常見林業(yè)整枝設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍分析

陳體鑾　霍光青

摘要：整枝作業(yè)是一項(xiàng)重要的林業(yè)生產(chǎn)作業(yè)，選擇怎樣的整枝設(shè)備是整枝作業(yè)中首先要解決的問題。文章通過對(duì)常見整枝設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍的分析，為整枝設(shè)備的選擇提供一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：整枝；整枝設(shè)備；整枝作業(yè)車

中圖分類號(hào)：TP73文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）08-0045-02

一、整枝的作用

整枝是培育無節(jié)或少節(jié)木材的主要手段之一。我國自20世紀(jì)50年代就開始營造人工林，達(dá)到速生豐產(chǎn)林標(biāo)準(zhǔn)的林地現(xiàn)在已有200多萬公頃，由于管理粗放，使單位時(shí)間和單位面積內(nèi)的木材生長量較低，由于沒有按用材林標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定向培育，致使成林的人工林資源質(zhì)量低劣，不能滿足工業(yè)用材的質(zhì)量要求。由此可見，人工林的管理是林業(yè)生產(chǎn)的重要問題之一。整枝作業(yè)是一項(xiàng)重要的林業(yè)生產(chǎn)作業(yè)，對(duì)整枝設(shè)備的研究具有十分重要的意義。

整技能提高木材質(zhì)量：木材多節(jié)，尤其是死節(jié)，是木材材質(zhì)的一個(gè)重要缺陷。因節(jié)子破壞木材的均勻性，使木材纖維傾斜，降低木材強(qiáng)度。節(jié)子硬度大，會(huì)使鋸刨加工困難，干燥時(shí)易開裂；有死節(jié)的板材，干燥時(shí)節(jié)子會(huì)松弛脫落形成空洞。所以適當(dāng)?shù)乜刂扑拦?jié)的數(shù)量，是提高木材質(zhì)量的重要途徑。

未整枝的活節(jié)率為26%，修枝后的活節(jié)率為84%，活節(jié)率提高58%，未修枝節(jié)子的橫斷面積為1.377cm2，修枝后節(jié)子的橫斷面積為1.143cm2。由此看出，修枝不但能提高活節(jié)率，而且縮小了節(jié)子的橫斷面積，從而有利于提高木材質(zhì)量。

整枝可增加樹干的通直度：修除活枝后，可以看到在樹干上部，接近樹冠的部位，有直徑生長增加的現(xiàn)象，這是由于同化物質(zhì)從樹冠向下流經(jīng)樹皮切口時(shí)不能直接通過，必須沿著切口之間的狹窄區(qū)域往下運(yùn)行，這就影響了同化物質(zhì)的運(yùn)行速度，造成切口上部同化物質(zhì)積累，下部同化物質(zhì)減少的狀況。因此，在切口上方的樹干生長量有所增加，而切口下部的樹干的生長量有所減少，從而增加了樹干的通直度。

整枝可以提高圓度：修枝對(duì)樹干橫斷面積的生長形狀也有一定的影響，觀察表明，在樹干同一部位上同年修枝的節(jié)子，修枝后全部被包進(jìn)樹干，形成活節(jié)，使樹干的橫斷面近似圓形；未修枝的節(jié)子沒有被包進(jìn)去，使樹干的橫斷面近似方形，可見修枝對(duì)樹干橫斷面的圓滿度也有一定影響。

整枝可提高林木的生長率：修除樹冠下部受光極差的枝條，修掉妨礙主干生長的競爭枝、大側(cè)枝及枯枝，能促進(jìn)林木的高生長和徑級(jí)生長。因?yàn)樾拗δ軠p少不必要的營養(yǎng)消耗，改善林內(nèi)的通風(fēng)狀況及林木的生長條件，尤其在林地水分供應(yīng)不足，而蒸騰量又根大的情況下，適當(dāng)修枝對(duì)減輕旱害，防止林術(shù)枯萎均起到一定作用。

