譚宏杰　孫明哲　李春勝　于海濤

摘 要：水田行間除草機(jī)是以水稻農(nóng)藝種植技術(shù)為基礎(chǔ)，利用現(xiàn)有水稻插秧機(jī)平臺(tái)，研制的水稻行間除草專用機(jī)械。

關(guān)鍵詞： 水稻；除草籠；輪齒

中圖分類號(hào)：S224.15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132043

水稻是我國(guó)主要的口糧，種植面積近3200萬hm2，產(chǎn)量約占糧食總產(chǎn)的44%。然而水稻卻時(shí)時(shí)刻刻受到草害的影響，每年由于草害的存在，稻田產(chǎn)量足足下降15%以上。與此同時(shí)，水稻的質(zhì)量也隨之下降，其中一個(gè)不可忽略的因素就是生長(zhǎng)在稻田中的雜草與水稻激烈的搶奪自然資源，致使水稻發(fā)育遲緩。所以，運(yùn)用科學(xué)有效的方法對(duì)生長(zhǎng)在稻田中的雜草進(jìn)行有力的控制是實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)高效，品質(zhì)優(yōu)良的重中之重。

在科技發(fā)達(dá)的今天，不難想到用化學(xué)藥劑控制草害，這種方法不但高效率，低成本，而且具有實(shí)施性強(qiáng)的特點(diǎn)。但是，自20世紀(jì)80年代以來，化學(xué)藥劑除草在廣泛使用的過程中產(chǎn)生了很多不可抗拒的不良影響，對(duì)農(nóng)作物和生態(tài)環(huán)境的傷害日益加深，隨著人們生活水平的提高以及對(duì)自身健康的重視，用化學(xué)劑除草技術(shù)下產(chǎn)出的農(nóng)作物需求量大大降低。因此，多種新型非化學(xué)除草技術(shù)日益興起，其中機(jī)械除草技術(shù)無論在技術(shù)上還是可行性上都可以作為重要的發(fā)展對(duì)象。

在倡導(dǎo)綠色生態(tài)、綠色中國(guó)的21世紀(jì)，化學(xué)型除草劑的使用漸漸有違保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策。不僅大量的化學(xué)藥劑對(duì)土壤及水稻的質(zhì)量有著一定程度的破壞，高強(qiáng)度的人工勞動(dòng)和高昂的勞動(dòng)成本也趨使著除草技術(shù)向機(jī)械化邁進(jìn)。機(jī)械除草徹底摒除了化學(xué)劑除草人工高強(qiáng)度、低效率的弊端，將工作效率提高了5倍以上。

隨著水稻機(jī)械化插秧的普及， 稻苗行間距相比人工插秧已經(jīng)穩(wěn)定，這就為行間機(jī)械化除草奠定了推廣基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)還處于起步階段， 多數(shù)僅停留在論文的理論研究，所以水稻行間除草機(jī)械的研制對(duì)我國(guó)綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。

1 水稻種植農(nóng)藝學(xué)及作物特性基礎(chǔ)研究

1.1 水稻根部特性

水稻的移栽必須在育秧期以后，已進(jìn)行移栽的水稻要充分吸收養(yǎng)料確保在之后的返青期繼續(xù)生長(zhǎng)。水稻的根部分為主根和次生根，主根的生長(zhǎng)停滯在返青期，而次生根則不斷孕育，它具有橫向分布、呈扁橢圓形、高度大約10mm的特點(diǎn)。返青期后水稻進(jìn)入分蘗期，次生根快速生長(zhǎng)、橫向分布、呈扁橢圓形、高度大約20mm。

1.2 稗草根部特性

稗草在稻田中的生命力極其頑強(qiáng)，其根部粗壯，在水田間大量繁殖，是水稻吸收養(yǎng)分強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。機(jī)械除草的對(duì)象主要是稗草，在水稻移栽前大規(guī)模的整地作業(yè)中，生長(zhǎng)在稻田間的大部分稗草被大量去除，經(jīng)過移栽后一周的生長(zhǎng)，稗草的主根由粗壯變的纖細(xì)，從而大大減少對(duì)水稻生長(zhǎng)的不良影響。

