一種可調控灌溉與光照條件的林業育苗裝置設計

杜季芙

臨洮縣林業和草原局，甘肅 臨洮 730500

0 引言

植樹造林是保護生態環境的重要方式之一。甘肅省臨洮縣地處黃土高原中部，部分山區土質疏松，易造成風沙侵蝕和水土流失，影響植樹造林成效。為減少造林過程中的管護成本，林業部門需要在林業育苗中加大投入力度，培育根系健壯、耐寒耐旱、成活率高的苗木［1-3］。目前，容器育苗已經成為林業育苗的主要方式之一。采用容器育苗技術能有效提升育苗效率，解決苗木根系弱、抵御病蟲害能力差等問題［4-6］。土壤含水量會直接影響植物根系的生長發育，而光照是綠色植物進行光合作用的必要條件。在應用容器育苗技術的過程中，需要對灌水和光照進行有效把控。技術人員常采用人為方式進行澆水、調光，但易造成積水、光照不均，影響苗木的成活［7-8］。針對上述問題，研發一種新型的林業育苗裝置十分必要。

1 裝置設計原則

在林業育苗過程中，幼苗成活率是評判育苗是否成功的最重要指標。傳統的林業容器育苗采用人工管護的方式，易出現苗床積水和光照不勻等問題，導致幼苗成活率低。為了進一步提升幼苗成活率，筆者設計了一種新型林業育苗裝置。利用該裝置給幼苗灌水時，先在集水室內注入適量的水，之后驅動兩個升降電機工作帶動兩個螺紋桿運轉，使兩個承接架帶動多個放置盤下沉并進入集水室，使集水室內的水經過進液孔和通孔后被幼苗吸收，而不需要給幼苗灌水時只需要將放置盤從集水室內取出即可，不會因積水導致幼苗死亡，從而提高幼苗成活率。此外，該裝置可通過驅動液壓推桿伸長帶動活動座沿著轉向軸翻轉，可使多個放置盤旋轉一定角度，使幼苗接受更多的光照，從而促進幼苗生長。

2 林業育苗裝置構成

該林業育苗裝置的材質主要為木材、聚苯乙烯、鐵制品等，木質固定座規格為100 cm×40 cm，置物座規格為75 cm×30 cm。如圖1 所示，該裝置包括固定座（1）及設置在固定座（1）上方的多個放置盤（17）；固定座（1）頂壁內陷形成活動室（3），活動室（3）內設有活動座（2）和推動活動座（2）翻轉的液壓推桿（4）；液壓推桿（4）的兩端均安裝有鉸接軸（5），且通過兩個鉸接軸（5）分別與固定座（1）和活動座（2）連接；活動室（3）遠離液壓推桿（4）的一側安裝有轉向軸（6），且固定座（1）通過轉向軸（6）與活動座（2）轉動連接；活動座（2）頂壁內陷形成集水室（7），固定座（1）底壁的一側內陷形成側開口（8）；活動座（2）的一側壁固定連接有穿過側開口（8）并伸向外界的排水管（9），且排水管（9）上安裝有閥門。

圖1 林業育苗盤裝置組成

活動座（2）頂壁的兩側均固定焊接有支撐架（10），兩個支撐架（10）頂壁均焊接有驅動置物座（15）升降的升降電機（11），兩個支撐架（10）內腔中均轉動連接有螺紋桿（12）；兩個升降電機（11）的輸出軸分別與兩個螺紋桿（12）同軸連接，以帶動兩個螺紋桿（12）同軸運轉；每個支撐架（10）內腔中均設有兩個對稱于螺紋桿（12）兩端的滑桿（13），每個滑桿（13）的兩端均于支撐架（10）內腔側壁焊接，兩個支撐架（10）之間設有置物座（15）；置物座（15）的兩端對稱焊接有兩個承接架（14），且兩個承接架（14）分別伸入兩個支撐架（10）內腔；承接架（14）的中心端螺紋套設于支撐架（10）內的螺紋桿（12）上，承接架（14）的兩端滑動套設于支撐架（10）內的兩個滑桿（13）上。

