【精品】螺旋力木整枝機研究2

1、第1章引言1國內(nèi)外對林木整枝的研究整枝作業(yè)可以定義為去除植物上影響其生長、美觀、產(chǎn)量、品質(zhì)的部分枝葉 的操作。立木整枝是切除止常生長樹木樹干上不利于生長的側(cè)枝的操作。我國森林而積很少，木材供給不足，需要大量進行人工林培育。人工林分為 生態(tài)林和工業(yè)用材林兩種，后者是解決工業(yè)、建筑、家具和家庭裝飾等用材的主 要途徑，以速生豐產(chǎn)林為主。我國自50年代就開始營造人工林，達到速生豐產(chǎn) 林標準的林地在己冇200多萬公頃，由于管理粗放，使單位時間和單位面積內(nèi)的 木材生長量較低，由于沒有按用材林標準進行定向培育，致使成林的人工林資源 質(zhì)量低劣，不能滿足工業(yè)用材的質(zhì)量要求（張俊梅，李文彬，2003） o因此國家

2、把 “優(yōu)質(zhì)工業(yè)用材林定向培育和高效利用技術(shù)”列入國家攻關(guān)課題，目的在于提工 業(yè)用材林的質(zhì)量和效益。第六次（1999年一 2003年）全國森林資源調(diào)查結(jié)果表明: 我國現(xiàn)冇森林面積1. 75億公頃，森林覆蓋率1& 21 %,森林諮積量124. 56億立 方米;人工林保存面積0. 53億公頃，蓄積量15. 05億立方米，人工林面積居世界 首位（市場報，2005） o因此，我國現(xiàn)冇的大而積人工工業(yè)用材林撫育作業(yè)的機高 效化就成為一個核心的焦點和營造林生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)與手段。圖1-1為河北塞罕 壩機械林場千層板林場經(jīng)營的華北落葉松林，其經(jīng)營方式為距離地面1. 8米以下 采用人工整枝，以人員在林內(nèi)可

3、以行走為標準。從圖中可以看出，下層樹枝早己 亡，其高度可達5-6米，繼續(xù)生長死樹枝會生長在木材的內(nèi)部，形成死節(jié)造成木 材缺陷。塞罕壩冇大量的落葉松和樟子松林，如能改變經(jīng)營的模式，適時整枝，那么林木的價值將會大大提高。國內(nèi)其他的林場也存在 相同的問題，林木撫育整枝是一項非常重要的管理措施，具冇十分重要的意義。目前的整枝作業(yè)方式一般有三種方法，第一種是人工手工整枝，利用專用的 剪刀手鋸進行作業(yè)，對于高處的樹枝則采用架梯鋸切或用高枝剪剪切或鋸切，這種作 業(yè)方式勞動強度大，在樹下工作存在一定的危險。第二種采用人工機械設(shè)備整枝，主要是動力高枝鋸、高枝剪（馬中國，2002 這種作業(yè)方式仍須在樹卜作業(yè)，同樣

4、存在一定的危險性（張俊梅，李文彬，2002） o 第三種是用大型專用機械設(shè)備進行整枝作業(yè)，這種設(shè)備只能在條件較好的公園、道 路旁進行作業(yè)，山地林區(qū)則應(yīng)用很少。因此研究適用的林木整枝機械設(shè)備具冇非常重 要的 意義。1. 1整枝參數(shù)的研究整枝強度整枝強度一般用整枝高度占樹高的百分比來表示，如1/3, 1/2, 2/3等，或者用分數(shù)來表示（方升佐，徐錫增，嚴相進等，2000）整枝強度（%）二整枝后枝下高度/樹全高（%） o不同的樹種、不同的生長階段合理的整枝強度也不相同，福建柏的整枝強度 在整枝強度也可以用樹冠與樹高的比值也確定。對于以培養(yǎng)小徑材為目的的楊 樹豐產(chǎn)林，第4年對下層枝必須進行處理，整枝

5、后樹冠占樹高的2/3, 5-6齡林樹冠 高占樹高3/5最好（劉鑫源，2004） o合理的整枝強度可以加快樹木的直徑和高度生 長（wang bp, li jy, sun zq, 2004）。人工整枝的整枝強度一般由工人進行目測，遙控或自動整枝需要操作者進行 遙控或事先輸入整枝的高度等參數(shù)。2整枝吋間整枝時間是指整枝作業(yè)的時間，不同的樹種一般也有所不同，生長旺盛的樹 木一般可以在夏季進行，生長較慢的一般在冬季或春季進行。對于影響生長、造型以 及影響安全（如道路兩側(cè)樹枝）的樹木側(cè)枝則口j以隨時進行整枝操作。-般整枝的時間 可以分為休眠期修剪和生長期修剪（don. johnson, 1989, geo

