柳海鶴 李卓霖 李春勝 譚宏杰

(吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)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(xué)除草劑會導(dǎo)致水稻質(zhì)量下降，還會導(dǎo)致周圍的土壤和水源出現(xiàn)農(nóng)藥污染，嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境[1，2]。而人工進(jìn)行除草，勞動強(qiáng)度過大，效率也十分低下，因此能夠在田間進(jìn)行除草的機(jī)械成為了最好的選擇。其對環(huán)境的影響十分低，且效率可達(dá)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(jìn)其生長，并且還能夠疏松土壤，在一定程度上促進(jìn)肥料的吸收和利用，極大地提高了水稻的質(zhì)量與品質(zhì)。當(dāng)前水稻栽培技術(shù)不斷發(fā)展，水稻品種也在不斷增加，為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，要不斷提高水稻栽培機(jī)械化的水平。機(jī)械田間除草符合目前保護(hù)性耕作的發(fā)展趨勢,對于增加作物產(chǎn)量也有重要作用。就目前我國的機(jī)械除草技術(shù)來說，還存在的許多缺陷，機(jī)械除草效果不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足當(dāng)下農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。本文中的牽引式水稻田除草機(jī)，主要采用的是高速插秧機(jī)中的動力設(shè)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(shè)備同時運(yùn)作能夠一次性完成除草作業(yè)。

1 機(jī)具結(jié)構(gòu)及工作原理

水稻田間除草機(jī)的具體結(jié)構(gòu)是由機(jī)架、行間耙齒式除草器等機(jī)械構(gòu)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(jī)架；4.葉片式除草輪

除草機(jī)機(jī)架與高速插秧機(jī)懸掛裝置連接，除草機(jī)本身無動力采用牽引式連接形式，除草機(jī)在行進(jìn)過程中,葉片式除草輪通過旋轉(zhuǎn)、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(yùn)行主要是跟隨著器具向前進(jìn)行轉(zhuǎn)動，其能夠很好地將雜草拔出，同時還能夠?qū)⑼恋剡M(jìn)行翻填，將雜草埋于其中，以此達(dá)到除草的效果。株間除草鋼絲能夠很好地調(diào)節(jié)除草位置，并據(jù)此達(dá)到除草強(qiáng)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(jìn)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(zhì)上有著十分強(qiáng)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(yè)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(jìn)方向?yàn)閤軸,建立坐標(biāo)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(jī)行走時，除草鋼絲的合力應(yīng)為F牽引=F合cosa。

2.4 工作原理

株間除草鋼絲隨著除草機(jī)的前進(jìn)，拖、拉、撥、刮除秧苗兩側(cè)的雜草，該機(jī)具的株間除草鋼絲結(jié)構(gòu)形式可以保證不纏草、不纏苗,又能達(dá)到良好的除草效果。

3 田間試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)條件

2020年6月中旬—7月中旬在吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院試驗(yàn)中心水稻種植試驗(yàn)田，對機(jī)具進(jìn)行了試驗(yàn)。樣機(jī)配套動力主要來自于高速插秧機(jī)；試驗(yàn)樣機(jī)為牽引式水稻田除草機(jī)樣機(jī)。水稻的種植采用的是機(jī)械插秧，具體的間隔為行間30cm，株間為18cm。并且在插秧后進(jìn)行除草作業(yè)。

試驗(yàn)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(yàn)田長30m、寬20m，水深5～10mm,泥漿深30～60mm。

試驗(yàn)田雜草：雜草生長分布不均，并且不存在一定的規(guī)律，雜草的數(shù)量中等，種類大約為稗草、大葉草等。

3.2 除草作業(yè)的質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)

除草率是測區(qū)內(nèi)秧苗株間及秧行內(nèi)雜草除掉的數(shù)量和除前雜草數(shù)量比值，計(jì)算公式：

式中，η為除草率(%)；W1為除草前雜草數(shù)(株)；W2為除草后草數(shù)(株)。

3.3 試驗(yàn)方案

主要采用除草的深度以及機(jī)械行進(jìn)的速度為實(shí)驗(yàn)影響因素，指標(biāo)主要指除草率。經(jīng)過相應(yīng)測量，水稻插秧后的10d左右，田內(nèi)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(jìn)土中，需要的除草深度要達(dá)到3～5cm。本文牽引式水稻田間除草機(jī)經(jīng)試驗(yàn)后得知，除草深度在40～50mm，除草效果最好。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

表1 整機(jī)綜合除草率試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過田間多次試驗(yàn)驗(yàn)證，選取最佳除草深度40～50mm,本文的牽引式水稻田間除草機(jī)可以達(dá)到75%的除草率。

4 結(jié)束語

牽引式水稻田除草機(jī)的主要工作機(jī)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(zhuǎn)、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(yùn)行主要是跟隨著器具向前進(jìn)行轉(zhuǎn)動，其能夠很好地將雜草拔出，同時還能夠?qū)⑼恋剡M(jìn)行翻填，將雜草埋于其中，以此達(dá)到除草效果；株間除草鋼絲能夠很好地調(diào)節(jié)相應(yīng)的除草位置，并據(jù)此來達(dá)到對除草強(qiáng)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(jìn)行拔除。經(jīng)過具體的試驗(yàn)后，試驗(yàn)結(jié)果顯示其有著極其優(yōu)良的除草效果，也證明其在結(jié)構(gòu)上的合理性。