园林养护机械的应用现状和发展趋势

2022-07-06沈琳

安徽农业科学 2022年12期

沈琳

摘要随着国外园林养护机械装备往人性化、自动化方向發展，国内相关产品也在不断开发、不断发展，逐渐与国外发展趋势接轨。按照使用用途对园林养护机械进行分类，阐述园林养护机械的发展和应用现状，并从操作便捷性、功能多样性、高效节能性、设备智能化等方面探讨园林养护机械化应用的发展趋势。

关键词园林养护机械;应用;机械化

中图分类号 TU 986.3+2 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）12-0178-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.12.046

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

The Application Status and Development Trend of Garden Maintenance Machinery

SHEN Lin

（Shanghai Shangyuan Nursery Co.， Ltd.，Shanghai 200083）

Abstract With the development of foreign garden maintenance machinery and equipment in the direction of humanization and automation， domestic related products are also developing and developing continuously， gradually in line with the development trend of foreign countries.This paper classified the garden maintenance machinery according to the use purpose， and expounded the development and application status of garden maintenance machinery， and then discussed the development trend of garden maintenance mechanization application from the aspects of convenient operation， functional diversity， high efficiency and energy saving， intelligent equipment and so on.

Key words Garden maintenance machinery;Application;Mechanization

近年来，随着城镇化在我国的快速推进，园林绿化行业发展迅速，园林养护机械也随之不断涌现、应用和更新。按“十三五”期间园林机械在国内外市场的状况，供应国际市场的产值从20亿美元逐步增加到25亿美元，用于园林绿地建植和养护的设备由20%左右增加到50%以上[1]。目前，国内的机械设备制造商能生产出不同类型的园林机械，作为园林机械重要分支的园林养护机械也在不断发展，逐渐与国外发展趋势接轨。在实际应用中，园林养护机械尚未按照使用用途进行分类，园林养护机械的科技创新和应用推广的成效与国外相比还存在差距，这对园林养护机械的研究和应用提出了新的要求。

1 园林养护机械的类型和用途

1.1 常用园林养护机械分类园林养护机械指各种用于苗木挖掘、种植、移植、修剪整形和病虫害防治等园林养护工作的机械设备，最早从草坪养护机械开始逐渐发展起来。1830年，英国发明了世界上第一台牧草收割机。19世纪中叶，草坪修剪机、挖树机等各类园林专用机械开始面世。发展至今，大多数较发达国家的城市绿化建设及养护实现机械化作业。园林绿化作为一项长期性的社会基础设施工程，往往需要投入大量的人力、物力、财力才能实现其完整性的养护行为 [2-3]。我国园林机械的发展始于20世纪80年代，20世纪末随着全国园林建设的蓬勃开展，开始进入快速发展时期，园林绿化养护管理工作也逐渐由单一的人工作业向半机械化、机械化、自动化过渡，成为现代园林养护中不可或缺的一部分[4]。园林养护机械按大小来分，主要分为大型、中型、小型等。国内较早普及的园林养护机械主要用于修剪整形、病虫害防治和灌溉等，该类型机械大多属于中小型机械设备，便于携带和易于操作。改革开放以来，挖树机、高空作业平台等国外大型机械纷纷进入国内，国内也制造出相应产品。综合来看，国内目前尚未明确按照使用用途对园林养护机械的分类。通过对国内已有园林养护机械的比选，参考国内外先进机械装备及其应用范围，根据使用用途对常用园林养护机械进行分类。按照使用用途来分，园林养护机械可以分为草坪养护机械、植物修剪机械、植物移植机械、土壤翻耕机械、绿化灌溉设备、施肥和病虫害防治机械、绿化废弃物处理机械、清理运输机械和其他小型工具设备等（表1）。

