苗木調(diào)運(yùn)凹底柵欄車廂的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

周光軍

(甘肅省天祝縣林業(yè)工作站，甘肅 天祝 733299)

在造林和綠化工程中為了提高苗木的栽植成活率和延長(zhǎng)植樹期，常用的技術(shù)措施是苗木帶土移栽，即在苗圃地挖苗時(shí)根部帶一定尺寸的土球包扎后運(yùn)往栽植地，從而減少苗木的根系損傷和蒸騰失水，提高了苗木的栽植成活率和栽后生長(zhǎng)量。但目前帶土苗木的調(diào)運(yùn)仍多用平板箱式車，苗木裝運(yùn)時(shí)樹冠和土球平躺，層層疊加，苗木在運(yùn)輸途中顛簸后相互擠壓，土球破損率和枝條折損率較高，且裝卸費(fèi)時(shí)費(fèi)力，導(dǎo)致苗木栽植成活率降低同時(shí)苗木裝卸成本升高。在苗木的起挖和栽植中已研制了挖樹機(jī)[1-2]和挖坑機(jī)[3-6]，大大降低了苗木起挖和栽植勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，但在苗木調(diào)運(yùn)過(guò)程中還未見(jiàn)專用裝備研制的報(bào)道。因此，為了降低苗木調(diào)運(yùn)過(guò)程中土球破損率和枝條折損率，提高苗木栽植成活率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)苗木起挖到栽植的全流程機(jī)械化和高效化，研制機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，精準(zhǔn)性高，省時(shí)、省力的苗木調(diào)運(yùn)專用裝備迫在眉睫。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于甘肅省武威市天祝藏族自治縣，該地位于祁連山北麓淺山區(qū)，海拔2 500～3 500 m，大陸性高原季風(fēng)氣候，年均氣溫1.8 ℃，年日照時(shí)數(shù)2 500～2 700 h，年降雨量400～600 mm，降雨量60%集中在7～9月，無(wú)霜期120～150 d，土壤為灌叢草甸土或栗鈣土。試驗(yàn)地51.5%的面積位于甘肅省祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，多樣的地形、地貌和氣候資源孕育了豐富的植物資源，境內(nèi)分布著大面積的青海云杉(PiceacrassifoliaKom.)和祁連圓柏(SabinaprzewalskiiKom.)天然林。近年來(lái)試驗(yàn)地借助境內(nèi)豐富的植物資源，大力發(fā)展以青海云杉和祁連圓柏為主的鄉(xiāng)土樹種育苗產(chǎn)業(yè)，苗木遠(yuǎn)銷新疆、青海、寧夏、內(nèi)蒙等地，為通道綠化、山水林田湖草和園林建設(shè)等項(xiàng)目的實(shí)施提供了諸多優(yōu)質(zhì)苗木?，F(xiàn)苗圃地已達(dá)200 hm2，各類苗木調(diào)運(yùn)日趨頻繁。

1.2 材料與方法

2019年3月春季造林期分別采用本文設(shè)計(jì)的凹底柵欄車廂和平底普通車廂調(diào)運(yùn)苗木進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。凹底柵欄車廂長(zhǎng)4.5 m，寬1.8 m，高2.1 m，底部為整齊排列的半球形凹面，周圍三面為柵欄狀護(hù)欄，苗木調(diào)運(yùn)時(shí)直立裝車，用擋桿固定。平底普通車廂長(zhǎng)4.5 m，寬1.8 m，高0.6 m，底部為水平面，四周高0.6 m為鐵皮護(hù)欄，苗木調(diào)運(yùn)時(shí)土球向前，平躺裝車，用繩索捆綁固定。凹底柵欄車廂和平底普通車廂均安裝在湖北華耀專用汽車有限公司生產(chǎn)的輕卡后橋臺(tái)面上，輕卡發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)JX493ZLQ5，底盤型號(hào)JX1041TG25。兩種車廂除設(shè)計(jì)和構(gòu)造不同外，牽引輕卡和其他配套設(shè)施均相同。

