機械式苗間除草裝置與技術研究

廊坊市農機安全檢驗鑒定站 馬克明

農田中的雜草，吸取了土壤中的大量營養物質，影響了農作物的健康成長，所以鏟除雜草是農業種植的一種保護手段，傳統的除草方式是人工除草，而現代農業種植使用的是化學除草，長時間使用化學除草，會增強雜草的抗藥性，使人們不得不改變農藥的種類，或者是加大藥量，從而造成農作物和環境的進一步污染，所以迫切需要綠色生態化的除草方式。

1 機械式苗間除草裝置現狀

農業種植過程中，除草是必不可少的植保環節，農田除草一直是國內外相關研究人員關注的重點問題，目前常用的除草方式主要有人工、化學、機械除草，人工除草勞動量大、效率低，化學除草存在有毒殘留問題，影響食品安全，由于蔬菜類農作物表面沒有任何保護措施，不能使用化學除草，一般使用的是人工除草或機械除草，然而，人工除草的效率低，并且除草成本過高，所以機械除草成為首選。一般的機械除草方式是行間除草，并不能完全除掉農作物周邊的雜草，這些雜草在農作物的影響下，間斷分布，需要使用智能化的機械除草方式。

普通的除草裝置是行間除草，而農作物與雜草混在一起，使得行間除草裝置的除草率降低，所以傳統的苗間除草主要使用的是人工除草。機械式苗間除草裝置的應用，使得除草更加高效化，且智能技術的運用，使得除草裝置可以區分農作物和雜草，使苗間除草更加準確和環保，對農作物幾乎沒有任何損害，但是當下，機械式苗間除草裝置與技術研究面臨著三大難點：第一，苗間除草裝置對農作物的準確區分，也就是分類技術的研究；第二，除草裝置的定位技術有待研究人員進一步的深入研究；第三，智能化的控制技術，苗間除草裝置需要具有靈活的避苗功能，從而保證除草裝置除草的高效化。目前機械式苗間除草裝置使用的技術主要有GIS、傳感器、圖像處理技術等，這些技術在除草裝置中的應用，促進了機械式苗間除草裝置智能化的發展和應用。

機械式除草裝置在行間除草中得到了一定的應用，并取得良好的除草效果，行間除草技術已經發展成熟。而苗間除草對除了草裝置的技術有更高的要求，還需要對機械裝置更加智能化，可以準確區分雜草和農作物，并在除草過程中避讓苗禾。現階段機械式苗間除草的方法主要有三種：第一，使用田間土壤覆蓋法；第二，切斷雜草根莖的方法；第三，連根拔起，將雜草徹底鏟除。這三種去除雜草的方法，都必須要求苗間除草裝置具有定位和避苗的功能，這也是苗間除草裝置技術研究的重點，需要研究人員在技術重點上下功夫，以促進機械式苗間除草裝置技術的發展，為農業生產提供高效的機械除草裝置。

2 傳統的機械式苗間除草裝置分析

傳統的機械式苗間除草裝置沒有智能技術的應用，使用的制造工藝主要是機械技術，苗間除草裝置的結構比較特殊，只是單純意義上的除草機，比如，指形除草機，扭桿除草機，其不具備自動識別功能，而且在實際的應用中，需要配合其他除草機械進行除草，在聯合除草的過程中，很容易損傷苗禾。后來研發出刷狀除草機，按照方向分為兩種類型：一種是水平刷狀除草機，主要用于行間除草；另一種是垂直刷狀除草機，是水平刷狀除草機的升級，既可以行間除草，也可以苗間除草，但是有非常明顯的除草劣勢，其損傷率較高，并且在苗間除草之前，需要做較多的前期準備工作。

對行間除草裝置進行改造，從而制造出傳統的苗間除草裝置，比如國外的研究人員，研發制造了旋轉鋤和裂根鋤，都具有很好的除草效果，對田間土壤有很好的適應性，在壓實或者濕度較大的土壤下，也可進行有效的苗間除草，主要的不足是需要借助拖拉機，除草的效率較低，并增加了勞動量。南京農業機械化研究所研發制造了除草性能較好的苗間除草裝置，叫作2BYS-6型水田中耕除草機，經過實踐檢驗，其除草率為79%，苗禾損傷率不到7%中耕深度可達4.4cm。

3 國外機械式苗間除草裝置與技術研究情況

國外苗間除草裝置的研究較早，在20 世紀50 年代就已開始了相關研究，所以國外的除草裝置與技術已經發展得較為成熟，并具有了一系列的耕作機械裝置。根據農業種植的特點分為水田種植和旱田種植，以下針對水田和旱田進行國外除草裝置的分析。第一種，旱田苗間除草裝置，如玉米、大豆、小麥等農作物，主要應用的國家是美國、澳大利亞；第二種，水田苗間除草裝置，其典型代表是日本的水稻種植。

