智能助力“三北”治沙

驚蟄至，草木萌發，大地回春，生機盎然。

自2023年“三北”工程三大標志性戰役打響，“三北”治沙進入“戰時”節奏。當下，眾多治沙相關機構、組織、人員正積極準備，為2025年春季造林保駕護航。

“三北”地區分布著我國八大沙漠、四大沙地和廣袤戈壁，沙化土地約占全國沙化土地面積的90%，是我國荒漠化防治的核心區域。經過幾代人接續奮斗，這里已實現從“沙進人退”到“綠進沙退”的歷史性轉變。

智能化機械的廣泛應用是近兩年來“三北”治沙的一大亮點。其中，植樹機器人的出現尤為引人注目。

植樹機器人登場

2024年12月，《聯合國防治荒漠化公約》第十六次締約方大會（UNCCD COP16）在沙特阿拉伯首都利雅得舉行，在中國館展出的“句芒301”等植樹機器人吸引了眾多參會者。這是中國首次通過COP大會在境外展示中國荒漠化防治和“三北”攻堅戰成果。

目前，“三北”工程機械治沙造林比例已接近50%， 各類機械固沙造林累計節約資金數百億元，減少風沙移動量1000 多億立方米。

“句芒301”機器人由內蒙古錦泰明科技集團有限公司（以下簡稱內蒙古錦泰明公司）研發。“大家對植樹機器人表現出濃厚的興趣和認可。”該公司總經理張彬對《瞭望東方周刊》說，“全球荒漠化治理的需求不斷增長，傳統人工植樹方式存在效率低下、成本高昂等問題，植樹機器人有望提高沙漠植樹造林的效率和質量。”

內蒙古錦泰明公司研發植樹機器人始于2020年，共研發出6款機器人，“句芒301”為最新主打款，其外形類似小型拖拉機。句芒是中國古代神話中的木神、春神，301意為第三代第一款。

該公司技術部主管張群超告訴《瞭望東方周刊》，“句芒301”集成了多項先進技術，如自主導航、離線錨點定位、視覺識別檢測、無人駕駛等，下方配備有覆土機、扦插機、水箱等，車身上的塑料管可一次性搭載1700株苗木，水箱可一次性載水3噸，可自動化完成松土、落苗、壓苗、覆土、注水等五道工序。

“它在沙漠扦插場景下表現尤為突出。通過控制系統，兩人即可操控一組5臺植樹機器人同步作業，每天可完成約400畝沙柳種植。”張群超介紹，“機器油耗僅為每畝2.1升。”

在“三北”工程黃河“幾字彎”攻堅戰中，內蒙古鄂爾多斯市作為主戰場，攻堅戰任務量的70%落在該市。為此，鄂爾多斯投入2000萬元專項資金進行科技攻關。

“‘句芒301’的栽植作業效率是傳統人工作業的數十倍，作業成本僅為傳統人工的30%左右。”鄂爾多斯市林草局改革發展和科技科科長徐欣告訴《瞭望東方周刊》，2023年，該市林草局為植樹機器人研發項目爭取到140萬元科技資金。

在COP16現場，來自易森智能裝備（北京）有限公司的植樹機器人亦備受關注。該公司副總經理楊帆介紹，這款植樹機器人具備自動避障、自動挖坑、自動植樹、自動澆水，甚至自動管護的功能，全機械化可實現20—30秒種植一棵樹，目前已在內蒙古、新疆等地區使用。

近年來，鄂爾多斯深入實施防沙治沙和風電光伏一體化工程。為滿足光伏板下自動植樹作業的需求，市林草局聯合內蒙古錦泰明公司，在植樹機器人基礎上，研發出可自動調整種植深度的光伏治沙智能機器人，將過去人工種植深度從80厘米調整為30—40厘米，能有效避免破壞光伏電站下埋電纜。

2024年，鄂爾多斯總結科學治沙“十大關鍵技術”，智能植樹機器人、光伏治沙智能機器人均榜上有名。

“植樹機器人的出現，是治沙領域極具潛力的新事物，代表了智能化、自動化技術在林業機械領域的深度融合。”國家林草局哈爾濱林業機械研究所所長、“三北”工程機械裝備組組長周建波告訴《瞭望東方周刊》，“其最大亮點在于智能化和高效性，理論上可以實現不間斷作業，這對于廣袤的沙漠治沙工作意義重大。”

