膜下滴灌甜菜区中耕除草机的结构及特点

2023年第1期
中　国　甜　菜　糖　业2023No.1文章编号:1002-0551(2023)01-0020-05
收稿日期:2022-11-21
作者简介:林柏森(1965-),男,内蒙古赤峰人,高级农艺师,主要从事甜菜栽培技术推广工作。

E -mail:baise@。

膜下滴灌甜菜区中耕除草机的结构及特点
林柏森1,贾玉洲2∗,赵孝如3,霍宝瑜4
(1.赤峰绿璐种业有限公司,赤峰024005;2.赤峰众益糖业有限公司,赤峰024005;
3.安琪酵母(赤峰)有限公司,赤峰024500;
4.赤峰元通工贸有限公司,赤峰024005)
摘　要:甜菜中除草机将耘、旋、耥各部分器具组合在一起,以四轮车牵引和动力输出为动力,同时实现耘地、旋地、耥地功能。

由于中耕将膜下滴灌平作的栽培形式改为膜下滴灌垄作栽培模式。

同一台机械上耘、旋、耥功能相互补充,既达到了中耕的目的,又达到了除草的目的,通过甜菜生育期中耕两次,将垄作的优点体现在膜下滴灌甜菜栽培上,膜下滴灌甜菜中耕后,起到了集雨节水、改善土壤理化状况、减少除草剂用量的作用。

关键词:甜菜;中耕;除草;膜下滴灌
中图分类号:S566.3 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1002-0551.2023.01.004
0　前言
膜下滴灌是甜菜栽培方式的一种[1],滴灌带
铺在地表之上而在地膜下面[2],膜两侧种植甜菜,利用自然降雨和滴灌地下水提供甜菜生长发育所需水分。

华北地区膜下滴灌甜菜一般一膜两行、大垄双行的栽培方式,膜上两行甜菜行距35.0cm -
40.0cm,相邻两膜之间大行行距60.0cm -65.0cm,膜边据播种孔约12.5cm 左右,一般采用膜面宽为85.0cm 地膜,有10.0cm -12.5cm 地膜被近似垂直褶皱地埋入膜边两侧土内,田间有近60%-
65%的水平面积被地膜所覆盖。

传统甜菜地膜覆盖栽培方式中,膜的作用是提温、保墒、抑制杂草
[3-4]
,而膜下滴灌栽培方式中,地膜的作用除上
述三项功能外,膜还有如下功能:固定滴灌带、膜按前后、左右水平方向分布水分。

膜下长出的杂草因“灼伤”而死亡。

膜孔是水、热、气的通道,膜孔处即长苗也生长杂草。

膜下滴灌甜菜栽培模式中,杂草按数量多少分布在两膜之间的行间、膜孔处、膜破损处。

传统的地膜覆盖甜菜栽培方式中,要求
6月中下旬,将膜揭掉并将残膜带出田间
[5]
,在膜
下滴灌甜菜的栽培方式中,也有揭膜要求的报
道[6],但实际操作中,在6月中、下旬,几乎都不接膜,地膜一致保留在收获前。

关于甜菜地除草有两种观点:化学除草为主、机械除草为辅和机械除草为主、化学除草为辅。

二者各有优缺点,化学除草即用除草剂除草,化学除草作作业幅宽、作业时间短、作业效率高,但是除草剂污染环境[7]和威胁人类身体健康[8],除草剂造成土壤板结、危害土壤健康。

除草剂对甜菜本身也有危害,造成甜菜减产。

此外,甜菜化学除草,还需要同时考虑甜菜的苗龄和杂草的草龄,因杂草种类不同,还要考虑除草剂种类的搭配[9],需充分考虑作业时天气情况[10]和周围农作物的种植情况和除草剂残留情况[11]。

