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从马拉犁到智能装备:营林机械的百年进化史诗

2026-02-10    来源:林业和草原机械

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营林机械,作为林业产业发展的“硬核”标志,始终扮演着提升林业生产力、优化营林作业效率的关键角色。从森林资源的开发利用到生态保护与建设,它的每一次革新都深刻推动着林业行业的转型升级。回溯其发展历程,从19世纪末期的简陋模仿到如今融合前沿科技的智能装备,营林机械的百年进化,既是一部技术突破史,更是人类与自然和谐共生的探索史。

一、起源:萌芽之初的探索——从农业机械中“借灵感”

19世纪末期,随着全球对木材资源需求的初步增长,传统人力主导的营林作业已难以满足规模化需求,营林机械的萌芽应运而生。这一时期的技术探索,核心特征是“模仿与尝试”,而模仿的对象,正是当时已初具规模的农业机械。德国与俄国是最早迈出探索步伐的国家。两国的林业从业者观察到农业机械在耕地、播种等环节的高效性,尝试将其改造适配林业场景,成功制造出马拉林业犁、林业播种机与林业中耕机。这些机械虽仍依赖畜力驱动,且功能较为单一,但首次将“机械力量”引入营林作业,取代了部分繁重的手工劳动,为后续发展埋下了种子。真正具有里程碑意义的突破,来自1895年的美国。这一年,美国正式公布了世界上第一个植树机专利。与此前简单改造的马拉机械不同,这款植树机针对林木种植的特殊需求进行了专门设计,能够更高效地完成挖坑、栽苗、覆土等基础工序,标志着营林机械从“模仿农业”向“专属研发”迈出了关键一步。

二、发展:体系的逐步形成——国内外的差异化探索

进入20世纪,尤其是50年代以后,全球林业需求迎来爆发式增长,木材采运机械化程度大幅提升,营林机械也随之进入“体系化构建”阶段。不同国家根据自身地形、林业规模的差异,走出了各具特色的发展道路。

(一)国外发展浪潮:从“单一功能”到“联合作业”

20世纪50年代,是国外营林机械体系形成的关键期。各国不再满足于零散的机械研发,而是以农业机械和木材采运机械为基础,系统性地开发营林专用设备,逐步构建起独立的营林机械体系。

美国、加拿大:大平原上的“联合机械”之路

美国与加拿大拥有广阔平坦的林地,适合大规模集约化经营。基于这一地形优势,两国重点研发自走式联合机械——这类机械集成了育苗、栽植、抚育等多种功能,可一次性完成多个营林工序,大幅提升了平原林区的作业效率,成为大规模营林的“标杆装备”。

日本:小地块里的“人性化革新”

日本多山地丘陵,林地规模较小且地形复杂,大规模联合机械难以施展。20世纪60年代,日本将研发重点转向“适应性与安全性”,用拖拉机悬挂式营林机械全面替代了传统的手提式机械。这一改变不仅适配了山地作业场景,更有效减少了手提式机械振动对操作人员造成的职业病,体现了“以人为本”的设计理念。

苏联:计划经济下的“体系化巅峰”

苏联对营林机械的研发高度重视,尤其在20世纪中后期形成了庞大的体系。1931年,苏联就试验了第一批专用植树机,并设计出林业犁、种子去翅机等设备;1957年,又成功制造出营林拖拉机,为机械化作业提供了核心动力。到1981-1990年,苏联的营林机械体系已涵盖203种机械及附属设备,其中多功能作业机与多工序联合机占据核心地位,成为当时全球营林机械品类最齐全的国家之一。

(二)国内发展之路:从“东北起步”到“全面突破”

中国营林机械的发展,起步晚但步伐稳,始终围绕“适配国情、自主创新”展开,而东北地区则是这一历程的“起点站”。1950年,为应对林业生产规模化需求,东北地区开始集中兴建林业苗圃。随着经营面积扩大,传统手工工具效率低下的问题凸显,辽宁等地的苗圃率先开展“工具革新”,研制出五齿条播耙等改良手工工具,这是中国营林机械“从0到1”的初步尝试。

此后,国家层面的系统性研发逐步展开。林业部委托国家林业和草原局哈尔滨林业机械研究所(原林业机械研究设计所),在全国主要林区开展营林机械适应性试验——针对中国多丘陵山地的地形特点,研究所对引进的国外机械进行消化吸收与改造,成功开发出适配国内林区的定型产品,为丘陵山区营林机械化“打通了道路”。随着国产拖拉机逐步进入林场与苗圃,中国营林机械迎来了“动力革命”:传统畜力机具被改造为机引式或悬挂式机具,作业效率实现质的飞跃。

