農田雜草機械化控制技術現狀與特點

李姝然

(哈爾濱市呼蘭區農業技術推廣中心，哈爾濱 150500)

0 引言

對于農田中的雜草處理工作是農作物植保作業中的關鍵環節，同樣，也是全世界各國專業技術人員的研究熱點[1]。針對農田雜草的處理，按照作業方式可分為化學除草、人工除草及機械除草三類?；瘜W除草是過去農戶常用的一類農田雜草處理方法，由于其使用成本較低，對于經濟收入較少的農戶來說，是選擇除草的好辦法，但是，該類除草方法采用的化學藥劑不僅對雜草產生殺傷力，對農田土壤來說同樣具有較大的損害，對環境會造成極大的污染，嚴重的甚至還會直接對人體健康造成危害。人工除草方法主要用于傳統農作物種植作業，化學除草藥劑出現前，只能采用人工進行田間除草，雖然此種除草方式不會對人體健康、農田土壤及生態環境造成損害，但是該種方法的除草效率極低，除草周期較長，對人工勞動力的浪費較大，使用成本較高[2]。針對人們日常食用的蔬菜瓜果類農作物，無法采用化學藥劑對農田雜草進行控制處理，只能采用人工除草或者是機械除草方式[3]。隨著人工智能和信息技術的迅速發展，智能化機械除草技術成為了農戶新的選擇，利用機械化除草技術可以智能識別農作物和雜草，保證在進行雜草處理時，不會對農作物造成損傷，做到精確除草。

機械化除草已經產生逐漸取代化學除草和人工除草的發展趨勢，越來越多的專業科研人員將研究成果轉化到農業實際操作中，使機械化除草技術變得越來越成熟，如圖1所示為機械化除草田間作業狀態。采用機械化除草作業最常見有3種方法：1)利用機械翻耕農田土壤，將雜草直接進行覆蓋掩埋，防止雜草進一步生長；2)直接將雜草根莖切斷，阻止雜草繼續生長；3)利用機器將雜草從農田土壤中完全拔出，從根本上阻止雜草再生。需要注意的是，在進行雜草清理作業時，首先，要完成對雜草和農作物的區分定位，避免出現將農作物當作雜草進行處理的情況[4]。在進行除草時，一定要避開農作物，這是當前機械化除草技術所要攻克的重點難題，也是機械化除草技術發展緩慢的重要原因之一，所以，需要更多的專業技術人員對此項技術展開更加深入的研究。

圖1 機械化除草田間作業

1 農田雜草機械化控制技術的發展現狀

1.1 除草方式方面

對于眾多機械化除草方式中，當前常用的保護性耕作農田雜草控制方法使用較單一，該類農田雜草控制方法主要在農作物生長時期進行機械化除草，需要注意的是應該針對農作物生長期和非生長期均進行機械化除草，能夠最有效地控制農田雜草生長情況，為農作物更好的種植生長提供便利條件。

1.2 除草方法方面

由于個別地區農田中的雜草相對較多，我國對于農田雜草的控制方法主要采用化學除草、人工除草和機械除草3種。隨著農業機械化技術的發展越來越成熟，對于農田雜草的控制主要是利用機械化除草來完成的，針對個別雜草較多較難處理的地區，可以將機械化除草與農作物輪作相結合，這樣可以最有效地對農田雜草進行防治處理。

1.3 機具選型方面

由于我國大部分地區采用的是一家一戶的農作物種植模式，農作物的種植生產也逐漸轉變為小農戶種植經營模式，該類農作物種植模式不適合應用大型除草機械進行作業，為了便于農田除草機械更好地使用，應加大研發力度，研發制造出更適合一家一戶小規模農作物種植的農田除草機械[3]。

1.4 農機與農藝結合方面

由于農機與農藝之間的溝通交流較少，導致研發制造出的除草機械對于農田雜草的控制處理效果較差，為了解決這一問題，需要提高對農田土壤、農作物種植生長狀態、環境的基礎性研究，將各個影響因素綜合考慮，以便于更好地解決機械除草作業中遇到的問題。

1.5 化學除草劑品種方面

對農田雜草進行機械化處理作業時，針對個別地區的雜草較多、較難處理等問題，在利用機械除草作業的同時，還會配備少量化學藥劑對雜草進行消滅處理，由于使用的化學藥劑較少，對于農田環境造成的污染也就較少。從目前來看，滅草效果好、污染少的化學除草劑品種較少，針對某一農作物專用的化學除草劑品類不多。針對以上問題，可以與除草劑制造商合作，研發出相對更加高效、低污染的農田除草劑。

1.6 配套技術和手段方面

利用農業機械進行除草作業時，可在農作物生長時期進行除草作業，部分除草機械是在農作物播種時直接進行除草作業，比如說常見的保護性耕作技術。但是，從目前來看，無論是在農作物種植時期還是生長時期進行機械除草作業，都缺乏合理的配套使用技術，為了解決此類問題，需要加大農機與農藝的結合力度，提高對農作物播種時間、除草時間、機械選擇等各項配套技術的研究。

