果園割草機的現(xiàn)狀及發(fā)展策略研究

河北農(nóng)垚科技有限公司 王雷

我國許多果園內(nèi)部果樹間距較大，有足夠的生長發(fā)育空間，而且光照充足，所以果園內(nèi)部雜草數(shù)量和種類比較多，一般生長于果樹株間，增加了除草難度。部分果園還是采用人工除草的方式，雖然也使用了果園割草機，但在應(yīng)用過程中還存在缺陷，應(yīng)加強對相關(guān)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)、作業(yè)特點和功能需求等方面的持續(xù)研究，并結(jié)合使用現(xiàn)狀制定專門的發(fā)展策略，推動我國果園割草機進一步發(fā)展。

1 果園割草機的關(guān)鍵部件和技術(shù)

1.1 切割裝置

果園割草機中切割裝置為重要組成部分，關(guān)系到整機工作效率，應(yīng)保證該裝置結(jié)構(gòu)的質(zhì)量性能達標(biāo)，為雜草清理工作順利開展提供保障。果園割草機中切割裝置類型比較多，其中旋刀式和錘刀式裝置較為常用，這兩種結(jié)構(gòu)比較簡單，運行效率和速度比較快，可滿足多種類型雜草的清除需要，但由于割刀轉(zhuǎn)速較快，消耗的功率比較大；往復(fù)式割草裝置則具有割茬整齊的特點，可將切割的雜草應(yīng)用到飼料制作當(dāng)中，但是實際使用期間的作業(yè)效率低，而且無法對雜草進行粉碎處理[1]。

1.2 行走系統(tǒng)

果園割草機的行走系統(tǒng)主要分為牽引式和自走式兩種，牽引式割草機需要與拖拉機搭配使用，借助拖拉機運行中產(chǎn)生的作用力來牽引割草設(shè)備，這類果園割草機的功率較大，可以進行高效作業(yè)，除草較為徹底，能夠大面積除草。自走式割草機有專門的駕駛位置，主要通過工作人員操控該設(shè)備，這類割草機的質(zhì)量良好，無需依賴其他設(shè)備，除草過程較為靈活。而這類行走割草機還可分為輪式和履帶式，前者適用于平原地區(qū)，后者適用于丘陵山區(qū)，可根據(jù)果園種植區(qū)域環(huán)境條件靈活選擇。

1.3 仿形裝置

果園割草機中的仿形裝置作用也較為明顯，可以根據(jù)果園果樹植株的高度和地面情況等對割茬高度進行適當(dāng)調(diào)整，確保整體高度均勻，以免受到地面障礙物的影響而出現(xiàn)割刀破損的現(xiàn)象，能夠保證果園割草機在使用期間順利通過。我國果園割草機中的仿形裝置技術(shù)還不夠成熟，而且受到地勢條件的影響，果園內(nèi)部環(huán)境條件也相對復(fù)雜，所以在運用割草機除草時對仿形裝置的需求比較高，應(yīng)保障相關(guān)裝置的可靠性，為除草作業(yè)順利開展提供安全作業(yè)條件[2]。

2 國內(nèi)外果園割草機發(fā)展對比

2.1 國外果園割草機特點

許多歐美國家的果園種植模式得到了基本統(tǒng)一，主要以矮砧密植型為主，在實際生產(chǎn)期間也實現(xiàn)了農(nóng)機與農(nóng)藝的有機結(jié)合，雜草清理階段割草機有足夠空間運行，能夠?qū)崿F(xiàn)果園內(nèi)部除草工作的標(biāo)準(zhǔn)化、機械化作業(yè)。國外許多國家所用的割草機類型比較多，整體性能也較為優(yōu)良，可根據(jù)需要快速完成割草作業(yè)，而且還引入了多種先進技術(shù)，割草機的信息化水平有所提升。日本等國家的果園種植模式主要砧適植型為主，農(nóng)機和農(nóng)藝的融合程度比較深，會在建園階段考慮到割草需求提前預(yù)留好割草機械運行空間，便于割草機順利通過，從而提高果園除草工作的機械化水平。國外果園割草機在生產(chǎn)期間實現(xiàn)了多種技術(shù)手段的綜合運用，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)更加合理，實用性、便捷性和靈活性比較強，在智能化技術(shù)的支持下也實現(xiàn)了自動化作業(yè)，果園除草技術(shù)水平比較高[3]。

