灌狀杜仲栽培林的機(jī)械采收性能測(cè)試

李聯(lián)隊(duì) ，季志平，何佳林

(1.陜西省森林保護(hù)研究所，西安 710082；2.西北農(nóng)林科技大學(xué),陜西 楊凌 712100 )

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灌狀杜仲栽培林的機(jī)械采收性能測(cè)試

李聯(lián)隊(duì)1，季志平2*，何佳林2

(1.陜西省森林保護(hù)研究所，西安 710082；2.西北農(nóng)林科技大學(xué),陜西 楊凌 712100 )

杜仲雖是落葉喬木但可以灌狀栽培，能有效提高杜仲林產(chǎn)能。本試驗(yàn)測(cè)定了灌狀栽培杜仲的生長(zhǎng)一致性和機(jī)械采收性能，結(jié)果表明：灌狀栽培杜仲的高度、干莖、粗度、枝齡一致性極好，林間間隙均勻，有利于機(jī)械化采收。

杜仲；灌狀栽培；枝條；機(jī)械化采收；性能

杜仲(\%Eucommia ulmoides\%)是我國(guó)特有的一種經(jīng)濟(jì)樹種，其干燥樹皮就是名貴滋補(bǔ)藥材，具有補(bǔ)肝腎、強(qiáng)筋骨、降血壓、安胎等功效。杜仲屬于落葉喬木，在自然狀態(tài)下，樹高可達(dá)20 m以上，多生于海拔300～500 m的低山，谷地或低坡的疏林里。為了提高杜仲枝葉有效利用率和再生能力，我們采用西北農(nóng)林科技大學(xué)發(fā)明的杜仲叢狀栽培專利技術(shù)，并對(duì)叢狀杜仲的機(jī)械采收性能進(jìn)行了測(cè)試，以檢驗(yàn)這種栽培方式是否具有機(jī)械化作業(yè)的可能性和大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)的潛能。

1 研究地概況

試驗(yàn)在陜西省千陽(yáng)縣冉溝流域進(jìn)行，千陽(yáng)縣位于北緯34°34′34″至34°56′56″，東徑106°56′15″至107°22′31″，地處陜西省關(guān)中西陲，為黃土高原區(qū)，地形呈“七山二塬一分川”，境內(nèi)海拔710～1545.5 m。屬溫帶大陸性季風(fēng)區(qū)半濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫在8.7～11.8 ℃之間；年平均相對(duì)濕度為69 %；年平均降水量627.4 mm，最多年降水量924.3 mm，最少年378.9 mm；無霜期197 d。

2 試驗(yàn)材料和方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)林為叢狀杜仲林，品種為西北農(nóng)林科技大學(xué)選育的“飼仲1號(hào)”和“ 短枝密葉”。試驗(yàn)林于2014年4月栽植，栽植時(shí)要求樹苗與地面成60°斜角，栽植行距為1 m，株距0.5 m，第二年3月平茬，萌芽后只在不同方位均勻保留3個(gè)背上芽，其它萌芽全部去除，當(dāng)年即形成灌狀杜仲林，可進(jìn)行機(jī)械采收性能測(cè)試試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)分兩個(gè)階段進(jìn)行，把當(dāng)年形成的灌狀杜仲林分為兩部分，一半于當(dāng)年11月之前進(jìn)行一次機(jī)械采收性能測(cè)試，另一半保留繼續(xù)生長(zhǎng)，于第二年11月之前再進(jìn)行一次機(jī)械采收性能測(cè)試。

測(cè)試的指標(biāo)包括：(1)生長(zhǎng)一致性，主要測(cè)定新生枝條的高度一致性、粗度一致性和間隙均勻度；(2)物理性能，基本密度參照GB1933-91的方法，抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度參照GB/T 1928-2009的方法。

3 結(jié)果與分析

3.1 灌狀杜仲林生長(zhǎng)一致性分析

機(jī)械化采收對(duì)林木的要求就是生長(zhǎng)一致性，只有生長(zhǎng)高度一致的樹林才便于機(jī)械化作業(yè)。

從萌發(fā)枝高度測(cè)量結(jié)果分析(圖1)，平茬后生長(zhǎng)1 a的灌木林最高干高為112.5 cm，最低干高97.3 cm，高均偏差只有7.6 cm，也就是所有發(fā)育枝條與平均高度的偏差不超過7.6 cm，適合機(jī)械化收割。平茬后生長(zhǎng)2 a的灌木林，最高186.3 cm，最低162.7 cm，高均偏差拉大到了12.8 cm，整齊度有所降低，但仍在可操控范圍。

圖1 灌狀杜仲林萌發(fā)枝高度一致性分析

從萌發(fā)枝莖粗測(cè)量結(jié)果分析(圖2)，平茬后生長(zhǎng)1 a`的灌木林最大莖粗10.1 mm，最小莖粗8.5 mm，莖粗均偏差只有0.8 mm，在1 mm之內(nèi)，非常便于機(jī)械化收割。平茬后生長(zhǎng)2 a的灌木林，最大莖粗22.5 mm，最小莖粗18.3 mm，莖粗均偏差只有2.1 mm，超過了2 mm，一致性降低，機(jī)械操控難度增大。

