一種處理田間殘留地膜的裝置

趙洪祥，邊少鋒*，馮士成，鄒云峰，方金宇

（1.吉林省農業科學院,吉林 長春 130033；2. 吉林省榆樹市紅星鄉農業站，吉林 長春130411 ；3. 吉林省鎮賚縣煙草專賣局，吉林 白城 137300）

一種處理田間殘留地膜的裝置

趙洪祥1，邊少鋒1*，馮士成2，鄒云峰3，方金宇2

（1.吉林省農業科學院,吉林 長春 130033；2. 吉林省榆樹市紅星鄉農業站，吉林 長春130411 ；3. 吉林省鎮賚縣煙草專賣局，吉林 白城 137300）

本文介紹一種通過水火協作來處理田間殘留地膜的裝置，闡述了該裝置的產生背景、特點、結構和具體實施方式，解決了目前生產上處理殘留地膜存在的問題，對于地膜技術的進一步推廣應用具有重要意義。

水火協作；殘留地膜；裝置

1 水火協作處理田間殘留地膜的裝置產生背景

地膜技術的應用極大地促進了我國農業的發展，地膜使用量持續增加，應用區域分布范圍日益擴大，地膜覆蓋的作物種類也不斷增加。隨著地膜的大量應用，殘留地膜造成的白色污染不但嚴重影響了農業生產的進行，而且對農業環境的安全與健康也構成了巨大的威脅。首先，殘膜破壞了土壤結構，降低了耕地質量；第二，殘膜影響了作物生長，導致作物減產；第三，由于大量殘膜存在，在進行耕地、整地、播種等農事操作時殘膜經常會纏繞在農機具上，妨礙農事操作；第四，地膜丟棄在田間地頭影響環境景觀；第五，農膜殘片經常會隨著作物秸稈被牛羊等家畜誤食，導致牲畜中毒死亡；第六，由于回收不力，農民經常會在地里焚燒殘膜，地膜燃燒會產生氯化氫、二惡英等有害氣體，造成大氣污染。農田殘留地膜的污染具有一定的累積性，覆膜年限越長，污染越嚴重；殘留地膜主要分布在耕作層，但由于各地農作措施的不同，殘膜在各層次中分布的數量也不一致；殘膜受農事耕作和農膜使用情況的影響，土壤中殘留地膜主要有片狀、卷縮圓筒狀和團狀等，他們在土壤中呈水平、垂直和傾斜狀分布。

目前人們主要通過地膜回收裝置來對田間地膜進行處理，然而地膜回收的作業成本較高，并且回收不徹底，效果不理想，對農民造成一定的負擔，影響了農民使用地膜的積極性。因此，迫切需要一種新型的非回收式的田間殘留地膜處理裝置投入生產，來推動地膜技術的推廣應用。

在這種情況下，筆者考慮在“不回收殘膜”和“改變殘膜形態”上做文章。不回收殘膜，意味著直接在田間處理，一般就是焚燒，必然造成大氣污染，但是適度燒烤并不會造成大氣污染，卻改變了殘膜的形態，使其卷曲呈顆粒狀。顆粒狀殘膜在土壤中雖然不會分解，但是并不會阻斷養分和水分的運輸，也不會纏繞根系和影響農事操作，同時還能提高土壤的通透性和孔隙度。正是基于這些考慮，筆者團隊研制了一種通過水火協作來處理田間殘留地膜的裝置，并且已經獲得專利。

2 水火協作處理田間殘留地膜裝置的特點

這種通過水火協作來處理田間殘留地膜的裝置包括車身主體、液化氣罐、水箱、旋耕取土裝置和傳送帶。所述液化氣罐和所述水箱設置在所述車身主體的前方，所述旋耕取土裝置通過懸掛機構與所述車身主體的動力輸出機構連接，所述傳送帶設置在所述旋耕取土裝置后面，所述傳送帶通過連桿與所述旋耕取土裝置的轉軸連接；所述車身主體后面還設置有蓋板，將所述蓋板的寬度方向定義為橫向，所述蓋板底部靠近所述旋耕取土裝置依次設置有沿橫向延伸的土層刮片、噴水裝置和加熱裝置，所述傳送帶后面設置有擋土板，所述擋土板與所述蓋板連接，所述懸掛機構和所述傳動帶都位于所述蓋板下方，所述液化氣罐通過輸氣管將氣體輸送給所述加熱裝置，所述水箱通過水管將水輸送給噴水裝置。

所述噴水裝置包括多個噴水嘴，加熱裝置包括至少兩排噴火嘴；旋耕取土裝置為逆旋轉，這樣土壤從裝置上部落到傳送帶上；蓋板為鋼板做成，厚度為3～5mm；裝置的支撐輪設置在所述傳送帶的后方。