苗木調(diào)運(yùn)路線為天祝藏族自治縣石門鎮(zhèn)大塘村石門苗圃至松山鎮(zhèn)黑馬圈河義務(wù)植樹造林點(diǎn)，兩者相距120 km，中途50 km為省級(jí)柏油公路，路面平坦，路況較好，其余70 km為鄉(xiāng)村砂石路，起伏不平，路況較差。調(diào)運(yùn)苗木為祁連圓柏，高1.5 m，帶直徑45 cm土球，土球用網(wǎng)孔2 cm×2 cm尼龍編織袋包扎，苗木苗圃地裝車和到達(dá)造林點(diǎn)卸車均采用人工裝卸。凹底柵欄車廂和平底普通車廂調(diào)運(yùn)苗木到達(dá)栽植點(diǎn)后，調(diào)查統(tǒng)計(jì)不同車廂調(diào)運(yùn)苗木的土球破損率(%)和枝條折損率(%)。對(duì)比試驗(yàn)完成后，核算苗木裝、卸成本(元/株)和效率(株/人·h)。土球破損率(%)=(破損土球數(shù)÷調(diào)運(yùn)苗木數(shù))×100，枝條折損率(%)=(枝條折損株數(shù)÷調(diào)運(yùn)苗木數(shù))×100。調(diào)查統(tǒng)計(jì)土球破損率和枝條折損率，核算裝卸成本和效率時(shí)，重復(fù)苗木調(diào)運(yùn)15次(趟)。核算苗木裝、卸成本時(shí)，試驗(yàn)地一個(gè)青壯年勞動(dòng)力每天工作10小時(shí)的雇工費(fèi)是200元。

所有數(shù)據(jù)求平均值，數(shù)據(jù)利用Excel 2007和DPS 6.01軟件進(jìn)行兩樣本t測(cè)驗(yàn)顯著差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗木調(diào)運(yùn)凹底柵欄車廂的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

如圖1～5所示，苗木調(diào)運(yùn)凹底柵欄車廂整體呈長(zhǎng)方體形，長(zhǎng)4.5 m，寬1.8 m，高2.1 m，底部由10行4列整齊排列的半球形凹窩組成，周圍三面由柵欄護(hù)欄圍成，尾部開放。水平柵欄Ⅰ～Ⅳ上分別設(shè)有對(duì)稱的10個(gè)凹字形卡槽，凹字形卡槽間距45 cm。擋桿Ⅰ和Ⅱ橫截面為長(zhǎng)方形，橫截面長(zhǎng)方形長(zhǎng)度和寬度等同于凹字形卡槽的深度和寬度。半球形凹窩直徑45 cm，底部留有半球形凹窩底洞，半球形凹窩外切正方形4個(gè)角上分別設(shè)有垂直的半球形凹窩支柱，半球形凹窩支柱高度為50 cm。苗木調(diào)運(yùn)凹底柵欄車廂中水平柵欄Ⅰ和水平柵欄Ⅳ距半球形凹窩頂部60 cm，水平柵欄Ⅱ距水平柵欄Ⅰ 為60 cm，水平柵欄Ⅲ距水平柵欄Ⅳ60 cm。苗木調(diào)運(yùn)凹底柵欄車廂周圍三面柵欄護(hù)欄由空心方鋼焊接而成，底部10行4列整齊排列的半球形凹窩由厚0.5 cm鋼板沖壓而成，一次成型，半球形凹窩支柱由空心方鋼焊接而成。苗木調(diào)運(yùn)凹底柵欄車廂周圍三面柵欄護(hù)欄與半球形凹窩頂部之間，半球形凹窩支柱與輕卡后橋臺(tái)面之間均通過(guò)焊接連接。

圖1 苗木調(diào)運(yùn)凹底柵欄車廂整體結(jié)構(gòu)示意圖1.水平柵欄Ⅰ；2.水平柵欄Ⅱ；3.擋桿Ⅰ；4.檔桿Ⅱ；5.半球形凹窩；6.水平柵欄Ⅲ；7.水平柵欄Ⅳ

圖2 水平柵欄Ⅰ、水平柵欄Ⅱ、水平柵欄Ⅲ、水平柵欄Ⅳ結(jié)構(gòu)示意圖1.凹字形卡槽

圖3 擋桿Ⅰ3和擋桿Ⅱ4結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 半球形凹窩仰視圖1.半球形凹窩底洞；2.半球形凹窩支柱

