松樹(shù)球果采摘機(jī)的使用

李立夫 董寶丹

1、紅松及球果簡(jiǎn)介：

紅 松 （Pinus koraiensis Sieb.et Zucc.）：裸子植物，常綠喬木，高可達(dá)40米。球果卵狀圓錐形，種鱗先端鈍，向外反曲，多數(shù)球果位于樹(shù)冠頂端，少數(shù)球果位于側(cè)枝末端，成熟后球果易脫落。

紅松屬于其所在森林系統(tǒng)中的頂級(jí)群落，是支撐性的樹(shù)種。紅松籽是許多森林動(dòng)物的主要糧食，例如老鼠、松鼠、灰鼠、獾子、黑熊、野豬及大一點(diǎn)的鳥(niǎo)等，多數(shù)野生動(dòng)物都要取食大量的紅松籽。所以紅松種子成熟時(shí)?需及時(shí)采摘，如果沒(méi)能及時(shí)采摘損失很大。

2、紅松樹(shù)球果的采摘

紅松采種時(shí)間及方法是：紅松天然林80至200年生林分結(jié)實(shí)株數(shù)占91%以上，人工林40至80生分結(jié)實(shí)株數(shù)占90%以上。紅松球果于9月初至10月上旬成熟，當(dāng)球果由綠色變成黃綠色，部分種鱗開(kāi)裂，進(jìn)入初熟期。此后種鱗逐漸變黃，個(gè)別球果開(kāi)始脫落，便達(dá)到果成熟期，就應(yīng)及時(shí)采集，落地的球果沒(méi)來(lái)得及撿拾的，幾天之內(nèi)就被林內(nèi)的野生動(dòng)物吃掉，損失很大。

紅松果實(shí)多數(shù)位于樹(shù)冠頂端、少數(shù)位于側(cè)枝末端，樹(shù)高大挺拔，樹(shù)高約25米左右，并且無(wú)法使用任何機(jī)器，目前采摘均靠人工，由于都生長(zhǎng)在十?dāng)?shù)米高松樹(shù)頂端，并且無(wú)法使用任何機(jī)器只能用人工爬樹(shù)采摘，不但效率極低，而且異常辛苦，和危險(xiǎn)。每年松子成熟季節(jié)，為了及時(shí)收采松子，松子采摘工人們便提早開(kāi)始每一棵樹(shù)每一棵樹(shù)的采摘工作，首先工人借助專(zhuān)業(yè)的爬樹(shù)工具爬樹(shù)，而且很不安全，工人們爬上十幾米高的松樹(shù)，把松塔一個(gè)一個(gè)打下來(lái)，因?yàn)榧t松球果都結(jié)在樹(shù)冠最頂端和側(cè)枝最末端，要將其打下來(lái)也十分困難。下面接應(yīng)的工人負(fù)責(zé)集中收起裝袋。整個(gè)采收過(guò)程緩慢又不安全，因此每年都有采摘工人因?yàn)椴烧勺佣l(fā)生意外事故，從樹(shù)上跌落下來(lái)，以至于喪失了生命。

3、松樹(shù)球果采摘的困境及采摘機(jī)的設(shè)想

用人工采摘紅松種子不但危險(xiǎn)不安全，幾乎每年紅松種子成熟期都有因采摘紅松種子而出現(xiàn)的傷亡事故，隨著社會(huì)的發(fā)展，從事采摘紅松種子的工人也在逐年減少，因?yàn)榧t松種子的采摘工作需要爬樹(shù)，尤其是天然林的紅松，生長(zhǎng)期都在100至200年左右，樹(shù)又高又粗，要求工人不但會(huì)使用爬樹(shù)工具進(jìn)行爬樹(shù)，工作時(shí)幾乎沒(méi)有任何安全措施，還要求有一定的體力而且不能恐高，因此從事紅松種子采摘工作的工人很少，每到紅松種子成熟季節(jié)，用工非常緊張而且人工費(fèi)也在逐年上漲，有時(shí)已經(jīng)達(dá)到了采到的種子不夠支付人工費(fèi)的地步。

