引言
近年來，土地沙漠化已成為全球最重要的生態環境問題之一，對人類的生存和發展構成了嚴重的威脅。土地沙漠化是由於植被和可利用水的減少、作物產量下降、土壤侵蝕以及人為過度的土地利用等引起的土地退化現象。目前，我國荒漠化土地有 262 萬km2，沙化土地 173 萬 km2，分別占國土總面積的 27%和 18% ，且仍以每年 2 460km2的速度擴展，情況十分嚴峻。為了改善生態環境、維持生態平衡、防止沙化的繼續蔓延，檸條、沙柳、花棒等喜沙旱生灌木被大面積種植，它們是荒漠、荒漠草原地區防風固沙、保持水土的優良造林植物。
1 沙生灌木的經濟價值
沙生灌木是具有很高的經濟效益的可再生資源，發展沙生灌木加工業已成為西部地區增加收入的主要來源之一。沙生灌木枝葉繁茂、產量高、營養豐富、適口性好，是家畜的優良飼用灌木，對解決因禁牧造成的飼料問題和發展畜牧業，起到了很好的作用。
尤其是多餘的飼料可以作為原料和商品出售流通，既可以增加農牧民的經濟收入，也激發了廣大農牧民種植、培育和保護沙生灌木的自覺性和積極性，從而進一步擴大了種植面積。當然，檸條、沙柳、花棒等沙生灌木也是一種很好的造紙原料替代品，可減少森林資源的消耗，只要工藝合理，沙生灌木也可以作為製造刨花板及纖維板材的原料，因為其與木材的物理性質相當。利用檸條、沙柳等灌木製造刨花板及纖維板材，其原料來源豐富、生產成本低，具有廣闊的發展前景，使得沙生灌木林在林業生產和經營中具有不可替代的地位。
根據沙生灌木的生物學特性，在合理的經濟效益內，必須 3 ～ 5 年進行一次平茬復壯、撫育管理，留茬高度選在 5cm 左右。只有通過及時的平茬，沙生灌木生長才會加快，萌發能力加強，才能保持其旺盛的生命力，發揮其生態效應; 只有平茬加工後，沙生灌木才能夠實現其經濟價值，才能實現沙生灌木的可持續發展。
2 沙生灌木機械化平茬現狀
沙生灌木的平茬作業是整個產業的核心環節。傳統的平茬方式主要為人工平茬，即用刨钁、砍刀等農用工具用力將枝條砍斷，如圖 1 所示。這種方式勞動強度大，效率低下，無法實現大面積生產。而機械化平茬不僅可以節省大量勞動力，而且平茬效率高，約是人工平茬的 8 ～10 倍; 成本低，可以滿足日益增長的種植需求，因此越來越需要採用機械化平茬。目前，國外灌木平茬機械已有一系列產品，種類豐富，技術含量較高; 而我國這方面的發展主要集中在輕小型割灌機械，主要有側掛式割灌機和背負式割灌機兩種。在中大型割灌機械方面我國處於起步階段，代表機械有北京林業大學研製的 5GZ －800 型自行手扶式灌木平茬機，如圖 2 所示。發動機通過皮帶將動力傳遞到切割裝置，由離合器控制切割刀具，其中錐面摩擦離合器控制驅動輪動力的結合與分離，從而控制灌木平茬機的行走。中國農業機械化科學研究院呼和浩特分院研製的9GZ － 1． 0 型自走式灌木平茬機( 如圖 3 所示) ，自走底盤為鉸接式車體，通過駕駛員左右轉動方向盤，車體前部分帶動整個工作部件及切割器可實現“扭腰”左右擺動，實現寬幅擺動切割作業，可以根據不同的地形進行仿形切割。雖然這些機械有一定的功能，但總體水平與國外相比還是有很大的差距。尤其研製的灌木平茬機械大都以仿製國外產品為主或由農業機械改進而來，生產的機器使用性能單一、能耗大，工作效率遠低於國外的同類產品，針對性和適用性差，一直存在很多問題，無法滿足現有需求。【圖1-3.略】
3 沙生灌木機械化平茬面臨的問題
3． 1 沙生灌木種植問題
目前，我國大部分地區種植的沙生灌木由於沒有統一的規劃和整理，種植隨意，其生長分布雜亂無章，長短不一，一般平茬機械無法正常工作，給機械化平茬帶來很大困難，需要對沙生灌木進行規模化種植。
3． 2 沙生灌木平茬斷面質量問題
