青海云杉球果采摘器的设计和应用

李海霞，陵军成

(1.甘肃祁连山国家级自然保护区管理局乌鞘岭保护站，甘肃 天祝 733203；2.甘肃省天祝县林业工作站，甘肃 天祝 733299)

青海云杉(Piceacrassifoliakom)是一种重要的林木良种，因其树形美观、四季常青和抗寒、抗旱而被广泛应用于园林绿化和荒山荒坡造林中。青海云杉苗木主要通过采种繁殖，每年10月下旬是青海云杉采种高峰期，种子在球果鳞片内成熟后要及时采摘，否则鳞片开裂种子掉落[1]。青海云杉树体高大，目前人们采摘该云杉球果时需爬上树或借助梯子人工采摘，也有人用木棍敲打树枝，球果掉落地上后捡拾收集。人们爬树和登梯采摘时容易掉落造成人身伤害，非常危险。木棍敲打采摘时球果掉落地上后，因树下灌木、草丛稠密，寻找和捡拾困难，费时、费力，且木棍敲打破坏嫩枝、嫩梢，影响树体生长和来年结果。鉴于目前青海云杉球果采摘效率低、成本高、人身安全没有保障等问题，设计了一种青海云杉球果采摘器(专利号：201921589733.8)，使用该采摘器采摘者站在地面就能一次完成球果的采摘和收集，无需爬树和登梯。实际应用表明，该采摘器操作方便，造价低，省时省工。

1 试验地概况

试验地在甘肃省天祝藏族自治县，该地位于祁连山东段北麓，海拔2 045～3 780 m，年平均气温0.3 ℃，无霜期90～120 天，日照时数2 852 h，年降水量280～420 mm。天祝县南部山区阴坡和半阴坡地带分布着大量的青海云杉天然林，是该县青海云杉主要的采种地和种子供应地。祁连山北部山区地势平缓，土壤肥沃，交通便利，祁连山雪水消融后形成诸多溪流，为林木种苗培育提供了灌溉条件，是该县青海云杉苗木集中培育地。现已建成青海云杉苗圃地20多处，面积约200 hm2。

2 对比试验

当青海云杉球果外观由绿色转为褐色时表明种子已经成熟，采摘期到来。在2019年10月下旬采摘期内，应用设计的青海云杉球果采摘器和传统爬梯采摘进行对比试验，试验时选择树龄、树高、冠幅和结果量相同的树体为采种树，分两组进行，第一组应用设计的青海云杉球果采摘器站在树下采集青海云杉球果，第二组沿用传统爬梯采摘方法，架设爬梯后站在爬梯上用手采摘。试验结束后，称取每人在单位时间内采集的球果鲜重(kg)，参照当地雇工成本核算不同采摘方法的球果采摘效率(kg/天·人)和采摘成本(元/kg)。

所有数据求平均值，利用Excel2007和DPS6.01软件进行统计分析。

3 试验结果与分析

3.1 青海云杉球果采摘器的设计和应用

青海云杉球果采摘器结构示意图如图1所示。

青海云杉球果采摘器由卡环、漏斗、空心伸缩杆和收集袋等构成，空心伸缩杆顶端设有漏斗，漏斗侧壁顶端通过倒“L”形环柄与卡环连接，空心伸缩杆底端设有收集袋。卡环呈“C”形。空心伸缩杆底端呈喇叭形，伸缩杆可上下伸缩调整高度。卡环和倒 “L”形环柄由直径8 mm不锈钢筋制成，漏斗由厚度3 mm不锈钢皮卷制成，空心伸缩杆由厚度3 mm不锈钢管制成，收集袋由棉布缝制。空心伸缩杆顶端和漏斗底端通过焊接连接，卡环通过倒“L”形环柄和漏斗边缘焊接连接，收集袋袋口和空心伸缩杆底端通过线绳绑扎连接。卡环直径小于青海云杉球果横径，空心伸缩杆直径大于青海云杉球果横径。

图1 青海云杉球果采摘器结构示意图1.卡环；2.漏斗；3.空心伸缩杆；4.收集袋；5.环柄；6.球果；7.果柄；8.树枝

采摘青海云杉球果时，采摘者站在地面手握空心伸缩杆，将空心伸缩杆高度调整到需采摘青海云杉球果的高度，将球果果柄卡入卡环内，向下拽拉空心伸缩杆，球果脱落。青海云杉球果脱落后掉入漏斗内，通过空心伸缩杆空腔滑入收集袋内，这样就完成了青海云杉球果的采摘和收集。收集袋内装满青海云杉球果后，解开线绳，将青海云杉球果从收集袋内倒出，再用线绳绑扎上收集袋，可继续进行球果的采摘和收集。

3.2 不同采摘方法效率和成本对比分析

不同采摘方法的效率和成本见表1。

表1 不同采摘方法的效率和成本

由表1可以看出，应用设计的青海云杉球果采摘器采摘球果较传统爬梯采摘提高了采摘效率，降低了采摘成本。一个青壮年劳动力应用该球果采摘器每日工作10 h可采摘青海云杉球果258.42 kg，传统爬梯采摘可采摘青海云杉球果146.85 kg，采摘器的采摘效率较传统爬梯采摘效率提高了75.98%；在试验地天祝县雇用一个青壮年劳动力的平均工资为120元/天，按此计算，应用设计的青海云杉球果采摘器的采摘成本为46.44元/100 kg，传统爬梯采摘的成本为81.72元/100 kg，应用球果采摘器的采摘成本较传统爬梯采摘成本降低了43.17%。

4 结论与建议

随着苗木产业规模化和集约化的发展，在苗木培育过程中从采种到挖苗出圃各个环节都需要雇工，但随着劳动力资源的短缺，雇工成本越来越高[2-4]。在青海云杉传统采种过程中对劳动力的要求更严，只有青壮年劳动力才能胜任爬树或登梯采摘。随着城镇化进程的进一步加强，农村青壮年劳动力大多进城务工，剩余劳动力大多为妇女和老人。苗圃地大多处在农村地区，给苗圃雇工带来更多困难。此外，青海云杉球果成熟后需及时采摘，采摘时效性较强[5-6]。使用设计的青海云杉球果采摘器，采摘者站在地面即可一次完成采摘和收集，简化了传统爬梯采摘和木棍敲打采摘时上下频繁爬梯、挪动梯架、地上寻找和捡拾等工序，保障了采摘者的人身安全，提高了采摘效率，省时省工，妇女和老人也能实施采摘，建议在青海云杉球果采摘中推广应用该设备。