营林机械的应用及发展探究

王岩岩 王猛猛 孙悦 潘成芳

摘要：指出了林业发展是我国生态文明建设的根本，而营林机械在林业发展中有着至关重要的意义。从我国林业的基本情况出发，阐述了营林机械在林木抚育、森林保护及木材采运等方面的应用现状，探讨了营林机械未来在系统化、绿色化、人性化、专业化等方面的发展前景。

关键词：林业;营林机械;林木抚育;木材采运

中图分类号：S776

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）10-0235-04

1引言

改革开放以来，我国经济发展迅速，大大改善了民生。同时，由于经济的快速发展，竞争激烈，人们对于利益的追求导致乱砍滥发的现象发生，林业资源锐减，破坏了人与自然的和谐，进而引发大气污染，水土流失等一系列生态问题。为实现林业资源的可持续发展，应狠抓生态环境问题，《林业发展“十三五”规划》提出“十三五”时期是加快林业转型升级，全面推进林业改革发展的关键时期。党的“十九大”的胜利召开关于林业提到必须加快林业现代化，推动增长绿色化。为实现这一目标，必须以科学发展观、生态文明建设为核心战略思想，响应国家号召，积极退耕还林，开荒造林，封山育林，大力发展营林机械尽早实现林业工作现代化。

2国家林业概况

根据国家第8次森林资源调查结果得知全国森林面积2.08亿hm2，森林覆盖率21.63%。活立木总蓄积164.33亿m3，森林蓄积151.37亿m2。天然林面积l.22亿hm2，蓄积122.96亿m3;人工林面积0.69亿hm2，蓄积24.83亿m3。森林面积和森林蓄积分别位居世界第5位和第6位，人工林面积仍居世界首位。与上次调查结果相比，森林面积增加，森林覆盖率上升;森林每公顷蓄积量、每公顷年均生长量均增加。结果表明，经过几十年来的不懈努力，我国在林业建设方面取得了巨大的成就，森林资源数量持续增长，森林质量明显提升，森林的生态效应进一步加强，由此可见党中央从我国基本国情出发制定的政策的优越性。

尽管随着育林、造林和护林意识的逐渐提高，但是营林工作的不科学，营林技术的不成熟依旧导致生态环境出现了不同程度的破坏。营林机械作为林业发展不可或缺的重要一环，促进了营林工作朝着稳定化、现代化以及科学化方向发展。在当前的营林生产中营林机械的应用不仅显著地提高了工作的效率，还节省了大量的人力和物力，为社会节约了大量的劳动力资源，带动社会其他行业的发展，实现了资源的重新优化分配。营林工作的机械化，使人与机械共同参与营林作业，从营林作业所有环节的操作都需要人的参与发展到现如今营林机械作为营林工作的直接参与者，使用者只需要通过控制营林机械来间接进行营林作业，使使用者大大减轻了劳动强度，营林生产的成本大大降低从而彻底解放劳动生产力，提高林业工作的经济效益。

3营林机械的应用现状

3.1林木抚育方面

3.1.1整地挖坑机

整地挖坑机，也称穴状整地机，主要用于穴状造林、果树栽植、地面挖坑。3JDWZ-50型机电一体化挖坑整地机由牡丹江林业科学院研究所设计，根据营林工作中挖坑整地作业的需求，研制的一种能在20。坡以下造林地进行挖坑整地作业的机械，机电技术相结合，使机械部件减少，因此由机械磨损，配合及变形产生的误差大为减小，同时采用电子技术实现自动控制，校正补偿有外界干扰因素引起的动态误差，实现纯机械结构所无法达到的精度。采用电气保护线路，使安全性和可靠性都有一定的提高。此外，机械作业效率是人工作业效率的五倍之多。与传统挖坑机相比，它的结构精简，精度高，适应性强，安全可靠，效率高（图1）。

3.1.2割灌机

割灌机是造林和抚育用的幼林机械，多用于林地清理、林木抚育与间伐、切割直径18cm以内的多种林木和杂草。其结构紧凑、操作灵便，是一种比较理想的抚育机械。使用割灌机可减轻劳动强度，提高工作效率，保证作业质量;加快林木的抚育速度，提高森林经营水平。