6、rge e. brown, 2004）. 休眠期內(nèi)樹木生長停滯，樹木體內(nèi)養(yǎng)分大部分冋歸根部，修剪后營養(yǎng)損失最 小，且修剪的傷口不易被細菌感染腐爛，對樹木生長影響較小。同時在此生長季節(jié)， 樹木落葉，可以修剪得更清楚，并減少清理工作。但是在我國北部地區(qū)，冬季修剪后 傷口易受凍害，因此在早春修剪為宜（王玲，2002） o東北地區(qū)的紅松適宜在晚秋和春 季整枝較好，因這時樹液停止流動，不影響生長，而且能減少木材變色現(xiàn)象。早春 整枝切口易愈合，因冬季林木養(yǎng)分大部分貯存在根部，修除一咅匕分枝條，林木養(yǎng)分損 失不大。晩秋整枝，切口長期眾館在寒冷氣候條件下，切口附近的皮層與形成層易 受損傷。因此，早春整枝比晚秋

7、整枝效呆好。嚴冬季節(jié)和林木生長季節(jié)不宜進行整枝 作業(yè)（李榮岐，姜秀志,2001） o生長期整枝一般適用于修除病害枝、陡長枝等。楊樹、刺槐等生長較快的闊 葉樹種一般采用生長期修剪的方法。此時修剪，樹木恢復(fù)快、愈合好（魏民奇，2003） o 但秋季這類樹木不宜采用高強度整枝，容易出現(xiàn)側(cè)枝萌生現(xiàn)象。夏季整枝不宜在 陰雨天進行，以免傷口浸水，感染病害，造成傷口不易愈合1. 1. 1. 3整枝質(zhì)量整枝質(zhì)量一般分為四個級別。1級為良好，指的是切口平滑，整齊;2級為木 質(zhì)部有劈裂;3級有破皮現(xiàn)象和帶皮，即有殘留的樹皮;4級為劈裂和帶皮。整枝質(zhì)量與整枝方法、選用的整枝設(shè)備有很大的關(guān)系。刀具應(yīng)當鋒利，鋸切 應(yīng)從

8、上下分別進行，也可以從側(cè)面進行，單純的從一個方向切削就容易產(chǎn)生劈裂或帶 皮的現(xiàn)象。采用手工工具整枝很難保證整枝的質(zhì)量，常常會出現(xiàn)帶皮和劈裂的現(xiàn)象。 采用機械設(shè)備整枝由于速度較快，一般不會產(chǎn)生缺陷。1. 1. 1. 4整枝枝條的直徑整枝作業(yè)屮樹枝的直徑有很大的不同，主要取決于樹種和樹齡。樹枝的直徑 一般分為3個級別。1級2cm, 2級在2-5cm z間，3級5cmo整枝應(yīng)在枝條不太粗時進行，冇利于傷口的愈合（螢金偉，盧勝西，2002） o 樹木在枝徑較小吋整枝，節(jié)巴比較小、傷口小，有利于愈合和提高木材的利用率和 木材質(zhì)量（肖祥希，2005） o樹枝直徑大于6cm時，切除樹枝后，傷口創(chuàng)面很難愈合，

9、 因此一般工業(yè)生產(chǎn)上，整枝作業(yè)的樹枝直徑應(yīng)小于6cm（牡刀一江林校，1986）。 整枝機械的切削機構(gòu)應(yīng)根據(jù)不同的樹種進行合理的設(shè)您，滿足不同樹木的整 枝需 要。1. 1.2整枝對林木生長的影響2. 1整枝強度、高度對林木生長量的影響郁閉后的林帶樹冠下層光照差，常見的下層枝變成消耗枝，生長較慢，對于 用材林來說沒有實際價值，應(yīng)逐步剪除。修除樹冠卜部受光極差的枝條，修掉妨礙主 干生長的競爭枝、大側(cè)枝及枯枝，能促進林木的高生長和徑級生長。因為修枝能減少 不必要的營養(yǎng)消耗，改善林內(nèi)的通風狀況及林木的生長條件，尤其在林地水分供應(yīng) 不足，而蒸騰量又很大的情況下，適當整枝對減輕旱害，防止林木枯萎，促進林木的