1977年,成为中国营林机械发展的“关键转折点”——这一年,中国营林机械进入科技创新与推广的加速期,众多科研成果填补了国内空白,育苗、造林、抚育等关键工序首次有了专属国产机型。1977年4月,全国林业机械展览会在北京举办,集中展出45种营林机械,涵盖苗圃机械26种、造林机械5种、抚育机械8种等,全面展现了中国营林机械的阶段性成果;1978年9月,西北沙荒、黄土高原造林机械技术交流会召开,哈尔滨林机所现场展示14种自主研发的育苗、造林机械,标志着国产营林机械已能适配特殊生态治理场景。

此后数十年,中国营林机械的自主创新从未停歇:1991-1997年,哈尔滨林机所相继开发营林集材机、泥炭营养块生产设备、北方林区大棚工厂化容器苗配套技术等;2004年,2ZDB-1000型林木种子带制作机问世,“横格式苗木移植方法”同步发明,配套的2ZYZ-30型自走式苗木移植机填补了国内苗木移植机械化空白;2006年,北京林业大学研发出BSR-23型遥控自动立木整枝机,东北林业大学推出5XB-6型便携式人工林立木整枝机,国家林业局北京林业机械研究所则攻克陡坡绿化喷播技术,让机械化作业覆盖更复杂地形。

三、现状:成绩与不足并存——在追赶中突破

如今,全球营林机械已迈入“智能化与集约化”的新阶段,但不同国家的发展仍存在差距,中国也面临着“成果显著但短板犹存”的现状。

(一)国际前沿:多工序联合化与技术智能化

林业发达国家的营林机械化,已从“单工序机械化”全面迈向“多工序联合机械化”,人工林生产环节基本实现集约化生产经营模式。更重要的是,现代科技正深度融入营林机械:卫星定位(GPS)用于精准定位造林地块,数据传输技术实现作业过程实时监控,计算机程序控制保障机械精准作业,“互联网+”则打通了从育苗到抚育的全流程管理。例如,部分国家的智能植树机可通过传感器检测土壤肥力,自动调整栽植深度与间距,实现“因地制宜”的精准造林。

(二)国内现状:局部领先与整体薄弱的矛盾

经过数十年发展,中国营林机械在部分领域已达到国际先进水平:2010年后,哈尔滨林机所研发的1ZC-50林木种子分级机、2MCX-1100型精细筑床机、2BTR-5 型精少量播种机等设备,推动中国林业苗圃机械实现“换代升级”,彻底解决了苗圃机械化的关键技术难题;在陡坡绿化、容器苗培育等细分领域,国产机械也已能满足实际需求。但不可忽视的是,与农业机械化相比,中国营林机械化仍属于发展薄弱环节:一方面,各作业工序的机械化发展不平衡,育苗、筑床等环节机械化率较高,但造林后的抚育、修枝、采伐等环节仍依赖人力;另一方面,高端智能装备的研发与应用不足,国际前沿的“智能感知 + 精准控制”技术在国产机械中普及率较低,难以满足大规模、高质量的现代林业发展需求。

四、未来:智能化引领新方向——向“高效、绿色、智能”迈进

随着“双碳”目标的推进与生态保护需求的提升,营林机械的未来发展方向已清晰:以智能化为核心,兼顾高效性与绿色性,打造适配中国林业场景的“新一代装备”。在技术层面,卫星定位、物联网、人工智能将成为营林机械的“标配”——未来的植树机可能配备多光谱传感器,实时分析土壤与苗木状态;抚育机械可通过AI识别林木长势,自动调整修剪强度;无人机则将与地面机械协同,完成大面积林地的巡检与病虫害防治。在绿色发展层面,新能源动力将逐步替代传统燃油动力,电动营林机械、混合动力营林拖拉机将成为主流,减少作业过程中的碳排放与环境污染;同时,机械设计将更注重“生态友好”,例如避免对土壤结构造成破坏的轻型履带、减少林木损伤的柔性作业部件等。

从19世纪的马拉犁到未来的智能装备,营林机械的百年进化,始终围绕“更高效、更环保、更适配”的目标前行。对于中国而言,未来的营林机械不仅是提升林业生产力的工具,更将成为推动“绿水青山就是金山银山”理念落地的重要支撑,在生态保护与林业产业发展的平衡中,书写新的进化篇章。

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