北京林业大学俞国胜等老师研制出的5GZ-1100型自行手扶式割灌机，该机器的行走机构为具有两个行走輪的手扶式机构。发动机通过皮带轮传动驱动两行走轮，同时将动力传递给灌木切割装置进行切割。它可以通过人工调节作用在扶手上的力来改变切割装置离地距离从而切割不同高度的灌木。此外，北京林业大学工学院王飞等老师研制的适用于沙地的步进手扶圆锯片式割灌木机，该机器设计了超越离合器式链传动装置来实现切割高度的调节。根据沙地灌木生长的特点，为了更好地适应沙地地形，圆锯片采用中间高，两侧低的方式进行切割（图2）。

如图3所示的HONDA CQ35型割灌机，具有良好的启动性、低油耗和低噪声。轻量的防震构造，平衡好，符合人体工程学的握柄，长时间作业也不易疲劳。国产系列的3GC-1.5割灌机是柳州索罗小型动力机厂开发的产品，功率1.47kW，转速6000r/min，质量10kg，切割生产率30cm2/s（国际要求25cm2/s），切割燃油消耗率80g/m2（国际要求110g/m2），把手手感振动值14g/s2，耳旁噪声93dB（A）（国标要求98dB（A））。

3.1.3整枝机

合理高效的整枝是促进树木高效生长的重要抚育作业。通过整枝提高枝下高，使树冠通风透光，光合作用得到加强，减少病虫害的发生，有利于树木的生长。

为解决人工整枝的高强度高负荷作业问题，由东北林业大学联合吉林省林业科学研究院研制出了一种新型的5XB-6型便携式人工林立木整枝机，采用旋转切削的方式最为省力，切削极限速度高达18000r/min，其切削刃线速度达到12.25m/s，设有防护板，防止修剪整枝过程中的碎屑旋出危及到操作人员的人身安全。因此该机械切削树枝速度快，效率高，操作的安全可靠性较好。近些年来，遥控自动整枝机的研究越来越热，它是一种将整枝机环抱在树干上，通过手持遥控器进行无线遥控而实现自动整枝作业的便携式机械。首先由人工将夹持装置夹紧于树木之上，启动电机后，由无线遥控发出指令控制其绕着螺旋线攀爬至需要整枝的位置对树木进行修剪。该机器采用橡胶轮，在攀爬及下降树木过程中远离树干以减少对树木的伤害。同时轮胎式的驱动机构将行走轮与树干形成一定的角度，通过橡胶轮与树木表面产生的摩擦力来驱动其爬升下降，整枝工作连续进行大大提高了工作效率（图4）。

3.2森林保护方面

森林保护的内容主要包括森林火灾的防治和病虫害防治工作。森林防火方面，由长春光机所、吉林省林业厅和长春市第四光学仪器厂共同研制的JSH-136型监视仪（图5），监测范围较广，可以对十几公里半径范围内的森林状况进行监测，给森林检测工作带来了巨大的便利。此外，无人机监测系统也越来越广泛地应用于森林防火监测领域，无人机能够实时对地面进行巡查检测（图6）;具有较高的环境适应性，可在危险复杂等地形进行巡回监察获取遥感信息;还可以对森林火灾现场信息进行采集传输以便消防人员更迅速的做出灭火决策;火灾情况下无人机还可穿透烟雾进行人员搜救。森林灭火器有MSWB12高压脉冲水雾灭火器和SP-05式森林灭火水雾喷射器。MSWB12高压脉冲水雾灭火器是北京蜀安消防设备有限公司研制的灭火器材（见图7），这种灭火器材利用压缩空气作为动力，在高压气体驱动下喷出高速水雾，使其冲入火源中心悬浮在燃烧气体中，使燃烧物快速降温直至熄灭，从而达到有效的灭火效果。该公司还研制了SP-05式森林灭火水雾喷射器，它是一种具有高强度喷射能力的灭火器材。该灭火喷射器能在远距离对森林火灾进行喷射达到灭火目的，是其他灭火工具所不能相比的（图8）。

常用于病虫害防治的营林机械是BG305D打孔注药机，由国家森林病虫害防治总站监制的一种轻便、高效、灵活的植物保护机械，主要用于高大树木的注药防治使用。注入树体的药液随树液的流动输送到树体的各个部位，达到杀虫目的，具有装卸钻头灵活、用药节省、药效长、不杀伤天敌、不污染环境、不受气候条件的影响、兼治多种害虫等优点（图9）。

3.3木材采运方面

国内林业采伐机械主要是电锯。电锯是一种传统的开采机械，使用过程中会消耗劳动者大量体力，还有着随时可能因为误操作导致受伤的潜在危险。随着科技水平的不断提升，林业联合采伐机在林业开发中的应用逐渐受到重视，电锯逐渐被其所取代。