1.2 常用园林养护机械的用途

1.2.1 草坪养护机械。草坪养护机械主要包括草籽撒播机、草坪修剪机、草坪梳草机、起草皮机、草坪打孔机、草坪车等[5]。草籽撒播机用于调节播籽量，保证播撒均匀;草坪修剪机用于修剪草坪，提高修剪效率;草坪梳草机用于清除枯草，增强草坪通气性;起草皮机主要用于减少起草皮过程对草皮的伤害，如绿友牌LYZ360EJ型重型起草皮机（图1），起草宽幅为360 mm，最大起草厚度可达50 mm[6]。草坪打孔机主要用于切断部分草根以促进根系生长，增强草坪抗溃能力;草坪车是集草坪收草、梳草、切边、密闭打药于一体的草坪养护机械。目前，国产草坪养护机械能够满足草坪养护工作的基本需求。78F8C064-13D2-49E5-BCC2-0533F42DCA1C

1.2.2 植物修剪机械。植物修剪机械主要包括绿篱机、割灌機、修边机、高空作业平台和多功能修剪车等，主要用于树篱绿篱、草地、树木等的专业修剪。绿篱机，即绿篱修剪机，主要用于公园、庭园、路旁树篱等园林绿化方面专业修剪。在欧洲使用较普遍的是悬挂式绿篱修剪机，如意大利DELEKS SRL牌FALCO-130型绿篱修剪机（图2），由切割装置和液压起重臂组成，切割装置安装在起重臂臂架末端，可以修剪绿墙、高大绿篱和灌木丛[7]。割灌机主要用于草地修剪，是目前国内使用广泛的园林养护机械。修边机主要用于公园、广场、绿化带等草坪修边或造型。高空作业平台主要用于树木的高枝修剪。多功能修剪车主要用于加强坡地、道路沟壕、杂草荒木的植物修剪。

1.2.3 其他园林养护机械。植物移植机械主要包括切根机、挖树机和土球包装设备等。切根机用于切入各类干湿泥土，切断植物根系;挖树机用于快速挖掘树木，保证土球完整;土球包装设备主要是包装树木土球，以减少树木土球在运输过程中的损耗。土壤翻耕机械主要是旋耕机，集除草、松土、培土于一体，增强土壤通透性。绿化灌溉机械包括绿化洒水车、水泵等园林灌溉设备，主要用于园林灌溉、绿化植物的护苗、除尘、冲洗。施肥和病虫害防治机械有施肥机和打药机，主要用于均匀施肥或病虫害防治。绿化废弃物处理机械主要指粉碎机，集绿化废弃物切片、粉碎于一体。如日本ECHO公司生产的SC-4213型树木粉碎机（图3），适用于小型绿化废弃物处置，最大切削直径约为76 mm[8]。清理运输机械主要指多用途作业车，集场地清理与运输于一体或高空修剪与树木吊装运输于一体。其他小型工具设备主要包括油锯、修枝剪、高枝剪等小型园艺工具设备，分类明确，方便操作。

2 国内园林养护机械的应用现状

2.1 国内市场应用概况国内园林机械化发展起步较晚，传统的人工作业观念很难得到根本改变，行业长期存在人工作业、人工养护的习惯，普遍认为国内劳动力成本相对较低，购置机械及后期使用、维护的成本过高，因此园林养护大多以人工操作为主。随着近年来园林养护工人的老龄化趋势加快、人工劳动力成本不断攀升，我国从美国、德国、加拿大、日本等国引进了技术相对成熟的大型园林养护机械。如绿友机械集团股份有限公司主要代理美国JOHN DEERE、MORBARK，日本ARS、ECHO，意大利HOLMAC，瑞士SYNGENTA，法国MANITOU等多国机械品牌，销售草坪机械养护机械和粉碎机等相关机械。我国也生产制造园林养护机械。中国福马机械集团有限公司是一家大型国有企业，制造和经销草坪机、割灌机、排灌泵、油锯等各类机械产品，并在全国设立了多家分公司[9]。徐州工程机械集团有限公司、三一集团有限公司、山推工程机械股份有限公司、广西柳工机械股份有限公司等国内工程机械制造商都开发了高空作业设备，集中进入高空作业平台市场[10]。与此同时，中外合资企业正在兴起。如潍坊拓普机械制造有限公司是一家中外合资企业，主要销售意大利HOLMAC挖树机、高空作业平台、粉碎机等园林养护机械[11]。国资、民营、中外合资等机械制造企业的兴起，促进园林养护机械化应用逐步发展起来。

