农田杂草机械化控制技术现状与特点

李姝然

(哈尔滨市呼兰区农业技术推广中心，哈尔滨 150500)

0 引言

对于农田中的杂草处理工作是农作物植保作业中的关键环节，同样，也是全世界各国专业技术人员的研究热点[1]。针对农田杂草的处理，按照作业方式可分为化学除草、人工除草及机械除草三类。化学除草是过去农户常用的一类农田杂草处理方法，由于其使用成本较低，对于经济收入较少的农户来说，是选择除草的好办法，但是，该类除草方法采用的化学药剂不仅对杂草产生杀伤力，对农田土壤来说同样具有较大的损害，对环境会造成极大的污染，严重的甚至还会直接对人体健康造成危害。人工除草方法主要用于传统农作物种植作业，化学除草药剂出现前，只能采用人工进行田间除草，虽然此种除草方式不会对人体健康、农田土壤及生态环境造成损害，但是该种方法的除草效率极低，除草周期较长，对人工劳动力的浪费较大，使用成本较高[2]。针对人们日常食用的蔬菜瓜果类农作物，无法采用化学药剂对农田杂草进行控制处理，只能采用人工除草或者是机械除草方式[3]。随着人工智能和信息技术的迅速发展，智能化机械除草技术成为了农户新的选择，利用机械化除草技术可以智能识别农作物和杂草，保证在进行杂草处理时，不会对农作物造成损伤，做到精确除草。

机械化除草已经产生逐渐取代化学除草和人工除草的发展趋势，越来越多的专业科研人员将研究成果转化到农业实际操作中，使机械化除草技术变得越来越成熟，如图1所示为机械化除草田间作业状态。采用机械化除草作业最常见有3种方法：1)利用机械翻耕农田土壤，将杂草直接进行覆盖掩埋，防止杂草进一步生长；2)直接将杂草根茎切断，阻止杂草继续生长；3)利用机器将杂草从农田土壤中完全拔出，从根本上阻止杂草再生。需要注意的是，在进行杂草清理作业时，首先，要完成对杂草和农作物的区分定位，避免出现将农作物当作杂草进行处理的情况[4]。在进行除草时，一定要避开农作物，这是当前机械化除草技术所要攻克的重点难题，也是机械化除草技术发展缓慢的重要原因之一，所以，需要更多的专业技术人员对此项技术展开更加深入的研究。

图1 机械化除草田间作业

1 农田杂草机械化控制技术的发展现状

1.1 除草方式方面

对于众多机械化除草方式中，当前常用的保护性耕作农田杂草控制方法使用较单一，该类农田杂草控制方法主要在农作物生长时期进行机械化除草，需要注意的是应该针对农作物生长期和非生长期均进行机械化除草，能够最有效地控制农田杂草生长情况，为农作物更好的种植生长提供便利条件。

1.2 除草方法方面

由于个别地区农田中的杂草相对较多，我国对于农田杂草的控制方法主要采用化学除草、人工除草和机械除草3种。随着农业机械化技术的发展越来越成熟，对于农田杂草的控制主要是利用机械化除草来完成的，针对个别杂草较多较难处理的地区，可以将机械化除草与农作物轮作相结合，这样可以最有效地对农田杂草进行防治处理。

1.3 机具选型方面

由于我国大部分地区采用的是一家一户的农作物种植模式，农作物的种植生产也逐渐转变为小农户种植经营模式，该类农作物种植模式不适合应用大型除草机械进行作业，为了便于农田除草机械更好地使用，应加大研发力度，研发制造出更适合一家一户小规模农作物种植的农田除草机械[3]。

1.4 农机与农艺结合方面

由于农机与农艺之间的沟通交流较少，导致研发制造出的除草机械对于农田杂草的控制处理效果较差，为了解决这一问题，需要提高对农田土壤、农作物种植生长状态、环境的基础性研究，将各个影响因素综合考虑，以便于更好地解决机械除草作业中遇到的问题。

1.5 化学除草剂品种方面

对农田杂草进行机械化处理作业时，针对个别地区的杂草较多、较难处理等问题，在利用机械除草作业的同时，还会配备少量化学药剂对杂草进行消灭处理，由于使用的化学药剂较少，对于农田环境造成的污染也就较少。从目前来看，灭草效果好、污染少的化学除草剂品种较少，针对某一农作物专用的化学除草剂品类不多。针对以上问题，可以与除草剂制造商合作，研发出相对更加高效、低污染的农田除草剂。

1.6 配套技术和手段方面

利用农业机械进行除草作业时，可在农作物生长时期进行除草作业，部分除草机械是在农作物播种时直接进行除草作业，比如说常见的保护性耕作技术。但是，从目前来看，无论是在农作物种植时期还是生长时期进行机械除草作业，都缺乏合理的配套使用技术，为了解决此类问题，需要加大农机与农艺的结合力度，提高对农作物播种时间、除草时间、机械选择等各项配套技术的研究。