2.2 國內(nèi)果園割草機特點

我國的果園割草機還處于初期發(fā)展階段，矮砧密植型果園種植規(guī)模逐步擴大，果園割草機也要能夠適應(yīng)矮砧密植型和喬砧適植型兩種種植模式。牽引式割草機比較適用于矮砧密植型果園除草，但是這類割草機的割幅、作業(yè)角度適應(yīng)性等有待優(yōu)化，與國外的果園割草機相比還有較大的進步空間，而且機械設(shè)備功率比較小，無法保障作業(yè)效率，還需要加強對相關(guān)技術(shù)的深入研究。自走式割草機在我國的起步較晚，雖然設(shè)備種類比較多，但在實際使用過程中容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，不能保證整個過程的安全性與可靠性，而且整體的自動化、智能化水平較低，沒有實現(xiàn)智能化設(shè)備的有效研究與使用，無法滿足多地區(qū)果園雜草清除要求，機械設(shè)備發(fā)展期間存在技術(shù)瓶頸。

3 果園割草機發(fā)展現(xiàn)狀分析

3.1 農(nóng)機農(nóng)藝沒有實現(xiàn)有機融合

從大部分果園經(jīng)營情況來看，在園區(qū)建設(shè)時沒有充分考慮到機械化除草作業(yè)需求，所選擇的種植模式不利于割草機進入和工作，存在機械設(shè)備割幅與果樹行距不匹配的情況，因此在實際進行除草時需要進行反復(fù)多次作業(yè)，工作效率比較低，這類問題在矮砧密植型果園中較為常見。而對于喬砧適植型果園，由于果樹主要枝條與地面距離較近，目前運用的果園割草機體積比較大，不能對這類果樹林區(qū)雜草進行有效處理，從而影響果園除草作業(yè)順利開展，會在一定程度上降低果園種植效益。

3.2 果園割草機生產(chǎn)技術(shù)水平低

許多割草機在使用期間的可靠性和安全性比較差，生產(chǎn)階段不注重質(zhì)量把控，生產(chǎn)技術(shù)水平比較低，從而導(dǎo)致所用的產(chǎn)品設(shè)備質(zhì)量達不到相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)，影響割草機械的長期使用。而且在投入使用期間消耗的功率比較大，不但無法保證除草質(zhì)量和效率，還會產(chǎn)生較多不必要的功能損耗，整體的應(yīng)用效益比較低，容易出現(xiàn)質(zhì)量安全問題，這對果園割草機后續(xù)的持續(xù)發(fā)展有著阻礙作用，要想促進其進一步發(fā)展，還應(yīng)對生產(chǎn)技術(shù)進行深入研究與優(yōu)化。

3.3 割草機初期設(shè)計不合理

對果園割草機進行設(shè)計生產(chǎn)之前，沒有考慮到設(shè)備整體的作業(yè)速度和割刀速率，存在二者不協(xié)調(diào)、不匹配的情況，導(dǎo)致最終的作業(yè)質(zhì)量達不到理想效果[4]。目前運用的果園割草機中的割刀作業(yè)速度與機具速度問題還沒有得到真正解決，所以在實際應(yīng)用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)割草不徹底和重復(fù)作業(yè)的情況。在機械設(shè)備作業(yè)速度較快時，割刀速率跟不上會導(dǎo)致漏割；在割刀速度較快時則會在同一位置重復(fù)作業(yè)，割草機消耗的功率比較大，整體作業(yè)效益的得不到保障。