10、生均能起到一定的作用（李榮岐，姜秀志，2001） o 但是林木的生長靠的是樹葉的光合作用，通過光合作用將空氣中的二氧化碳 和土壤中的水、礦物質(zhì)合成為冇機質(zhì)。整枝將減少樹葉的生物量，因此整枝不能過度, 過度整枝將顯著減少樹木的高牛長和直徑牛長，尤其是楊樹、刺槐等速生闊葉樹種, 過度整枝對樹木的生長量影響更大。黑龍江紅星林業(yè)局1999年對落葉松整枝進行 了對比實驗，試驗表明對落葉松人工林在整枝高度不超過樹高1/3的情況下，對林木 生長冇較明顯的促進作用。隨著林齡的增加，整枝高度可逐漸達樹高的1 /3=1/2（張 永光，張洪林，陶濤，2002） 0不同的整枝強度對口樺林木冠幅和高度生t無顯著 影響，

11、對胸徑生長影響顯著（p < 0. 05）,與弱度修枝相比，強度修枝顯著減小了白樺 林木的胸徑生長量（孫志虎王慶成梁淑娟，2004） o不同的整枝強度對毛白楊生長冇顯著 邏燮巡壘些燮塑影響，以修枝1/3的處理最好，可顯著促進生長。對于1/2和2/3的整枝強度， 毛口楊的生長量隨整枝強度加強而減少。這是由丁-一次修剪過重，造成光合作用面 積迅速減少，生長量急劇下降（呂海芳，2001） o因此對于任何樹種而言，合理的整枝 強度和整枝高度，能夠改善樹木的生長環(huán)境，減少樹木不必要的消耗，增加樹木的 高度生長和直徑生長（john dick, 2005, chandrashekara, u, 2007

12、）。1. 2. 2整枝對樹干通直度的影響對紅松等樹木的研究發(fā)現(xiàn)，整枝對樹木營養(yǎng)的輸送將會發(fā)生一定的影響，存 在如卜的規(guī)律。修除活枝后，可以看到在樹干上部，接近材冠的部位，有直徑生長增 加的現(xiàn)彖，這是由于同化物質(zhì)從樹冠向下流經(jīng)樹皮切口時不能直接通過，必須沿著切 口之間的狹窄區(qū)域往下運行，這就影響了同化物質(zhì)的運行速度，造成切口上部同化物 質(zhì)積累增加，下部同化物質(zhì)減少的狀況。因此，在切口上方的樹干生長量冇所增加， 而切口下部的樹干的生長量有所減少，從而增加了樹干的通直度（黃冶，袁玉峰,2002; 劉盛，倪成才,1997,李榮歧2001） o觀察發(fā)現(xiàn)，楊樹的側(cè)枝較大時，側(cè)枝部位以上的主干直徑也有明顯下

13、降的趨勢，這對圓滿度有嚴格要求的膠合板的質(zhì)量有嚴重的影響（邱貴富張旭明，2005）o圖1-2是銀杏整枝效果的對照圖，從圖中可以看出，左側(cè)的一張圖是北林科技公司院內(nèi)沒有整枝的銀杏樹的生長情圖1-2銀杏樹整枝效果對照圖況，樹枝以上的樹干直徑變化非常大。fig. 1-2 the contrast of gingkgo pruning effect 右側(cè)的一張圖是北京林業(yè)大學(xué)校園內(nèi)經(jīng) 過34米高整枝的銀杏樹的生長情況，樹枝以下樹干直徑的變化就比較小。可見 通過整枝，可以獲得通直的樹干，樹干的錐度（梢度）比較?。╩aine forest service, 2002）,樹木的利用價值可以得到顯著的捉高。1

14、. 1. 2. 3整枝對樹千橫截面圓度的影響整枝對樹干橫斷面積的生長形狀也有一定的影響，觀察表明，在樹干同一部 位上同年整枝的節(jié)了，整枝后全部被包進樹干，形成活節(jié)，使樹干的橫斷面近似i員i形: 未整枝的節(jié)子沒有被包進去，使樹干的橫斷面近似方形，可見整枝對樹干橫斷面的 圓滿度也有一定影響（李榮歧，姜秀志，2001） o樹木的樹枝受光照的影響，在樹干的 各個方向上生長速度不同，因此不整枝時樹枝較大的一側(cè)樹干也會突出生長，從 而使樹木的橫斷面顯示出不圓的傾向。因此整枝對于樹木橫斷面的也有一定的影響。 第1章引言1. 1.2.4整枝對樹干節(jié)子的影響根據(jù)試驗，被修剪的枝條直徑（粗度），基部直徑應(yīng)小于4c