我國沙生灌木具有普通木本植物的生理材性。其根系發達，木質堅硬，韌性強，橫斷面由外向內依次為韌皮部、木質部、髓心。由於沙生灌木每隔一段時間需要進行平茬復壯，對根部斷面切口要求是平整光滑，無毛刺，不能有燒焦、撕裂等現象。因此，平茬難度大，一旦損傷了沙生灌木的生長點，根部易受風蝕死亡，影響來年沙生灌木收穫的產量。經過大量調研發現，目前影響沙生灌木平茬質量的主要因素有以下幾點。
3． 2． 1 刀盤結構不合理
我國各類平茬機型中切割沙生灌木所用最廣的一般為圓盤迴轉式和往複式兩種。如採用圓盤迴轉式切割方式對沙生灌木大面積平茬收穫時，切割裝置刀盤的厚度、排布、齒形以及結構形狀等都對沙生灌木的切割有很大影響，不合理的結構對沙生灌木斷面損傷大，不能滿足平茬後切口平整光滑、撕裂現象少的要求。如採用往複式，其切割器的刀片刃角、切割角和刀盤傾角等參數的設計直接關係到切割器的工作效率、切割功耗和灌木切斷面的整齊性及光滑度等; 但無論採用哪種切割方式，總體要求就是機器的切割刀具與灌木接觸時間要短、摩擦要小、強度要足夠，所以必須對刀盤的整體結構進行重新設計及優化。
3． 2． 2 地形環境惡劣
西北種植沙生灌木的地方，地面凹凸不平，沙石遍布，土壤沙化嚴重，平茬機械行走困難。地面不平經常會導致機器行走時晃動和振動大，對平茬切口影響大，易造成階梯形茬口，如圖 4 所示。此時平茬斷面的質量和工作效率就會明顯的下降，對灌木的存活能力有很大的影響。
3． 2． 3 人為操作不當
平茬機械在切割時，常常會因為人為的操作不當，出現很多問題。例如，在相同切割轉速條件下，機器前進速度越大，會造成灌木切割的劈裂、刀具的損壞等現象，影響平茬斷面的質量，同時還會導致功率的急劇損耗，加大成本; 而前進速度過慢，機器切割效率比較低，刀具與沙生灌木斷面的摩擦時間就長，影響切割質量。
3． 3 沙生灌木平茬仿形問題
我國西北地區沙生灌木具有防風固沙的特性，生長到一定年份，在根部周圍會形成約 1． 5m 的半球形沙包，主要表現為灌木林的周邊聚沙較低，中部聚沙最高。灌木平茬最基本的技術要求是割茬裝置具有一定的仿形功能，如何使機構具有較好的仿形效果已成為機械化平茬成敗的關鍵。平茬機械具有仿形功能: 一方面要能夠避免裝置上的切割刀具因觸碰沙石、沙包等造成損壞; 另一方面要能夠使沙生灌木的留茬高度保證在一定高度內，提高沙生灌木的生長能力，這就對仿形機構提出了較高的要求、我國生產的平茬機械大多採用托盤式和液壓式，主要存在問題就是托盤式結構在行進過程中易陷入沙地中且磨損嚴重; 而液壓式控制具有滯後性且成本高。因此，要設計出一種行之有效的仿形機構才能確保平茬作業的順利進行，這是尤為重要的。
3． 4 沙生灌木平茬收集問題
一般現有的平茬機械平茬後的灌木枝幹堆放散亂，基本都靠人工進行整理收集，耗費時間長、勞動強度大、效率低下、成本高，已成為沙生灌木產業發展突破瓶頸的關鍵問題。如何快捷地收集是必須要突破的問題。根據調查，目前採取的方法主要有粉碎收集，即將切斷後的沙生灌木經過加裝在機械上的粉碎機粉碎後收集到後備車廂內; 但這種方式需要消耗的功率很大，對機械動力配置要求較高，粉碎後的灌木還需進行二次處理，對灌木的利用效率較低。
4 發展建議
目前，國內外灌木平茬機械總的發展趨勢是以迴轉式切割器為主要切割部件，大多採用圓鋸片作為切割刀具，平茬效果理想，能耗少。為了能極大地促進沙生灌木的綜合開發利用，使低值的生物資源轉化為高值產品，需要提高切割質量和減輕勞動強度。同時，也為了降低成本。越來越多地採用中小型懸掛式平茬機械，其特點是功率大、效率高、結構簡單，機體可分離。根據我國沙生灌木機械化平茬現狀，整體應朝以下幾個方向發展:
1) 在起到生態保護的作用前提下，需要合理安排沙生灌木的種植模式，採用機器種植，以一行一帶或兩行一帶的種植模式進行，以方便機器的前進，提高平茬效率。
2) 提高配套動力裝置的製造水平。通過現代科技進行改進，減小動力裝置的體積，以達到減輕質量的目的; 同時還要解決平茬時振動大、噪聲大的問題。