3.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇不合理

果園割草機在使用期間應(yīng)注重持續(xù)革新，根據(jù)具體使用效果對整體結(jié)構(gòu)進行改進優(yōu)化，使其能夠滿足不同地區(qū)果園機械化除草需求。但事實上，許多果園割草機的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新性不足，不能適應(yīng)山區(qū)丘陵果園的路面狀況，整體的通過性能不強；有些割草機的動力傳動系統(tǒng)的整體性能不高，在使用期間容易產(chǎn)生較多的機械損失；同時，整機材料選擇是否合理對果園割草機的整體質(zhì)量和性能有著較大影響，若材料選擇不恰當(dāng)，只考慮到強度和剛度問題，則無法實現(xiàn)靈活作業(yè)，增加機械損耗；另外，果園割草機割刀強度、韌性不足也是較為常見的問題，實際作業(yè)階段易出現(xiàn)刀具斷裂和老化磨損嚴(yán)重的問題，無法實現(xiàn)長期使用。

3.5 果園割草機的精細化作業(yè)程度差

現(xiàn)階段使用的果園割草機無法實現(xiàn)對果園內(nèi)行間和株間雜草的全面、全方位清除，自動識別和避障功能不強，運行期間會受到果園內(nèi)較多障礙物的影響，無法快速、高效完成果園內(nèi)部除草工作，還容易出現(xiàn)果樹樹干識別錯誤的情況，信號指令傳遞不及時，避障時間比較長，內(nèi)部傳統(tǒng)系統(tǒng)運行匹配等，不能實現(xiàn)整體除草任務(wù)的高質(zhì)高效完成，影響果園除草工作的精細化開展，導(dǎo)致果園割草機械化、自動化和智能化水平低，不能滿足當(dāng)前果園生產(chǎn)種植需要。

3.6 果園割草機的智能化水平待提升

許多高新技術(shù)沒有與果園割草機械進行充分結(jié)合，割草機的整體性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)會受到傳統(tǒng)技術(shù)的影響，先進性待提升，雖然也運用了較多的自動化、信息化技術(shù)，但還是處于初期試驗階段，沒有實現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的真正落實，所以目前運用的果園割草機其智能化水平?jīng)]有達到理想高度。實際除草工作中所用的割草設(shè)備主要以手扶式、背負式為主，智能化和自動化割草機沒有得到普及與運用，還需要對先進技術(shù)進行持續(xù)研究，注重對果園割草機的改進創(chuàng)新。

4 果園割草機發(fā)展策略分析

4.1 加強農(nóng)機農(nóng)藝融合建設(shè)

矮砧密植型和喬砧適植型是果園生產(chǎn)種植中比較常見的兩種模式，在運用果園割草機開展除草工作時需要充分考慮到兩種種植模式的特點，而后根據(jù)果園內(nèi)部環(huán)境選擇適宜的除草設(shè)備和除草方式，應(yīng)做到農(nóng)機與農(nóng)藝的有機結(jié)合。第一種果樹種植模式在平原地區(qū)較為常見，果園建設(shè)階段也要考慮到機械化作業(yè)問題，提前預(yù)留割草設(shè)備的作業(yè)通道，便于后續(xù)割草作業(yè)順利開展。第二種果樹種植模式常見于丘陵山地區(qū)域，在園區(qū)建設(shè)過程中保障所用割草設(shè)備有足夠的作業(yè)空間，以免在實際作業(yè)期間對果樹植株造成影響。對于老舊果園則可以進行適當(dāng)修枝與合理間伐，為果園割草機使用提供作業(yè)條件。

4.2 持續(xù)提升果園割草機的生產(chǎn)技術(shù)水平

目前果園割草機的種類逐漸增多，在實際研發(fā)生產(chǎn)過程中也需要充分考慮到果園種植模式的差異，保證割草機的割幅能夠與果園行距相匹配，提高割草機的實用性，也可以將自動化技術(shù)融入其中，實現(xiàn)自動避障和參數(shù)自動調(diào)節(jié)，從而更好地滿足果園除草要求。在實際進行果園割草機生產(chǎn)的過程中，也要對機械設(shè)備的質(zhì)量進行嚴(yán)格管控，在保證割草機使用性能的基礎(chǔ)上提高其耐久性以及使用期間的安全性，注重先進生產(chǎn)制造技術(shù)的合理運用，切實提高制造質(zhì)量和生產(chǎn)水平，使其能夠得到長期使用。

