劉華山

(甘肅省天?？h林業(yè)和草原局，甘肅 天祝 733299)

在造林地，苗木按一定的株行距栽植后，為了防止牲畜啃食和提高生長量，架設圍欄等設施進行封育管護。林地封育后，行間滋生雜草，與苗木爭奪光照和水肥，影響苗木生長，也給森林防火帶來一定隱患。目前，林地除草方式主要有噴灑除草劑[1-3]、人工用鐮刀割除或用背負式割草機割除[4-5]，以上除草方式在一定程度上控制了雜草生長，提高了林地撫育效果。但噴灑除草劑對環(huán)境和土壤造成一定污染[6-8]，且成本高，大面積應用困難。人工用鐮刀或背負式割草機除草雖污染小，但也存在成本高，效率低，大面積應用困難等問題。因此，為了滿足大面積林地除草需求，迫切需要研制機動性強、行走快、效率高、成本低，省時、省力的大型除草機械。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省天祝藏族自治縣松山鎮(zhèn)達隆村山水林田湖項目實施區(qū)，中心坐標N36°49′，E103°23′，該地屬大陸性高原季風氣候，光照充足，平均海拔2 452 m，相對無霜期90～145天，年日照時數(shù)2 500～2 700 h，年均降雨量360 mm，60%降雨集中在7月—9月，年均氣溫2.8 ℃，土壤為沙壤土。試驗地地勢平坦，交通便利，灌溉設施齊全，2017年3月山水林田湖項目下達后，栽植青海云杉(PiceacrassifoliaKom.)和祁連圓柏(SabinaprzewalskiiKom.)500 hm2，苗木栽植時苗高1.5 m，株行距均為3 m，苗木栽植后周圍架設鐵絲圍欄進行封育管護。2020年苗木平均高度2.0 m，隨著林地行間生態(tài)環(huán)境的改善，行間雜草逐年增加，形成以灰綠藜(ChenopodiumglaucumL.)、苣荬菜(SonchusarvensisL.)和大刺兒菜(Cirsiumsetosum(willd)M.B.)為優(yōu)勢種的雜草群落，影響了林木生長并且提高了林地火險等級。

1.2 材料與方法

2019年7月—9月雜草快速生長期分別采用本文設計的林地輾壓式除草機、背負式割草機和鐮刀進行除草。

林地碾壓式除草機除草：除草時駕駛林地碾壓式除草機除草，除草機動力部分為型號HQYL1000壓路機，碾壓輪寬1.5 m，直徑80 cm，濟寧匯啟機械設備有限公司生產(chǎn)。

背負式割草機除草(CK1)：除草時操作背負式割草機除草，割草機為四沖程背負式割草機，山東曲阜潤豐機械有限公司生產(chǎn)。

人工鐮刀割草(CK2)：除草時人工手握鐮刀割草。

雜草快速生長期7、8、9月每月月底除草1次，除草完成后計算除草效率(hm2/人·天)和除草成本(元/hm2)。除草效率=除草面積(hm2)÷除草人員數(shù)(人)÷除草時間(天)，除草成本=除草雇工費或租用林地碾壓式除草機、背負式除草機費用(元)÷除草面積(hm2)。試驗地一個青壯年勞動力每天工作10小時的雇工費是150元。林地碾壓式除草機、背負式除草機(包括操作員)每天工作10小時的租用費分別是1 200元和200元。10月底隨機抽取不同除草方式除草后的林地苗木行間樣地10處，每個樣地1 m2，統(tǒng)計雜草腐爛率(%)。雜草腐爛率=(腐爛雜草層厚度÷雜草總厚度)×100。并在林地內(nèi)開辟燃燒實驗場，采集雜草活體、死體可燃物進行燃燒試驗，確定每種可燃物的著火強度和燃燒蔓延速度。按照國家防火辦制定的《全國森林火險等級標準》(QX/T 77-2007)確定火險等級，火險等級劃分見表1。