3) 科學規範選材用料和加工工藝，提倡綠色設計與製造理念，力求與時代同步。
4) 開發多品種的系列產品，按需設計，根據不同的平茬對象，製造帶有不同功能的平茬機械，實現一機多用。
5) 設計研發新型刀具，儘量在保證強度的前提下，減小刀具厚度，以獲得最佳平茬效果。
6) 考慮到要實現灌木的有效收集，可採用一種既能切割沙生灌木又能使割下的灌木枝條定向擺放整齊的平茬機械; 也可以設計一種打捆收集裝置，即將切斷的沙生灌木通過設計的裝置像牧草一樣打捆成一紮，便於收集。
5 結論
沙生灌木林不僅是維持生態平衡的重要屏障，也是當地農牧民增加經濟收入的重要來源。因此，大力推廣沙生灌木的機械化平茬，是實現沙生灌木資源集約化經營和產業化開發的首要手段。但是，沙生灌木機械化平茬存在的問題已成為制約沙生灌木種植面積擴大和資源可持續發展的瓶頸，唯有解決這些問題，才能充分發揮沙生灌木在生態效益和經濟效益上的突出優勢。
參考文獻:
［1］ 劉美英． 論土地沙漠化的現狀與防治［J］． 科技信息，2012( 11) : 467．
［2］ 趙婧，程伍群． 我國土地沙漠化防治策略研究［J］． 安徽農業科學，2011，39( 13) : 7868 －7869，7966．
［3］ 王淑琴，高秀芳． 檸條對土壤風蝕水蝕的防護作用［J］．現代農業，2005( 7) : 47．
［4］ 常靖平，付守金． 灌木林在生態環境建設中的地位和作用［J］． 榆林科技，2006( 3) : 26 －27．
［5］ 盛明，張德全． 檸條的飼料化應用［J］． 內蒙古林業，2011( 7) : 32．
［6］ 蘆娟，柴春山，蔡國軍，等． 不同留茬高度處理對檸條更新能力的影響［J］． 防護林科技，2011( 4) : 45 －47．
近年來，土地沙漠化已成為全球最重要的生態環境問題之一，對人類的生存和發展構成了嚴重的威脅。土地沙漠化是由於植被和可利用水的減少、作物產量下降、土壤侵蝕以及人為過度的土地利用等引起的土地退化現象。目前，我國荒漠化土地有 262 萬km2，沙化土地 173 萬 km2，分別占國土總面積的 27%和 18% ，且仍以每年 2 460km2的速度擴展，情況十分嚴峻。為了改善生態環境、維持生態平衡、防止沙化的繼續蔓延，檸條、沙柳、花棒等喜沙旱生灌木被大面積種植，它們是荒漠、荒漠草原地區防風固沙、保持水土的優良造林植物。
1 沙生灌木的經濟價值
沙生灌木是具有很高的經濟效益的可再生資源，發展沙生灌木加工業已成為西部地區增加收入的主要來源之一。沙生灌木枝葉繁茂、產量高、營養豐富、適口性好，是家畜的優良飼用灌木，對解決因禁牧造成的飼料問題和發展畜牧業，起到了很好的作用。
尤其是多餘的飼料可以作為原料和商品出售流通，既可以增加農牧民的經濟收入，也激發了廣大農牧民種植、培育和保護沙生灌木的自覺性和積極性，從而進一步擴大了種植面積。當然，檸條、沙柳、花棒等沙生灌木也是一種很好的造紙原料替代品，可減少森林資源的消耗，只要工藝合理，沙生灌木也可以作為製造刨花板及纖維板材的原料，因為其與木材的物理性質相當。利用檸條、沙柳等灌木製造刨花板及纖維板材，其原料來源豐富、生產成本低，具有廣闊的發展前景，使得沙生灌木林在林業生產和經營中具有不可替代的地位。
根據沙生灌木的生物學特性，在合理的經濟效益內，必須 3 ～ 5 年進行一次平茬復壯、撫育管理，留茬高度選在 5cm 左右。只有通過及時的平茬，沙生灌木生長才會加快，萌發能力加強，才能保持其旺盛的生命力，發揮其生態效應; 只有平茬加工後，沙生灌木才能夠實現其經濟價值，才能實現沙生灌木的可持續發展。
2 沙生灌木機械化平茬現狀
