一种可调控灌溉与光照条件的林业育苗装置设计

杜季芙

临洮县林业和草原局，甘肃 临洮 730500

0 引言

植树造林是保护生态环境的重要方式之一。甘肃省临洮县地处黄土高原中部，部分山区土质疏松，易造成风沙侵蚀和水土流失，影响植树造林成效。为减少造林过程中的管护成本，林业部门需要在林业育苗中加大投入力度，培育根系健壮、耐寒耐旱、成活率高的苗木［1-3］。目前，容器育苗已经成为林业育苗的主要方式之一。采用容器育苗技术能有效提升育苗效率，解决苗木根系弱、抵御病虫害能力差等问题［4-6］。土壤含水量会直接影响植物根系的生长发育，而光照是绿色植物进行光合作用的必要条件。在应用容器育苗技术的过程中，需要对灌水和光照进行有效把控。技术人员常采用人为方式进行浇水、调光，但易造成积水、光照不均，影响苗木的成活［7-8］。针对上述问题，研发一种新型的林业育苗装置十分必要。

1 装置设计原则

在林业育苗过程中，幼苗成活率是评判育苗是否成功的最重要指标。传统的林业容器育苗采用人工管护的方式，易出现苗床积水和光照不匀等问题，导致幼苗成活率低。为了进一步提升幼苗成活率，笔者设计了一种新型林业育苗装置。利用该装置给幼苗灌水时，先在集水室内注入适量的水，之后驱动两个升降电机工作带动两个螺纹杆运转，使两个承接架带动多个放置盘下沉并进入集水室，使集水室内的水经过进液孔和通孔后被幼苗吸收，而不需要给幼苗灌水时只需要将放置盘从集水室内取出即可，不会因积水导致幼苗死亡，从而提高幼苗成活率。此外，该装置可通过驱动液压推杆伸长带动活动座沿着转向轴翻转，可使多个放置盘旋转一定角度，使幼苗接受更多的光照，从而促进幼苗生长。

2 林业育苗装置构成

该林业育苗装置的材质主要为木材、聚苯乙烯、铁制品等，木质固定座规格为100 cm×40 cm，置物座规格为75 cm×30 cm。如图1 所示，该装置包括固定座（1）及设置在固定座（1）上方的多个放置盘（17）；固定座（1）顶壁内陷形成活动室（3），活动室（3）内设有活动座（2）和推动活动座（2）翻转的液压推杆（4）；液压推杆（4）的两端均安装有铰接轴（5），且通过两个铰接轴（5）分别与固定座（1）和活动座（2）连接；活动室（3）远离液压推杆（4）的一侧安装有转向轴（6），且固定座（1）通过转向轴（6）与活动座（2）转动连接；活动座（2）顶壁内陷形成集水室（7），固定座（1）底壁的一侧内陷形成侧开口（8）；活动座（2）的一侧壁固定连接有穿过侧开口（8）并伸向外界的排水管（9），且排水管（9）上安装有阀门。

图1 林业育苗盘装置组成

活动座（2）顶壁的两侧均固定焊接有支撑架（10），两个支撑架（10）顶壁均焊接有驱动置物座（15）升降的升降电机（11），两个支撑架（10）内腔中均转动连接有螺纹杆（12）；两个升降电机（11）的输出轴分别与两个螺纹杆（12）同轴连接，以带动两个螺纹杆（12）同轴运转；每个支撑架（10）内腔中均设有两个对称于螺纹杆（12）两端的滑杆（13），每个滑杆（13）的两端均于支撑架（10）内腔侧壁焊接，两个支撑架（10）之间设有置物座（15）；置物座（15）的两端对称焊接有两个承接架（14），且两个承接架（14）分别伸入两个支撑架（10）内腔；承接架（14）的中心端螺纹套设于支撑架（10）内的螺纹杆（12）上，承接架（14）的两端滑动套设于支撑架（10）内的两个滑杆（13）上。

置物座（15）顶壁内陷形成多个等距分布的放置槽（16）；多个放置盘（17）分别放置在多个放置槽（16）内，每个放置盘（17）的底壁均开设有通孔（18）；置物座（15）的底壁开设有分别通入多个放置槽（16）的进液孔（19），且多个进液孔（19）分别与多个通孔（18）相通。

使用该林业育苗装置时，先将幼苗连同其根部的泥土放置于放置盘（17）内腔中；当需要给幼苗灌水时，应使活动座（2）保持水平，再向集水室（7）注入足量的水，同时将排水管（9）阀门关闭，然后驱动两个升降电机（11）工作带动两个螺纹杆（12）运转，使两个承接架（14）下沉并带动置物座（15）下沉，当置物座（15）进入集水室（7）后，集水室（7）内的水通过多个进液孔（19）和多个通孔（18）进入多个放置盘（17）内腔，此时幼苗根部的泥土会吸收足量的水，然后使两个升降电机（11）反转即可带动置物座（15）从集水室（7）中脱离，之后静置一段时间，使幼苗根部泥土中多余的水分滴落至集水室（7）内，再打开阀门使集水室（7）内的水从排水管（9）排出；当需要给幼苗补充光照时，驱动液压推杆（4）工作进行伸长，带动活动座（2）沿着转向轴（6）转动一定角度，使所有的幼苗均倾斜一定角度，促使幼苗接受的光照范围更大，有利于幼苗生长。

3 林业育苗装置应用优势

笔者设计了一种新型林业育苗装置。该装置主要由固定座、液压推杆、升降电机、放置盘等组成，通过升降电机带动多个放置盘调控幼苗吸水，通过液压推杆增大放置盘的旋转角度，使幼苗接受更多的光照，能显著提升苗木成活率。2023 年4 月，笔者在甘肃省临洮县森源苗木工程有限责任公司对此次设计的新型林业育苗装置的育苗性能进行了验证。笔者分别采用传统育苗容器和新型林业育苗装置对刺槐进行育苗：在此次设计的新型育苗装置的放置盘和传统育苗容器中填充培养基质后播种覆膜，并将其均放置在苗床上进行育苗，出苗后采取同样的浇水和光照管护措施，育苗完成后分别测量苗木地径（距离地面高30 cm 处的树干直径［9］）、根系平均围径、高径比（苗高/地径［10］）、平均鲜质量等指标。结果表明，采用此次设计的林业育苗装置苗木成活率高达99.50%，远高于传统的容器育苗成活率（92.25%）；其苗木地径更大，比采用传统容器育苗方式的苗木地径要大5%以上；其根系更加发达，比采用传统的容器育苗方式的苗木平均根系围径要大7%以上；其苗木平均高径比为47.5，远优于采用传统容器育苗方式的苗木（53.25）；其苗木鲜质量更大，比采用传统容器育苗方式的苗木鲜质量增加5%以上。总之，采用笔者设计的林业育苗装置进行育苗，苗木品质得到显著提升，造林成活率更高。

4 结束语

随着社会经济的快速发展，人们生活水平不断提高，对生态环境的关注度也越来越高。做好林业育苗工作是林业能够良好发展的基础，做好林业育苗技术与装备研发工作，对提升林业育苗水平、提高林业生产效率具有十分重要的作用［11-13］。在林业育苗过程中，林业部门要强化新技术的推广应用，提高育苗成功率［14-17］。笔者设计的林业育苗装置，可通过升降电机、液压推杆控制多个放置盘，避免苗床积水和光照不均匀的问题，能保障苗木健康生长。实践表明，采用这一新型林业育苗装置进行育苗，苗木成活率、地径、根系围径、高径比、鲜质量等指标远优于传统容器育苗方式，可使苗木品质显著提升，十分值得在林业育苗实践中积极推广。