袁東 姜忠斌 蔡道雄

（1 國家林業(yè)局北京林業(yè)機械研究所 北京 1000292 中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)實驗中心 廣西憑祥市 532600)

棕櫚藤是熱帶森林寶庫中的多用途植物資源，具有很高的經(jīng)濟價值。原藤是僅次于木材和竹材的重要非木質林產(chǎn)品。棕櫚藤去鞘后的藤莖表皮呈乳白色，柔韌、抗拉強度大，是編織和制作各種高檔特色家具與日用品如各種藤椅、藤凳、茶幾、藤籃、藤箱、藤席、藤帽、藤背簍等以及各種工藝品的優(yōu)良材料。在建筑領域，藤材也開始顯見其身影，在中國2010年上海世博會上西班牙國家館外墻就是由不同質地、顏色各異的藤條板進行裝飾，從外面看就像一個用藤條編制的“大籃子”[1]。20世紀70年代以來，以原藤為主要原料的藤家具工業(yè)和國際貿易迅速發(fā)展，形成數(shù)十億美元的國際市場，吸納100余萬人就業(yè)，對地區(qū)經(jīng)濟和社會發(fā)展起著舉足輕重的作用[2]。分布于我國的省藤、黃藤等藤種是產(chǎn)藤區(qū)群眾日常生活中不可缺少的重要資源和經(jīng)濟收入的一個來源，具有重要的經(jīng)濟價值和發(fā)展前景[3]。由于我國使用藤家具的歷史悠久且制品精美適用，因此產(chǎn)品暢銷國際市場。在我國，已有多種藤被開發(fā)利用，其中白藤、黃藤、單葉省藤等已成功栽培。人工種植棕櫚藤，不僅有利于生態(tài)的保護，而且順應了國內國際市場的需求。我國的海南島和云南省的部分地區(qū)是棕櫚藤的主要生長分布區(qū)，這些地區(qū)發(fā)展棕櫚藤產(chǎn)業(yè)具有獨特的環(huán)境優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景誘人，潛力巨大，被業(yè)內人士普遍稱為“朝陽產(chǎn)業(yè)”[4]，當?shù)剞r(nóng)民大量種植棕櫚藤，已初步取得可觀的經(jīng)濟效益。但從總體上講，隨著世界藤具市場的不斷擴大，棕櫚藤資源顯得十分緊缺。在加大保護現(xiàn)存天然資源力度、大力發(fā)展棕櫚藤種植業(yè)的同時，需要加強研究和發(fā)展原藤綜合利用技術，提高全藤利用率。提高原藤采藤得率，最大限度減少藤材采收損耗，是提高全藤利用率的重要環(huán)節(jié)之一。

1 棕櫚藤形態(tài)特征與采收特點

棕櫚藤作為攀援性很強的藤本植物，有刺，叢生，與支撐樹木攀纏或藤株間相互纏繞，相伴而生。在藤的葉鞘、葉柄背面及藤葉羽片的邊緣長有呈倒鉤狀的短刺或爪狀刺，藤軸前端還有一條爪狀倒鉤刺纖鞭，藤軀及葉脈遍布借以攀緣的倒鉤。倒鉤極其尖銳堅韌，藤生長過程中倒鉤刺深扎或剮掛被攀附的喬木枝干皮層，抓著力極大。藤軀依仗攀援器官攀附樹木生長、延伸、絞纏，一些藤莖可以生長、延伸長達幾十米，棕櫚藤的這種特性為藤條的采收帶來了極大的困難。棕櫚藤約生長6年就可以采收。在我國，黃藤、單葉省藤等中徑級藤種植株的工藝成熟齡為6年，白藤等小徑級藤種工藝成熟齡為5年，可開始首次采收。然而，多年的生長觀測結果表明，進入工藝成熟齡的藤株，其莖長生長正處于速生期，年生長量在1.0～1.5 m，持續(xù)2～3年甚至更長。因此，為了充分發(fā)揮植株的速生特性，有效提高原藤產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，藤林的起始采收齡通常推遲到藤莖工藝成熟齡之后的2～3年，即黃藤、單葉省藤等中徑級藤種的始采齡為9～10年，白藤等小徑級藤種為7～8年。成熟的黃藤、單葉省藤等中徑級藤藤莖長度可達50 m，帶鞘莖粗3.0～5.0 cm，而白藤等小徑藤可達30 m，帶鞘莖粗0.9～1.2 cm[2]。

