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摘 要： 摘要：園藝草害一直是阻礙農業生產發展和威脅綠色生態安全的一個重要因素，科學有效地進行除草控草，是實現園藝作物綠色安全、優質高產的關鍵。我國果蔬茶園的除草控草、園藝草坪的修剪管理受用工難、用工貴的因素制約，對園藝除草裝備的需求極為迫切。為此
摘要：園藝草害一直是阻礙農業生產發展和威脅綠色生態安全的一個重要因素，科學有效地進行除草控草，是實現園藝作物綠色安全、優質高產的關鍵。我國果蔬茶園的除草控草、園藝草坪的修剪管理受用工難、用工貴的因素制約，對園藝除草裝備的需求極為迫切。為此，本文分析國內外園藝除草裝備的研究現狀，結合我國園藝特有的實際情況，指出該領域現存的問題，以及未來研究的重點和方向。
關鍵詞：園藝作物,除草機械,修剪,研究現狀,發展趨勢
果蔬茶類經濟作物和草坪類觀賞植物的園藝栽培、管理過程中離不開除草環節，雜草對園藝作物的危害有爭水、耗養、誘發病蟲、影響光照等，如雜草造成果園減產、果品質量下降，雜草影響茶園茶葉的產量和質量、增加病蟲害等，因此，果蔬茶園的除草控草是一項非常重要的工作[1]。
園藝草坪因具有凈化空氣、保持水土、減少噪音、保護視力和調節溫濕度等功能，已逐步發展成為一項新興產業，但隨著勞動力緊缺、人工工資不斷增加等問題的出現，園藝草坪的修剪管理成本居高不下，嚴重制約了我國草坪業產業化的發展。隨著除草裝備的較快發展，園藝割草機逐漸從體積龐大、功能單一向小巧輕便、通用和適應性強的方向發展。
目前，國外的割草機械能適用從旱田到水田、從牧場到荒地、從果園到草坪等不同的土壤條件。我國的園藝割草機大部分從國外進口，機具體積龐大、價格昂貴，不適應國內的消費水平和作業需求，且機具使用、維護和維修困難。本文將全面介紹園藝除草裝備的國內外研究現狀，結合我國園藝實際情況，分析其存在的問題，并展望未來發展趨勢。
1園藝除草機械化技術研究進展
1.1國外研究進展
國外對機械除草技術的研究始于20世紀50年代，至今已有近70年的研究歷史。目前，國外的除草機械裝備研究起步早、發展成熟、自動化程度高，質量好、功能齊全，能很好地滿足作業要求。在果園除草方面，美國的除草機械技術比較完善，機具品種齊全，性能可靠，如JD970滾刀式除草耙，其刀軸的動力由行走帶動，滾切刀外緣的刀刃隨著驅動切斷草根，實現除草目的，具有效率高、能耗小的優點，且采用滾動切割除草的方式，不會發生堵塞的問題。日本的除草機械型號很多，有輕、中、重型之分，其工作部分使用尼龍除草絲、除草刀盤和圓鋸盤可以滿足不同高度枝條的除草需求[1]。
英國FlexWing6000旋轉割草機，配套58kW以上拖拉機，可根據不同用戶的要求折疊或展開切割板，最大割幅達6m。新西蘭UFO型懸掛式雙圓盤割草機，該機綜合了圓盤式和滾筒式的主要特點，采用上傳動錐形圓盤式，可以將割下的牧草向后上方挑起并拋擲成蓬松快干的草條;設計的罩式前擋板可使作物在切割前堆攏成一排寬而低的草束，便于切割，可節省25%的切割力，割茬高度靠滑掌調節，整機結構簡單[2]。
美國研發的EM60型割草機，主要用于牧草收割、高爾夫球場等大型草坪修整的割草機，該機配套18～35kW四輪拖拉機，割幅1470mm，結構緊湊、性能先進。英國Hesston的1275型往復式割草機具有國際領先水平，該機采用往復式雙動割刀，割刀速度為1800行程/min，兩邊各有一個平衡飛輪，起到減少振動和輔助切割的作用;采用可調浮動彈簧，使割刀能完全自由浮動，且護刃角方便可調，可適合不同地勢及作物狀況[3-4]。
1.2國內研究進展
