火焰除草機的設計與試驗研究

摘要：使用除草劑和農藥清除草坪雜草、治理蟲害對環境的危害逐步顯現，亟需利用新技術新設備來替代除草劑和農藥。以草坪生產實踐為基礎，介紹國內外草坪產業及配套機械化發展現狀，研制出一種適用于草坪生產的火焰除草機，闡述其原理及技術特點，并進行田間試驗以考察其作業效果。結果表明，使用火焰除草機能夠達到草籽滅活效果，火焰溫度控制較好。

關鍵詞：草坪； 火焰除草機； 設計； 試驗

中圖分類號：THl22；S224 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）04-0045-02

草坪具有凈化空氣、消減噪聲、保持水土、調節空氣溫度等改善生態環境的功能。隨著社會經濟水平提高，綠化工程總量不斷增加。在城市綠化工程中，喬木、灌木和草坪是不可或缺的基本材料。尤其是草坪，在“不見一寸土”的原則下，更是重中之重，占綠化工程總面積的1/3，甚至達到1/2以上。對草坪的需求主要體現在市政工程、園區建設和企事業單位綠化等方面。草坪產業涉及城市工業和農業生產。目前，遼寧省草坪生產規模為0.4萬～0.7萬hm2，主要分布于遼陽和鐵嶺地區。

1 草坪產業及配套機械化發展現狀

目前，一些國家已經實現了草坪產業化，成功培育出適應不同地區和環境條件的草坪品種。這些草坪品種對氣候和土壤的要求相對寬松，幾乎所有適宜種植大田作物的土地都適宜種植草坪。近年來，我國城市化進程持續推動，草坪生產規模隨之擴大，所需人工成本也逐漸攀升。我國常用的除草方法主要為機械施藥除草，這種方法雖然效率較高，但長期施用化學藥劑對土壤環境危害極大，且容易使雜草產生耐藥性，加大防除難度[1]。遼寧省氣候條件適宜草坪生長，研究草坪生產機械可以促進草坪產業發展。遼寧省農業機械化研究所與沈陽億珠苗木有限公司合作成立了草坪機械研究課題組，自2016年以來對草坪及園林苗木機械進行探索研究，經過長時間的摸索、試驗，已在相關技術領域取得突破性進展。

草坪種植需要有充足的水源供應，噴灌系統是常用的灌溉設備。在草坪種植前要對土地進行專業的前期整理，包括翻土、旋耕、篩土和土地平整等步驟，需要使用篩土機、平地機等專業設備。在草坪生產過程中，播種、修剪、施藥、起苗等環節已有成熟的專用機械，如播種機、剪草機、打藥車、起苗機等。此外，草坪所需的肥料和農藥產品也非常完善，包括專用的草坪肥料、除草劑及防治病蟲害的各類藥劑。

2 火焰除草機研發背景

當前，我國草坪生產主要依賴除草劑和農藥來控制雜草和害蟲。長期使用除草劑和農藥已經對環境造成污染，導致土壤酸化、結構緊實，影響作物的產量和品質。許多發達國家已經禁止使用這類化學品。為了替代傳統的除草劑和農藥，需要探索研發新的設備和技術手段，如開發和應用生物控制技術、物理控制技術及機械除草等環保型替代方案，以利于農業的可持續發展。

田間雜草對作物生長會構成威脅，使用化學除草劑雖然能夠減輕手工除草的負擔，卻帶來劇毒和二次污染問題[2]，如百草枯和草銨膦已被禁用。國家環保部門正通過法律法規來規范農藥的生產和使用，以減少環境污染。農田雜草控制通常結合人工和化學方法，前者主要利用機械翻壓或人力鋤草來進行，勞動強度大，而后者可能會產生藥害或農藥殘留超標問題[3]。化學方法的弊端促使研究人員尋求更加環保的解決方案。

目前，農業生產中常用的除草劑包括硝磺草酮、乙莠滴辛酯、禾禾封、2，4-D丁酯等。這些除草劑雖然藥效較弱，但仍會對周圍環境造成污染，影響其他作物生長，尤其是對一些經濟作物和藥用植物危害較大。草坪機械研究課題組以草坪生產實踐為基礎，成功研制出適用于草坪生產的新型除草設備，同時也適用于其他作物的田間管理，不僅大幅度降低了除草劑和農藥的使用，而且符合高效、節能、環保的要求。

3 火焰除草機技術內容

3.1 技術路線

技術路線如圖1所示。

3.2 技術參數

火焰除草機的主要技術參數見表1。

3.3 技術組成

3.3.1 溫度自動控制技術 通過溫度傳感器和微電腦控制火焰溫度，利用軟件精確調節燃料流量，以確保燃燒熱能符合除草作業的溫度需求。

3.3.2 自動點火技術和溫度控制技術 在市場現有設備基礎上，根據燃氣點火設備特點，對火焰除草機的點火裝置和溫度控制裝置進行改進設計，使其適應使用燃油或燃氣進行農業除草作業的技術需求。改造后的點火裝置可以確保除草作業安全可靠。

4 試驗效果

2023年3月16日在山東濰坊進行火焰除草機作業試驗。火焰除草機現場作業情況如圖2所示。

通過試驗觀察發現，火焰除草機作業后，草籽達到滅活效果，火焰溫度控制較好，但在旋耕機主軸轉速、拋土角度和刀片排列方面還有待進一步優化。

參考文獻

[1] 卜釩.火焰除草土壤受熱特性及噴火參數優化試驗研究[D].揚州：揚州大學，2022.

[2] 陳斌.除草新思路——火焰除草[J].中國花卉園藝，2012（20）：47.

[3] 周龍.火焰控草對農田主要雜草群落特征的影響[D].楊凌：西北農林科技大學，2019.