表1 火險等級劃分

所有數(shù)據(jù)求平均值，數(shù)據(jù)采用Excel2007和DPS6.01軟件進行新復極差Duncan多重比較顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 林地碾壓式除草機的設計和應用

林地碾壓式除草機整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。林地碾壓式除草機由壓路機1和橫截面“V”字形刀刃4組成。橫截面“V”字形刀刃安裝在壓路機碾壓輪Ⅰ2和碾壓輪Ⅱ3表面。碾壓輪Ⅰ和碾壓輪Ⅱ安裝橫截面 “V”字形刀刃后橫截面呈“”形，碾壓輪Ⅰ和碾壓輪Ⅱ表面安裝8個橫截面“V”字形刀刃。橫截面“V”字形刀刃沿碾壓輪Ⅰ和碾壓輪Ⅱ表面等距離平行分布。橫截面“V”字形刀刃由鋼材熔化后制模澆鑄而成，通過焊接安裝在壓路機碾輪Ⅰ和碾輪Ⅱ上。碾壓輪Ⅰ和Ⅱ整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，橫截面“V”字形刀刃4的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖1 林地碾壓式除草機整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 碾壓輪Ⅰ和Ⅱ整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 橫截面“V”字形刀刃4的結(jié)構(gòu)示意圖

林地碾壓式除草機實施示意圖如圖4所示。林地除草時，操作者駕駛林地碾壓式除草機1，在林地苗木行間行走，碾壓輪Ⅰ2和碾壓輪Ⅱ3將雜草碾倒在地，碾壓輪Ⅰ和碾壓輪Ⅱ表面安裝的橫截面“V”字形刀刃4以地表為砧將倒伏在地上的雜草5切斷，同時橫截面“V”字形刀刃4切入土壤，起到松土作用。林地苗木行間雜草經(jīng)過碾壓輪Ⅰ和碾壓輪Ⅱ的依次碾壓和橫截面“V”字形刀刃多次切割，莖葉斷裂或受損，失去直立能力，并枯黃死亡，對苗木生長的影響降低，這樣就達到林地苗木行間快速除草的目的。

圖4 林地碾壓式除草機實施示意圖

2.2 林地碾壓式除草機應用效果對比分析

林地碾壓式除草機應用效果見表2，不同除草方式中林地碾壓式除草機除草、背負式割草機除草和人工鐮刀割草的雜草腐爛率、火險等級、除草效率和除草成本差異較大。不同除草方式中林地碾壓式除草機除草的雜草腐爛率和除草效率最高，分別為45.25%和3.84 hm2/人·天，較背負式割草機除草(CK1)分別提高了1.98倍和15.00倍，較人工鐮刀割草分別提高了2.01倍和127.00倍，火險等級和除草成本最低，分別為三級和312元/hm2，較背負式割草機除草(CK1)分別降低了一級和0.63倍，較人工鐮刀割草分別降低了一級和0.94倍，差異均達到極顯著水平(P<0.01)。

表2 林地碾壓式除草機應用效果

3 結(jié)論

應用林地碾壓式除草機除草時，相對傳統(tǒng)人工鐮刀割草和背負式割草機除草提高了除草效率，降低了除草成本。并且在除草過程中將切割的雜草充分碾壓，提高了雜草腐爛率，降低了火險等級，在生產(chǎn)實踐中具有一定的應用前景。林地除草是森林撫育的重要組成部分，雜草與苗木爭奪光照和水肥，且為鼠兔棲息和繁殖提供了便利條件，冬季枯草期還提高了火險等級。在林地施肥、澆水、噴藥等撫育措施朝著機械化發(fā)展的今天，實現(xiàn)林地除草工具的提升改造和機械化，有助于提高除草效率和降低除草成本。本文設計的林地碾壓式除草機利用壓路機為主機，在碾壓輪上安裝切割刀刃，實現(xiàn)了壓路機的多功能用途，且改裝成本低，機動性強，操作簡單，在林地行間可快速行走，實現(xiàn)大面積林地除草，且具有松土功能，建議示范推廣。