水稻田间除草机械的研究与试验

柳海鹤 李卓霖 李春胜 谭宏杰

(吉林省农业机械研究院，吉林 长春 130011)

引言

水稻生长的过程中，大量使用化学除草剂会导致水稻质量下降，还会导致周围的土壤和水源出现农药污染，严重破坏当地的生态环境[1，2]。而人工进行除草，劳动强度过大，效率也十分低下，因此能够在田间进行除草的机械成为了最好的选择。其对环境的影响十分低，且效率可达到人工的5倍左右[3]。在水稻生长过程中，除草能够很好地促进其生长，并且还能够疏松土壤，在一定程度上促进肥料的吸收和利用，极大地提高了水稻的质量与品质。当前水稻栽培技术不断发展，水稻品种也在不断增加，为了适应这一发展趋势，要不断提高水稻栽培机械化的水平。机械田间除草符合目前保护性耕作的发展趋势,对于增加作物产量也有重要作用。就目前我国的机械除草技术来说，还存在的许多缺陷，机械除草效果不能达到标准，无法满足当下农业发展的需要。本文中的牵引式水稻田除草机，主要采用的是高速插秧机中的动力设备，并在其上配备了行间耙齿式的除草器，同时在旁边附加株间的除草钢丝以及叶片式的除草轮等，这些设备同时运作能够一次性完成除草作业。

1 机具结构及工作原理

水稻田间除草机的具体结构是由机架、行间耙齿式除草器等机械构成的，具体如图1所示。

1.行间耙齿式除草器；2.株间除草钢丝；3.机架；4.叶片式除草轮

除草机机架与高速插秧机悬挂装置连接，除草机本身无动力采用牵引式连接形式，除草机在行进过程中,叶片式除草轮通过旋转、抛切、拉拔或埋压等，把靠近秧苗附近的杂草清除；行间耙齿式除草器的运行主要是跟随着器具向前进行转动，其能够很好地将杂草拔出，同时还能够将土地进行翻填，将杂草埋于其中，以此达到除草的效果。株间除草钢丝能够很好地调节除草位置，并据此达到除草强度的改变，在工作时能够跨越在秧苗的两边，将两边的杂草进行拔除。

2 主要部件及工作原理

2.1 株间除草钢丝组件示意图

图2 株间除草钢丝a 图3 株间除草钢丝b

图4 株间除草钢丝c 图5 株间除草钢丝组件

2.2 株间除草弹簧钢丝材料

弹簧钢65Mn在物理性质上有着十分强大的抗拉性和耐磨性，同时也有着极其符合要求的可塑性和柔韧度，在硬度上也能够保证不变形，回弹性极好，总的来说其性能能够很好地保证除草作业的要求。

2.3 受力分析

图6 株间除草钢丝a受力分析

以v前进方向为x轴,建立坐标系。由图6可知，除草钢丝工作时，受到泥浆的阻力支撑，所以F支撑=F压；除草机行走时，除草钢丝的合力应为F牵引=F合cosa。

2.4 工作原理

株间除草钢丝随着除草机的前进，拖、拉、拨、刮除秧苗两侧的杂草，该机具的株间除草钢丝结构形式可以保证不缠草、不缠苗,又能达到良好的除草效果。

3 田间试验及结果分析

3.1 试验条件

2020年6月中旬—7月中旬在吉林省农业机械研究院试验中心水稻种植试验田，对机具进行了试验。样机配套动力主要来自于高速插秧机；试验样机为牵引式水稻田除草机样机。水稻的种植采用的是机械插秧，具体的间隔为行间30cm，株间为18cm。并且在插秧后进行除草作业。

试验田：选择水稻秧苗分布密度高，行线直线度比较好的地块，试验田长30m、宽20m，水深5～10mm,泥浆深30～60mm。

试验田杂草：杂草生长分布不均，并且不存在一定的规律，杂草的数量中等，种类大约为稗草、大叶草等。

3.2 除草作业的质量评价指标

除草率是测区内秧苗株间及秧行内杂草除掉的数量和除前杂草数量比值，计算公式：

式中，η为除草率(%)；W1为除草前杂草数(株)；W2为除草后草数(株)。

3.3 试验方案

主要采用除草的深度以及机械行进的速度为实验影响因素，指标主要指除草率。经过相应测量，水稻插秧后的10d左右，田内的杂草高度在3～7cm，杂草根部的深度在1～3cm，想要将杂草的茎叶全部轧进土中，需要的除草深度要达到3～5cm。本文牵引式水稻田间除草机经试验后得知，除草深度在40～50mm，除草效果最好。

3.4 试验结果及分析

表1 整机综合除草率试验结果

经过田间多次试验验证，选取最佳除草深度40～50mm,本文的牵引式水稻田间除草机可以达到75%的除草率。

4 结束语

牵引式水稻田除草机的主要工作机械有3个，分别是行间耙齿式除草器、株间除草钢丝以及叶片式除草轮。叶片式除草轮通过旋转、抛切、拉拔或埋压等形式，把靠近秧苗附近的杂草清除；行间耙齿式除草器的运行主要是跟随着器具向前进行转动，其能够很好地将杂草拔出，同时还能够将土地进行翻填，将杂草埋于其中，以此达到除草效果；株间除草钢丝能够很好地调节相应的除草位置，并据此来达到对除草强度的改变，同时在工作时其能够跨越在秧苗的两边，将两边的杂草进行拔除。经过具体的试验后，试验结果显示其有着极其优良的除草效果，也证明其在结构上的合理性。