一種可調(diào)控灌溉與光照條件的林業(yè)育苗裝置設(shè)計(jì)

杜季芙

臨洮縣林業(yè)和草原局，甘肅 臨洮 730500

0 引言

植樹造林是保護(hù)生態(tài)環(huán)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(qū)土質(zhì)疏松，易造成風(fēng)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(hù)成本，林業(yè)部門需要在林業(yè)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(jīng)成為林業(yè)育苗的主要方式之一。采用容器育苗技術(shù)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(huì)直接影響植物根系的生長發(fā)育，而光照是綠色植物進(jìn)行光合作用的必要條件。在應(yīng)用容器育苗技術(shù)的過程中，需要對(duì)灌水和光照進(jìn)行有效把控。技術(shù)人員常采用人為方式進(jìn)行澆水、調(diào)光，但易造成積水、光照不均，影響苗木的成活［7-8］。針對(duì)上述問題，研發(fā)一種新型的林業(yè)育苗裝置十分必要。

1 裝置設(shè)計(jì)原則

在林業(yè)育苗過程中，幼苗成活率是評(píng)判育苗是否成功的最重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的林業(yè)容器育苗采用人工管護(hù)的方式，易出現(xiàn)苗床積水和光照不勻等問題，導(dǎo)致幼苗成活率低。為了進(jìn)一步提升幼苗成活率，筆者設(shè)計(jì)了一種新型林業(yè)育苗裝置。利用該裝置給幼苗灌水時(shí)，先在集水室內(nèi)注入適量的水，之后驅(qū)動(dòng)兩個(gè)升降電機(jī)工作帶動(dòng)兩個(gè)螺紋桿運(yùn)轉(zhuǎn)，使兩個(gè)承接架帶動(dòng)多個(gè)放置盤下沉并進(jìn)入集水室，使集水室內(nèi)的水經(jīng)過進(jìn)液孔和通孔后被幼苗吸收，而不需要給幼苗灌水時(shí)只需要將放置盤從集水室內(nèi)取出即可，不會(huì)因積水導(dǎo)致幼苗死亡，從而提高幼苗成活率。此外，該裝置可通過驅(qū)動(dòng)液壓推桿伸長帶動(dòng)活動(dòng)座沿著轉(zhuǎn)向軸翻轉(zhuǎn)，可使多個(gè)放置盤旋轉(zhuǎn)一定角度，使幼苗接受更多的光照，從而促進(jìn)幼苗生長。

2 林業(yè)育苗裝置構(gòu)成

該林業(yè)育苗裝置的材質(zhì)主要為木材、聚苯乙烯、鐵制品等，木質(zhì)固定座規(guī)格為100 cm×40 cm，置物座規(guī)格為75 cm×30 cm。如圖1 所示，該裝置包括固定座（1）及設(shè)置在固定座（1）上方的多個(gè)放置盤（17）；固定座（1）頂壁內(nèi)陷形成活動(dòng)室（3），活動(dòng)室（3）內(nèi)設(shè)有活動(dòng)座（2）和推動(dòng)活動(dòng)座（2）翻轉(zhuǎn)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(gè)鉸接軸（5）分別與固定座（1）和活動(dòng)座（2）連接；活動(dòng)室（3）遠(yuǎn)離液壓推桿（4）的一側(cè)安裝有轉(zhuǎn)向軸（6），且固定座（1）通過轉(zhuǎn)向軸（6）與活動(dòng)座（2）轉(zhuǎn)動(dòng)連接；活動(dòng)座（2）頂壁內(nèi)陷形成集水室（7），固定座（1）底壁的一側(cè)內(nèi)陷形成側(cè)開口（8）；活動(dòng)座（2）的一側(cè)壁固定連接有穿過側(cè)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(yè)育苗盤裝置組成

活動(dòng)座（2）頂壁的兩側(cè)均固定焊接有支撐架（10），兩個(gè)支撐架（10）頂壁均焊接有驅(qū)動(dòng)置物座（15）升降的升降電機(jī)（11），兩個(gè)支撐架（10）內(nèi)腔中均轉(zhuǎn)動(dòng)連接有螺紋桿（12）；兩個(gè)升降電機(jī)（11）的輸出軸分別與兩個(gè)螺紋桿（12）同軸連接，以帶動(dòng)兩個(gè)螺紋桿（12）同軸運(yùn)轉(zhuǎn)；每個(gè)支撐架（10）內(nèi)腔中均設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱于螺紋桿（12）兩端的滑桿（13），每個(gè)滑桿（13）的兩端均于支撐架（10）內(nèi)腔側(cè)壁焊接，兩個(gè)支撐架（10）之間設(shè)有置物座（15）；置物座（15）的兩端對(duì)稱焊接有兩個(gè)承接架（14），且兩個(gè)承接架（14）分別伸入兩個(gè)支撐架（10）內(nèi)腔；承接架（14）的中心端螺紋套設(shè)于支撐架（10）內(nèi)的螺紋桿（12）上，承接架（14）的兩端滑動(dòng)套設(shè)于支撐架（10）內(nèi)的兩個(gè)滑桿（13）上。