整枝能減少樹冠火和病蟲害的發(fā)生：修除枯枝、弱枝，能減少發(fā)生樹冠火的危險(xiǎn)性，增加林木的抗性，能減弱雪壓和風(fēng)害，防止害蟲及立木腐朽病的發(fā)生。紅松林內(nèi)不修枝，易發(fā)生爛皮病。此外，修枝還可以提供部分燃料，這對(duì)我國少林地區(qū)尤其重要。

二、常見整枝設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)

手工整枝設(shè)備一般指的是無動(dòng)力整枝工具，起初的撫育整枝都是林業(yè)工人利用手工鋸、手斧、剪等最簡單的非動(dòng)力式工具進(jìn)行的。手工整枝設(shè)備具有成本低，攜帶方便，使用靈活，對(duì)工人素質(zhì)要求較低等優(yōu)點(diǎn)。但這些設(shè)備一般比較原始，工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且整枝質(zhì)量和整枝高度很難達(dá)到林業(yè)生產(chǎn)對(duì)撫育技術(shù)的要求。對(duì)于高大樹木整枝來說，不管是人站在樹下操作還是架梯上樹，都存在被下落的樹枝劃傷、碰傷的可能。樹枝上的塵土，樹皮也可能落到身上，眼內(nèi)?？梢娙斯ふΥ嬖谙喈?dāng)大的危險(xiǎn)性。

手工整枝工具的今后的改進(jìn)主要是三個(gè)方面：（1）改進(jìn)剪刀的刃口結(jié)構(gòu)，使其符合剪切時(shí)的受力條件，無論剪刀的任何部位，都能對(duì)樹枝產(chǎn)生近似相同的剪切力，或者更適合剪切時(shí)的工作情況，使操作更加方便，更加省力；（2）整枝工具向多功能方向發(fā)展；（3）設(shè)計(jì)新型的剪切機(jī)構(gòu)，使操作更加方便、省力。

與手工整枝設(shè)備相比，手持、背負(fù)式整枝機(jī)增加了動(dòng)力、傳動(dòng)、操作裝置，但仍需要靠人手持、背負(fù)來進(jìn)行操作。國內(nèi)外對(duì)于手持、背負(fù)式整枝機(jī)的研究是比較廣泛的，相對(duì)于手工整枝設(shè)備來說，其大大的提高了整枝工作的效率。但由于增加了動(dòng)力、傳動(dòng)、操作裝置，設(shè)備的重量比一把手鋸或剪子要重的多，工作的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，加上噪音、振動(dòng)的影響，其工作環(huán)境比采用無動(dòng)力高枝剪要差的多。而且仍然沒有擺脫必須站在樹下，抬頭望著樹枝，一個(gè)一個(gè)進(jìn)行鋸切或剪切的局面，工人的作業(yè)依然存在作業(yè)環(huán)境差、工作比較危險(xiǎn)的情況，切削高處的枝椏需要熟練的操作技術(shù)。

手持、背負(fù)式整枝機(jī)的動(dòng)力源主要有汽動(dòng)、液壓傳動(dòng)、電動(dòng)、小型汽油機(jī)為動(dòng)力四種，下面分別介紹它們的優(yōu)缺點(diǎn)。汽動(dòng)的整枝機(jī)采用壓縮空氣為動(dòng)力，機(jī)體較大，振動(dòng)較大，現(xiàn)已淘汰。電動(dòng)型雖然無污染、低噪聲，但園林綠化場地多變情況復(fù)雜，隨時(shí)接電有困難，因此應(yīng)用較少。液壓傳動(dòng)是以汽油機(jī)為動(dòng)力帶動(dòng)液壓泵和裝在鋸頭部的小型液壓馬達(dá)及鏈條鋸工作（鋸徑可達(dá)20cm），振動(dòng)小、切口平滑、效果好、修剪效率高、修剪高度可達(dá)5m，但造價(jià)較高，維修、保養(yǎng)要求比較精細(xì)，對(duì)操作人員素質(zhì)要求也較高。小型汽油機(jī)為動(dòng)力通過軟軸傳動(dòng)帶動(dòng)鋸鏈工作。它結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、成本低、功能多、使用面廣、工效較高、視角和操作角度較合理、切口平滑、安全性能較好、便于維修。但是存在著操作桿較重、噪聲較大等缺點(diǎn)，現(xiàn)在此類機(jī)型已較少使用。