棕櫚藤的采收工作主要包括將棕櫚藤藤條從樹叢中拖拽出以及去除藤葉及葉鞘等。采收時，從藤莖基部距地面15～20 cm砍斷，然后用外力將棕櫚藤莖拖離其生長攀附的樹干，對藤莖進行脫鞘、去除雜葉等清理操作，將脫鞘后的藤莖打捆以便運輸。因藤鞘布滿尖刺不便抓握，通常藤莖的拖拽與脫鞘同步交替進行。棕櫚藤的多刺性狀和極強的攀援性使其與樹木冠叢的纏繞十分緊固，采收必須借助一定的工具。采收大徑藤(如瑪瑙藤)至少需要2～3個人[5]。對于一根長達15 m以上的藤條，有時5～6個人也很難將其從濃密的冠叢中拉拽出來。當藤條攀援較高而拖拽困難時，只能將其從高處截斷，這會造成大量藤材浪費[6]。

2 棕櫚藤采收方法

棕櫚藤的采藤方法因地域不同而略有區(qū)別。目前，棕櫚藤的采收技術多是由生產(chǎn)實踐發(fā)展而來，采藤工具缺乏專用性，采藤技術也主要是靠經(jīng)驗，采收效率不高，對原藤的浪費較大。對藤采收工作環(huán)境和采收技術的科學研究較少，盡管國外有相關方法的報道，但實際應用效果并不理想，仍處于摸索階段。國家林業(yè)局北京林業(yè)機械研究所和中國林科院熱林中心在“十一五”期間，開展了棕櫚藤采割技術研究。針對當前棕櫚藤采割作業(yè)中存在的問題，從采收作用力和影響采收作用力諸多因素的分析入手，對國內外現(xiàn)有棕櫚藤的主要采收方法、采收工具進行了調研，對采收生產(chǎn)工藝路線、存在的主要問題等進行了重點研究，并依此研制了采藤機械，開發(fā)了棕櫚藤采割新技術，研究工作取得了一定的科研成果，但也還需進一步深入和完善。