林木联合采伐机是一种多功能、高自动化、高效率的林木采伐机械。在林业作业中，林木联合采伐机彰显出它无比的优越性。2017年，北京林业大学工学院教授刘晋浩导师项目组研制的WCFJ30-1的“多功能轮式林木联合采育机”试制成功（图10）。多功能采育机是我国首次研制出的具有自主知识产权的，集伐木、打枝、造材、扒皮、归楞和装车等多项功能于一体的自行式装备，可应用于人工林采伐抚育机械化作业。轮式底盘通过性强，并且因其与地表接触面积较小故而对地表损伤较小。该装备在轮式底盘上配备作业范围较大的机械臂，再在机械臂末端装配多功能联合采育工作装置，可在人工控制下灵活作业。采伐、打枝和造材的径级为30cm，机械臂具有多个自由度，可在空间范围内任意活动，作业范围为11m，持续作业时间超过5h。目前，此机器已在广西钦州桉树人工林项目实验基地和广东湛江雷州半岛的桉树人工林实验基地应用。人工使用电锯工作效率约为1m/h，而联合采育机的工作效率约14m3/h，远远超过传统开采功率。联合采育机的使用使得林业采育作业的工作成本大大降低，利润值便与之对应地上升，不仅大大提高了工作效率，还提高了经济效益和社会效益。

4营林机械的发展前景

随着科学技术的进步，机械化生产逐渐取代人工生产成为现代社会生产的标志。这就要求营林机械必须进行系统的分配，才能更好地对其进行管理、使用及维修。林业机械系统化是指多种器械设备在实现某一功能上相辅相成，协调运转，完成预期的林业生产目标。我国作为发展中国家近年来综合国力的提高有目共睹，而综合国力的增强必定以牺牲环境为代价，这便让绿色环保成为各行业产品研发的首要要求，因此营林机械的发展要以“生态效益优先”为原则，坚持生态效益，经济效益和社会效益相统一，努力实现营林机械可持续的绿色发展。基于我国营林机械水平较低、发展缓慢的特点，我国应当吸收国外营林机械的发展经验，学习国外林业机械的前进技术，并在此基础上进行自主创新研发。从发展层面来说未来的营林机械也会向轻便化、低污染、低噪音且低危害性等方向发展。此外，人是营林工作的主体，营林机械是人进行高效工作必需的劳动工具。为了能使操作员在舒适高效的环境工作，有人工参与环节的器械的设计都应该符合人机工程学，最大化减轻人的身体负担，实现整个系统的和谐人机关系，综合效能达到最优。

5结语

大力推动林业改革和转变林业生产方式都需要倚靠营林机械。而我国林业还处在由传统林业向现代林业转变的初期阶段，在当前的情势之下，我国的营林机械发展应当合理借鉴国外营林机械发展经验与教训，在不断地摸索与试验中找到适合我国基本国情的发展方式。营林机械的投入应当充分发挥其自身的优势，使得林业资源被科学合理并且最大化的保护以及利用。

参考文献：

[1]中共中央国务院.关于加快林业发展的决定[R].北京;中共中央国务院，2003.

[2]耿国彪.保护发展森林资源积极建设美丽中国——第八次全国森林资源清查结果公布[J].绿色中国，2014（5）：8～11.

[3]任志秋.新时期林业发展中营林机械的作用分析[J].科技创业家，2012（23）：229.

[4]黃楚.森林抚育机械[M].北京：中国林业出版社，1991.

[5]梁桂清.我国割灌机的现状和发展前景[J].装备制造技术，2000（1）：26.

[6]刘盛，倪成才.红松人T林修枝技术对林木生长和干形的影响[J].吉林林学院学报，1997（2）：82～84.

[7]王玲.树木整形修剪的原因与季节[J].湖南林业，2002（10）：24.

[8]吕建伟，王美，李峰秋，我国森林保护机械现状及其发展策略[J].林业机械与木工设备，2006，34（7）：9～10.

[9]杨水兴.林业营林机械的现状与发展[J].绿色科技，2015（22）：267～268.

[10]杜春宁.浅谈林业营林机械的现状及发展[J].农业与技术，2013（4）：29-30.

[11]刘经山.林业发展中营林机械的作用分析[J].现代园艺，2012（24）：186.

[12]谢志华，杜一星，营林机械在新时期林业发展中的作用[J].黑龙江科技信息，2012（6）：191.