1.3 確定除草時(shí)間

水稻移栽1周之后，秧苗進(jìn)入分蘗期。這正是稗草長(zhǎng)出的最佳時(shí)期，也是第1次除草的最佳時(shí)間。經(jīng)前期測(cè)量數(shù)據(jù)匯總得到：稗草高度40～80mm，根深在10～40mm。在此時(shí)期，水稻根系的粗壯程度較稗草的根系更為強(qiáng)大。同時(shí)，稗草的快速增長(zhǎng)以及兩者根系所受來自土壤的阻力相差很大更加驗(yàn)證了水稻移栽之后第7天為第1次除草的最佳時(shí)間。在第1次除草的基礎(chǔ)上，稗草的增長(zhǎng)漸漸緩慢，第2次除草也隨之進(jìn)行。稗草在經(jīng)過了2次除草作業(yè)之后生命力下降，從而無法進(jìn)行正常的光合作用，保證了水稻的健康生長(zhǎng)。

2 整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

行間除草機(jī)在田間工作的主要驅(qū)動(dòng)力來源于除草劑發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)除草籠支架軸不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，使地上的雜草被除草籠的輪齒軋入泥中，使雜草被覆蓋在泥土下，不能進(jìn)行光合作用，最后干枯而死。行間除草機(jī)在工作過程中主要依靠于除草籠輪齒對(duì)雜草的鏟除。工作中，漏草會(huì)使除草的工作效率大大降低，而導(dǎo)致漏草的原因由于除草籠輪齒稀疏；由于除草領(lǐng)輪齒轉(zhuǎn)動(dòng)半徑過大。因此，合理設(shè)計(jì)除草籠的輪齒是除草成功的關(guān)鍵。

除草機(jī)在工作時(shí)也會(huì)受到田間泥面凹凸不平的影響，過大的阻力使除草籠難以正常工作，因此，機(jī)具運(yùn)用支架拉伸彈簧繞螺栓軸向后轉(zhuǎn)動(dòng)的原理越過凹凸不平的泥面，然后在彈簧拉力作用自動(dòng)恢復(fù)原位，起到了過載保護(hù)的效果。只有這樣，泥土在除草籠工作后保持表面平整，為以后的一系列工作奠定基礎(chǔ)。

3 設(shè)計(jì)原理及關(guān)鍵零部件的研究

改裝現(xiàn)有手扶式插秧機(jī)平臺(tái)，利用插秧機(jī)的動(dòng)力輸出端，通過齒輪組的變相及鏈輪鏈條傳動(dòng)，帶動(dòng)除草籠高速旋轉(zhuǎn)，如圖2所示。行間除草籠工作過程中，行間雜草被除草籠卷入泥中難以進(jìn)行光合作用而無法生存，從而達(dá)到斬草除根的目的，草籠工作狀態(tài)如圖3所示，輪齒排列軌跡如圖4所示。目前廣泛使用的久保田水稻插秧機(jī)插秧后的行距為300mm，為防止行走誤差造成除草籠傷及秧苗，將行間除草寬度選為210mm左右。通過理論分析計(jì)算，除草輪輪齒的個(gè)數(shù)暫定為12個(gè)，最佳除草深度在40mm左右。

4 結(jié)論

大量的田間實(shí)驗(yàn)證實(shí)，水稻行間除草機(jī)除草籠的最佳輪齒數(shù)為12，除草深度40mm，除草率為75%。本文所設(shè)計(jì)的水稻行間除草機(jī)為水田除草機(jī)提供了一個(gè)有效的除草裝置。

參考文獻(xiàn)

[1]王忠武.農(nóng)田雜草抗藥性進(jìn)展[J].雜糧作物，2006（26）：130-132.

[2]馬旭，齊龍，梁柏，等.水稻田間機(jī)械除草裝備與技術(shù)研究 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（6）：162-168.

[3]劉延，劉波，王險(xiǎn)峰，等.中國(guó)化學(xué)除草問題與對(duì)策[J].農(nóng)藥， 2005，44（7）：289-293.

[4]趙長(zhǎng)山，何付麗，閏春秀，等.黑龍江省化學(xué)除草現(xiàn)狀及存在問題[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，39（8）：136-139.

[5]楊春，洪靜，孫艷，等.水田稗草發(fā)生規(guī)律及對(duì)水稻產(chǎn)量的影響研究[J].墾殖與稻作.2005（5）：33-34.

[6] APD株式會(huì)社水田用除草裝置：日本，P2013-165696A[P].

2013（8）：29.

[7]島根県.水田用の除草作業(yè)機(jī)：日本，P2012-187073A[P].

2012-10-04.

[8]株式會(huì)社石井農(nóng)機(jī).水田用除草裝置：日本，P2010-068776A

[P].2010-04-02.

作者簡(jiǎn)介：譚宏杰，女，碩士，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械。