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果园机械除草装备与技术研究现状及发展趋势

  中图分类号:S233.74 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160532036
  引言
  果园杂草对果树的危害有争水、耗养、诱发病虫、影响光照等。据统计,杂草造成的果树减产一般为10%~20%,草荒严重的果园,幼树不能适龄结果或结果后树势衰弱,寿命缩短,果小色差,病虫果率增加,果品质量下降,商品率低[1]。因此,在果树的成长过程中,科学有效地控制草害是保证果树健康生长,实现果品高产、优质的关键技术之一。
  果园杂草的防除,应根据不同地区生态环境条件、果园类型、果树的立地条件及果树本身的特点,因地制宜地综合使用各种除草手段。目前普遍采用的除草方法有人工除草、生物除草、药剂除草、机械除草等。伴随现代科学技术与传统农业耕作技术、耕作条件升级改造,农业机械化生产方式普遍推广,我国农业的综合生产能力和国际市场竞争能力的有效提高,农民收入的普遍增加以及农业机械市场需求缺口大但相对占有率却不足,因此,机械除草方式得到了快速的发展和应用。
  我国果园除草机的发展历史较短,几乎都是将农田、耕地使用的除草机经改制后用于果园除草。近些年,果园除草机械发展较快,相继试制了多种果园专用的动力除草机械,以及与拖拉机配套及使用的除草设备,使果园除草由人力操作逐渐转向机械化操作,由化学除草逐步转向机械除草。本文将全面介绍果园除草设备与技术及国内外研究现状,并展望其发展趋势。
  1 国内外机械除草装备现状
  1.1 国外研究现状
  最早的除草机械诞生于150a前的欧美,是人力、畜力驱动的除草机械,主要用于庭园耕作。随着技术革新,L 型旋耕刀的成功研制,使旋耕机开始进行大田作业,此后的大部分除草机械是由其改制而成。美国的除草机械技术比较完善,机具品种齐全,性能可靠,且经过多年的研究改进目前已经形成了一整套成熟的保护性耕作除草机具,能很好地满足生产运用作业要求。美国的JD970滚刀式除草耙,其滚切刀外缘的刀刃随着驱动会切断草根实现除草。加拿大的除草机除了适合不同的土壤之外主要是能够实现一机多用,不但可以机械除草还能实现化学抚育,生产效率大大提高。20 世纪初,日本引进欧洲除草技术并逐步研发出适合当地耕作要求的各式除草机械。日本的除草机械型号很多,有轻、中、重型之分。其工作部分使用尼龙除草丝、除草刀盘和圆锯盘可以满足不同高度枝条的除草需求。
  由于技术发展水平、经济水平、种植方式、土地条件等多种因素的不同,国外的除草机械发展较快并且伴随着技术的改进、技术革新,适用不同的土壤条件、从旱田到水田、从牧场到荒地、从果园到草坪等等,除草机得到了较快且较好的发展。
  1.2 国内研究现状
  除草机在我国的研究、开发起步较晚,与欧美发达国家相比在技术、制造手段和工艺等方面都有一定的差距。除草机在我国经历了引进、消化、吸收、改进的路子,经历了系列产品开发和新产品的换代3个阶段。
  20世纪60年代末,我国开始研制以手扶拖拉机为动力的除草机。如黑龙江省木材采运研究所研制的2G-200型悬挂式割灌机是以J-50履带拖拉机为动力,在拖拉机前悬挂具有仿形特点的多圆锯片的中型割灌设备。
  20世纪70 年代末,辽宁省法库县农机推广站以东风-2型收割机主机为动力源,重新设计传动装置和割台改造为除草机,达到一机多用的目的。黑龙江省农业机械工程科学研究院研究的325-2型中耕除草机,是对小型通用旋耕机的改制,它以旋耕机机架为主,通过更换除草部件来满足不同地形的除草要求,提高机具的除草率[2]。
  随着农业现代化的发展,多用途复合型作业机出现了。新型除草机械,速度参数、幅宽合理,智能化程度高,能实现一机多用满足不同的耕作用途与除草要求。
  目前,我国的除草机无论从产品的品种还是配套性以及产品的质量、技术水平都有了很多的提高。使用较多的为中耕除草机,其工作部件一般为单翼铲或双翼铲,也有圆盘式和滚切式2种工作部件。
  2 机械除草关键部件研究现状
  除草机的工作部件是根据所耕地的耕深、行距、土壤的硬度和湿度、杂草的状况、作物种类等农业技术要求来确定的[3]。除草技术的关键是除草部件的执行效果和工作原理过程,按其工作原理大致可分为:机械式除草机、机械气力式以及机械液力式。
  机械式除草机的工作部件多为单翼铲或者双翼铲,还有圆盘式、笼辊式、旋刀式、往复式、滚刀式等,而对于滚刀式工作部件使用较少。
  圆盘式除草刀工作速度快,除草效率较高,较为流行。滚刀式除草机由带有刀片的滚筒和床刀组成,滚刀旋转带动草茎相对转动实现剪草,其在作业过程中可以有效破碎土块,增强土壤透气性。但圆盘的入土能力受其垂直下压力的影响。
  日本农机专家石田恭正还研究了应用高压水流除草技术,机械液力式除草部件主要是指行间杂草采用机械除草辊除草,株间杂草则使用高压液体冲洗杂草根部,使其漂浮、枯萎[4]。
  机械气力式除草技术主要是机械式和气力式联合除草。通常先将行间杂草用机械式方法去除,然后株间杂草利用高压气体吹除。除了上述的除草技术外,也有应用电力和热力除草的研究,电力式除草技术主要根据的是杂草和农作物对电流敏感程度的差异,利用强电流来除草,对农作物无害,除草率可达到 80%以上。
  3 除草机发展趋势
  当前,我国农机化已经由初级阶段跨入了中级发展阶段,这意味着我国农业机械化将迎来一个高速发展的时期。我国自行研制的除草机械已经取得了一定进展,但在除草精度、降低耗能、提高效率、智能化等方向还需不断努力。
  3.1 向多技术复合式发展
  多技术复合除草方式将多种除草技术,如机械除草技术、生物除草技术、化学除草技术以及其它方式的多种除草技术有机结合在一起,提高除草效果[5]。除此,也将向联合方向发展,实现一机多用,不断配套新机具。同时,国内一些企业也致力于开发新产品,改进原有产品的机械性能,以满足草产业高速发展的需要。目前,除草机已向品种多、系列完善、操作舒适、智能化程度高、大型、宽幅等方向发展。
  3.2 向绿色环保方向发展
  发展节能环保型的除草机械、注重技术投入,开发新型产品的理念引领着一些新技术在除草机上广泛应用。近年来,降低污染成为农业机械化设计的重点,能完成杂草还田、保护性耕作成为研究热点。
  3.3 向智能化方向发展
  实践经验表明,采用智能化、自动化程度高的农机是发展高效节本农业的有效途径,除草机也不例外。随着计算机技术和信息技术、控制技术在除草机械上的综合应用,田间自动导航技术、机器人视觉系统、GPS定位技术、高精度的机、电、液、气一体化与除草机械有机结合的产品的研究越来越得到重视,也越来越会成为未来除草机械发展的重要方向。

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