水田行间除草机的研究

谭宏杰　孙明哲　李春胜　于海涛

摘 要：水田行间除草机是以水稻农艺种植技术为基础，利用现有水稻插秧机平台，研制的水稻行间除草专用机械。

关键词： 水稻；除草笼；轮齿

中图分类号：S224.15 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132043

水稻是我国主要的口粮，种植面积近3200万hm2，产量约占粮食总产的44%。然而水稻却时时刻刻受到草害的影响，每年由于草害的存在，稻田产量足足下降15%以上。与此同时，水稻的质量也随之下降，其中一个不可忽略的因素就是生长在稻田中的杂草与水稻激烈的抢夺自然资源，致使水稻发育迟缓。所以，运用科学有效的方法对生长在稻田中的杂草进行有力的控制是实现水稻生产高效，品质优良的重中之重。

在科技发达的今天，不难想到用化学药剂控制草害，这种方法不但高效率，低成本，而且具有实施性强的特点。但是，自20世纪80年代以来，化学药剂除草在广泛使用的过程中产生了很多不可抗拒的不良影响，对农作物和生态环境的伤害日益加深，随着人们生活水平的提高以及对自身健康的重视，用化学剂除草技术下产出的农作物需求量大大降低。因此，多种新型非化学除草技术日益兴起，其中机械除草技术无论在技术上还是可行性上都可以作为重要的发展对象。

在倡导绿色生态、绿色中国的21世纪，化学型除草剂的使用渐渐有违保护环境的基本国策。不仅大量的化学药剂对土壤及水稻的质量有着一定程度的破坏，高强度的人工劳动和高昂的劳动成本也趋使着除草技术向机械化迈进。机械除草彻底摒除了化学剂除草人工高强度、低效率的弊端，将工作效率提高了5倍以上。

随着水稻机械化插秧的普及， 稻苗行间距相比人工插秧已经稳定，这就为行间机械化除草奠定了推广基础。国内还处于起步阶段， 多数仅停留在论文的理论研究，所以水稻行间除草机械的研制对我国绿色农业的发展有着重要的意义。

1 水稻种植农艺学及作物特性基础研究

1.1 水稻根部特性

水稻的移栽必须在育秧期以后，已进行移栽的水稻要充分吸收养料确保在之后的返青期继续生长。水稻的根部分为主根和次生根，主根的生长停滞在返青期，而次生根则不断孕育，它具有横向分布、呈扁椭圆形、高度大約10mm的特点。返青期后水稻进入分蘖期，次生根快速生长、横向分布、呈扁椭圆形、高度大约20mm。

1.2 稗草根部特性

稗草在稻田中的生命力极其顽强，其根部粗壮，在水田间大量繁殖，是水稻吸收养分强有力的竞争者。机械除草的对象主要是稗草，在水稻移栽前大规模的整地作业中，生长在稻田间的大部分稗草被大量去除，经过移栽后一周的生长，稗草的主根由粗壮变的纤细，从而大大减少对水稻生长的不良影响。

1.3 确定除草时间

水稻移栽1周之后，秧苗进入分蘖期。这正是稗草长出的最佳时期，也是第1次除草的最佳时间。经前期测量数据汇总得到：稗草高度40～80mm，根深在10～40mm。在此时期，水稻根系的粗壮程度较稗草的根系更为强大。同时，稗草的快速增长以及两者根系所受来自土壤的阻力相差很大更加验证了水稻移栽之后第7天为第1次除草的最佳时间。在第1次除草的基础上，稗草的增长渐渐缓慢，第2次除草也随之进行。稗草在经过了2次除草作业之后生命力下降，从而无法进行正常的光合作用，保证了水稻的健康生长。

2 整机的结构设计

2.1 整机结构及工作原理

行间除草机在田间工作的主要驱动力来源于除草剂发动机带动除草笼支架轴不断转动，使地上的杂草被除草笼的轮齿轧入泥中，使杂草被覆盖在泥土下，不能进行光合作用，最后干枯而死。行间除草机在工作过程中主要依靠于除草笼轮齿对杂草的铲除。工作中，漏草会使除草的工作效率大大降低，而导致漏草的原因由于除草笼轮齿稀疏；由于除草领轮齿转动半径过大。因此，合理设计除草笼的轮齿是除草成功的关键。

除草机在工作时也会受到田间泥面凹凸不平的影响，过大的阻力使除草笼难以正常工作，因此，机具运用支架拉伸弹簧绕螺栓轴向后转动的原理越过凹凸不平的泥面，然后在弹簧拉力作用自动恢复原位，起到了过载保护的效果。只有这样，泥土在除草笼工作后保持表面平整，为以后的一系列工作奠定基础。

3 设计原理及关键零部件的研究

改装现有手扶式插秧机平台，利用插秧机的动力输出端，通过齿轮组的变相及链轮链条传动，带动除草笼高速旋转，如图2所示。行间除草笼工作过程中，行间杂草被除草笼卷入泥中难以进行光合作用而无法生存，从而达到斩草除根的目的，草笼工作状态如图3所示，轮齿排列轨迹如图4所示。目前广泛使用的久保田水稻插秧机插秧后的行距为300mm，为防止行走误差造成除草笼伤及秧苗，将行间除草宽度选为210mm左右。通过理论分析计算，除草轮轮齿的个数暂定为12个，最佳除草深度在40mm左右。

4 结论

大量的田间实验证实，水稻行间除草机除草笼的最佳轮齿数为12，除草深度40mm，除草率为75%。本文所设计的水稻行间除草机为水田除草机提供了一个有效的除草装置。

参考文献

[1]王忠武.农田杂草抗药性进展[J].杂粮作物，2006（26）：130-132.

[2]马旭，齐龙，梁柏，等.水稻田间机械除草装备与技术研究 现状及发展趋势[J].农业工程学报，2011，27（6）：162-168.

[3]刘延，刘波，王险峰，等.中国化学除草问题与对策[J].农药， 2005，44（7）：289-293.

[4]赵长山，何付丽，闰春秀，等.黑龙江省化学除草现状及存在问题[J].东北农业大学学报，2008，39（8）：136-139.

[5]杨春，洪静，孙艳，等.水田稗草发生规律及对水稻产量的影响研究[J].垦殖与稻作.2005（5）：33-34.

[6] APD株式会社水田用除草装置：日本，P2013-165696A[P].

2013（8）：29.

[7]島根県.水田用の除草作業機：日本，P2012-187073A[P].

2012-10-04.

[8]株式会社石井農機.水田用除草装置：日本，P2010-068776A

[P].2010-04-02.

作者简介：谭宏杰，女，硕士，研究方向：农业机械。