机械除草即通过中耕进行除草,中耕在除去行间杂草的同时,还能疏松土壤,改善土壤透气状况,有利于甜菜块根形成和土壤微生物活动[12]。

传统的中耕是耪地、耘地、耥地三项农事操作,传统的中耕是借助人力、蓄力或机器来完成的。

机械除草无需考虑草龄,只要甜菜苗龄允许中耕时便可中耕,中耕对环境无污染,有些根系强壮的杂草如甜菜地经常可见的苋菜、龙葵、苍耳、黎科灰菜等,使用机械除草效果更好。

传统中耕作业效率低、作业幅宽度受到限制。

化学除草和机械除草二者的共同点是一次除草不彻底,化学除草和机械除草至少都需要两次,二者都需人工辅助除草。

膜下滴灌条件下中耕除草机的设计思路是:根
据膜下滴灌栽培方式的特点,对传统农机具进行了改进,加大了除草的作业幅,将耪地、耘地、耥地三项功能于一身,克服除草剂和传统耕作除草功能的不足。

1　膜下滴灌条件下甜菜中耕除草机的主要结构(见图)
1-横梁,2-牵引架构,3-限深轮,4-齿轮转换器,5-传动箱,6-动力输入轴,7-动力输出轴,8-前铧,9-旋耕单元, 10-后铧,11-挡板,12-弹性支杆,13-后横梁。

图1　中耕除草机结构图
1.1　横梁、牵引架、限深轮、齿轮转换器、传动箱、
后横梁
横梁和牵引架构成了中耕除草剂的整体架构。

牵引架外观呈近似等腰三角形状,两条边焊接横梁的上方,两条边相交处向前有一悬挂点,另外两个悬挂点在牵引架的前侧,牵引架三个悬挂点所在平面和横梁所在上下方向垂直平面平行。

限深轮在横梁的前侧,限深立柱通过顶丝垂直固定在横梁前侧,限深立柱底部向前弯曲,前端装限深轮。

齿轮转换器固定在横梁中间后侧的托板上面,齿轮转换器向前侧伸出的动力输入轴和向两侧伸出的动力输出轴。

传动箱上下垂直固定在横梁两端的后侧。

后横梁和横梁平行,和链接在两个传动箱后部伸出的两条臂(图中未标出)组成类似“口”字的方架。

1.2　前铧、旋耕单元(由旋耕盘、旋耕刀组成)、
后铧
前铧、旋耕单元、后铧三者构成一个完整的除草单元,三者构成一个整体。

前铧在限深轮的后侧,通过顶丝分别规定在左右两个传动箱的前侧;旋耕单元由旋耕圆盘、旋耕刀两部分组成,旋耕圆盘固定在旋耕动力输出轴的两端,每个旋耕盘固定
3把旋耕刀;后铧立柱通过顶丝固定在后横梁梁上。

1.3　动力输入、动力输出、齿轮链条传动系统
齿轮转换器的前轴为动力输入轴,四轮车通过动力输入轴给齿轮转化器输入动力。

齿轮转换器的两侧为动力输出轴。

传动箱内装有齿轮、链条传动系统(图中未标出),传动箱上下两端分别装有轴承、齿轮,两端齿轮通过链条连接。

传动箱上端轴承被称之为旋耕动力输入轴,下端被称之为旋耕动力输出轴。

1.4　机器保护及附属装置系统
齿轮、链条系统由传动箱的外罩和油封保护链条不进杂草和泥土;旋耕盘的两侧、上边、后部都有挡板保护。

此外还有弹性支杆、一系列套管等附属装置(图中未标出)。

2　中除草机构除草单元的排列方式及工作原理
2.1　前铧、旋耕单元、后铧的排列方式
前铧、旋耕机构、后铧三点一线。

由于采用膜下滴灌的栽培方式,被膜覆盖的部分不能进行中耕,由于四轮车的轮距和甜菜行距两方面因素的限制,两行中耕除草机的两套除草单元之间只能相隔一膜,除草单元各部分以膜为对称轴,在膜的两侧对称平行排列。