3.1 旱田機械式苗間除草裝置與技術

3.1.1 旋轉閥掰鋤除草裝置

該除草裝置由Dedousis 等研制，圍繞中心點轉動，與農作物保持一定的距離，在鏟除雜草時，由于除草盤上部切除一部分，形成了農作物的保護區，鋤體鏟除農作物周邊雜草時，只是破壞周邊土壤鏟除雜草，不會在除草過程中損傷農作物。經過多次田間試驗，得出了準確的除草試驗數據，使用除草盤直徑為1.75m，切除了155°的除草盤，鋤體入土0.15m 的情況下，除草效果非常明顯。

3.1.2 傳感器的應用

該裝置由Vale.s 等研制，在苗間除草裝置中安裝了紅外線傳感器，使其具有了檢測功能，傳感器檢測到農作物后，將獲取的信息傳遞給控制系統，由控制系統發出控制指令，應用避苗技術，防止除草裝置損傷農作物。傳感器除草裝置的高度為5cm，安裝8 個葉片，通過在白菜田中的實際檢測，證明其具有很好的使用性能。

3.1.3 激光控制技術的應用

該裝置由C.Cordill 和T.E.Grift 研發制造，在除草裝置上應用了4 組激光發射器，及4 組接收器，由激光發射器發出脈沖掃描農作物和雜草，接收器接收脈沖，當脈沖接收器接到4 組脈沖后，可以分辨出前方的物體為農作物。激光除草裝置在玉米田中進行實踐檢驗，證實了除草裝置應用的環境不同，損傷率也有所不同，以3 行玉米為例，其傷苗率如表1 所示。

表1 不同操作環境下激光除草裝置的傷苗率

3.2 水田機械式苗間除草裝置與技術

日本農業種植的機械化水平較高，苗間除草裝置技術水平處于領先地位，并經過多年的農業生產應用，除草裝置和技術已經發展成熟。由日本公司研制的SJ-8 型、MSJ-4 型、LYW-8 型苗間除草機，在日本水稻種植中應用比較普遍，具體性能如表2 所示。

表2 日本水田除草裝置的性能

4 國內機械式苗間除草裝置與技術研究情況

我國已經意識到化學殘留對食品安全和生態環境的影響，并盡可能地控制化學除草在農業種植中的應用，研究人員不斷加大對機械式苗間除草裝置與技術的研究力度，并取得了非常好的研究成果。

4.1 利用機械原理改造除草裝置

利用機械學原理，應用軌道變換滑塊改造除草裝置，使除草鏟可以自由運動，并在螺旋軌道上安裝套管，幫助除草鏟齒轉軸運轉，從而控制鏟齒躲避農作物，降低除草過程中的傷苗率，該裝置是由張鵬舉等研制。通過在實驗室的土槽試驗，得出了改造后除草裝置的性能狀況，當株距大于0.3 米時，損傷率在9%以內，除草率為50%。

4.2 國內3ZCF-7700 型中耕除草機

該除草裝置是由韓豹等研制，在苗間除草時，除草裝置動力驅動梳齒組件運行，推動除草盤轉動，除草裝置按照設定的作業速度進行除草，裝置中的梳齒組件向內旋轉，梳理苗帶，在梳齒梳理之后，使整個苗帶形成了網格狀的梳理痕跡，苗帶土壤被翻轉和位移，深度大概為1.4～2.5，該裝置依據農作物與雜草扎根深度進行除草，草根的深度較淺，通過梳齒的梳理，破壞雜草的根系，并通過翻壟破壞雜草的生存環境，從而使雜草被晾曬至死。通過試驗獲取該裝置的使用數據，當梳齒之間的距離為5cm時，轉速為180r/min,作業速度為2.4m/s 時，除草率為88%，損傷率為2.8%，苗間除草效果良好。

4.3 3ZFC-7 型除草裝置

該裝置使用了單組仿形螺旋梳齒，可以進行全方位的苗間除草，由車剛等研制。在實際的操作中，使用兩個地輪進行裝置的作業操作，帶動鏈條驅動傳動軸，然后動力被分配給各個除草螺旋梳齒，以及裝置底部的排肥器，同步進行除草和追肥作業，通過在大豆田中的實際應用，其損傷率在4%以內，除草率達到了75.9%。

5 結語

農業經濟綠色生態化的發展，已經成為當下農業發展的主要方向，并促進了當地生態環境保護的建設，而在農業綠色種植過程中，化學除草逐漸被種植戶所摒棄，新的綠色生態化的除草方式受到種植戶的廣泛關注。現階段國內的行間除草裝置整體除草效率良好，而苗間除草裝置與技術還有待進一步研究，尤其是在除草的精確控制上，需要引起研究人員的重視，需要結合國外除草裝置技術上的優勢，以及農業種植的實際需要，對國內的除草裝置進行升級和改造，應用先進的智能技術，實現除草裝置性能的提升以及智能化的發展。