水稻田间除草现状分析及未来发展趋势的思考

2022-01-07李春胜谭宏杰李娜吴艳丽王蔚

农业与技术 2021年24期

李春胜谭宏杰李娜吴艳丽王蔚

(吉林省农业机械研究院，吉林长春 130022)

引言

稻田杂草是影响水稻秧苗生长的重要因素。稻田杂草与水稻秧苗不仅争夺生长空间，也消耗肥料养分、水、热、光照等资源，影响水稻的生长发育，造成水稻产量下降和品质降低[1,2]。因此在水稻生产过程中是否能够有效控制稻田杂草是确保实现水稻健康生长、高产、优质的关键环节。目前水稻中耕除草作业方式较多，最多的是化学药剂除草和人工除草。随着有机水稻种植面积越来越大，机械除草、稻田放养鸭、蟹、鱼等方式也多有应用。在一些有机稻种植区还采取覆膜的方式防止杂草生长[3]。

1 人工除草

水稻种植在我国可以追溯到河姆渡文明时期，规模化种植也早在几千年前就已经开始。在传统农业耕作时期，水稻除草同玉米、大豆等其它农作物一样都是靠人工劳作进行，这个时期在我国乃至全世界都经历了相当长的时期。20世纪50年代开始，我国开始了水田中耕除草机的研究，但是发展较慢，到20世纪80年代初相继有10余种机型，此时的除草机只能进行效率较低的行间除草作业，应用也较少。由于当时我国水稻插秧较长一段时间一直以人工插秧为主，水稻秧苗的行距、株距都有差异，除草机的推广应用难度较大。在水稻插秧实现机械化之前，人工除草作业是水稻最主要的除草方式。

2 化学除草

化学除草剂的应用始于20世纪80年代，由于化学药剂除草具有高效、省时、省力的特点，其使用越来越广泛。为了达到更好的除草效果，化学药剂的用量也逐年增加[4,5]。水稻田间化学药剂除草作业按照作业方式大致可分为3个阶段。

2.1 人工作业

在化学药剂应用初期，主要是靠人工背负传统的喷雾器进行作业。由于水田的地况相对复杂，与旱田相比，使用人工背负喷雾器进行作业的时间更长。该种作业方式主要特点是操作灵活，作业环境对其限制较小，但其缺点是需要人工背负药液，不仅劳动强度大，同时由于作业人员与农药的近距离接触，常有作业人员药剂过敏甚至中毒的现象发生。

图1 人工喷洒农药作业

2.2 机械化作业

随着化学除草药剂的广泛应用，用于喷洒化学药剂的作业机具得到了快速的发展。这一时期也是我国经济建设快速增长期，农村劳动力大量向城市转移，劳动力减少，推动了喷药机械化作业的发展。化学除草剂喷洒的机械化作业在旱田应用中发展的速度较快，逐步发展到自走式机具作业喷洒除草剂，这些机具的快速发展及应用大大提高了工作效率，降低了劳动强度。水稻田间作业相对地况较为复杂，由于轮陷较深，机具在田间行走阻力较大，因此喷药机具相对于旱田耕作区发展相对滞后。随着农业机械化的进程加快，水田喷药机具也得到了迅速发展，代表性的机具有久保田、洋马、丰诺3WPYZ系列自走打药机、山东青州系列打药机等。这些机具从普通机具发展到高地隙、从传统的机械传动发展到液压传动，近几年开始向智能化发展，这些都为水稻机械化除草作业提供了强有力的技术支撑。水田农药喷洒机械化作业的特点是效率高，降低劳动强度及作业风险，缺点是作业时对地块要求较高，田块不能过小，同时田埂不宜过高。

图2 机具喷洒农药作业

2.3 航空植保作业

进入21世纪，随着无人机的应用，航空植保作业成为农业喷洒药剂的新型作业模式，主要是喷洒化学除草药剂及病虫害防治药剂。无人机相对于人工作业和机械化作业，结合了两者的优点。无人机具有机动性好、效率高、不受地理条件限制的优点，遥控作业使操作人员远离化学药剂避免了药物中毒。但航空植保的缺点也比较明显且解决难度较大，如载重小、续航时间短、操作难度高等。无人机属于高端技术产品，操作技术较难掌握，目前我国无人机操作的培训机构也较少。无人机造价成本高，一旦出现操作失误会造成较大的损失，严重者甚至会造成无人机坠毁[9-12]。无人机在喷洒农药时会在下方形成风场，降低了药液的附着率，对农药的使用效果有一定的影响。同时无人机属于航空飞行器，操控人员仍需纳入航空管理，我国目前对无人机航空管理还没有开放，这也成为限制无人机植保行业发展的重要原因之一。

图3 无人机航空植保作业

2.4 化学药剂除草的危害

化学药剂除草与传统的人工除草相比更高效、更经济，机械化作业减轻了农民的劳动强度，因此在目前阶段被广泛应用于农业生产中。但化学药剂除草也给农业生产带来了很大的危害，尤其是在黑土地保护方面。化学药剂的长期使用使田间杂草产生了一定的抗药性，为了保证杂草的去除效果，只有不断地提高使用量、增加药液浓度，造成了农作物药物残留和药害，也给环境带来了污染。水稻种植多数集中在江河附近及水源地周边。过量的化学药剂溶于水后会重新流入江河或水源地，同时农民使用过后的化学药剂瓶随意丢在田间地头及村落间的河道内，这些药瓶在雨季会随着溪流进入江河和水库等水源地。上述行为都会造成水源的严重污染[13-15]，同时间接对人们的身体健康带来一定的危害。过量使用化学药剂造成的土壤坂结、硬化，不利于农作物的生长。近年来，政府部门为了防止化学药剂瓶流入水源地，有些地区在村一级设立了专门看管人员收集以保证水源地不受污染，一些重要的水源地附近的耕地甚至禁止耕作。由此可见，采取有效措施减少化学药剂的使用，降低污染程度已迫在眉睫。

3 机械式除草

随着保护性耕作理念的提出，利用机械除草降低农药使用的中耕植保方式在水稻生产种植中得到了更多应用。目前水稻机械除草是利用除草部件将土壤搅动，部件翻转的同时将杂草带出地表并将杂草覆盖，完成除草作业过程。机械除草部件主要有辊式、弹齿式、耙齿式等。水稻株间草作业多采用弹簧丝结构将杂草推倒然后靠碾压辊进行去除作业。

图4 机械式除草机田间作业

近年来随着科技的进步、收入的增加，人们对农产品关注的重点不再是解决温饱问题，而是对营养、健康越来越重视，绿色有机水稻种植应运而生。有机水稻种植不但可以满足人们对健康的要求，同时对于水稻种植农户来说还可提高稻米的附加值，是今后水稻生产的发展方向。有机稻米种植标准较高，需要满足以下条件。优选良种；施用符合标准的有机肥，完全代替无机肥料；采取洁水灌溉，不能使用生活污水、工业用水灌田；采用生物防治的方式防治病虫害；全程禁用化学药剂除草[3]。种植有机水稻的严格标准决定了原有的化学药剂除草作业方式已经无法在其种植过程中使用，人工除草劳动强度大，劳动力短缺，必须釆用全新的除草技术。机械除草成为有机水稻标准化种植在中耕除草阶段的首选。目前市场上已有机械式除草机在使用，但其多数只能完成行间除草，部分机具上带有株间除草装置，但除草效果还不是特别理想，但是机械除草必然代替人工除草、化学药剂除草的趋势毋庸置疑。