林地坡度、树木倾角对伐根锯上口高度影响研究

许妙洋

摘要：在油锯采伐作业中建立了三角函数模型，分析了锯上口高度与作业坡度、油锯导板宽度、树木倾角之间的三角函数关系，获得了锯上口高度的计算公式，求算了其最大值，以期规范适宜的伐根锯上口高度范围，达到降低伐根的要求，推进森林资源的节约利用，提高林木资源利用率。

关键词：油锯；坡度；倾角；锯上口；伐根

中图分类号：S757.4+5

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）13-0174-03

1 引言

伐根是森林资源的重要组成部分，且伐根材的生产利用是全树利用的重要内容，也是提高林木资源利用率的重要途径[1]。据调查，在周宁县境内，对于采伐迹地的伐根开采利用率很低，几乎为“零开采、零利用”，且遗留在山场腐烂，给很多细菌创造了寄生环境，对森林生态环境造成不利影响。分析其原因一是周宁县缺少伐根生产利用的产业市场；二是由于开采伐根成本相对过高，破坏林地状况严重，缺少合理开采伐根及伐根处理的技术，不适合开采；三是采伐作业者对森立资源节约利用意识不够，常常只追求砍伐效率，忽略降低伐根这一要求[2]。

为提高伐根利用率，从油锯作业中控制锯上口位置高度作为启发点，根据坡度、倾角、油锯导板宽度，分析锯上口高度的最大值，以期规范适宜的伐根高度范围，以提高林木利用率，减少林木资源的损失，促进林业可持续发展。

2 研究方法

周宁县境内采伐工具主要以油锯采伐为主，研究油锯型号为YD-78（BH29），导板宽度为8～10 cm（宽度为导板加锯链的宽度）。在野外作业时，以油锯可以自由切割林木的宽度为宜，所以研究计算过程导板宽度取10 cm。

为进一步提高提高林木出材率，如何降低伐根高度是重要的决定因素；而影响伐根高度的因素有树种材质、林地坡度、树木倾角、伐根直径、油锯导板宽度等。研究涉及树木为马尾松和杉木，油锯导板宽度为10 cm，可忽略树种材质及油锯导板宽度的因素，重点研究林地坡度、树木倾角两个因素。而树木生长方向与地面的位置关系有：①地面上露出树根的，其无歧根上口位置可以选择为树根最高点，有歧根的可以选择为歧根分歧点高度位置为上口位置，采伐作业可以做到“零伐根”或接近“零伐根”砍伐。②树根未露出的地面，树木无倾斜的，可以根据地面坡度，与油锯操作宽度，树干与地面接触点到作业坡面的水平距离，来确定上口高度范围。③树根未露出的地面，树木有倾斜的（背坡倾斜或向坡倾斜），可以根据山形地面坡度，与油锯操作宽度，树木倾斜角，来确定上口高度范围。

对于第一种情况，可以做到“零伐根”或接近“零伐根”砍伐，不作研究；对于第二、三种情况，按直立树木、背坡倾斜树木、向坡倾斜树木三种形式分别建立锯上口高度与林地坡度、树木倾角的三角函数关系，分析其最大值情况，代入各影响因素参数值，计算出锯上口高度的最大值。

3 结果与分析

3.1 直立树木锯上口高度与林地坡度、树木倾角的关系

依据图1、2进行推算分析。根据三角函数关系，可推算出锯上口高度H上的计算公式为：

H上=（10-K）×tanθ（1）

由此得出，当K为一定值时，H上与θ成正比关系，即θ越大，H上越大；当θ为一定值时，H上与K成反比关系，即K越大，H上越小。因此，当θ为最大值，K为最小值时，H上获得最大值；当θ为最小值，K为最大值，H上获得最小值。

K>10时，H上为负值。

0≤K≤10时，根据山形地面坡度，计算不同坡度段对应的H上范围。结果见表1。

图中θ为山形地面坡度；H上为锯上口位置到地形坡面与树干交点的高度；K为坡面与树干交点至坡面的水平距离；油锯导板宽度为10 cm。

3.2 背坡倾斜树木锯上口高度与林地坡度、树木倾角的关系

依据图3、4进行推算分析。

利用三角函数关系，可以推算出锯上口高度H上的计算公式为：

根据山形地面坡度及不同倾角，分析最大值的情况，计算出不同坡度段对应的H上最大值，结果见表2。

图中θ为山形地面坡度；α1为树木自然倾斜角；h土为地面土层到地形坡面与树干交点的高度；油锯导板宽度为10 cm

2.3 向坡倾斜树木锯上口高度的与林地坡度、树木倾角的关系

依据图5、6进行推算分析。

林木向坡倾斜时，树木倒向选择大多数都是倒向山上。当倾斜角α2较大时，如需改变倒向则需要借助外力，来改变倒向，这会使森林采伐成本提高，此处暂不做研究。当倾斜角α2很小时，可以通过锯下口的位置选择，控制树倒方向。在此研究0<α2<10时，锯上口高度和作业坡度、油锯导板宽度的关系。

根据山形地面坡度及不同倾角，分析最大值的情况，计算出不同坡度段对应的H上最大值。结果如表3所示。

4 小結与讨论

（1）伐根锯上口高度主要受作业坡度、树木倾斜角的影响，当油锯导板宽度为10 cm时，利用三角函数关系，研究分析锯上口高度最大值问题，得出各坡度段，不同倾斜角时，锯上口高度最大值。

通过表3，可以得出，在油锯采伐作业中可以做到伐根锯上口高度低于上表最大值。可以用上表来检查使用导板宽度为10 cm的油锯伐木时，是否有做到降低伐根要求。伐区检查伐根高度时，可随机抽查伐根锯上口高度，参考表4，油锯工采伐作业时，是否有做到降低伐根要求。由于油锯锯链存在厚度，油锯锯链与地面直接接触等原因，建议允许提高锯上口最大值1～2 cm，即在表4的锯上口最大值允许超过1～2 cm；

（2）油锯伐木时伐根居上口的位置确定，不仅要考虑地面坡度、倾斜角等作业条件，还要考虑油锯的导板宽度选择。当油锯导板宽度降低时，锯上口高度最大值也会随之减小。油锯采伐作业过程中，当坡面与林木之间距离狭窄时，锯上口开楂可以选择导板宽度小的油锯锯材作业。

（3）针对降低伐根高度要求，提高森林资源利用率，建议：油锯手进行岗前工作责任的教育和技能的培训，并进行严格的技考核，合格者方能上岗。如模拟特殊作业环境，让油锯手锯材，测量其伐根锯上口高度，是否有超过可锯材作业的最大值，未超过的评为合格，否则为不合格。

参考文献：

[1]蔡培印.伐根资源的利用大有可为[J].林业科技，1984（3）.

[2]国家林业局.森林采伐作业规程：LY-T 1646-2005[S].北京：国家林业局，2005.

[3]白 帆，白胜文，肖 冰，等.我国木材生产机械的发展（一）——木材采伐机械[J].林业机械与木工设备，2012（12）：13～15.

[4]肖生灵.伐根适宜高度的研究[J].森林工程，1999，27（4）：42～45.

[5]孟 春，庞凤艳.伐根研究进展[J].森林工程，2005，21（4）：11～13.