1.7 農戶方面

由于農戶對于機械化除草技術的了解不夠深入，擔心使用后的作業效果不好，而且農戶擔心除草機械在作業過程中，會對農作物幼苗造成碾壓損傷或者錯把農作物幼苗當作雜草處理，從而會對農作物收獲產量造成一定程度的影響，個別農戶寧可使用化學藥劑進行除草，也不愿意選擇使用除草機械。

1.8 種植結構方面

個別地區的農戶為了追求最大化的經濟收益，每年選擇種植作物時，不會考慮到輪作問題，只會選擇經濟收益更高的品種，導致出現農田中雜草數量越來越多的問題，不進行輪作會增加農作物伴生雜草數量，嚴重的還會出現寄生雜草混交生長。選擇農作物合理輪作可以有效避免以上問題，機械化除草作業效果也會更好，在一定程度上還可以有效減少病蟲害的發生，為了更好地推進農作物輪作，可以引進適合當地生長環境的新品種，加大輪作補貼政策，鼓勵農戶更換農作物種植品種，保證農戶的經濟收益。

1.9 科研資金方面

從目前來看，我國對于機械化除草技術的研發正處于上升階段，在農業領域已經取得了良好的成果，但是，對于一項技術的研究開發還需要多年的積累，如果在某一時間點科研資金投入不足，將會使該項技術的研發擱置，需要政府給予大力支持，保證機械化除草技術的持續研發。

2 存在的問題

2.1 科研成果難以應用于實際

我國對于機械化除草技術的研發力度較大，但是，真正能夠投入到實際生產使用的成果相對較少，從目前各項研究成果來看，很多研究不成體系，多是針對某一技術難點的研究，無法將科研成果良好的形成一個整體，因此，為實際應用造成了一定的困難。

2.2 不能區分作物和雜草

利用除草機械進行作業時，最重要的是如何區分作物和雜草，這也是當前機械化除草技術所要攻克的重點難題之一。由于作物在種植作業時無法保證是在同一條直線上，而且各品種的株距也不完全相同，每個作物的個體生長情況更存在明顯差異，所以，作物識別定位就成為了機械化除草作業中的一大難題。解決該問題的方法可以利用傳感器、機器視覺識別技術或者GPS定位技術等，但是，無論是哪一種技術都無法保證做到100%地區分作物和雜草，這也造成了機械化除草作業質量難以提升。

2.3 無法用于高稈作物

目前，我國研制的除草機械多數是用于低矮的農作物當中，針對高稈作物無法直接進行有效作業，這就對不同品種作物的除草作業產生了一定的限制。

3 農田雜草機械化控制技術的發展趨勢

3.1 智能機械除草技術

智能機械除草技術相比于傳統除草機械具有智能識別功能，不僅能夠準確區分作物和雜草，還能檢測到雜草的分布、生長情況，根據識別到的雜草分布情況發出指令完成除草作業，雖然我國針對機器視覺技術識別雜草的研究較多，但與國外發達國家仍存在一定差距。如果遇到枝葉較大的農作物，可能會將葉下的雜草覆蓋，利用機器視覺技術識別雜草時，就會出現遺漏，針對該類情況，需要研發出一種新型智能識別技術來解決此類問題。例如研發出一種新型的機器觸覺技術，用來感知雜草和作物的分布情況，可以補充機器視覺無法看到的位置，進而有效提高農田雜草的識別精度。近年來，國外發達國家開始嘗試研發智能除草機器人，目的是為了實現全程智能化自動除草，提高除草作業效率。

3.2 仿生機械除草技術

近年來，仿生機械除草技術被科研人員所提出，該類技術是模仿食草的土壤動物的生活習性，將其行為特征巧妙的運用到機械化除草作業當中。大自然中的各類生物通過多年的不斷進化，掌握了最適應大自然生活的本領，例如在土壤內部生活居住的生物，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習性，將其運用到除草機械上，可以有效增強除草作業效果，降低能耗，提高除草作業效率。

3.3 多技術聯合除草

隨著農田雜草數量變得越來越多，機械化除草作業并不能達到百分百除草效果，相關研究人員提出利用多項技術聯合除草作業，就是將機械、化學、生物除草技術結合在一起，以此提高除草作業效果。例如在農作物行間采用機械化除草，在農作物株間選用化學除草，既提高了除草作業效果，又降低了環境污染，所以，合理地將各類除草技術相結合使用，可以達到最好的除草效果，且不會對環境造成嚴重的污染。

4 結論

綜上所述，針對農田雜草處理，我國使用最多的還是機械化除草方法，由于化學除草劑對于農田和環境的污染較重，逐漸不被農戶所采用，為了使除草效果達到最好，可以將機械化除草技術與化學除草技術進行有機結合使用，在不影響農田環境的同時，最大化地提高除草作業效率。由于我國對于除草機械技術的研發尚處于發展階段，要想使機械化除草作業可以完全替代化學藥劑的使用，還需要繼續加大研究力度，做到農業綠色發展。