两套除草单元和四轮的车轮分别在同一行内,如果是四行的中耕除草机,同样也是两套除草单元分别和四轮的车轮在同一行内,另两套除草单元分别在相邻的两膜之间行内。

2.2　中耕除草剂的工作原理
通过调节限深轮可以调整整个除草单元的入土深度,前铧和后铧都可以通过调整各自立柱的上下高度。

前铧和后铧一旦固定好,它和整个机器是相对固定的,前铧和后铧一旦固定好,其入土深度靠限深轮调节,前铧和后铧是靠四轮的牵引力和四轮同向运动。

齿轮转换器带动左右两侧的两个动力输出轴转动,两个动力输出轴靠近横梁的两端都是花键轴,靠花键套连接传动箱上端旋耕动力输入轴,旋耕动力输入轴转动和旋耕动力输出轴上都装有齿轮,齿轮间靠链条连接,旋耕输入轴通过齿轮、链条系统带动传动箱下端除草机构的动力输出轴
转动。

旋耕动力输出轴带动旋耕盘转动,旋耕盘再带动旋耕刀转动。

旋耕原盘和旋耕刀在旋耕动力输出轴的带动下向前旋转前进的,旋耕圆盘行进的方向和四轮行进的方向是一致的。

旋耕刀旋转轨迹和四轮运动方向垂直,每把旋耕刀在土壤中的运动轨迹是一条不规则的弧形。

前铧、旋耕单元、后铧的作用并不相同。

前铧的作用是“耘地”,前铧较窄,入土较浅,作业幅窄,前铧首先破开土壤表层并除掉位于两垄之间的一部分杂草,位于前铧两侧的杂草则除不掉。

通过调整旋耕盘在旋耕动力输出轴的位置,可以扩大或缩小旋耕作业幅度,旋耕刀入土有一定的深度,它不但破除了行间的土壤板结,在打碎坷拉的同时,将入土较浅的须根系杂草连根旋起并打碎,将大草从根部砍断,一般砍断位置入土有一定深度,将根或茎秆打碎,同时起到了抖动土的作用,即使杂草的根不被打碎,在太阳的暴晒下也会干枯死亡。

旋耕刀的作用是“旋地”,旋耕刀作业幅度较前铧作业幅度宽,旋耕刀刀锋方向向内,旋耕刀的刀尾不伤害地膜。

由于旋耕动力输出轴安装传动箱的下端,两个旋耕相对旋耕刀的作业幅度不闭合,不闭合的部分被前铧和后铧犁起。

后铧的作业幅较前铧宽,后铧的入土深度比前铧深,后铧的作用是“耥地”,一方面在行间形成了一条“中耕沟”,同时将遗留被旋耕刀切断并遗留在土层内杂草的残根犁出来。

3　中耕除草机工作特点
3.1　中耕除草机集耘、旋、耥三项功能于一体
中耕除草机设计思路新颖、简单、实用,将“耘”、“旋”、“耥”的功能集于一身。

即达到了“中耕”的目的,又达到了“除草”的目的,每个除草单元的三个部分功能相互补充,克服了各自的缺点。

在四轮动力的牵引下,耘、旋、耥措施按先后依次进行,耘地部分在前端,是一个小犁铧子,它除掉一部分草,并且将土分向两边,分开的范围是有限的,被犁起的草也分向两边,但是,部分被犁起的草还有生命力,遇雨后会继续成活。

中耕除草机在旋地过程中,旋耕刀作业幅度较前铧宽,旋破土壤板结层,将杂草打碎,前铧犁到两侧的土又部分流入沟内。

中耕除草机最后一道工序耥地,后铧的作业幅度较前铧宽,接近旋耕的宽度,后铧入土深度较前铧和旋耕刀入土深度深,明显形成一“中耕沟”,中耕沟上宽下窄。

无论前铧还是后铧和传统的中耕机原理是一样的,都有着共同的缺点:不能调整作业幅的宽度;传统的中耕铲锄往往是被切掉主根的杂草又坐回原处,遇到降雨后杂草又复活了,除草不彻底;土壤墒情不好的情况下,松土效果不理想,容易起“坷拉”。