圖2 灌狀杜仲林萌發(fā)枝莖粗一致性分析

綜合分析杜仲灌木林生長(zhǎng)一致性，平茬當(dāng)年形成的灌木林生長(zhǎng)一致性更高，更適合機(jī)械化收割。平茬后生長(zhǎng)2 a的灌狀林在高度上偏差不大，但莖粗偏差較大，從而增加了機(jī)械化收割難度，因此，從機(jī)械化收割方面考慮，杜仲灌狀林適合于當(dāng)年平茬當(dāng)年收割，即便于機(jī)械操作，且生物產(chǎn)量高。

3.2 灌狀杜仲林機(jī)械采收力學(xué)性能分析

灌狀杜仲雖然沒有明顯主干, 但莖稈在軸向和徑向的組織結(jié)構(gòu)不同, 故在不同方向上仍然表現(xiàn)出不同的物理力學(xué)性質(zhì),莖稈橫斷面由外向內(nèi)依次為木質(zhì)部、韌皮部、髓心，因而在切割過程中受到各種不同外載荷的綜合作用, 如抗彎、抗壓、抗剪切和抗撕裂等。

從基本密度、靜力抗彎強(qiáng)度和截紋抗剪強(qiáng)度的測(cè)定結(jié)果看(表1)，杜仲平茬枝條較檸條更適合機(jī)械平茬。平茬杜仲的基本密度低于檸條，但高于毛白楊和沙柳，平茬第二年的密度比平茬第一年的高出0.014 g·cm-3，Ⅲ級(jí)木材密度值在0.55 ～ 0.75 g·cm-3范圍內(nèi)靜力抗彎強(qiáng)度，所以從密度上杜仲平茬枝條達(dá)不到Ⅲ級(jí)木材密度，但更易剪切。

測(cè)試樹種基本密度/g·cm-3靜力抗彎強(qiáng)度/MPa截紋抗剪強(qiáng)度/MPa平茬后1a杜仲0.51278.7221.47平茬后2a杜仲0.52682.9723.63毛白楊0.35767.6819.14沙柳0.493126.6225.08檸條0.545126.3737.86

從靜力抗彎強(qiáng)度上看，杜仲平茬枝條雖然不及沙柳和檸條，但比毛白楊抗彎，說明機(jī)械通過時(shí)不易在高位折斷，有利于近地剪切。截紋抗剪強(qiáng)度是指剪力方向和剪切面都與木材纖維方向垂直時(shí)的抗剪強(qiáng)度，一般約為順紋抗剪極限強(qiáng)度的3倍，在木材力學(xué)分析中并不經(jīng)常測(cè)試截紋抗剪強(qiáng)度，但對(duì)于平茬來說，這一數(shù)據(jù)可以間接反映出被測(cè)樹種平茬的難易程度，比較測(cè)定數(shù)據(jù)，杜仲枝條比檸條容易剪切，與沙柳和毛白楊相當(dāng)。

4 結(jié)論與討論

杜仲灌狀林具有非常高的生長(zhǎng)一致性，這種一致性的機(jī)械通過性好，機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)性強(qiáng)，所以更適合機(jī)械化收割；杜仲灌狀枝條的物理性能也間接反映出其抗壓、易剪切特點(diǎn)，所以亦能說明其適合機(jī)械化收割。平茬后生長(zhǎng)2 a的灌狀林莖粗偏差較大，基本密度、靜力抗彎強(qiáng)度和截紋抗剪強(qiáng)度都比平茬后生長(zhǎng)1 a的高，但相對(duì)于檸條這樣的常見灌木來說，剪切易度要高得多，因此，從機(jī)械化收割方面考慮，杜仲灌狀林是一種值得推廣的栽培模式，尤其是以生產(chǎn)枝葉為目的的人工林。

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Test on Mechanical Harvest Performance of Arbuscular Forest of \%Eucommia ulmoides\%

LI Lian-dui1,JI Zhi-ping*2,HE Jia-lin2

(1.ShaanxiForestprotectionresearchinstitute,Xi’an，Shaanxi712100;2.NorthwestA&FUniversity，Yangling，Shaanxi712100)

\%Eucommia ulmoides\% is deciduous trees but can be cultivated as arbuscular.Arbuscular cultivation can effectively improve capacity of the \%Eucommia ulmoides\% forest .This test measured uniformity growth and mechanical harvesting performance of arbuscular forest.The results showed that arbuscular forest have excellent uniformity on height and stem diameter and age of branches.Forest gap is even, which is good for mechanized harvesting.

\%Eucommia ulmoides；\%arbuscular cultivation；branches;mechanized harvesting

2016-07-08

國(guó)家林業(yè)局林業(yè)科學(xué)技術(shù)推廣項(xiàng)目([2016] 45號(hào))

李聯(lián)隊(duì)(1970-)，男，陜西興平人，本科，主要從事經(jīng)濟(jì)植物利用與保護(hù)研究。

S567.1+9,S776.27+1

A

1001-2117(2016)05-0015-03

*通訊作者