15、m（厘米）。實踐證 明，粗度小于4cm（厘米）的側(cè)枝被鋸掉后，鋸口能在2-3年內(nèi)被新生層覆蓋，在樹 干內(nèi)部留下的節(jié)較小，而11 一般為活節(jié)，不會影響木材的材質(zhì)（o' hara, kevin l, 2007） o如果不整枝，枯死的樹枝就會生長在樹干的內(nèi)部，這樣的節(jié)子就是死節(jié)。木材多節(jié)，尤其是死節(jié)，是木材材質(zhì)的一個重要缺陷。因節(jié)子破壞木材的均 勻性，使木材纖維傾斜，降低木材強度（maian, f. s, 2006）。節(jié)子硬度大，會使鋸刨 加工困難，干燥時易開裂;冇死節(jié)的板材，干燥時 節(jié)子會松弛脫落形成空洞。所以適當?shù)乜刂?死節(jié)的數(shù)量，是提高木材質(zhì)量的重要途徑（李 榮歧2001）。如圖1-3

16、為塞罕壩樟子松林， 可見枯死的樹枝生長在木材內(nèi)部，死節(jié)對木材 的材質(zhì)影響是比較大的。日本的所有的人工林最主要的管理技術(shù) 是以培育無節(jié)良材為口標的整枝技術(shù)，整枝 不僅保證了柳杉、扁柏等樹木的通直干形， 而且使樹干主體部分沒有節(jié)疤，并能長時間 維持林分的高密度。我國主要體現(xiàn)在捉高材圖1-3塞罕壩樟子松林 積，不注重木材質(zhì)量，注重生態(tài)保護，不注fig. 1-3 the pinaceae forest of saihanba重經(jīng)濟效益（譚著明增萬明等，1998） o1. 1. 3整枝對木材材質(zhì)的影響3. 1整枝作業(yè)后樹木的晚材率稍高根據(jù)東北林業(yè)大學(xué)對紅松整枝的研究表明，整枝與未整枝的林分晚材率平均 值

17、相比，整枝林分（22. 13%）略大于未整枝林分（21.96%）,二者相差其小。整枝后樹木 的生長速率和生長輪的寬度均有所提高（黃治等，2002）03. 2整枝對木材密度、生長輪的影響研究表明在生長輪密度方面，整枝與未整枝林分生長輪密度平均值相比，整 枝略大丁未整枝（0. 51 g / c m:'>049 g / c m，）,但方差分析表明，二者差異 不明顯。這是由于整枝林分的晚材率大于未整枝林分的，晚材率高的林木,生長輪密度亦較高, 說明林木經(jīng)過整枝后可提高林木的材質(zhì)（黃治等，2002） o1. 3. 3整枝對木材的力學(xué)性能影響木材的抗彎強度、抗彎彈性模量、沖擊韌性為整枝林分大

18、于未整枝林分，順紋抗 螺旋升降式立木整枝機的研究壓強度為整枝林分略小于未整枝林分。方差分析表明，整枝與未整枝林分的抗彎 強度差異達顯著水平，其余力學(xué)指標差異不明顯（黃治等，2002） o因此，整治后木材 的大咅b分性能均高于沒有整枝的木材。1.1.4整枝作業(yè)的原因與作用1. 1. 4. 1加快林木的有效生長林木經(jīng)營冇很多目的，對于生產(chǎn)木材為目的的企業(yè)來說，捉高林分的材積生 氏率以及木材的應(yīng)用價值，創(chuàng)造更好的效益是企業(yè)的宗旨。合理的設(shè)計整枝時間、間 隔、整枝強度，是提高林木高度生長和徑級生長的重要手段（劉盛，倪成才，1997）0 1. 1. 4. 2控制林木的生長對于園林部門來說，提高林木的觀賞

19、性是主要目標。林木造型、控制林木的 生長是整枝的主要目的。有時是促進，有時是抑制，對衰老枝、弱枝、彎曲枝修剪， 可促進其萌發(fā)生命力旺盛的、強壯的和通直的新枝，達到更新復(fù)壯、加強樹勢的目的。 相反，對過強的枝條也可用修剪方法，削弱其長勢，使樹冠內(nèi)的枝條均衡分布?？?制枝條的方向，體現(xiàn)設(shè)計要求，滿足觀賞要求（王玲2002） o對于農(nóng)業(yè)的果樹來說， 主要是控制樹形，方便采收和提高產(chǎn)量（giametta g, 1997）。1. 1.4. 3改善林木的通風透光條件剪去枯枝、傷枝、病枝、蟲枝，使樹冠通風透光，光合作用得到加強，冇利 于樹木的生長（王玲 2002, david joyce, 1991）。1.