我們?cè)隽撕芏鄧L試和想法，但都沒(méi)有成功，為此想制作一種機(jī)器，該機(jī)器可以代替工人進(jìn)行采摘紅松種子，市場(chǎng)較大，說(shuō)一下我們以前的想法，供參考：設(shè)想用高空攝影的無(wú)人機(jī)，但是無(wú)人機(jī)太小，無(wú)人機(jī)上不能安裝采摘的設(shè)備；設(shè)想用熱氣球，但采摘期正值10月，屬森林防火戒嚴(yán)期，林區(qū)嚴(yán)禁煙火的；設(shè)想用氫氣球，每到秋天有時(shí)風(fēng)還特別大，氫氣球過(guò)大不好控制，也不安全。設(shè)想過(guò)液壓高空操作平臺(tái)，但林內(nèi)沒(méi)有路，山的坡度陡，平臺(tái)上不了山；設(shè)想過(guò)馴養(yǎng)猴子，但紅松樹(shù)有油，粘手，猴子不愿干；東北林業(yè)大學(xué)研究過(guò)球果采摘機(jī)，是用拖拉機(jī)帶動(dòng)的，太大了，一方面成本高，另一方面對(duì)森林植被有破壞。最終所有設(shè)想都以失敗而告終。

4、松樹(shù)球果采摘機(jī)

我們于2016年開(kāi)始進(jìn)行嘗試制造一臺(tái)機(jī)器，暫時(shí)就叫采摘機(jī)。設(shè)計(jì)安裝在農(nóng)用拖拉機(jī)上，最好用膠輪高花胎四驅(qū)農(nóng)用車(chē)、因?yàn)榧t松林內(nèi)，尤其是天然林，根本沒(méi)有路，而且林內(nèi)情況復(fù)雜，除了坡就是坑，還有石頭倒樹(shù)，此車(chē)可以在林內(nèi)沒(méi)有道路的情況下行走，同時(shí)要求農(nóng)用車(chē)駕駛員技術(shù)得過(guò)硬，有一定的在林區(qū)駕駛機(jī)動(dòng)車(chē)的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)要求駕駛員對(duì)該車(chē)及所安裝的設(shè)備操作熟練，因此在實(shí)際工作前有必要進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)。

根據(jù)紅松樹(shù)的大小設(shè)計(jì)制造型號(hào)大小不同的采摘機(jī)，根據(jù)采摘機(jī)的型號(hào)大小選用不同型號(hào)大小的農(nóng)用拖拉機(jī)。采摘機(jī)的動(dòng)力是利用農(nóng)用車(chē)車(chē)后面的輸出軸安裝一個(gè)液壓動(dòng)力泵，為采摘機(jī)及其工作提供液壓動(dòng)力，液壓動(dòng)力泵要根據(jù)采摘機(jī)的大小來(lái)選擇安裝。

首先將農(nóng)用拖拉機(jī)前端的配重裝置拆除，在拖拉機(jī)前面設(shè)計(jì)安裝一個(gè)可伸縮可升高150cm至200cm的架子，將采摘機(jī)用鐵鏈吊在此架子的前端，在車(chē)頭前端做個(gè)托架，車(chē)在林內(nèi)行走時(shí)將采摘機(jī)放在托架上。所有的架子都用80mm至100mm的空心方鋼焊接，以保證其強(qiáng)度。伸縮可用150cm至200mm長(zhǎng)的液壓缸控制，同時(shí)此伸縮架一端以軸固定，另一端繞此軸轉(zhuǎn)可以伸縮和舉升，舉升也用150cm至200mm長(zhǎng)的液壓缸控制。這樣就可以將采摘機(jī)舉到4至6米高的樹(shù)干處。

采摘機(jī)根據(jù)樹(shù)的大小設(shè)計(jì)輸出為8至14噸，用與其匹配的油馬達(dá)做動(dòng)力固定在外部，用液壓動(dòng)力泵提供油馬達(dá)所需動(dòng)力，在此機(jī)器的外部按樹(shù)的粗細(xì)設(shè)計(jì)一個(gè)夾子，用兩個(gè)50cm長(zhǎng)液壓缸控制夾子的張開(kāi)和閉合，里側(cè)用膠皮包裹，以免傷壞樹(shù)皮。

在駕駛室內(nèi)合適的地方安裝控制分壓器，控制所有的設(shè)備。采摘機(jī)工作時(shí)，在樹(shù)干4至6米處夾住，此時(shí)將采摘機(jī)和伸縮架分離，保證軟連接就可，以免采摘機(jī)工作時(shí)將伸縮架和車(chē)弄壞。一般讓采摘機(jī)工作10至20秒，樹(shù)上90%球果就可脫落。

采摘機(jī)經(jīng)過(guò)近三年的實(shí)驗(yàn)和使用已經(jīng)取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，節(jié)省了大量的人力物力，保證了人員的安全，在今后的使用中應(yīng)不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷地完善。