火焰除草機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

摘要：使用除草劑和農(nóng)藥清除草坪雜草、治理蟲(chóng)害對(duì)環(huán)境的危害逐步顯現(xiàn)，亟需利用新技術(shù)新設(shè)備來(lái)替代除草劑和農(nóng)藥。以草坪生產(chǎn)實(shí)踐為基礎(chǔ)，介紹國(guó)內(nèi)外草坪產(chǎn)業(yè)及配套機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀，研制出一種適用于草坪生產(chǎn)的火焰除草機(jī)，闡述其原理及技術(shù)特點(diǎn)，并進(jìn)行田間試驗(yàn)以考察其作業(yè)效果。結(jié)果表明，使用火焰除草機(jī)能夠達(dá)到草籽滅活效果，火焰溫度控制較好。

關(guān)鍵詞：草坪； 火焰除草機(jī)； 設(shè)計(jì)； 試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：THl22；S224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2024）04-0045-02

草坪具有凈化空氣、消減噪聲、保持水土、調(diào)節(jié)空氣溫度等改善生態(tài)環(huán)境的功能。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平提高，綠化工程總量不斷增加。在城市綠化工程中，喬木、灌木和草坪是不可或缺的基本材料。尤其是草坪，在“不見(jiàn)一寸土”的原則下，更是重中之重，占綠化工程總面積的1/3，甚至達(dá)到1/2以上。對(duì)草坪的需求主要體現(xiàn)在市政工程、園區(qū)建設(shè)和企事業(yè)單位綠化等方面。草坪產(chǎn)業(yè)涉及城市工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。目前，遼寧省草坪生產(chǎn)規(guī)模為0.4萬(wàn)～0.7萬(wàn)hm2，主要分布于遼陽(yáng)和鐵嶺地區(qū)。

1 草坪產(chǎn)業(yè)及配套機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀

目前，一些國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了草坪產(chǎn)業(yè)化，成功培育出適應(yīng)不同地區(qū)和環(huán)境條件的草坪品種。這些草坪品種對(duì)氣候和土壤的要求相對(duì)寬松，幾乎所有適宜種植大田作物的土地都適宜種植草坪。近年來(lái)，我國(guó)城市化進(jìn)程持續(xù)推動(dòng)，草坪生產(chǎn)規(guī)模隨之?dāng)U大，所需人工成本也逐漸攀升。我國(guó)常用的除草方法主要為機(jī)械施藥除草，這種方法雖然效率較高，但長(zhǎng)期施用化學(xué)藥劑對(duì)土壤環(huán)境危害極大，且容易使雜草產(chǎn)生耐藥性，加大防除難度[1]。遼寧省氣候條件適宜草坪生長(zhǎng)，研究草坪生產(chǎn)機(jī)械可以促進(jìn)草坪產(chǎn)業(yè)發(fā)展。遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所與沈陽(yáng)億珠苗木有限公司合作成立了草坪機(jī)械研究課題組，自2016年以來(lái)對(duì)草坪及園林苗木機(jī)械進(jìn)行探索研究，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的摸索、試驗(yàn)，已在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。

草坪種植需要有充足的水源供應(yīng)，噴灌系統(tǒng)是常用的灌溉設(shè)備。在草坪種植前要對(duì)土地進(jìn)行專業(yè)的前期整理，包括翻土、旋耕、篩土和土地平整等步驟，需要使用篩土機(jī)、平地機(jī)等專業(yè)設(shè)備。在草坪生產(chǎn)過(guò)程中，播種、修剪、施藥、起苗等環(huán)節(jié)已有成熟的專用機(jī)械，如播種機(jī)、剪草機(jī)、打藥車、起苗機(jī)等。此外，草坪所需的肥料和農(nóng)藥產(chǎn)品也非常完善，包括專用的草坪肥料、除草劑及防治病蟲(chóng)害的各類藥劑。