告別人海戰術

“當前，植樹機器人研發取得了一定進展，在定位精度、種植效率等技術指標上有了突破。”周建波坦言，“但其仍處于起步階段，在復雜地形適應性方面，有不少技術難關需要突破。”

沙漠大量區域存在沙丘，沙丘會移動且大小、坡度不一，沙地松軟，還有各類沙坑、草包等，復雜地形容易導致植樹機器人行動受阻、定位偏差，影響植樹效果。此外，在沙漠惡劣環境下，設備零部件易損耗，維修難度大。

周建波介紹，當前，植樹機器人基本應用于地形相對簡單、較為平坦的沙區，尚未大規模應用于治沙實踐。

張彬認為，當前的行業痛點主要包括兩方面。一是應用場景主要局限于特定區域和特定樹種，未能廣泛應用；二是高端植樹機器人的研發和生產成本較高，導致市場售價昂貴，難以大規模普及。

據介紹，“句芒”項目歷時5年，匯聚來自機械、電子、自動化等多個領域的專家共計數十人，投入資金上千萬元。目前，“句芒301”已在鄂爾多斯、錫林郭勒等地進行試點應用，在沙漠種植沙柳、黃柳共計3000畝。

“下一步亟待創新之處，在于引入更先進的傳感器、人工智能算法等技術，使植樹機器人能夠更精準地識別種植場景、樹種需求，實現更高效的植樹作業。”張彬表示。

幾十年來，科研人員和沙區百姓在治沙過程中不斷探索植樹新路徑。

2025 年，鄂爾多斯將推出續航不低于2 個小時、載重不低于60 公斤的智能無人機， 進一步提升無人機飛播沙漠綠化作業的效率與質量。

高毛虎是鄂爾多斯杭錦旗獨貴塔拉鎮人，20世紀90年代，他和眾鄉親參與建設從庫布其沙漠南緣到黃河南岸的穿沙公路，為了給沙漠增綠、防風固沙，曾采取過酒瓶種樹方式。即在酒瓶中裝上水，插入小樹苗，用紅泥將瓶口封住，埋入沙中，等待奇跡發生。

“當時，在沙漠里種活一棵樹的艱難程度，不亞于養活一個孩子。”高毛虎感慨道。

后來，庫布其沙漠地區探索出微創植樹法，也稱螺旋鉆法——用微動力帶動螺旋鉆在沙地上打孔，然后插入苗條、夯實沙土。在此基礎上，又發明了水汽植樹法，即用加壓水槍噴射的水汽流在沙地上沖出直徑數厘米、深約1米的小洞，將樹苗快速插入，挖坑、栽樹、回填、澆水，一氣呵成。這兩種方式種植1棵樹僅需10秒左右，兩人一組每天可植樹約40畝。

2023年，張群超團隊對植樹機器人進行性能實地測試，團隊9人在庫布其沙漠駐扎了1個月，沙漠環境之艱苦令其印象深刻。“晝夜溫差大，風沙大，吃住補給非常不方便，用機器替代人工治沙真的很有必要。”張群超說。

目前，“句芒301”可實現1公里范圍內的遠程控制，張群超最為期待的突破，是實現更遠距離無人化系統控制。“希望將來能在不同城市、不同省份間實現遠程操作，讓沙漠植樹變得更輕松，從勞動密集型向技術密集型轉變，這是我們科研人員的使命。”

“新裝備新技術為‘三北’工程建設提供了強有力的科技支撐，在勞動力短缺、人工成本增加的大背景下，以機械作業替代人海戰術是治沙的必然趨勢。”周建波表示。

徐欣介紹，自黃河“幾字彎”攻堅戰打響以來，鄂爾多斯因地制宜發展林草新質生產力，已完成沙化土地治理近700萬畝，日均治沙1萬畝，機械化率達到75%以上，林草科技應用轉化率達到60%。

目前，“三北”工程機械治沙造林比例已接近50%，各類機械固沙造林累計節約資金數百億元，減少風沙移動量1000多億立方米。

“工具箱”日益豐富"

