、提高生产率和苗木质量、降低育苗生产成本等特点。牵引式覆土机是为精少量播种机配套的辅助设备，其载土量大、覆土均匀，作业效率高。累计作业面积20亩，作业时间2天，节约种子25%以上，节约种子成本和作业成本合计115 400元。播种机试验示范如图12所示，覆土机试验示范如图13所示。

图12 播种机试验示范

图13 覆土机试验示范

2.3 高密度苗木移植技术的试验示范

采用全新的横格式苗木移植方法，解决了植苗密度达不到我国育苗技术规程要求的关键问题。累计作业面积43亩，作业时间12天，作业质量大幅提高，作业效率比人工提高2.5倍以上，节约作业成本15 000元。苗木移植机试验示范如图14所示。

图14 苗木移植机试验示范

2.4 苗圃高效喷药技术的试验示范

根据我国北方苗圃床作育苗的生产工艺要求，集成配套新型专用的床作苗木喷药机械。累计作业面积136亩，作业时间2天，作业效率比人工提高6.5倍以上，节约作业成本1 350元。苗木喷药机试验示范如图15所示。

图15 苗木喷药机试验示范

2.5 步道松土除草技术的试验示范

步道松土除草累计作业面积144亩，作业时间4天，作业效率比人工作业提高20倍以上，节约作业成本1 350元。步道松土除草机试验示范如图16所示。

图16 步道松土除草机试验示范

2.6 高效起苗技术的试验示范

高效起苗技术试验示范累计作业面积77亩，作业时间3.5天，作业效率比人工提高50倍以上，节约作业成本15 000元。起苗机试验示范如图17所示。

图17 起苗机试验示范

3 苗圃机械化成套技术试验示范效果

3.1效益

绿水青山就是金山银山，苗木的培育是营造绿水青山的基础和前提。我国每年投入育苗生产的费用近千亿元，实现育苗生产机械化不仅可以大幅度提高生产效率，还可以提高优质苗木的产量，经济效益无可估量。

项目执行期间，累计试验示范面积634亩，生产播种苗数量总计 4 520千株，销售苗木数量2 960千株，销售收入126.7万元。每年机械化作业成本减少10万元以上，平均每亩可增加收入650元以上。

(1)提高了苗木产业化水平：表现为作业效率高、质量好、抢农时，可解决目前春季农忙季节雇工难的问题。育苗生产季节性较强，每年只有20～25天，尤其是苗木移植作业季节也正是农业耕种、林业造林、森林防火的关键时期，人手紧缺，很难雇工。只有采用现代育苗生产机械化技术，才能大幅度提高生产效率，推进苗木产业化的发展。

(2)改善生态环境、提高生态效益：表现为作业质量好，可为我国的植树造林提供优质苗木。苗圃精细筑床可以改善土壤结构，提高土壤墒情，为育苗播种和苗木移植作业提供良好的土壤条件。人工移植苗木时窝根现象很难避免，严重影响苗木质量。窝根的苗木可以成活，但树木难以茁壮成长。苗木移植机开沟深度大，苗木不窝根，覆土压得实，保水性好，因此可以提高苗木的成活率和优质苗木的产出率。

(3)合理利用自然资源：表现为节约良种，减少过分采种对母树林的破坏。精少量播种机不仅可以节约良种、提高生产效率，因其播种均匀，也可以提高优质苗木的产出率。采用精少量播种技术进行的播种作业可节省25%以上的优质良种。也就是说，采用该项技术代替传统的播种方式，相当于把我国现有用于采种母树林的面积或者采种量增加了四分之一。

(4)显著提高了我国育苗生产机械化的整体水平[5]：我国目前整体苗圃育苗生产机械化程度约为30%，通过本项目的实施，育苗生产的机械化程度可以达到85%以上。

3.2 项目的应用前景

随着我国经济的快速发展和城镇化进程的不断推进，在经济转型和产业升级过程中，将会有大量的人力和资金投入到环境与生态建设中，工程量增加与年轻劳动力短缺的矛盾将日益突出，苗木产业对实现育苗生产机械化的需求更加迫切，因此苗圃机械化精细作业成套技术具有广阔的发展前景。

[1] 吴兆迁，史延辉，牛晓华，等.苗圃筑床移植播种精细作业机具生产试验分析[J].林业机械与木工设备，2013，41(3)：15-19.

[2] 吴兆迁，牛晓华，樊涛，等.2MCX-1100型精细筑床机实验分析[J].林业机械与木工设备，2009，37(7)：17-19.

[3] 史延辉，吴兆迁，牛晓华，等.2RBT-5型推式播种机实验分析[J].林业机械与木工设备，2012，40(10)：18-20.

[4] 吴兆迁，牛晓华，樊涛，等.2ZYZ-20型自行式苗木移植机试验分析[J].林业机械与木工设备，2009，37(2)：19-22.

[5] 吴兆迁.新时期我国苗圃机械化的发展方向[J].林业机械与木工设备，2012，40(2)：4-7.

(责任编辑 张雅芳)

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

林业科技成果国家级推广项目“苗圃机械化精细作业成套技术集成与示范”([ 2015 ]47号)

张树君(1965-)，男，高级工程师，多年从事营林生产、经营管理、科研试验等工作，E-mail：yblylc@163.com。

*通讯作者：吴兆迁(1961-)，男，研究员，硕士，多年从事营林机械设计与理论研究工作，E-mail：wuzq1234@126.com。