2.2 3种主要园林养护机械的发展和应用

2.2.1 挖树机。挖树机，又被称为移树机、树木移植机、树木移栽机，主要用于快速挖掘树木，保证土球完整。自20 世纪 50 年代欧美发明挖树机在城市园林中使用以来，美国Big-John、德国Optimal、加拿大Dutchman Industries、荷兰Damcon、意大利PAZZAGLIA等欧美公司生产的自走式、车载式、悬挂式等系列化机械被广泛应用于绿化建设和园林养护中[12]。在我国，自20世纪80年代北京林业大学顾正平和张英彦进行树木移植机的研究开始发展，赤峰市赤田农林机械制造厂、江苏省丰垒果蔬特种机械研制有限公司、曲阜汇众机械设备有限公司等企业制造了多样化的移树机[13]。国产车载式挖树机的品种少，多以自走式挖树机或悬挂式挖树机为主，济宁常青园林机械有限责任公司、安徽三普智能重工有限公司也制造了各自的移树机品牌。综合来看，使用挖树机大大提高树木养护作业效率，挖掘的树木土球完整，根系损伤少，移栽成活率高。目前，国产挖树机的性能相对单一，进口挖树机的功能更为多样，产品呈系列化。

以起挖树木土球直径1.2 m为例，常规使用人工挖掘树木，4名养护工人1 h能挖掘2株树木，单株挖掘人工成本为50～80元，且要配合使用其他机械或人工完成树木搬运工作。常青公司制造的挖树机通过快换装置，将挖树机机头挂接在滑移装载机或挖掘机上。挖树机机头主要有C40型、C60型、C80型、C100型、C110型和C120型等主要型号，可选配“苹果球”平口型或“萝卜球”全尖型机头，挖树部件为刀铲组件，由3～6片刀铲组合而成。挖树时，由液压装置带动刀铲组件向下挖切树木土球周围的土壤和根系，形成土球，托起土球且移送，完成挖树作业。可移植胸径5～25 cm的树木，挖掘树木的土球直径0.40～1.20 m、深度0.38～0.80 m、体积0.03～0.60 m3。起挖单株树木耗时1 min，工作效率为起挖35～50株/h树木，单株机械成本为30～50元[14] 。三普公司制造固定型号3WSL-1.6型的履带式挖树机，挖树部件为一条特制的环形油锯。挖树时，油锯沿着环形轨道，围绕树木土球周围的土壤和根系切割，完成挖树作业。可移植胸径8～35 cm的树木，挖掘树木的土球直径为0.80～1.60 m、土球深度为0.42～0.80 m。起挖单株树木耗时3～4 min，工作效率为起挖6～8株/h树木，单株机械成本为4～5元[15] 。

从意大利引进的PAZZAGLIA多功能移树机，主要有FZ110（图4）、FZ110 Plus、FZ161T这3种型号。其中FZ110型、FZ110 Plus型为25 cm宽橡胶履带机械，机身长为2.41 m，宽为0.90～1.14 m，高为2.26 m，2种型号的柴油机动力存在差异， FZ110型采用功率为26.18 kW的4缸水冷柴油机， FZ110 Plus型采用功率为33.02 kW的4缸水冷柴油机。其中，FZ161T型为28 cm宽橡胶履带机械，机身长为2.70 m，宽为1.12～1.62 m，高为2.35 m，采用功率为43.98 kW的4缸水冷柴油机。挖树部件为环形刀片，可选刀片直径为0.50～1.50 m[6]。多功能移树机可以一机多用，不仅可以作为挖树机使用，还可以挂接挖机斗、地钻、修剪臂、升降平台、液压起重臂等组件，开展钻孔、开沟、插杆、剪草以及高空修剪等养护作业，完成日常园林养护管理的各项活动。78F8C064-13D2-49E5-BCC2-0533F42DCA1C