20、 1. 4. 4提咼木材的品質(zhì)整枝以后，隨著樹木的生長，將把剪掉或鋸掉的節(jié)巴部分包裹起來，成為一 個整體，增加了林木的可利用性。樹木從外觀看，更加通直。整枝后，林木的生長也 減少了下部樹枝生長的影響，樹形更加美觀。進一步可以提高木材質(zhì)量和林產(chǎn)品質(zhì)量。 楊樹、杉樹、柏樹等都可以通過整枝獲得6-8米的無節(jié)材（何章謙，2003） o1. 1.4.5減少病蟲害、風雪災(zāi)害去除樹木上面的病枝、蟲枝以后，可以有效的降低病枝的傳染性和蟲害的蔓 延。同時去除樹木下部的枯枝和部分活枝以后，也可以改善林內(nèi)通風條件，減少病蟲 害的發(fā)生（王玲，2002） o冇些樹木如紅松，不整枝則容易發(fā)生爛皮病，整枝對減少爛 皮病的發(fā)

21、生具有重要的意義（李榮岐姜秀志，2001） o當然，整枝強度必須合理，在 干旱地區(qū)過度的整枝也會增加蟲害的發(fā)生率。調(diào)杳發(fā)現(xiàn)，立地條件、林齡相同的油 松林，若經(jīng)過強整枝，松林內(nèi)松毛蟲發(fā)牛量明顯高于未整枝林地（高敏孫永楊麗楓，研 究發(fā)現(xiàn)歐洲赤松和衛(wèi)矛，整枝可以明顯減輕真菌類病害（gary w,2003年11月6日，初冬的一場大雪對北京的樹木造成了嚴重的損傷，原因 是剛剛進入冬季，大部分樹木尚未落葉，低溫使雨雪很快和樹葉凍在了一起，在大風 的作用下，大部分樹枝折斷、劈裂（北京市園林局，2005） o整枝可以減少樹木下部的 樹枝，增加林內(nèi)的透氣性，使雪在風的作用下，大部分降落到地而，從而減少風雪 的災(zāi)

22、害。減少森林火災(zāi)林木整枝以后，下部的枝葉減少，較小的地面林火不會對大樹產(chǎn)生太大的影 響。因此整枝可以有效的預(yù)防森林火災(zāi)。增加林木經(jīng)營收入整枝以后，樹枝可以用來進行多種經(jīng)營，樹枝削片后可以成為造紙的原料， 也可以出售給木材加工企業(yè)生產(chǎn)纖維板，增加林業(yè)企業(yè)的收入。樹枝也可以直接作為 燃料使用，這對于干旱地區(qū)解決人們的燃料問題，進一步退耕還林，具有非常重要的 意義。樹枝經(jīng)粉碎壓縮也可以制成成型的燃料用于出售（朱思洪，付東荔，繆小紅等， 2004） o樹枝經(jīng)過特定工藝的燒制可以制作熏炭肥，用來用作農(nóng)作物的基肥，效 果顯著（于麗萍，2003）0.5林木整枝方法的研究1. 1.5. 1物理整枝直接使用刀具

23、去除立木樹干上面的樹枝?？梢圆捎檬止すぞ撸缂?、鋸、鏟、 鉤。較高的樹枝可以采用高枝剪，高枝鋸。也可以采用機械整枝的方式，如高枝 鋸、液壓剪、整枝車（scircikogyo, 2001）、整枝機等。1. 1.5.2化學(xué)整枝化學(xué)整枝是采用化學(xué)藥劑的方法，直接噴在樹木上，抑制樹枝的生長，達到 整枝的目的。化學(xué)藥劑為配置的植物生長抑制劑。使用化學(xué)整枝避免了使用整枝機帶 來的繁重勞動，以及使用整枝機帶來的樹木損傷（何月一燒，1999）0但是，采用化學(xué)方法整枝，只能抑制樹枝的生長，樹枝不會自動從樹干上脫 落下來，仍然存在死節(jié)的問題。因此化學(xué)整枝方法只能適用于園林小型觀賞樹木、花 卉的整枝，不能適用于以工業(yè)用材林為主的林業(yè)生產(chǎn)。1. 1.5.3自然整枝自然整枝就是依靠自然的力量進行整枝。人工林郁閉以后，林內(nèi)光照很差， 下部樹枝不能得到足夠的光照，樹枝得到的養(yǎng)分不能滿足口身生長的需耍，樹枝的含 水率2003年11月6日，初冬的一場大雪對北京的樹木造成了嚴重的損傷，原因 是剛剛進入冬季，大部分樹木尚未落葉，低溫使雨雪很快和樹葉凍在了一起，在大風 的作用下，大部分樹枝折斷、劈裂（北京帀園林局，2005） o整枝可以減少樹木下部的 樹枝，增加林內(nèi)的透氣性，使雪在風的