置物座（15）頂壁內陷形成多個等距分布的放置槽（16）；多個放置盤（17）分別放置在多個放置槽（16）內，每個放置盤（17）的底壁均開設有通孔（18）；置物座（15）的底壁開設有分別通入多個放置槽（16）的進液孔（19），且多個進液孔（19）分別與多個通孔（18）相通。

使用該林業育苗裝置時，先將幼苗連同其根部的泥土放置于放置盤（17）內腔中；當需要給幼苗灌水時，應使活動座（2）保持水平，再向集水室（7）注入足量的水，同時將排水管（9）閥門關閉，然后驅動兩個升降電機（11）工作帶動兩個螺紋桿（12）運轉，使兩個承接架（14）下沉并帶動置物座（15）下沉，當置物座（15）進入集水室（7）后，集水室（7）內的水通過多個進液孔（19）和多個通孔（18）進入多個放置盤（17）內腔，此時幼苗根部的泥土會吸收足量的水，然后使兩個升降電機（11）反轉即可帶動置物座（15）從集水室（7）中脫離，之后靜置一段時間，使幼苗根部泥土中多余的水分滴落至集水室（7）內，再打開閥門使集水室（7）內的水從排水管（9）排出；當需要給幼苗補充光照時，驅動液壓推桿（4）工作進行伸長，帶動活動座（2）沿著轉向軸（6）轉動一定角度，使所有的幼苗均傾斜一定角度，促使幼苗接受的光照范圍更大，有利于幼苗生長。

3 林業育苗裝置應用優勢

筆者設計了一種新型林業育苗裝置。該裝置主要由固定座、液壓推桿、升降電機、放置盤等組成，通過升降電機帶動多個放置盤調控幼苗吸水，通過液壓推桿增大放置盤的旋轉角度，使幼苗接受更多的光照，能顯著提升苗木成活率。2023 年4 月，筆者在甘肅省臨洮縣森源苗木工程有限責任公司對此次設計的新型林業育苗裝置的育苗性能進行了驗證。筆者分別采用傳統育苗容器和新型林業育苗裝置對刺槐進行育苗：在此次設計的新型育苗裝置的放置盤和傳統育苗容器中填充培養基質后播種覆膜，并將其均放置在苗床上進行育苗，出苗后采取同樣的澆水和光照管護措施，育苗完成后分別測量苗木地徑（距離地面高30 cm 處的樹干直徑［9］）、根系平均圍徑、高徑比（苗高/地徑［10］）、平均鮮質量等指標。結果表明，采用此次設計的林業育苗裝置苗木成活率高達99.50%，遠高于傳統的容器育苗成活率（92.25%）；其苗木地徑更大，比采用傳統容器育苗方式的苗木地徑要大5%以上；其根系更加發達，比采用傳統的容器育苗方式的苗木平均根系圍徑要大7%以上；其苗木平均高徑比為47.5，遠優于采用傳統容器育苗方式的苗木（53.25）；其苗木鮮質量更大，比采用傳統容器育苗方式的苗木鮮質量增加5%以上。總之，采用筆者設計的林業育苗裝置進行育苗，苗木品質得到顯著提升，造林成活率更高。

4 結束語

隨著社會經濟的快速發展，人們生活水平不斷提高，對生態環境的關注度也越來越高。做好林業育苗工作是林業能夠良好發展的基礎，做好林業育苗技術與裝備研發工作，對提升林業育苗水平、提高林業生產效率具有十分重要的作用［11-13］。在林業育苗過程中，林業部門要強化新技術的推廣應用，提高育苗成功率［14-17］。筆者設計的林業育苗裝置，可通過升降電機、液壓推桿控制多個放置盤，避免苗床積水和光照不均勻的問題，能保障苗木健康生長。實踐表明，采用這一新型林業育苗裝置進行育苗，苗木成活率、地徑、根系圍徑、高徑比、鮮質量等指標遠優于傳統容器育苗方式，可使苗木品質顯著提升，十分值得在林業育苗實踐中積極推廣。