“三北”三大戰役激勵了治沙機械研發的積極性，催生了各種各樣的智能化新機械裝備，治沙“工具箱”越來越豐富。

在2024年鄂爾多斯科學治沙“十大關鍵技術”榜單上，智能無人機飛播亦位列其中。該技術由鄂爾多斯市林草局依托黃河“幾字彎”重大科技攻關項目，申請科技資金900萬元，與清華大學天津高端裝備研究院、哈爾濱林業機械研究所、內蒙古農業大學等合作研發。

智能無人機可一次性搭載40—60公斤丸粒化種子（在種子外包裹一層特制材料，包括肥料、保水劑、驅蟲劑等），飛行速度達每秒14米，作業半徑約2公里，可實現復雜沙區人車無法進入情況下的大規模播種作業。

經測算，飛播過程當中，每平方米沙地接收到的種子為8—10粒，種植效率較人工種植效率提高100倍，較普通機械種植效率提高10倍，丸粒化種子的出苗率較普通種植提高約15%。

2025年，鄂爾多斯將推出續航不低于2個小時、載重不低于60公斤的智能無人機，進一步提升無人機飛播沙漠綠化作業的效率與質量。

簾狀網格式沙障鋪設機是哈爾濱林業機械研究所引以為傲的另一款治沙機械。

所謂沙障，是用柴草、秸稈、黏土、樹枝、板條、卵石等物料在沙面上做成障蔽物，以消減風速、固定沙表。人工鋪設草方格沙障是沙區多年來的傳統做法，通常每人每天可鋪設約300平方米，勞動強度大，鋪設速度慢，且容易出現鋪設不均勻、質量不穩定的狀況。

周建波介紹，簾狀網格式沙障鋪設機的作業效率是人工鋪設的20—30倍，成本可從每畝地近2000元降至1000元左右，在材料使用上也取得突破，可適配麥草、秸稈、沙柳、蘆葦等多種生物材料，材料成本低、來源廣。

在“三北”工程三大戰役中，該機械已在鄂爾多斯鄂托克旗、杭錦旗等地推廣應用，有效遏制了沙化土地的蔓延，助力生態環境改善。

為加快林草機械裝備推廣應用，國家林草局科技司分別于2023年10月在內蒙古巴彥淖爾，2024年4月在內蒙古鄂爾多斯，2024年6月在甘肅武威、青海海北舉辦了共4場防沙治沙機械現場演示活動。植樹機器人、沙障鋪設機、螺旋鉆孔機、漠云全自動沙漠治沙車等多種治沙機械紛紛亮相，展示科技之力，令人大開眼界。

周建波參加了全部的演示活動，現場情形令他印象深刻：“大家切實感受到科技為治沙帶來的新希望，也深刻認識到智能化機械在未來治沙工作中的巨大潛力。”

對于推進治沙機械智能化，周建波認為尤其需要重視裝備適應性，即針對不同地區的沙漠特征，研發適用于流沙地、戈壁灘、丘陵沙區等不同地形的智能治沙機械，提高機械適應能力；此外，建議建立示范應用基地，通過政府扶持、企業參與等模式，推動治沙智能裝備的規模化應用，提升治沙工作的整體機械化、智能化水平。

新科技之外，治沙新模式也在“三北”三大戰役過程中應運而生。

2024年4月，全國首個防沙治沙機械化作業服務隊成立。該服務隊由哈爾濱林業機械研究所牽頭，聯合20多家科研機構和企業共同組建，每支服務隊通常由機械操作員、技術支持人員及后勤保障人員組成，作業方式以機械化操作為主，運用各類治沙機械設備，承擔防沙植樹造林、沙障鋪設、固沙材料應用等任務。

該模式首次將機械化治沙與社會化服務結合，首創“適沙適機、多機聯合”策略，針對不同沙漠環境匹配最優設備。該服務隊已在內蒙古、甘肅、新疆等多個沙化嚴重區域實施大規模治沙作業，累計完成超34萬畝沙化土地治理任務，應用范圍正在不斷擴大。

2024年11月25日，國家林草局舉行防治荒漠化主題新聞發布會。中國林業科學研究院首席科學家、三北工程研究院院長盧琦在會上評價防沙治沙機械化作業服務隊“提高了安全性和效率，降低成本，節約勞動力，為‘三北’工程攻堅戰探索了一條機械裝備服務新路子”。