沙生灌木的平茬作業是整個產業的核心環節。傳統的平茬方式主要為人工平茬，即用刨钁、砍刀等農用工具用力將枝條砍斷，如圖 1 所示。這種方式勞動強度大，效率低下，無法實現大面積生產。而機械化平茬不僅可以節省大量勞動力，而且平茬效率高，約是人工平茬的 8 ～10 倍; 成本低，可以滿足日益增長的種植需求，因此越來越需要採用機械化平茬。目前，國外灌木平茬機械已有一系列產品，種類豐富，技術含量較高; 而我國這方面的發展主要集中在輕小型割灌機械，主要有側掛式割灌機和背負式割灌機兩種。在中大型割灌機械方面我國處於起步階段，代表機械有北京林業大學研製的 5GZ －800 型自行手扶式灌木平茬機，如圖 2 所示。發動機通過皮帶將動力傳遞到切割裝置，由離合器控制切割刀具，其中錐面摩擦離合器控制驅動輪動力的結合與分離，從而控制灌木平茬機的行走。中國農業機械化科學研究院呼和浩特分院研製的9GZ － 1． 0 型自走式灌木平茬機( 如圖 3 所示) ，自走底盤為鉸接式車體，通過駕駛員左右轉動方向盤，車體前部分帶動整個工作部件及切割器可實現“扭腰”左右擺動，實現寬幅擺動切割作業，可以根據不同的地形進行仿形切割。雖然這些機械有一定的功能，但總體水平與國外相比還是有很大的差距。尤其研製的灌木平茬機械大都以仿製國外產品為主或由農業機械改進而來，生產的機器使用性能單一、能耗大，工作效率遠低於國外的同類產品，針對性和適用性差，一直存在很多問題，無法滿足現有需求。【圖1-3.略】
3 沙生灌木機械化平茬面臨的問題
3． 1 沙生灌木種植問題
目前，我國大部分地區種植的沙生灌木由於沒有統一的規劃和整理，種植隨意，其生長分布雜亂無章，長短不一，一般平茬機械無法正常工作，給機械化平茬帶來很大困難，需要對沙生灌木進行規模化種植。
3． 2 沙生灌木平茬斷面質量問題
我國沙生灌木具有普通木本植物的生理材性。其根系發達，木質堅硬，韌性強，橫斷面由外向內依次為韌皮部、木質部、髓心。由於沙生灌木每隔一段時間需要進行平茬復壯，對根部斷面切口要求是平整光滑，無毛刺，不能有燒焦、撕裂等現象。因此，平茬難度大，一旦損傷了沙生灌木的生長點，根部易受風蝕死亡，影響來年沙生灌木收穫的產量。經過大量調研發現，目前影響沙生灌木平茬質量的主要因素有以下幾點。
3． 2． 1 刀盤結構不合理
我國各類平茬機型中切割沙生灌木所用最廣的一般為圓盤迴轉式和往複式兩種。如採用圓盤迴轉式切割方式對沙生灌木大面積平茬收穫時，切割裝置刀盤的厚度、排布、齒形以及結構形狀等都對沙生灌木的切割有很大影響，不合理的結構對沙生灌木斷面損傷大，不能滿足平茬後切口平整光滑、撕裂現象少的要求。如採用往複式，其切割器的刀片刃角、切割角和刀盤傾角等參數的設計直接關係到切割器的工作效率、切割功耗和灌木切斷面的整齊性及光滑度等; 但無論採用哪種切割方式，總體要求就是機器的切割刀具與灌木接觸時間要短、摩擦要小、強度要足夠，所以必須對刀盤的整體結構進行重新設計及優化。
3． 2． 2 地形環境惡劣
西北種植沙生灌木的地方，地面凹凸不平，沙石遍布，土壤沙化嚴重，平茬機械行走困難。地面不平經常會導致機器行走時晃動和振動大，對平茬切口影響大，易造成階梯形茬口，如圖 4 所示。此時平茬斷面的質量和工作效率就會明顯的下降，對灌木的存活能力有很大的影響。
3． 2． 3 人為操作不當
平茬機械在切割時，常常會因為人為的操作不當，出現很多問題。例如，在相同切割轉速條件下，機器前進速度越大，會造成灌木切割的劈裂、刀具的損壞等現象，影響平茬斷面的質量，同時還會導致功率的急劇損耗，加大成本; 而前進速度過慢，機器切割效率比較低，刀具與沙生灌木斷面的摩擦時間就長，影響切割質量。
3． 3 沙生灌木平茬仿形問題