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

使用該林業(yè)育苗裝置時(shí)，先將幼苗連同其根部的泥土放置于放置盤（17）內(nèi)腔中；當(dāng)需要給幼苗灌水時(shí)，應(yīng)使活動(dòng)座（2）保持水平，再向集水室（7）注入足量的水，同時(shí)將排水管（9）閥門關(guān)閉，然后驅(qū)動(dòng)兩個(gè)升降電機(jī)（11）工作帶動(dòng)兩個(gè)螺紋桿（12）運(yùn)轉(zhuǎn)，使兩個(gè)承接架（14）下沉并帶動(dòng)置物座（15）下沉，當(dāng)置物座（15）進(jìn)入集水室（7）后，集水室（7）內(nèi)的水通過多個(gè)進(jìn)液孔（19）和多個(gè)通孔（18）進(jìn)入多個(gè)放置盤（17）內(nèi)腔，此時(shí)幼苗根部的泥土?xí)兆懔康乃?，然后使兩個(gè)升降電機(jī)（11）反轉(zhuǎn)即可帶動(dòng)置物座（15）從集水室（7）中脫離，之后靜置一段時(shí)間，使幼苗根部泥土中多余的水分滴落至集水室（7）內(nèi)，再打開閥門使集水室（7）內(nèi)的水從排水管（9）排出；當(dāng)需要給幼苗補(bǔ)充光照時(shí)，驅(qū)動(dòng)液壓推桿（4）工作進(jìn)行伸長，帶動(dòng)活動(dòng)座（2）沿著轉(zhuǎn)向軸（6）轉(zhuǎn)動(dòng)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(yè)育苗裝置應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

筆者設(shè)計(jì)了一種新型林業(yè)育苗裝置。該裝置主要由固定座、液壓推桿、升降電機(jī)、放置盤等組成，通過升降電機(jī)帶動(dòng)多個(gè)放置盤調(diào)控幼苗吸水，通過液壓推桿增大放置盤的旋轉(zhuǎn)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(zé)任公司對(duì)此次設(shè)計(jì)的新型林業(yè)育苗裝置的育苗性能進(jìn)行了驗(yàn)證。筆者分別采用傳統(tǒng)育苗容器和新型林業(yè)育苗裝置對(duì)刺槐進(jìn)行育苗：在此次設(shè)計(jì)的新型育苗裝置的放置盤和傳統(tǒng)育苗容器中填充培養(yǎng)基質(zhì)后播種覆膜，并將其均放置在苗床上進(jìn)行育苗，出苗后采取同樣的澆水和光照管護(hù)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(zhì)量等指標(biāo)。結(jié)果表明，采用此次設(shè)計(jì)的林業(yè)育苗裝置苗木成活率高達(dá)99.50%，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的容器育苗成活率（92.25%）；其苗木地徑更大，比采用傳統(tǒng)容器育苗方式的苗木地徑要大5%以上；其根系更加發(fā)達(dá)，比采用傳統(tǒng)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(yuǎn)優(yōu)于采用傳統(tǒng)容器育苗方式的苗木（53.25）；其苗木鮮質(zhì)量更大，比采用傳統(tǒng)容器育苗方式的苗木鮮質(zhì)量增加5%以上?？傊捎霉P者設(shè)計(jì)的林業(yè)育苗裝置進(jìn)行育苗，苗木品質(zhì)得到顯著提升，造林成活率更高。

4 結(jié)束語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，對(duì)生態(tài)環(huán)境的關(guān)注度也越來越高。做好林業(yè)育苗工作是林業(yè)能夠良好發(fā)展的基礎(chǔ)，做好林業(yè)育苗技術(shù)與裝備研發(fā)工作，對(duì)提升林業(yè)育苗水平、提高林業(yè)生產(chǎn)效率具有十分重要的作用［11-13］。在林業(yè)育苗過程中，林業(yè)部門要強(qiáng)化新技術(shù)的推廣應(yīng)用，提高育苗成功率［14-17］。筆者設(shè)計(jì)的林業(yè)育苗裝置，可通過升降電機(jī)、液壓推桿控制多個(gè)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(shí)踐表明，采用這一新型林業(yè)育苗裝置進(jìn)行育苗，苗木成活率、地徑、根系圍徑、高徑比、鮮質(zhì)量等指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)容器育苗方式，可使苗木品質(zhì)顯著提升，十分值得在林業(yè)育苗實(shí)踐中積極推廣。