水稻田間除草機械的研究與試驗

柳海鶴 李卓霖 李春勝 譚宏杰

(吉林省農業機械研究院，吉林 長春 130011)

引言

水稻生長的過程中，大量使用化學除草劑會導致水稻質量下降，還會導致周圍的土壤和水源出現農藥污染，嚴重破壞當地的生態環境[1，2]。而人工進行除草，勞動強度過大，效率也十分低下，因此能夠在田間進行除草的機械成為了最好的選擇。其對環境的影響十分低，且效率可達到人工的5倍左右[3]。在水稻生長過程中，除草能夠很好地促進其生長，并且還能夠疏松土壤，在一定程度上促進肥料的吸收和利用，極大地提高了水稻的質量與品質。當前水稻栽培技術不斷發展，水稻品種也在不斷增加，為了適應這一發展趨勢，要不斷提高水稻栽培機械化的水平。機械田間除草符合目前保護性耕作的發展趨勢,對于增加作物產量也有重要作用。就目前我國的機械除草技術來說，還存在的許多缺陷，機械除草效果不能達到標準，無法滿足當下農業發展的需要。本文中的牽引式水稻田除草機，主要采用的是高速插秧機中的動力設備，并在其上配備了行間耙齒式的除草器，同時在旁邊附加株間的除草鋼絲以及葉片式的除草輪等，這些設備同時運作能夠一次性完成除草作業。

1 機具結構及工作原理

水稻田間除草機的具體結構是由機架、行間耙齒式除草器等機械構成的，具體如圖1所示。

1.行間耙齒式除草器；2.株間除草鋼絲；3.機架；4.葉片式除草輪

除草機機架與高速插秧機懸掛裝置連接，除草機本身無動力采用牽引式連接形式，除草機在行進過程中,葉片式除草輪通過旋轉、拋切、拉拔或埋壓等，把靠近秧苗附近的雜草清除；行間耙齒式除草器的運行主要是跟隨著器具向前進行轉動，其能夠很好地將雜草拔出，同時還能夠將土地進行翻填，將雜草埋于其中，以此達到除草的效果。株間除草鋼絲能夠很好地調節除草位置，并據此達到除草強度的改變，在工作時能夠跨越在秧苗的兩邊，將兩邊的雜草進行拔除。

2 主要部件及工作原理

2.1 株間除草鋼絲組件示意圖

圖2 株間除草鋼絲a 圖3 株間除草鋼絲b

圖4 株間除草鋼絲c 圖5 株間除草鋼絲組件

2.2 株間除草彈簧鋼絲材料

彈簧鋼65Mn在物理性質上有著十分強大的抗拉性和耐磨性，同時也有著極其符合要求的可塑性和柔韌度，在硬度上也能夠保證不變形，回彈性極好，總的來說其性能能夠很好地保證除草作業的要求。

2.3 受力分析

圖6 株間除草鋼絲a受力分析

以v前進方向為x軸,建立坐標系。由圖6可知，除草鋼絲工作時，受到泥漿的阻力支撐，所以F支撐=F壓；除草機行走時，除草鋼絲的合力應為F牽引=F合cosa。

2.4 工作原理

株間除草鋼絲隨著除草機的前進，拖、拉、撥、刮除秧苗兩側的雜草，該機具的株間除草鋼絲結構形式可以保證不纏草、不纏苗,又能達到良好的除草效果。

3 田間試驗及結果分析

3.1 試驗條件

2020年6月中旬—7月中旬在吉林省農業機械研究院試驗中心水稻種植試驗田，對機具進行了試驗。樣機配套動力主要來自于高速插秧機；試驗樣機為牽引式水稻田除草機樣機。水稻的種植采用的是機械插秧，具體的間隔為行間30cm，株間為18cm。并且在插秧后進行除草作業。

試驗田：選擇水稻秧苗分布密度高，行線直線度比較好的地塊，試驗田長30m、寬20m，水深5～10mm,泥漿深30～60mm。

試驗田雜草：雜草生長分布不均，并且不存在一定的規律，雜草的數量中等，種類大約為稗草、大葉草等。

3.2 除草作業的質量評價指標

除草率是測區內秧苗株間及秧行內雜草除掉的數量和除前雜草數量比值，計算公式：

式中，η為除草率(%)；W1為除草前雜草數(株)；W2為除草后草數(株)。

3.3 試驗方案

主要采用除草的深度以及機械行進的速度為實驗影響因素，指標主要指除草率。經過相應測量，水稻插秧后的10d左右，田內的雜草高度在3～7cm，雜草根部的深度在1～3cm，想要將雜草的莖葉全部軋進土中，需要的除草深度要達到3～5cm。本文牽引式水稻田間除草機經試驗后得知，除草深度在40～50mm，除草效果最好。

3.4 試驗結果及分析

表1 整機綜合除草率試驗結果

經過田間多次試驗驗證，選取最佳除草深度40～50mm,本文的牽引式水稻田間除草機可以達到75%的除草率。

4 結束語

牽引式水稻田除草機的主要工作機械有3個，分別是行間耙齒式除草器、株間除草鋼絲以及葉片式除草輪。葉片式除草輪通過旋轉、拋切、拉拔或埋壓等形式，把靠近秧苗附近的雜草清除；行間耙齒式除草器的運行主要是跟隨著器具向前進行轉動，其能夠很好地將雜草拔出，同時還能夠將土地進行翻填，將雜草埋于其中，以此達到除草效果；株間除草鋼絲能夠很好地調節相應的除草位置，并據此來達到對除草強度的改變，同時在工作時其能夠跨越在秧苗的兩邊，將兩邊的雜草進行拔除。經過具體的試驗后，試驗結果顯示其有著極其優良的除草效果，也證明其在結構上的合理性。