棕櫚藤的采收按照藤拖拽動力劃分為人工方式和機械方式。

2.1 常用的各種采藤工具

據(jù)國內外文獻報道[2,7,8,11]，棕櫚藤藤條的常用采收工具包括砍刀、剪切刀、修枝剪、切刀、鉤刃切刀等(圖1)，而國內鉤刃砍刀最為常用。

圖1 棕櫚藤條的常用采收工具

馬來西亞林業(yè)研究所的科研人員為去除攀附于大樹上的大、中徑棕櫚藤上長滿鉤狀硬刺的藤葉及葉鞘纖鞭，于20世紀90年代中后期，根據(jù)當?shù)赝林伺罉渲鹌车籼偃~的過程，研制了塑料管前套刀片和鉤環(huán)套圓鋸片等采收工具[3,7,8]，見圖2。工具A：剪切工具由一段長140 cm、直徑12 cm的聚氯乙烯管組成，其一端連接一個雙槽的剪切刀刃，一根直徑6 mm的鋼繩與剪切刀連接，手搖絞盤用一根吊帶連接到大樹的基部(吊帶的作用是在絞動時保護樹皮免受損傷)，另一根6 mm的鋼繩連接到藤株上和另一根吊帶。然后絞動直至藤莖穩(wěn)固和拉直。用一個彈弓將一根魚線射過藤冠，用魚線將6mm的鋼繩帶過去，而剪切工具連接在鋼繩上。絞動絞盤，隨著剪切工具沿藤莖向上移動而剪切掉藤株的葉片。工具B：幾乎與工具A相同，不同之處在于聚氯乙烯管的直徑為25 cm，其操作方法同A。工具C：由一個鋼鉤和一個圓形鋼片(由一個圓鋸片做成)組成，工具的頂端和底部連接在鋼繩上，和工具A一樣，藤莖被絞盤穩(wěn)固和拉直。6 mm的鋼繩投擲過藤株，將工具引到藤株的葉冠上，工具下端連接在另外的鋼繩上，由于工具鉤在一片葉子上，其鋼繩連接在工具的下端而向下絞動，從上而下地剪斷葉片。上述三種工具的作用都是試圖使被采藤條在棕櫚藤拖拽操作之前，去除藤條上長滿鉤狀硬刺的藤葉及葉鞘纖鞭，使藤條更利于向下拖拽與樹脫離，但從現(xiàn)場考察情況看，實際操作非常繁瑣，難以控制，使用效果不盡人意。

圖2 前套刀片和鉤環(huán)套圓鋸片等采收工具與使用方法示意圖

圖3 人工采藤方式

2.2 人工采藤方式

目前，比較常用的棕櫚藤采收仍然是靠純人力完成，見圖3。

人工采藤通常包含以下幾個過程：

⑴ 采藤人員選定擬采藤株，確定藤體拖拽方向，初步清理沿拖拽方向上的地面植物雜枝。

⑵ 去除棕櫚藤根部的藤鞘，露出藤莖，用砍刀從藤莖基部距地面15～20cm處砍斷。通常成熟棕櫚藤的藤鞘與藤莖結合力較小，用砍刀背面磕震或擊打即可使之分離，藤鞘脫落。擊打時應避免碰傷已裸露的藤莖。

⑶ 借助人力將藤條從攀附的樹上和藤叢中拖拽出。由于絕大多數(shù)的小徑藤僅攀附于樹冠層的邊緣帶，因此人力拖拽較為容易，而對于大徑藤則十分困難。大中徑棕櫚藤常常纏繞攀援于較高的樹木冠叢中，攀附器官粗大而繁茂，棕櫚藤對樹木冠叢的纏繞十分緊密，藤體之間的相互纏繞更加重拖拽藤的難度，這使得拖拽工作非常費力。隨著藤體不斷向外拖拽，藤莖、葉軸、軸鞭、鞘鞭相互間以及對支撐林木的攀附纏繞會越加牢固，拖拽所受到的阻力會越來越大。必須及時用砍刀直接切斷或1～2個人爬上相鄰的樹木切斷藤葉和纖鞭，降低阻力。同時，為減少拖拽阻力, 隨著向下拖拽需要適時改變拖拽的方向。

⑷ 對已采下的藤莖進行脫鞘、去除雜葉等清理操作，將脫鞘后的藤莖打捆以便運輸。脫鞘、去除雜葉工作有時是在藤條被拖拽的過程中完成的。白藤等小徑藤的脫鞘，通常是將藤條環(huán)繞在一株樹干上用力拉緊，通過藤條與樹干的摩擦即可脫去帶刺的葉鞘露出藤莖；而大中徑藤通常用砍刀敲震，沿藤莖方向將藤鞘撕裂、剝離才能完成。將大中徑藤的莖截成3～4 m長一段，每20根扎成一捆，小徑藤的莖則截成6～8 m長，并從中部彎曲(呈U型)，每100根扎成一捆[3]，然后運出藤林。