車載式立木整枝機(jī)一般安裝在大型的拖拉機(jī)或汽車上，側(cè)置，具有可以伸向高空的液壓臂，臂端裝有可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓剪。車載式立木整枝機(jī)具有效率高，極大地改善勞動(dòng)條件，使工人輕松工作的優(yōu)點(diǎn)。但是必須有配套的專用汽車，而整枝機(jī)的使用時(shí)間短，因而機(jī)器使用率低，使用成本大幅度提高。

自動(dòng)或半自動(dòng)整枝機(jī)是指可以自動(dòng)完成上升、整枝、下降的機(jī)械裝置，是實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和安全可靠整枝的有效途徑。目前常見的自動(dòng)或半自動(dòng)整枝機(jī)包括雙錐摩擦輪式自動(dòng)整枝機(jī)和輪胎式遙控整枝機(jī)。雙錐摩擦輪式自動(dòng)整枝機(jī)屬于直登式的自動(dòng)立木整枝機(jī)，以樹干為軌道，其行走部分、采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿帶動(dòng)四個(gè)雙錐摩擦輪工作的原理，使四個(gè)雙錐摩擦輪對(duì)稱緊壓樹干上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)由手動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來完成。輪式遙控立木整枝機(jī)是一種將整枝機(jī)抱在樹干上，一般由遙控操縱進(jìn)行整枝作業(yè)的機(jī)械。這種類型的整枝機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)離合機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)及機(jī)架組成。采用無線遙控方式控制整枝機(jī)的上升、下降、整枝作業(yè)。

自動(dòng)或半自動(dòng)立木整枝機(jī)是通過遠(yuǎn)距離控制的自動(dòng)進(jìn)行整枝作業(yè)的機(jī)械裝置，操作者勞動(dòng)條件得到改善，比如操作者不用負(fù)重，可避免鋸屑和樹枝砸壓的危險(xiǎn)，操作者遠(yuǎn)離排出廢氣的污染以及振動(dòng)和噪聲的影響，從而避免操作者患職業(yè)病的危險(xiǎn)。但是自動(dòng)或半自動(dòng)整枝機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般需要發(fā)電設(shè)備、控制設(shè)備，防滑器、單向器等，上升、下降、鋸切、旋轉(zhuǎn)都需要進(jìn)行控制。而且樹木太小時(shí)不能使用，一般需要樹木的直徑要達(dá)到10cm以上。

三、常用整枝設(shè)備的適用范圍

目前手工整枝工具依然具有較大的需求量，尤其在果樹和幼樹的整枝作業(yè)中，整枝作業(yè)的目的是改善樹木的生長條件，使樹木向著有利于高度直徑生長或結(jié)實(shí)、方便采摘的方面生長。在園林整枝作業(yè)中也大量采用手工整枝工具，例如小區(qū)的灌木修剪作業(yè)，樹木的整枝作業(yè)都使用整枝剪。

整枝剪為庭院花卉、綠籬的修剪工具，剪切的力量比較小，剪切的范圍較大。手工整枝鋸，用于較大樹枝的整枝作業(yè)（整枝剪剪切不動(dòng)的較粗樹枝）。整枝鏟用于高處樹枝的整枝作業(yè)，使用時(shí)安裝木質(zhì)手柄，利用上頂、下鉤的操作完成樹枝的整枝工作。對(duì)于高處的樹枝一般采用高枝剪或高枝鋸，高枝剪可以剪掉的樹枝直徑在2.5cm以下，較大的樹枝必須用高枝鋸鋸掉。