中耕除草机则一次性除掉行间不同苗龄的可见杂草,并且破除土壤板结,旋碎土块和草根,使行间土壤疏松。

3.2　使甜菜栽培不用或少用除草剂成为现实
由于采用膜下滴灌的栽培方式,地膜以下的杂草被膜抑制或是被膜“烤死”,中耕除草机作用不到的地方是膜孔和小垄两侧的膜边。

中耕除草机除去的是行间草。

除去膜边草和膜孔草需辅助人工。

除草剂即作用于草也作用于甜菜,由于草的种类、草龄不一致,使用化学除草剂也不能一次除去甜菜地杂草,也需辅助人工。

但是辅助的范围不单是膜边和膜孔,两膜之间的行间草也需辅助人工。

两行中耕除草机每天有效作业面积是4-5公顷,工作效率高,并且风天也可以作业,所以,使用中更除草机后可以不用除草剂,或是少用除草剂,只对膜边和膜孔杂草进行精准控制喷洒除草剂即可。

3.3　充分利用降雨,实现甜菜栽培节水灌溉
近年来由于华北农业的迅速发展,地下水超量开采,造成了华北地下水资源短缺[13]地下,华北地区降水量偏少,全年只有300mm-350mm左右。

就甜菜、玉米、马铃薯三中作物的需水系数而言,甜菜的需水系数比玉米稍小一些,但比马铃薯需水系数大,甜菜单位面积产量高,所以甜菜耗水量大[14],我国邻国日本年降水量1000mm左右[15]。

日本甜菜单产较中国甜菜单产高的其中原因之一是降雨充分。

我国采用膜下滴灌栽培乃无奈之举,地膜污染土壤环境[16-18]。

膜下滴灌栽培方式,由于约70%的地面被膜覆盖,降雨时形成的径流量大[19],30%不被膜覆盖的部分土壤板结,下雨时形成地表径流流向田外,甚至带走养分。

两次中耕除草后,在两行地膜间形成了约13.0cm-15.0cm 的中耕沟,并且沟内土壤疏松,增加雨水沟内渗入,能够充分接纳和储藏雨水,当膜上两垄甜菜干旱时,中耕沟内储藏的水分又能侧向补水[20],满足甜菜生长发育的需要。

华北地区7约初结束中耕,一般需中耕两次,华北降雨时期大多集中在7月、8月、9月三个月。

300mm-350mm的降水相当
于每亩灌溉200m3-230m3的灌溉水量。

3.4　便于提高或降低块根周围土壤温度、湿度
两次中耕除草后,由原来的平作变成了垄作栽培。

夏季气温高会导致膜下土壤的温度高,据国外温室控制条件下甜菜栽培研究资料[21]:当甜菜块根温度超过20℃时含糖会下降。

中耕除草机作业后,由于地膜两侧有中耕沟,因而膜下覆盖的土壤热量容易从中耕沟两侧沟壁散发出去,特别是夜间降温快,昼夜温差变幅大,利于作物生长和干物质的积累[22]。

除此之外两侧沟壁也是膜下土壤与外界进行气体交换的场所,当块根土壤温度低时,由于采用大垄双行方式栽培,两膜之间的中耕沟更容易接收阳光的照射,中耕沟两侧沟壁升温快,又容易将热量传递给甜菜周围的土壤。