人工采藤通常采用上述刀砍手拉的方法，采收速度和效率非常低，而且勞動強度極大，通常需用3～4個壯勞力合作才行[9]。據(jù)報道[10]，瑪瑙省藤人工采收時往往需要5～6人用30 min或者1個人用6～7 h才能采割完一條攀援至樹冠的藤條。而為減少拖拽阻力切斷棕櫚藤軸鞭、鞘鞭的操作，只有對高度不高的情況才有可能實現(xiàn)；太高時，有時還需要鋸斷藤條攀援的主要樹枝或者在樹冠處將藤莖切斷，導致被攀援植物的折損或造成藤莖余留部分被廢棄。這種方法往往受人工拉力所限拖拽下的藤條只占全部藤條的三分之一，大部分藤條因無法拉下而被遺棄在樹冠上，造成藤莖的很大浪費或林木的破壞。我國目前主要使用這種方法，采藤使用的主要工具為鉤刃砍刀。

圖4 由機動車提供拖拽藤條的動力[2]

2.3 機械采藤方式

隨著棕櫚藤價值的升值，人們開始尋找更為有效的采藤方法。荷蘭、馬來西亞和印度尼西亞等國家先后研究了機械采藤法[2]。

2.3.1 機動車直接拖拽法

通過機動車輛(船)直接對藤條進行拖拽，或在機動車上安裝絞盤，由車輛發(fā)動機提供動力對藤條進行拖拽，見圖4。

相比傳統(tǒng)的人工采藤方法，機械采藤效率大為提高，勞動強度明顯降低。但這種方法也有很大的局限性和缺點：

⑴ 只適合略有起伏的平坦地或靠近路邊的地方采用，而機動船只能在湖邊采藤時才能使用。因場地限制，很難根據(jù)采藤拖拽需要而改變拖拽方向。

⑵ 在使用中，當發(fā)動機輸出動力足夠大時，對樹冠和林木的損害太大。隨著藤體被不斷拖拽，支撐林木所受的橫向力也會越來越大，樹冠被破壞，大樹枝甚至一棵樹都會被拉斷。而當發(fā)動機輸出動力小于棕櫚藤拖拽阻力時，發(fā)動機會被“憋滅”熄火，無法將藤拉出。

⑶ 在藤體被不斷拖拽過程中，拖拽方向與支撐樹木的夾角會變大，使得牽引端有被向上抬起的趨勢，導致機動車因輪胎附著力降低而打滑，而安裝絞盤拖拽時車輛甚至被拉向樹叢。

2.3.2 機動車去鞘拖拽法

據(jù)國外報道[5]，對機動車直接拖拽法進行改進試驗(見圖5)，在機動車后(前)安裝可用來纏繞藤莖的絞盤，或在絞盤前安裝可去除藤葉及其葉鞘的小機械裝置，或在藤冠下方放置一個對藤葉和葉鞘具有剪除作用刀片的滑輪，對藤葉和葉鞘先行剪除，可使藤條卷繞易拉。但這些方法通常也只適宜小徑藤的采收。使用機動車去鞘拖拽法采收藤條，可以減輕勞動強度，提高采收效率，但受棕櫚藤生長地的空間限制，僅限于易于通行的平坦地區(qū)或江河湖邊，不適用于多山地形；而且同樣容易造成周圍樹木和棕櫚藤的破壞。

圖5 在藤冠下方放置專用的滑輪

3 新型采藤機械的研制

國家林業(yè)局北京林業(yè)機械研究所與中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)實驗中心對國內外現(xiàn)有棕櫚藤的主要采割方式、采收工具進行了調研，特別是對棕櫚藤采收生產(chǎn)工藝路線、存在的主要問題進行了重點研究，研制出適合我國國情的效率高、體積小、重量輕、易攜帶、便于操作的采割機械，改變了傳統(tǒng)刀砍手拉的采割方式，初步實現(xiàn)藤條采收的機械化[11]。研究成果被國家林業(yè)局認定為科技成果，并被國家知識產(chǎn)權局授予實用新型專利。

