一種林木種植用病蟲害防治裝置的設計*

李秉衡，沙晉堯，孫友涵，丘俊元，王林睿，辛 穎

（東北林業大學工程技術學院，黑龍江 哈爾濱 150040）

林木的生長需要依靠空氣、陽光、水、養分和溫度[1]，在此過程中，一個要素的改變都會影響植被的正常生長，使處于幼苗期的苗木生長受到影響，會給林業建設帶來一定的經濟損失。因此在林木生長過程中，病蟲害的影響最為重要[2]。

在林業種植過程中，護林員及林業保護管理人員要重視病蟲害的防護工作，采取各種防護措施，希望大幅度降低病蟲害的影響，減弱病蟲害的破壞作用，保證樹木健康生長[3]。然而在實際的護林管理工作中，病蟲害的防治工作仍存在很多問題，影響樹木種植的進程和效果。

在林木育苗時，最容易產生根部病蟲害，主要作用于根系和根莖，并使其部分腐朽,甚至全株枯萎死亡[4]。目前，大部分林木育苗時采取的防治措施是給幼苗期苗木的苗床進行藥劑消毒，對多種根部病害殺菌效果較好的藥劑有乙蒜素、惡霉靈、五氯硝基苯或者敵磺鈉，灌根時間以每年早春及夏末病菌開始活動時分兩次進行為佳，一般澆灌奇根+凈剎2 000 倍液。但實際采用人工澆灌，其工作量大、藥物利用率低，往往還會對人體造成傷害。

針對上述問題，本文設計了一種可以提高藥液滲透效果，同時可根據需要對林木進行自動灌溉的林木種植用病蟲害防治裝置，以防止幼苗期的苗木根部產生病蟲害。

1 林木種植用病蟲害防治裝置的工作原理

該林木種植用病蟲害防治裝置由藥液注射系統、管路系統、智能監測系統3 個部分組成，見圖1。藥液注射系統通過多個扦插管插入式的設計，并配合噴頭將藥液注入土壤中，隨著藥液的擴散，可以有效地對土壤的病蟲害處理；管路系統的灌溉結構常用于林木日常灌溉；智能監測系統可以監控土壤的信息，提高智能化程度。

圖1 林木種植用病蟲害防治裝置的整體結構示意圖

2 林木種植用病蟲害防治裝置的結構設計

2.1 藥液注射系統及管路系統結構設計

林木種植用病蟲害防治裝置包括底板及均勻分布在底板上側的多個扦插管，多個扦插管與底板之間形成一個供林木根部栽種的容置空間，見圖2。多個扦插管之間通過分流結構相互連通，每個扦插管上均設置有多個用于將藥液注射入土壤的藥液注射結構。藥物注射結構包括沿扦插管高度方向均勻分布的多個內嵌式噴頭安裝位，每個內嵌式噴頭安裝位內均設置有噴頭，并且內嵌式噴頭安裝位為傾斜向下的設置，噴頭與內嵌式噴頭安裝位均平行設置，見圖3。每個扦插管頂端連接第二儲水倉，相鄰的第二儲水倉之間通過第二連通管相互連通構成分流結構，分流結構上側支撐塊固定有噴灌結構，包括固定在支撐塊上側的第一儲水倉和相鄰的第一儲水倉之間連接的第一連通管。每個第一儲水倉內側均設置有朝向容置空間中部的灌溉噴頭。

圖2 林木種植用病蟲害防治裝置的整體結構俯視示意圖

圖3 林木種植用病蟲害防治裝置的扦插管剖面示意圖

管路系統中還包括將第一儲水倉以及第二儲水倉連接的U 型分流管，U 型分流管上連通有輸入總管，輸入總管的另一端與外部供液裝置的輸出端相連接，U 型分流管上設置有控制輸入總管輸入流體走向的電磁閥。

在使用林木種植用病蟲害防治裝置時，首先在土壤中挖出一個可以容納裝置的坑，將裝置放置在坑中，然后將林木的根部放置在容置空間內，同時用土壤填埋，注意需要使灌溉裝置處于土壤上方。最后將調配后的藥液通過供液裝置輸入至輸入總管，再通過U 型分流管對應的電磁閥開啟，使藥液進入分流結構中并依次進入扦插管內，并通過噴頭注入土壤中。隨著藥液的擴散，可以有效地對土壤的病蟲害處理，同時多個扦插管以及噴頭的設置，加快了藥液的滲透。

在日常灌溉時，通過供液裝置將液體導入U 型分流管中，通過對應的電磁閥開啟，使液體進入第一儲水倉內，并在第一連通管的作用下，使所有的灌溉噴頭均可對林木灌溉。

2.2 智能監測系統結構設計

林木種植用病蟲害防治裝置的底板為鏤空設置，在底板上側固定有傳感器模組，包括土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器和土壤pH 值傳感器，以上傳感器構成了智能監測系統。

在藥液注入土壤及日常澆灌后，底板上側的傳感器會收集土壤中的溫度、濕度及pH 值等信息，并將信息發送給種植者。因此，種植者可以根據傳感器發送的信息對藥液使用量及澆水量進行控制，有助于林木更好的生長[5]。

3 林木種植用病蟲害防治裝置的優點

通過設置安裝多個噴頭的扦插管、儲水池、連通管、澆灌噴頭來對林木進行日常澆灌和害蟲防治。當藥液通過供液裝置輸入到裝置時，通過U 型分流管的電磁閥打開，實現藥液進入分流結構中并進入扦插管內。當藥液從扦插管的噴頭注入土壤后，隨著藥液的擴散可以有效對根部土壤的病蟲害進行防治，避免了人工噴灑藥液不均勻和藥液噴灑時的霧化導致藥效降低，增強藥液的利用率和林木根部病蟲害防治的效率。

通過供液系統將日常澆灌使用的水導入U 型分流管，將對應電磁閥開啟，使液體進入第一儲水倉，并通過第一連通管使所有灌溉噴頭對林木進行日常灌溉，不需要種植者人工澆灌。降低了種植者的日常灌溉作業強度，提高了林木種植效率。

通過設置的土壤傳感器，使種植者隨時獲得土壤信息并進行合理應對，提高了智能化程度，保證了林木種植過程中較高的存活率。

4 結束語

針對林木育苗根部容易產生病蟲害的特點，本文設計了一種集藥液注射、自動灌溉、土壤信息智能監測一體的林木種植用病蟲害防治裝置，合理避免了藥液的浪費，減少了種植者的日常灌溉作業強度，并能夠隨時獲得土壤信息來合理種植養護，提高了林木育苗的效率和存活率，降低了根部病蟲害的威脅。