4.3 做好果園割草機設(shè)計工作

果園割草機初期設(shè)計階段應(yīng)考慮到機械作業(yè)速度和割刀速率的匹配問題，根據(jù)除草工作的開展需要對不同類型割草設(shè)備所用配套機械的輸出轉(zhuǎn)速進行分析，而后結(jié)合割草需要對傳統(tǒng)系統(tǒng)進行適當(dāng)調(diào)整，保證動力適宜，以促進果園除草工作高效開展。同時，在進行果園割草機整機設(shè)計當(dāng)中，也要對傳動比進行合理設(shè)置，保證割刀轉(zhuǎn)速與割草機整機發(fā)動機驅(qū)動速率一致，以免出現(xiàn)割草不徹底和功率消耗過大的情況。要想提高割草機的使用性能，在設(shè)計階段也需要重視新技術(shù)的研究與運用，盡量減少生產(chǎn)成本，提高使用效益[5]。

4.4 優(yōu)化果園割草機的結(jié)構(gòu)材料

果園割草機結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系到該機械設(shè)備的整體性能，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)代果園生產(chǎn)種植需要，以種植模式為依據(jù)對割草機結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，還應(yīng)注重國外先進技術(shù)的引進，汲取經(jīng)驗，對割草機內(nèi)部系統(tǒng)進行細致分析，結(jié)合實際需要進行針對性設(shè)計改造，實現(xiàn)液壓、氣動、機電一體化技術(shù)的綜合運用，以提高相關(guān)設(shè)備的應(yīng)用效能。對于果園割草機中使用的材料設(shè)備也需要進行合理選擇，保證所用材料的強度質(zhì)量達標(biāo)，提高刀具的耐磨性，防止割刀在使用期間出現(xiàn)斷裂情況，使得該構(gòu)件能夠得到長期使用。

4.5 實現(xiàn)果園除草的精細化作業(yè)

要想實現(xiàn)果園割草機的全方位、精細化作業(yè)，滿足不同種植模式果園的除草需要，可引入定位技術(shù)對果園情況進行全面掌握并進行精準(zhǔn)定位，可以自動識別果園內(nèi)部障礙物、高效完成除草作用，降低多方面因素造成的影響。還可以利用計算機技術(shù)對于采集到的圖像信息進行綜合分析與處理，并聯(lián)合多種信息技術(shù)和建模軟件技術(shù)等對果園雜草的分布情況、具體范圍和密度等進行全面分析，掌握果園內(nèi)部雜草的具體情況，便于后續(xù)除草工作的針對性開展，保障果園除草機除草計劃的合理性與可行性。

4.6 提高果園割草機的自動化和智能化水平

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的支持下，各類機械設(shè)備的自動化水平有所提升，果園割草機在應(yīng)用和發(fā)展過程中也應(yīng)注重多種高新技術(shù)的合理引進與運用，不但可以快速完成相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)制造，提高整機性能，也可以利用信息技術(shù)和自動化技術(shù)，自動完成果園內(nèi)部雜草清除工作，根據(jù)實際情況合理規(guī)劃除草線路，從而實現(xiàn)高效自主作業(yè)。同時，合理利用智能化和自動化技術(shù)也能夠?qū)麍@割草機使用過程進行動態(tài)監(jiān)控與管理，在出現(xiàn)異常時可以及時發(fā)現(xiàn)并進行相應(yīng)處理，保障除草作業(yè)開展期間的安全性與穩(wěn)定性。智能化和自動化轉(zhuǎn)型是果園割草機發(fā)展的主要方向，應(yīng)加強持續(xù)研究。

5 結(jié)語

果園雜草清除工作對果園割草機械的功能、性能、作業(yè)質(zhì)量等有著較高要求，應(yīng)根據(jù)我國果園發(fā)展實際需要對割草設(shè)備進行改進創(chuàng)新，結(jié)合果園內(nèi)部情況設(shè)計適應(yīng)性和實用性強的割草機械，豐富作業(yè)模式，使其滿足不同類型果樹的除草需要。還應(yīng)充分發(fā)揮智能技術(shù)的優(yōu)勢作用，實現(xiàn)除草工作的自動化和智能化開展，改善傳統(tǒng)除草機械使用中的不足，切實提高果園除草機械化水平，為果園生產(chǎn)作業(yè)效率提升提供有力支撐。