根據(jù)我國棕櫚藤采割的實際需要，研制的采藤機械主要由棕櫚藤采藤器和采藤輔助工具2大部分組成。

3.1 采藤器

主要由繩索系統(tǒng)、收索裝置、松索裝置、加力裝置、倒索系統(tǒng)以及機身支架等幾部分組成。采藤器在采藤全過程中提供穩(wěn)定可持續(xù)的全部采藤的牽拽力。其工作原理是：先將采藤器用寬條帶掛連定位于立木或伐根基部。將固定于采藤器繩索系統(tǒng)另一端端部的掛鉤全部拉出并與由系緊藤條的寬條帶相連，隨著收索操作，收索裝置將鋼索連續(xù)纏繞收緊、繩索系統(tǒng)掛鉤逐漸移近采藤器機身，藤條逐漸被拉離所攀附樹木；當繩索系統(tǒng)將鋼索全部纏繞收回(或在采藤過程中需要改變藤牽拽方向)時，將被拉藤條用倒索系統(tǒng)牽拉固定，同時在松索裝置的作用下，將全部鋼索松開、繩索系統(tǒng)掛鉤拉出；沿藤條向上方向將寬條帶移動、與藤條重新系緊，并與繩索系統(tǒng)掛鉤相掛接，從而使采藤器繼續(xù)在收緊裝置作用下，將鋼索繼續(xù)纏繞收緊，被采藤條繼續(xù)從攀附物中拉離；……，如此循環(huán)往復，直至藤條被全部被拉出為止。當因被采藤條纏繞嚴重、與支撐樹攀附力過大，而使藤牽拽阻力增加導致操作困難時，使用加力裝置可減輕工人的操作力。采藤器采藤設計拉力260 kg，單程拖拽距離可達18 m。

圖6 采藤器

當藤條尚未被全部拉出，而鋼索已全部纏繞收回到位或需調整和改變牽拽藤的方向時，使用倒索系統(tǒng)，采藤器松索裝置可快速而方便地使收索輪體從工作狀態(tài)轉換為自由狀態(tài)，方便繩索掛鉤被重新拉出進行位置調整、重新與藤條的掛接。

3.2 采藤輔助工具

輔助工具主要包括：專用鉤刀(圖7)、高枝剪、導向輪、環(huán)形寬條帶等。在實際采藤作業(yè)中，隨著藤條被從攀附樹木拉離的位移量的逐漸增加，藤株上的倒鉤抓力在積極抵抗拖拽拉力的作用將逐漸加大，藤條將被越拉越緊，所需采藤拖拽拉力也越來越大。研究表明，來自于遍布葉軸、纖鞭、鞘鞭等處的剛刺，因深扎或剮掛被攀附的樹木以及藤枝的相互纏繞，產(chǎn)生的拖拽藤的阻力約占總拖拽阻力的60%～70%以上，因此，需要及時將藤體布滿倒鉤的葉軸、軸鞭、鞘鞭等藤枝雜葉及時清理去除，從而保證采藤器的正常工作和采藤作業(yè)的持續(xù)進行。作為采藤輔助工具之一的專用鉤刀，刀桿長度可調，最大工作高度可達5 m；鉤刀桿復位后長度僅為1 m，便于林間攜帶；刀桿材料采用鋁合金材料以減輕重量；刀頭根據(jù)使用需要可換裝鉤鋸，進行鋸割操作。采藤輔助工具與采藤器配套使用，在采藤試驗中取得良好的效果。使用專用鉤刀還可較好的完成藤枝雜葉以及藤鞘去除工作。

圖7 專用鉤刀

3.3 新型采藤機械的特點

使用新型采割機械，應用采割新技術，改變了我國傳統(tǒng)的刀砍手拉的采割方式，可提高采割效率30%以上、可使藤材生產(chǎn)綜合成本降低20%以上。

(1)采藤器結構合理 設計緊湊，使用操作靈活、方便、效率高，全部采藤工作僅需2人即可完成。通常，一人操縱采藤器進行藤條的拖拽作業(yè)，另一人使用專用鉤刀等輔助工具去除藤枝雜葉以保證拖拽藤條的順利進行。隨著采藤工作的進行，在輔助工具的配合使用下，可以根據(jù)拖拽藤條需要不使藤條反彈而調整和改變拖拽方向，減少藤條對林木的纏繞強度。