我國西北地區沙生灌木具有防風固沙的特性，生長到一定年份，在根部周圍會形成約 1． 5m 的半球形沙包，主要表現為灌木林的周邊聚沙較低，中部聚沙最高。灌木平茬最基本的技術要求是割茬裝置具有一定的仿形功能，如何使機構具有較好的仿形效果已成為機械化平茬成敗的關鍵。平茬機械具有仿形功能: 一方面要能夠避免裝置上的切割刀具因觸碰沙石、沙包等造成損壞; 另一方面要能夠使沙生灌木的留茬高度保證在一定高度內，提高沙生灌木的生長能力，這就對仿形機構提出了較高的要求、我國生產的平茬機械大多採用托盤式和液壓式，主要存在問題就是托盤式結構在行進過程中易陷入沙地中且磨損嚴重; 而液壓式控制具有滯後性且成本高。因此，要設計出一種行之有效的仿形機構才能確保平茬作業的順利進行，這是尤為重要的。
3． 4 沙生灌木平茬收集問題
一般現有的平茬機械平茬後的灌木枝幹堆放散亂，基本都靠人工進行整理收集，耗費時間長、勞動強度大、效率低下、成本高，已成為沙生灌木產業發展突破瓶頸的關鍵問題。如何快捷地收集是必須要突破的問題。根據調查，目前採取的方法主要有粉碎收集，即將切斷後的沙生灌木經過加裝在機械上的粉碎機粉碎後收集到後備車廂內; 但這種方式需要消耗的功率很大，對機械動力配置要求較高，粉碎後的灌木還需進行二次處理，對灌木的利用效率較低。
4 發展建議
目前，國內外灌木平茬機械總的發展趨勢是以迴轉式切割器為主要切割部件，大多採用圓鋸片作為切割刀具，平茬效果理想，能耗少。為了能極大地促進沙生灌木的綜合開發利用，使低值的生物資源轉化為高值產品，需要提高切割質量和減輕勞動強度。同時，也為了降低成本。越來越多地採用中小型懸掛式平茬機械，其特點是功率大、效率高、結構簡單，機體可分離。根據我國沙生灌木機械化平茬現狀，整體應朝以下幾個方向發展:
1) 在起到生態保護的作用前提下，需要合理安排沙生灌木的種植模式，採用機器種植，以一行一帶或兩行一帶的種植模式進行，以方便機器的前進，提高平茬效率。
2) 提高配套動力裝置的製造水平。通過現代科技進行改進，減小動力裝置的體積，以達到減輕質量的目的; 同時還要解決平茬時振動大、噪聲大的問題。
3) 科學規範選材用料和加工工藝，提倡綠色設計與製造理念，力求與時代同步。
4) 開發多品種的系列產品，按需設計，根據不同的平茬對象，製造帶有不同功能的平茬機械，實現一機多用。
5) 設計研發新型刀具，儘量在保證強度的前提下，減小刀具厚度，以獲得最佳平茬效果。
6) 考慮到要實現灌木的有效收集，可採用一種既能切割沙生灌木又能使割下的灌木枝條定向擺放整齊的平茬機械; 也可以設計一種打捆收集裝置，即將切斷的沙生灌木通過設計的裝置像牧草一樣打捆成一紮，便於收集。
5 結論
沙生灌木林不僅是維持生態平衡的重要屏障，也是當地農牧民增加經濟收入的重要來源。因此，大力推廣沙生灌木的機械化平茬，是實現沙生灌木資源集約化經營和產業化開發的首要手段。但是，沙生灌木機械化平茬存在的問題已成為制約沙生灌木種植面積擴大和資源可持續發展的瓶頸，唯有解決這些問題，才能充分發揮沙生灌木在生態效益和經濟效益上的突出優勢。
參考文獻:
［1］ 劉美英． 論土地沙漠化的現狀與防治［J］． 科技信息，2012( 11) : 467．
［2］ 趙婧，程伍群． 我國土地沙漠化防治策略研究［J］． 安徽農業科學，2011，39( 13) : 7868 －7869，7966．
［3］ 王淑琴，高秀芳． 檸條對土壤風蝕水蝕的防護作用［J］．現代農業，2005( 7) : 47．
［4］ 常靖平，付守金． 灌木林在生態環境建設中的地位和作用［J］． 榆林科技，2006( 3) : 26 －27．
［5］ 盛明，張德全． 檸條的飼料化應用［J］． 內蒙古林業，2011( 7) : 32．
［6］ 蘆娟，柴春山，蔡國軍，等． 不同留茬高度處理對檸條更新能力的影響［J］． 防護林科技，2011( 4) : 45 －47．
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