如果膜下土壤湿度过大,又容易从两侧沟壁排湿。

3.5　人为创造耕层,改善土壤理化状况,利于甜菜
生长
中耕除草后,形成了垄作栽培的形式。

中耕改变了土壤的理化性状,增加土壤孔隙度,降低土壤容重,改善土壤环境[23],由于中耕沟的存在,两膜甜菜形成相对的上垄栽培,膜两侧土壤对甜菜块根水平压力减小。

同时,由于中耕沟接纳雨水的作用,底层土壤疏松,有利根系的生长[24],提高肥料利用率[25],利于甜菜产量的提高。

4　小结
甜菜中耕除草机集耘地、旋地、耥地三项功能于一体,三项功能相互补充,既达到了中耕的目的,又达到了除草的目的,中耕除草机对除去行间大草的效果好,使用中耕除草机后,可以省去或减少甜菜除草剂的用量,减少对环境的污染,在甜菜苗龄允许中耕的情况下即可中耕,不用过分考虑草龄。

通过两次中耕后,起到了集雨节水、调节土壤温湿度,改善土壤理化状况的作用。

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Structure and Characteristics of Weeding Machine for Interplanting
in Sugarbeet Area of Drip Irrigation Under Plastic Film
LIN Bai -sen 1,JIA Yu -zhou 2∗,ZHAO Xiao -ru 3,HUO Bao -yu 4
(1.Chifeng Green Jewel Seed Co .,Ltd .,Chifeng 024005;
2.Chifeng Zhongyi Sugar Industry Co .,Ltd .,Chifeng 024005;
3.Angel Yeast (Chifeng )Co .,Ltd .,Chifeng 024500;
4.Chifeng Yuantong Industry and Trade Co .,Ltd .,Chifeng 024005)
Abstract :Sugarbeet weeding machine combines weeding,rotating and ploughing tools together,powered by four -wheel traction and power output,while the function of weeding,rotating and ploughing can be realized.Be⁃
cause of intertillage,the cultivation form of drip irrigation under plastic film was changed to ridge cultivation mode under plastic film.The functions of weeding,rotating and ploughing on the same machine complement each other,which not only achieves the goal of intertillage,but also achieves the goal of weeding.The advanta⁃ges of ridge cultivation are embodied through intertillage twice during sugarbeet growing period.After intertill⁃age,it has played the role of rainwater harvesting and water saving,improving soil physical and chemical condi⁃tions,and reducing herbicide dosage.
Key words :Sugar beet;Intertillage;Weed;Drip irrigation under plastic film
公益宣传———珍爱湿地,保护自然
中国现代化是人与自然和谐共生的现代化
第十四届《湿地公约》缔约方大会在湖北武汉召开。

珍爱湿地,人与自然和谐共生”为大会的主题,成为展示新时代我国生态文明建设的目标。

人与自然是生命共同体,大自然是人类赖以生存发展的基本条件。

近年来,我国把生态文明建设作为关系中华民族永续发展的根本大计,从思想、法律、体制、组织、作风上全面发力,开展了一系列根本性、开创性、长远性的工作,我国生态文明建设和生态环境保护发生历史性、全局性变化,人与自然和谐共生的中国正在从蓝图变为现实,中国式现代化正走在绿色环保、生态良好、环境友好的康庄大道上。

如何实现人与自然和谐共生是人类文明发展的基本问题,也是我国面临的重大时代课题之一。

在人类走向工业化、现代化的进程中,西方发达国家普遍走的是一条“先污染后治理”的道路,在创造巨大物质财富的同时,也加速了对自然资源的攫取,人与自然深层次矛盾日益显现。

十年来,我们坚决抛弃轻视自然、支配自然、破坏自然的现代化模式,坚持可持续发展,坚定不移走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路,有力推动了人与自然和谐共生的现代化建设。

今天,当云南大象北上南归吸引全世界的目光,当绿色冬奥成为美好的时代记忆,以绿色为底色的中国式现代化,树立起人类现代化新的文明标杆。

每个人都是生态环境的受益者,也是保护者、建设者。

新时代新征程,携手同心、不懈奋斗,我们一定能汇聚起更加磅礴的力量,建设人与自然和谐共生的现代化,共建更加美丽美好的家园。