我國割草機的研發仍處于初級階段，與國外發達國家相比有很大差距。黑龍江省畜牧機械化研究所汪德眾等人研制的9GYS-0.85型盤式甩刀割草機(如圖1所示)，該機配套11kW四輪拖拉機，采用前懸掛方式;動力由發動機通過皮帶經傳動裝置傳遞給驅動盤，驅動盤帶動割刀旋轉，將草割下并鋪成帶狀;自由盤與地面凸起處接觸，以緩和瞬間沖擊力，與彈簧共同起到仿形作用。該機生產率可達到0.33～0.4hm2/h，割茬高度可達到0.03～0.04m。
內蒙古農業大學的趙滿全等人研制出9YG-130型雙圓盤割草機，并對切割部件進行動力學分析，得出最佳的部件結構和作業參數，通過性能試驗表明，設計滿足割草機對草業技術要求，重割碎草率得到有效降低[5-6]。中北大學潘變等人設計了9G-1.4型往復式果園割草機，如圖2所示，配套18.4kW的拖拉機，通過萬向傳動軸將拖拉機后置的動力前置，并設計動力分配箱將動力傳給鋪放所需的立軸和割倒所需的臥軸上;作業過程中，往復式割刀將草割倒，由帶撥齒的鏈條將草整齊鋪放[7]。
北京林業大學盧希誠等人對步行操作式草坪割草機的旋刀裝置進行優化，該機采用4輪支承行走，動力機的輸出軸與旋刀裝置直聯驅動的方式，如圖3所示。通過對比試驗，結構表明研制的旋刀裝置能改善空氣流動性能而噪聲又較低，耳旁噪聲88dB(A)，割草機噪聲80dB(A)[8]。南京理工大學的梁醫等人針對割草刀片的制動性要求，設計了一種電磁式刀片離合制動多功能離合器，結果表明該離合器離合響應速度快、制動效果好，且與市面上常見的發動機主軸與刀片直聯的傳動方式相比，有過載保護功能[9]。
此外，梁醫等人還基于人機工程學對草坪割草機的操作和防護系統進行設計，最終得到了操作把手的長、寬、高和安裝角度的適宜取值范圍，以及刀片護罩和排草口的結構尺寸應滿足的條件[10]。安徽農業大學李兵等人設計了一種小型自走式茶園除草機，該機主要由發動機、傳動系統、行走機構、除草部件、限深裝置、操縱系統及機架等組成，如圖4所示。
其中，除草部件是針對南方丘陵小田塊茶園作業環境設計的，刀片以螺旋線的形式均勻安裝在除草輪圓柱上，相鄰的除草刀片順序入土，左右兩側除草輪對稱安裝。通過4因素3水平的正交試驗，得出除草輪轉速為350r/min、機具前進速度0.8m/s、除草深度30mm、除草刀個數為6時機具除草和控草效果最優，此時的除草率為80.7%。
雖然近年來國內的割草機械有所發展，但總體機械化水平還是很低。國外的割草機械裝備雖已發展成熟，但大多是針對大型的草場、牧區設計的，割幅大、機器體積大、功能單一，不能在國內的山地、梯田和小田塊種植的草地、果蔬茶園中靈活行走，且割草機具價格昂貴不適應國內的消費水平[11]。因此，急需研制可靠性高、經濟實用，適合在大小草場、果蔬茶園和園林等特殊種植環境中作業的割草機械產品。
2我國園藝除草機械化技術存在的問題
目前，我國園藝除草裝備水平還比較低，與發達國家相比仍存在較大的差距。分析其原因主要體現在4個方面。
1)園藝除草裝備技術研究缺乏深入性和系統性。目前，國內的園藝除草或草坪修剪工作大多是用大型草場、牧區的割草機械來完成的，對園藝除草技術與裝備研究或是通過單純改變動力驅動方式、縮小機具尺寸，或是簡單地將大型作業機械轉移到園藝內作業，缺少對園藝除草技術裝備系統、深入地研究，導致機具適應性差、可靠性和作業質量差，割草機械難以形成產品被推廣使用。
2)機具作業功能單一、通用性差。現有的園藝割草機具大多只能完成將雜草、草坪等植物進行割倒鋪放和粉碎鋪灑，無法在同一個機具上實現對各種雜草、草坪等植物進行快速、高質量的修剪、割倒、粉碎、鋪灑和收集功能。機具的通用性較差，如草坪修剪機具無法在果園中進行除草作業等，導致機具利用率低、生產成本高。目前，國內缺少能滿足園藝草坪維護管理要求、園藝果蔬茶園栽培管理要求等的通用機械裝備。