2.2.2 高空作业平台。高空作业平台主要用于树木的高枝修剪，也被行业称为登高修剪车。国内高空作业设备自20世纪60年代开始研制、70年代推出商业化样机，随着改革开放的深入，芬兰的Bronto公司，美国的JLG公司、Genin公司以及英国、意大利、丹麦的一些公司都在国内设立办事机构，高空作业设备开始应用于电力保障、城市道路照明保障、城市园林维护等工作中[16-17]。国内根据高空作业设备是否有驾驶室将其分为高空作业车和高空作业平台2种类型，高空作业平台因其安全、灵活、环境适应性强，更容易在园林养护中得到应用，近年来在城市垂直绿化养护中被频繁使用。徐工集团徐州海伦哲工程机械有限公司是生产高空作业车的专业企业，生产的海伦哲牌Traccess135型高空作业平台机身长度为3.76 m，最大工作高度可达13.00 m，在最大作业幅度达到6.50 m时的最大工作高度可达6.70 m。法国MANITOU公司生产的MAN′GO 12型高空作业平台（图5），最大工作高度为11.91 m，跨越高度达4.80 m，由该公司生产的最大型号280TJ型高空作业平台，最大工作高度为27.75 m，能适用于更高的高空养护作业[18]。由于目前国内很多公园、绿地和绿化苗圃没有预留机械通行的空间，高空作业平台进出和操作缺乏足够的空间，难以深入内部工作，这也是阻碍推广高空作业平台用于树木高枝条修剪的因素。在良好的作业环境下，高空作业平台才能满足城市日常的树木养护修剪工作。

2.2.3 割灌机。国内对割灌机的研究始于20世纪60年代，1966年林业部门开始批量生产用汽油机配套的DG2、DG3（2GC-3）型割灌机。1996年，福建林科所研制出用于营林整地和幼林抚育的2GB-081型背负式割灌机[19-21]。目前，割灌机在国内园林养护中的应用已十分普及。如福马集团旗下林海集团制造的2GC-3型割灌机（图6），最大功率达 1.65 kW ，转速 7 500 r/min，油箱容量为 1 L，传动杆长度 1 360 mm ，净重为 10.2 kg，外形尺寸 1 600 mm×545 mm×580 mm[22]。作为小型园林养护机械的一种，行业内已经开始出现使用新能源作为驱动的产品，绿友集團生产的EBC800A型电动割灌机，电机为48 V、800 W，空载转速为2 000～6 000 r/min，净重为6.9 kg，外形尺寸为1 750 mm×600 mm×450 mm，能做到满足高效工作的同时又节能减排[6]。瑞典Husqvarna公司生产的536LiRX电动型割灌机也使用电池驱动，净重仅为3.8 kg[23]。综合来看，电动割灌机普遍具有重量轻、节能环保、噪音低且动力足等特点。

3 园林养护机械化应用趋势

随着生态文明建设被纳入“五位一体”总体布局，大量的新技术、新机械、新工艺和新材料在园林绿化中得到应用，绿化工程朝着快速、高效、精细化、全盘机械化方向发展[24]。从操作便捷性、功能多样性、高效节能性和设备智能化等方面探讨园林养护机械化应用的发展趋势。

