有机农业生产中果园机械化除草的现状与发展趋势

2020-12-16 15:52杨欣伦
四川农业科技 2020年5期
关键词:除草杂草果园

杨欣伦

(成都农业科技职业学院,成都 温江 611130)

1 引言

所谓有机农业(Organic Agriculture)是遵照特定的农业生产原则,在生产中不采用基因工程获得的生物及其产物,不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质,遵循自然规律和生态学原理,协调种植业和养殖业的平衡,采用一系列可持续发展的农业技术以维持持续稳定的农业生产体系的一种农业生产方式。有机农业的产生与发展不仅能够帮助解决现代农业所面临的一系列问题,如土壤活性和土壤肥力下降,化肥和农药等化工制品的过度使用对环境造成污染和能源消耗,生态平衡破坏等;而且还有助于促进农业可持续发展,提高农民收入,发展农村经济[1-4]。所以说,有机农业是能够促进环境、社会和经济良性发展的农业生产系统。

2 杂草的影响及主要防治方式

在有机农业生产中杂草是影响有机果园果树生长发育的主要因素之一,对果树的危害主要表现在与果树争水分、争养分、引发病虫、干扰光照等方面。据统计,杂草造成的有机果园减产为10%~20%,草荒严重的果园,甚至会出现幼树不能适龄结果或结果后树势衰弱,寿命缩短,果小色差,病虫果率增加,果品质量下降,商品率低。因而,科学有效地防治草害是一项保证果树健康生长,实现果品高产、优质的关键技术[5-6]。

目前,国内外有机果园的杂草防治技术主要采用物理除草方法、农业防治、生态治草和生物防治等方法,其中物理除草方法应用最广、效率最高。物理除草方法主要包括人工除草、机械除草和物理除草。根据研究表明,与除草剂除草、蒸汽除草、火焰除草等除草方式相比,机械除草是最具成本效益的除草方式[5,7],是有机果园和有机农业发展不可或缺的组成部分。

3 有机果园除草机械现状

与发达国家相比,我国农业的机械除草技术整体相对落后,国内果园除草机械相对于农田除草机械平行对比来看,果园除草机械的发展时间相对较短,设备也相对落后。我国20世纪60年代开始研究果园除草机械,大部分果园除草机械将农田、耕地使用的除草机经改造后用于果园除草,当时果园除草机械以手扶拖拉机为动力。70年代,辽宁省法库县农机推广站通过研发改进,以东风-2型收割机主机为机械动力源,设计出果园大田一体除草机械,达到了一机多用目的。黑龙江省农业机械工程科学研究院研究的325-2型中耕除草机,针对小型通用旋耕机的改制技术,旋耕机机架为主体,通过更换除草部件,满足高低不平的不同地形的除草要求,大大提高果园除草机械机具的除草效率[8-9]。

近几年多用途复合型作业机械相继出现。如烟台市农业机械科学研究所研发的3ZP-1600型苹果中耕除草机,具有自动避让功能的幅宽可调铲式松土与除草机构,可一次性完成苹果园中的行内株间杂草清除、松土保墒作业,使苹果园中耕除草环节完全实行机械化[10];南京农业大学周俊等人研发的智能除草机器人[11],行走导航最大偏差能控制在2.5cm以内,以强化学习为基础,结合模糊逻辑理论的自学习导航控制方法,使智能除草机器人能够在未知环境中不断积累完成预定任务的知识,增强了智能除草机器人适应复杂农业环境的能力。目前,我国果园除草机械产品品种、配套性产品质量、技术水平、智能化程度都有了很大的提高。

4 有机果园除草机械发展趋势

为了提高除草精度,减少伤苗率,降低能耗,果园除草机械应朝着智能化、仿生化和多技术联合化发展,使果园机械除草技术在有机农业生产中得到更多的应用并发挥更大的作用。

4.1 智能果园除草机械装备及技术

智能机械除草是指除草机械具有智能识别功能,能够识别或感知杂草的分布信息、位置、密度等生长情况,进而指令除草执行部件精确去除杂草的技术。应用机器视觉技术识别农田杂草的研究较多,比较成熟的专用杂草识别产品如美国NTech公司生产的WeedSeeker。补充了机器触觉技术视觉识别技术,该技术利用触觉传感器与被测物体的接触感知与接触不同被测物的触觉不同,补充视觉所不能识别的情况,如杂草与作物的相互遮掩情况。如果将机器视觉技术与机器触觉技术相融合,在一定程度上可提高水田杂草的识别精度。除草机上配套杂草智能识别系统,实现智能识别杂草并完成机械除草,则能够提高除草效果,减少除草过程中对果苗或果树的的损伤。

随着现代计算机技术和现代信息技术、现代控制技术在除草机械上的广泛与综合应用,果园杂草智能识别技术、果园田间自动导航技术、果园GPS定位技术,高智能、高精度的机、电、液、气一体化等诸多新技术,越来越受到科研院校及企业的广泛关注,是今后长期除草机械发展的重要方向。

4.2 仿生机械除草装备及技术

仿生机械除草是对自然界中生物的特有性能和行为进行模仿,将其结构特征、运动机理以及行为特征运用到除草机械的设计中,完成仿生机械除草。自然界的生物经过千万年优胜劣汰的进化过程,形成了具有特殊功能的本领[12]。某些昆虫的特殊形状的咀嚼或切割口器、土壤动物的遇黏不粘功能,如果能够应用机械仿生的相关理论,融合土壤动物和昆虫口器的生物特性,设计仿生除草关键部件,便能够改善除草效果、降低机械能耗、提高工作效率。因此,具有仿生特性除草机械,是果园机械除草技术发展方向之一。

4.3 多技术联合除草

多技术联合除草将多种除草技术,如机械除草技术、化学除草技术、生物除草技术、保护性耕作技术以及其它方式等有机结合在一起,能够大幅度提高果园的除草效率和除草效果。在多方位的联合发展的方向下,实现一机两用或者一机多用,在同一机械动力下快速配置、配套新的果园除草机械、机具,适时提高果园除草机械的通用性和适应性。因此,合理、有效地将机械除草技术与其它各种除草技术有机结合,形成系列化的联合除草技术,也是果园除草机械技术发展趋势之一。

5 结语

随着除草剂减量防除和有机果园草害控制技术的发展,结合当今社会的消费升级,有机食品需求量的逐年增加,机械除草技术将以其独有的优势在果园杂草控制中起到重要作用。通过结合机器视觉技术、导航技术、仿生技术、多技术联合等多个发展方向,研制高效、高精度、智能化且与农艺相融合的果园除草机械已经是有机水果机械化生产的迫切需求,同时也为农业机械新技术在果园除草机上的应用与研究提供了发展方向。

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