圖5 中半球形凹窩剖視圖1.半球形凹窩底洞；2.半球形凹窩支柱

如圖6所示，苗木調(diào)運(yùn)時(shí)，先將裝有凹底柵欄車廂的輕卡?？吭诿缙耘?，將苗木土球自前向后依次放入半球形凹窩中，每放完一行4株后，將檔卡3兩端分別就近插入水平柵欄Ⅰ水平圍欄Ⅳ以及凹字形卡槽內(nèi)，將檔卡兩端分別就近插入水平柵欄Ⅱ、水平柵欄Ⅲ以及凹字形卡槽內(nèi)，固定苗木站立，以防傾倒。當(dāng)苗木高度大于60 cm，小于120 m時(shí)，也可只安裝檔桿3起固定作用。每裝完1行4株后，增加檔桿Ⅰ和檔桿Ⅱ，依次類推，直到苗木裝載完成。苗木調(diào)運(yùn)到栽植點(diǎn)后，先將裝有凹底柵欄車廂的輕卡?？吭谠灾颤c(diǎn)旁，依次打開檔桿Ⅰ和檔桿Ⅱ，自后向前依次卸下苗木。苗木卸載完成后，土球上掉落的土雜落入半球形凹窩底洞中，減少了半球形凹窩清理環(huán)節(jié)，方便下次苗木調(diào)運(yùn)。苗木卸載完成后，收拾檔桿Ⅰ和檔桿Ⅱ，裝入車廂內(nèi)開啟下次苗木調(diào)運(yùn)。

圖6 苗木調(diào)運(yùn)凹底柵欄車廂應(yīng)用示意圖1.苗木樹冠；2.水平柵欄Ⅱ；3.水平柵欄Ⅰ；4.檔桿Ⅱ；5.擋桿Ⅰ；6.水平柵欄Ⅳ；7.水平柵欄Ⅲ；8.苗木土球

2.2 苗木調(diào)運(yùn)凹底柵欄車廂應(yīng)用效果對(duì)比分析

苗木調(diào)運(yùn)凹底柵欄車廂應(yīng)用效果，見(jiàn)表1。

表1 苗木調(diào)運(yùn)凹底柵欄車廂應(yīng)用效果

由表1所示，應(yīng)用凹底柵欄車廂和平底普通車廂調(diào)運(yùn)苗木后，凹底柵欄車廂的土球破損率、枝條折損率、裝車成本和卸車成本均低于平底普通車廂，裝車效率和卸車效率均高于平底普通車廂。凹底柵欄車廂的土球破損率、枝條折損率、裝車成本和卸車成本分別為2.54%、3.70%、1.05元/株和0.80元/株，較平底普通車廂降低了82.31%、77.56%、30.92%和35.48%；裝車效率和卸車效率分別為19.05株/人·h和25.00株/人·h，較平底普通車廂提高了44.76%和54.99%。經(jīng)t測(cè)驗(yàn)，凹底柵欄車廂和平底普通車廂的土球破損率、枝條折損率、裝車效率、成本和卸車效率、成本的|t|均大于t0.05，兩者之間差異顯著。

3 結(jié)論

根系是苗木吸收礦質(zhì)離子和水分的主要器官，保持苗木根系的完整性和減少損傷在苗木調(diào)運(yùn)和移栽中至關(guān)重要[7]。應(yīng)用凹底柵欄車廂調(diào)運(yùn)苗木后，相對(duì)傳統(tǒng)平底普通車廂降低了苗木土球破損率、枝條折損率、裝車和卸車成本，并提高了裝車和卸車效率，在生產(chǎn)實(shí)踐中有一定的應(yīng)用前景。應(yīng)用凹底柵欄車廂調(diào)運(yùn)苗木時(shí)，苗木最大限度保持了苗圃地自然直立狀態(tài)，苗木基部土球放入半球形凹窩中，土球基部受半球形凹窩包裹，受力比較均勻，不易破損，且苗木枝條自然舒展，用檔桿分隔固定后，相互獨(dú)立，枝條折損率較低。應(yīng)用平底普通車廂調(diào)運(yùn)苗木時(shí)，苗木平躺于車廂內(nèi)，苗木土球點(diǎn)狀受力，土球、枝條之間疊加，相互擠壓，苗木土球和枝條受力不均，損傷率較高。本文設(shè)計(jì)的凹底柵欄車廂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，在苗木調(diào)運(yùn)過(guò)程中可按部就班，實(shí)現(xiàn)流程化操作，固定方便，減少了繩索捆綁等環(huán)節(jié)，提高了苗木裝卸效率，降低了裝卸成本，建議在有條件的地方示范推廣。