2 火焰除草機(jī)研發(fā)背景

當(dāng)前，我國(guó)草坪生產(chǎn)主要依賴除草劑和農(nóng)藥來(lái)控制雜草和害蟲(chóng)。長(zhǎng)期使用除草劑和農(nóng)藥已經(jīng)對(duì)環(huán)境造成污染，導(dǎo)致土壤酸化、結(jié)構(gòu)緊實(shí)，影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。許多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)禁止使用這類化學(xué)品。為了替代傳統(tǒng)的除草劑和農(nóng)藥，需要探索研發(fā)新的設(shè)備和技術(shù)手段，如開(kāi)發(fā)和應(yīng)用生物控制技術(shù)、物理控制技術(shù)及機(jī)械除草等環(huán)保型替代方案，以利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

田間雜草對(duì)作物生長(zhǎng)會(huì)構(gòu)成威脅，使用化學(xué)除草劑雖然能夠減輕手工除草的負(fù)擔(dān)，卻帶來(lái)劇毒和二次污染問(wèn)題[2]，如百草枯和草銨膦已被禁用。國(guó)家環(huán)保部門正通過(guò)法律法規(guī)來(lái)規(guī)范農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用，以減少環(huán)境污染。農(nóng)田雜草控制通常結(jié)合人工和化學(xué)方法，前者主要利用機(jī)械翻壓或人力鋤草來(lái)進(jìn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而后者可能會(huì)產(chǎn)生藥害或農(nóng)藥殘留超標(biāo)問(wèn)題[3]。化學(xué)方法的弊端促使研究人員尋求更加環(huán)保的解決方案。

目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的除草劑包括硝磺草酮、乙莠滴辛酯、禾禾封、2，4-D丁酯等。這些除草劑雖然藥效較弱，但仍會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，影響其他作物生長(zhǎng)，尤其是對(duì)一些經(jīng)濟(jì)作物和藥用植物危害較大。草坪機(jī)械研究課題組以草坪生產(chǎn)實(shí)踐為基礎(chǔ)，成功研制出適用于草坪生產(chǎn)的新型除草設(shè)備，同時(shí)也適用于其他作物的田間管理，不僅大幅度降低了除草劑和農(nóng)藥的使用，而且符合高效、節(jié)能、環(huán)保的要求。

3 火焰除草機(jī)技術(shù)內(nèi)容

3.1 技術(shù)路線

技術(shù)路線如圖1所示。

3.2 技術(shù)參數(shù)

火焰除草機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

3.3 技術(shù)組成

3.3.1 溫度自動(dòng)控制技術(shù) 通過(guò)溫度傳感器和微電腦控制火焰溫度，利用軟件精確調(diào)節(jié)燃料流量，以確保燃燒熱能符合除草作業(yè)的溫度需求。

3.3.2 自動(dòng)點(diǎn)火技術(shù)和溫度控制技術(shù) 在市場(chǎng)現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，根據(jù)燃?xì)恻c(diǎn)火設(shè)備特點(diǎn)，對(duì)火焰除草機(jī)的點(diǎn)火裝置和溫度控制裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，使其適應(yīng)使用燃油或燃?xì)膺M(jìn)行農(nóng)業(yè)除草作業(yè)的技術(shù)需求。改造后的點(diǎn)火裝置可以確保除草作業(yè)安全可靠。

4 試驗(yàn)效果

2023年3月16日在山東濰坊進(jìn)行火焰除草機(jī)作業(yè)試驗(yàn)。火焰除草機(jī)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況如圖2所示。

通過(guò)試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，火焰除草機(jī)作業(yè)后，草籽達(dá)到滅活效果，火焰溫度控制較好，但在旋耕機(jī)主軸轉(zhuǎn)速、拋土角度和刀片排列方面還有待進(jìn)一步優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 卜釩.火焰除草土壤受熱特性及噴火參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)研究[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2022.

[2] 陳斌.除草新思路——火焰除草[J].中國(guó)花卉園藝，2012（20）：47.

[3] 周龍.火焰控草對(duì)農(nóng)田主要雜草群落特征的影響[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2019.