3.1 操作便捷性园林机械设备的复杂烦琐是当前阻碍机械设备发展的原因之一[25]，现有机械存在诸如缺乏机械操作培训、新装备的开发升级等实际应用问题。园林养护具备很强的季节性，在养护高峰期，机械极易超负荷工作、连续性运转，在闲暇时又面临长时间闲置的风险，在一年中使用频率并不均匀，会增加机械出现故障的概率，大多数园林养护人员没有掌握机械的相关操作技术，在使用过程中不懂得维护的原理，不能合理使用机械，会导致机械的寿命缩短[26]。国外进口的一些大型机械设备，在国内没有专业的保障团队，出现故障时，难以在第一时间维修，影响了工作的进程，也打击了使用企业继续推广使用园林养护机械的积极性。园林机械化是以规模为基础，体现生态环境的可持续发展理念。在为机械化推进创造有利的硬件基础的同时，需要从提高机械的可操作性、耐久性等方面入手，简化操作流程，使其易于上手，便于操作，能够让作业人员通过简单的技能培训就能轻松地上手操作，真正体现出园林机械化带来的便捷。

3.2 功能多样性一机多用、可装卸多分机的机械设备是提高机械使用率的重要途径，可以生产一机多用的机械设备，以适应各种作业环境和要求。如国内挖树机普遍不包含土球包装环节，在树木和土球挖出后，往往由人工进行土球包装，可以向国外园林企业学习规模化生产的专业技术，在现有的基础上进行改造升级，使挖树机在切断树木根系、挖掘树木的同时也具备土球包装功能，提升其多功能化配置，扩大应用范围使其能够适应复杂的园林生态环境作业。如美国Bobcat公司生产的滑移装载机，挂接不同机头，可具备清扫、破碎、移树、开沟等多项作业功能，这不仅能够提高企业的工作效率，更能帮助企业在日益复杂的市场环境中增强企业的核心竞争力。一台机械设备的功能越齐全、用途越广泛，会提升机械本身的市场需求。园林养护机械具备一机多用的特性，可以提升在实际生产活动中的使用效能，提高工作效率，降低生产成本，使园林企业获得实实在在的利益。

3.3 高效节能性园林养护机械的需求虽然大，但移树机、登高修剪机等大型园林养护机械近年来被国内生产和使用，该类机械往往具备价格贵、油耗大、易空置或行程远等特点，市场效益不明显。面对国内外产品多样化、应用普及率低等现状，可以通过租赁或自主经营的模式，让一部分有实力的企业先应用起来，在区域内形成独特的机械产业优势后再进行推广，提高园林行业整体机械化水平。园林绿化是一项生态工程，环保节能也是对机械的基本要求，可以通过科学方法，提升能源及材料有效利用率，有效降低产品成本及材料消耗，材料的选择也最好具有节能性，以此提升经济与社会效益。积极探索清洁能源的利用，如生物能、水能及风能等[25]。既降低对城市环境的影响，也降低作业成本，进而使得更多的园林企业尤其是中小型企业乐意承担购买机械设备和后期养护机械的费用。安全是使用的前提，在使用园林养护机械的过程中，需要经常对其进行维护保养，排除安全隐患，保障作业人员安全。78F8C064-13D2-49E5-BCC2-0533F42DCA1C

3.4 设备智能化随着人工智能领域的发展，园林养护机械智能化初见端倪，园林养护机械可供开发的空间很大。目前较为常用的是物联网系统，可以初步实现灌溉管理智能化、实时远程监测气象、土壤等功能，还有企业和个人研发自动操作的园林养护机械。如江苏徐州丰县李善文发明的无人驾驶履带式挖树机，操作人员可在 100 m 范围内通过遥控器，操作挖树机作业。该类挖树机采用遥控技术操作，视线好，避免了看不清误操作，相比国外驾驶室安装投影仪，经济实惠，其履带轨距可调，可适应不同间距苗木的移植作业[12]。又如通过智能化机械设备自动分析植物的生理特征，根据植物需求对其采用喷洒肥料、修剪等养护措施，只需一键实现养护智能化。将园林养护机械与智能化技术进行融合，能够引领发展潮流的新趋势[27-28]。

参考文献

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