1.7 农户方面

由于农户对于机械化除草技术的了解不够深入，担心使用后的作业效果不好，而且农户担心除草机械在作业过程中，会对农作物幼苗造成碾压损伤或者错把农作物幼苗当作杂草处理，从而会对农作物收获产量造成一定程度的影响，个别农户宁可使用化学药剂进行除草，也不愿意选择使用除草机械。

1.8 种植结构方面

个别地区的农户为了追求最大化的经济收益，每年选择种植作物时，不会考虑到轮作问题，只会选择经济收益更高的品种，导致出现农田中杂草数量越来越多的问题，不进行轮作会增加农作物伴生杂草数量，严重的还会出现寄生杂草混交生长。选择农作物合理轮作可以有效避免以上问题，机械化除草作业效果也会更好，在一定程度上还可以有效减少病虫害的发生，为了更好地推进农作物轮作，可以引进适合当地生长环境的新品种，加大轮作补贴政策，鼓励农户更换农作物种植品种，保证农户的经济收益。

1.9 科研资金方面

从目前来看，我国对于机械化除草技术的研发正处于上升阶段，在农业领域已经取得了良好的成果，但是，对于一项技术的研究开发还需要多年的积累，如果在某一时间点科研资金投入不足，将会使该项技术的研发搁置，需要政府给予大力支持，保证机械化除草技术的持续研发。

2 存在的问题

2.1 科研成果难以应用于实际

我国对于机械化除草技术的研发力度较大，但是，真正能够投入到实际生产使用的成果相对较少，从目前各项研究成果来看，很多研究不成体系，多是针对某一技术难点的研究，无法将科研成果良好的形成一个整体，因此，为实际应用造成了一定的困难。

2.2 不能区分作物和杂草

利用除草机械进行作业时，最重要的是如何区分作物和杂草，这也是当前机械化除草技术所要攻克的重点难题之一。由于作物在种植作业时无法保证是在同一条直线上，而且各品种的株距也不完全相同，每个作物的个体生长情况更存在明显差异，所以，作物识别定位就成为了机械化除草作业中的一大难题。解决该问题的方法可以利用传感器、机器视觉识别技术或者GPS定位技术等，但是，无论是哪一种技术都无法保证做到100%地区分作物和杂草，这也造成了机械化除草作业质量难以提升。

2.3 无法用于高秆作物

目前，我国研制的除草机械多数是用于低矮的农作物当中，针对高秆作物无法直接进行有效作业，这就对不同品种作物的除草作业产生了一定的限制。

3 农田杂草机械化控制技术的发展趋势

3.1 智能机械除草技术

智能机械除草技术相比于传统除草机械具有智能识别功能，不仅能够准确区分作物和杂草，还能检测到杂草的分布、生长情况，根据识别到的杂草分布情况发出指令完成除草作业，虽然我国针对机器视觉技术识别杂草的研究较多，但与国外发达国家仍存在一定差距。如果遇到枝叶较大的农作物，可能会将叶下的杂草覆盖，利用机器视觉技术识别杂草时，就会出现遗漏，针对该类情况，需要研发出一种新型智能识别技术来解决此类问题。例如研发出一种新型的机器触觉技术，用来感知杂草和作物的分布情况，可以补充机器视觉无法看到的位置，进而有效提高农田杂草的识别精度。近年来，国外发达国家开始尝试研发智能除草机器人，目的是为了实现全程智能化自动除草，提高除草作业效率。

3.2 仿生机械除草技术

近年来，仿生机械除草技术被科研人员所提出，该类技术是模仿食草的土壤动物的生活习性，将其行为特征巧妙的运用到机械化除草作业当中。大自然中的各类生物通过多年的不断进化，掌握了最适应大自然生活的本领，例如在土壤内部生活居住的生物，可以做到遇土而不粘身，部分食草生物可以做到只吃草而不吃作物的特殊习性，将其运用到除草机械上，可以有效增强除草作业效果，降低能耗，提高除草作业效率。

3.3 多技术联合除草

随着农田杂草数量变得越来越多，机械化除草作业并不能达到百分百除草效果，相关研究人员提出利用多项技术联合除草作业，就是将机械、化学、生物除草技术结合在一起，以此提高除草作业效果。例如在农作物行间采用机械化除草，在农作物株间选用化学除草，既提高了除草作业效果，又降低了环境污染，所以，合理地将各类除草技术相结合使用，可以达到最好的除草效果，且不会对环境造成严重的污染。

4 结论

综上所述，针对农田杂草处理，我国使用最多的还是机械化除草方法，由于化学除草剂对于农田和环境的污染较重，逐渐不被农户所采用，为了使除草效果达到最好，可以将机械化除草技术与化学除草技术进行有机结合使用，在不影响农田环境的同时，最大化地提高除草作业效率。由于我国对于除草机械技术的研发尚处于发展阶段，要想使机械化除草作业可以完全替代化学药剂的使用，还需要继续加大研究力度，做到农业绿色发展。