3)機具可靠性、靈活性和操作穩定性差。國內的園藝割草機雖然種類繁多，但由于機具設計不合理，缺少疲勞測試和可靠性試驗，農民在使用過程中仍發現存在諸多問題，如往復式割草機工作振動大、適應性差;固定盤式割草機功耗大、使用不方便等。此外，因機具體積龐大導致田間轉彎困難，地頭過寬造成浪費，經濟效益低下。
4)作業人員勞動強度大。現有的園藝割草機具在作業時，因體積龐大、靈活性差，在空間狹小、坡度大、障礙多和邊角地帶，仍以人工除草割草為主，且機具沉重，作業人員勞動強度大、易疲勞、生產效率低。
3我國園藝除草機械化技術發展趨勢
針對國內園藝除草裝備存在的問題，結合果蔬茶園的園藝割草除草、草坪修剪等技術裝備需求，在汲取國外先進經驗的基礎上，未來要有重點、有步驟地研制開發出適用于園藝草業、果蔬茶園和園林作業的輕簡型多功能園藝除草作業機具，主要從3個方面開展研究工作。
1)園藝除草裝備應向靈活輕便的方向發展。我國受土地規模的限制和園藝作物傳統種植模式的影響，市面上主要針對大型的草場和牧區設計的割草裝備，因割幅寬、體積大，在果蔬茶園和小地塊草坪中不能靈活行走，機具通用性差、利用率低。為了促進園藝割草機在我國的推廣和發展，急需研發出一種適宜作業空間狹小的密植果蔬茶園和分散田塊的輕簡型園藝割草機。
2)園藝除草裝置應向技術多元化與裝備的多功能方向發展。近年來，園藝除草裝備的設計研發由傳統機械式逐漸向集成機、電、液、氣、控技術于一體的綜合度較高的復雜裝備發展，使裝備的結構簡化、控制靈活，適應性和智能化水平大大提升。此外，機具的功能也由單一的割倒鋪放或粉碎鋪灑，增加了修剪、鋪放、揀拾、粉碎、鋪灑和收集等功能，具有省時、高效、節省成本、一機多用等特點，備受農民的青睞。提高裝備的作業功能和作業穩定性是我國園藝除草機械的發展趨勢。
3)園藝割草裝備需提高適應性和通用性。園藝作物的栽培密度、土壤性質和地形地勢不同，在一定程度上會限制割草裝備的結構尺寸。目前出現除草機因尺寸較大難以入園、爬坡性能差、難以在坡地作業等諸多問題。結合草的生長密度和高度、倒伏程度、莖稈力學特性等，分析除草的共性關鍵技術，研制開發結構緊湊、操作靈活、更換方便的除草機，適應多種園藝作物的管理作業需要，一機多用、一機多能，可大大增加裝備的使用率，降低作業成本，提高農民的經濟效益，并對促進果蔬茶園、綠化草業和園林等發展具有重要意義。
4結束語
近年來，農民因嚴重缺乏合適的除草機械裝備，造成果蔬茶園產量低、草坪修剪成本增加、種植草業豐產不豐收問題。目前，我國現有園藝除草機大部分是國外進口，機具體積龐大、價格昂貴，不適應國內的消費水平和作業需求。
國內自主研發的園藝除草機具作業功能單一、適應性差、碎草質量差、缺少碎草收集功能，以及動力平臺尺寸重量大、操作沉重、平臺利用率低、單位面積平均動力保有量大等缺點，難以得到推廣和應用。今后，需要圍繞園藝果蔬茶園的栽培管理要求、園藝草坪的維護管理要求，研發和推廣輕簡型多功能園藝除草裝備，突破核心關鍵技術，提升裝備的可靠性、適應性、通用性和智能化水平。
參考文獻
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園藝方向期刊推薦：《園藝學報》(月刊)創刊于1962年，是由中國園藝學會主辦的學術性期刊，刊登果樹、蔬菜、西瓜甜瓜和觀賞植物等方面示曾發表過的學術論文、研究報告、研究簡報、專題文獻、綜述，經過審定或鑒定的新品種、新書介紹。主要欄目：研究論文、研究報告、研究簡訊、新品種、綜述、新書介紹、動態與信息。