(2)節(jié)省人工。常規(guī)操作情況下，1人操作單臺采藤器所提供的拖拽拉力可代替4～6名采藤工人人工拖拽同時產(chǎn)生的采藤拉力，大大降低了采藤的人工成本和工人的勞動強度。

(3)采藤機械便于攜帶。采藤機械體積小，重量輕，便攜帶。采藤器和采藤輔助工具分別裝入兩只特制工具包，工具包可手提或肩背，方便采藤人員林區(qū)攜帶。工具包可由2人分別攜帶，每人攜帶重量分別約為13 kg和4 kg，總體重量僅約17 kg。

(4)環(huán)保。由于采割機械不需使用消耗石化燃料的發(fā)動機提供動力，因此不會因采割機械的使用而污染環(huán)境。采藤機械的試驗證明不會對主樹造成損害。

(5)對場地要求小。對采藤使用現(xiàn)場沒有特殊要求，充分考慮到采藤操作場地狹小、山陡路窄且坎坷不平、人工攜帶不能太重、操作人員文化水平不高等特點，可滿足藤區(qū)采藤需要。

4 對棕櫚藤采收方法的建議

提高采收效率，降低藤材生產(chǎn)成本，研究提出并應用新的采藤方法，使用機械代替或部分代替純人工采藤已勢在必行。北京林機所研制成功的新型采藤機械，使棕櫚藤采收方法得到很大的改進，改變了傳統(tǒng)的刀砍手拉的采藤方式，相對純人工采藤而言大大提高了采藤效率，降低了采藤勞動強度，初步實現(xiàn)了采藤的機械化。

新型采藤機械研制和相關試驗研究表明，藤株之間的相互簇擁、交織纏繞、盤根錯節(jié)，大大增加采藤作業(yè)中牽拽藤條的阻力，從而加大采藤作業(yè)的工作難度。因此，建議在藤種植生產(chǎn)過程中，將棕櫚藤的種植、培育與采收看成一個整體，充分考慮到棕櫚藤生長形態(tài)特點以及未來給采收帶來的不利影響，在藤種植、培育過程中采取一定的措施，為實現(xiàn)采藤機械化創(chuàng)造有利條件。為此，我們建議：

(1)種植棕櫚藤時，盡量將藤間種于主干自下而上枝丫較多且樹皮較為粗糙的樹種周邊，以利于藤體攀爬與攀附，使各藤株之間彼此分離、各自獨立生長，減少藤株間的交錯和纏繞。

(2)在棕櫚藤生長管護過程中，當藤叢抽莖后，采取人工干預將藤莖人工引至附近支撐樹上，使其相互分開，分別向上攀援，盡量減少相互簇擁纏繞。

(3)由于各藤種的生長形態(tài)的差異性和復雜性，依靠某一種采割機械解決包括黃藤、大葉省藤在內的所有藤種在采收生產(chǎn)中的所有問題，難度較大。必須針對不同藤種提出相應的采割方案并配套采用有效的采割機械。因此，需要繼續(xù)開展對棕櫚藤采收機械的深入研究，使棕櫚藤采割機械適用性更加廣泛。

(4)由于藤條的長度(生長時間)與采收難度基本上成正比，在確定一個經(jīng)濟合理的藤生產(chǎn)經(jīng)營周期時除要考慮藤林自身生長因素外，還要考慮藤材采收難度、采收成本對藤生產(chǎn)成本的影響等因素，需要繼續(xù)加大對棕櫚藤經(jīng)濟合理的采收周期的研究。這對降低采收成本，最終降低藤生產(chǎn)綜合成本，提高經(jīng)濟效益十分必要。

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