手持、背負(fù)式整枝機(jī)主要用于庭院綠化整枝和道路條件較好的林區(qū)進(jìn)行立木的整枝作業(yè)，對(duì)于一般的山區(qū)立木整枝作業(yè)這種設(shè)備使用并不方便，因?yàn)橐巴庾鳂I(yè)供電不是很方便。手持、背負(fù)式整枝機(jī)的切削機(jī)構(gòu)有多種形式，分別適用于不同的作業(yè)對(duì)像。剪式切削機(jī)構(gòu)一般用于主要用于園林樹籬的修剪以及液壓式剪枝機(jī)具上。圓鋸片式切削機(jī)構(gòu)，由于圓鋸片的直徑較大，因此一般可以切削比較粗的樹枝，可以修剪的樹枝直徑可達(dá)11cm。導(dǎo)板、鋸鏈?zhǔn)角邢鳈C(jī)構(gòu)可以切削更粗的樹枝，樹枝的直徑?jīng)]有什么限制，這種形式的切削機(jī)構(gòu)需要使用特殊的切削鋸鏈，切口寬，不易出現(xiàn)夾鋸現(xiàn)象，切削中一般需要進(jìn)行潤滑。

車載式立木整枝機(jī)的整枝高度為6.4～7.3m，可以切斷100mm的樹枝，液壓剪的工作平面可以通過頂端的油缸來控制。如果需要這種立木整枝機(jī)也可以下放到不同的高度，甚至可以下放到地面，用來修剪灌木和地面雜草。

車載式立木整枝機(jī)一般只能用于園林、道路部門，車輛可以很容易的到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)，這種設(shè)備一般都是多用途的設(shè)備，可以完成運(yùn)輸、吊裝、整枝等任務(wù)。特別是一般的整枝設(shè)備無法完成的超高、超大的樹木的整枝工作。對(duì)于山上成片的人工林來說，由于沒有專用的道路，設(shè)備價(jià)格昂貴，整枝作業(yè)車一般很少使用。

自動(dòng)或半自動(dòng)整枝機(jī)既可以克服手工整枝工具勞動(dòng)強(qiáng)度大的缺點(diǎn)也可以克服手持、背負(fù)式整枝機(jī)和車載式立木整枝機(jī)對(duì)于作業(yè)地點(diǎn)的限制。其可在地表凹凸不平，林木枝椏交叉縱橫等極其惡劣的條件下使用，并可對(duì)較高的樹木進(jìn)行整枝。 但由于自動(dòng)或半自動(dòng)整枝機(jī)要以樹干為軌道行走，其對(duì)樹木的圓直度和直徑都有一定的要求，如非常彎曲的樹木、沒有主干的樹木、很細(xì)的樹木以及很粗的樹木都不適宜于作業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1]霍光青，王乃康，李文彬．立木整枝機(jī)設(shè)計(jì)方法與主要參數(shù)的研究[J]．北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，（4）．

[2]宋寶昌，許忠海，程力杰，等．人工林修枝裝置的研究[J]．木材加工機(jī)械，2003，（4）.

[3]高揚(yáng)．新型電動(dòng)園藝修枝剪[J]．五金科技，2005，（4）．

[4]李金鐸，靳文杰．液壓吊式機(jī)械整枝車[M]．天津：公用事業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所，1992，（12）.

[5]李榮岐，姜秀志．紅松人工林修枝效果的調(diào)查[J]．林業(yè)科技，2001，（9）．

[6]賈啟明，馬秀娟．關(guān)于城市高大樹木修剪機(jī)械化的探討[J]．遼寧林業(yè)科技，2001，（3）．

[7]張俊梅，李文彬，等. 人工工業(yè)用材林整枝機(jī)器人無線電遙控系統(tǒng)的研制[J]．林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2002，（12 ）.

[8]辛繼紅，湯興初，等．背負(fù)式可調(diào)高枝修剪機(jī)的研制[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，（1）.

作者簡介：陳體鑾（1984－），男，浙江蒼南人，北京林業(yè)大學(xué)研究生，研究方向：園林機(jī)械；霍青光，男，北京林業(yè)大學(xué)工學(xué)院副教授，研究方向：機(jī)械加工自動(dòng)化及整枝機(jī)。