本裝置提供的田間殘留地膜的處理裝置通過改變田間殘留地膜的形態，放棄了回收殘留地膜的傳統思路，采用改變殘膜的形態的方式來處理殘留地膜，具有以下優點：（1）不必把殘膜從土壤中分離出來，省去大量的人力、物力；（2）采用噴水和火焰處理殘膜，改變殘膜的形態，轉變了殘膜回收的理念；（3）對土壤進行加熱處理，可有效殺死土壤中的蟲卵；（4）在處理殘膜過程中，旋耕了一遍土壤，使土壤更加疏松，更好地透水、透氣，提高了耕地質量；（5）減少了殘膜帶來的污染；（6）保障作物生長不受殘膜限制。

3 水火協作處理田間殘留地膜裝置的結構和具體實施方式

水火協作處理田間殘留地膜裝置的具體結構如圖1所示，包括車身主體1、液化氣罐2、水箱3、旋耕取土裝置4和傳送帶5，本實施例中，傳送帶5為耐火材質，主要用于接送土壤，車身主體1可為拖拉機。液化氣罐2和水箱3設置在車身主體1的前方，旋耕取土裝置4通過懸掛機構6與車身主體1的動力輸出機構連接，傳送帶5設置在旋耕取土裝置4后面，傳送帶5通過連桿7與旋耕取土裝置4的轉軸連接。

車身主體1后面還設置有蓋板8，將蓋板8的寬度方向定義為橫向，蓋板8底部靠近旋耕取土裝置4依次設置有沿橫向延伸的土層刮片9、噴水裝置10和加熱裝置11，土層刮片9控制傳送帶5上土層的厚度，保證土層受濕均勻，土層內部殘膜受熱充分，噴水裝置10用來噴濕土壤，防止土壤內的殘膜燃燒，加熱裝置11用于加熱土壤，使土壤中的殘膜被燒烤成顆粒狀。傳送帶5后面設置有擋土板12，擋土板12與蓋板8連接。液化氣罐2通過輸氣管13將氣體輸送給加熱裝置11，水箱3通過水管14將水輸送給噴水裝置10。

本裝置處理過程主要分為兩部分，第一部分為旋耕取土裝置4可逆轉旋耕取出耕層土壤，并可以調節深度，取出的土直接送到傳送帶5上，包括土壤中的殘膜均被旋耕取出；第二部分為處理殘膜部分，噴水裝置10用水分噴灑殘膜，避免被火焰直接點燃；然后為加熱裝置11對殘膜進行加熱，本裝置的加熱控制裝置，可以調控火焰的熱度，使殘膜被燒烤成顆粒狀。

本裝置中，噴水裝置10包括多個噴水嘴，火焰大小、噴火嘴與傳送帶5的距離均可控，加熱裝置11包括至少兩排噴火嘴。

旋耕取土裝置4為逆旋轉，耕層土壤可從旋耕取土裝置4上部落到傳送帶5上，耕層土壤在傳送帶上先后受到噴水裝置10和加熱裝置11的處理，耕層土壤中的殘膜被燒烤成顆粒狀。

懸掛機構6和傳送帶5都位于蓋板8下方，使得旋耕取土裝置4和傳送帶5處于半封閉狀態，只有下面沒有封閉，防止土壤、殘膜四處飛濺，同時提高了裝置內的溫度、適應高溫需求，蓋板8為鋼板，鋼板的厚度為3～5mm，優選3mm和5mm。

本裝置還包括支撐輪15，支撐輪15設置在傳送帶5的后方。

本文提供的處理田間殘留地面的裝置是殘膜處理的一個全新的方式，對于多年應用地膜的地區以及膜下滴灌技術的推廣和地膜的應用意義重大。

具體實施過程如下：啟動該裝置，拖拉機低速運行，帶動旋耕取土裝置4，該裝置高速逆旋轉，取出一定深度的土壤，全部輸送到緊隨其后的傳送帶5上；土層刮片9控制傳送帶5上土層的厚度，使土層厚度均勻一致；噴水裝置10可以控制水量，保證殘膜不被點燃，同時土層不至于因為過濕而與傳送帶5沾在一起；噴水后的土層隨后被兩排噴火嘴組成的加熱裝置11進行加熱，整個土層中的殘膜被加熱而卷曲、收縮，變成顆粒狀塑料顆粒，隨傳送帶5散落回土壤中。殘膜原先在土壤中呈片狀、卷縮圓筒狀和團狀，呈水平、垂直或者傾斜狀分布，破壞土壤結構，影響作物生長，妨礙農事操作；但現在通過本裝置改變了殘膜的形態，使殘膜呈顆粒狀，則殘膜在土壤中并不會阻斷養分和水分的運輸，也不會纏繞根系；顆粒狀殘膜雖然不會分解，但可作為土壤中的介質，能提高土壤的通透性和孔隙度。

圖1 通過水火協作來處理田間殘留地膜的裝置示意圖

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S223.5

A

1671-0711（2017）04（下）-0172-02

國家玉米產業技術體系(CARS-02-38)；公益性行業（農業）科研專項經費項目(201203031-07-01)；公益性行業（農業）科研專項經費項目(201303125-2)；國家科技支撐計劃課題(2013BAD07B02)；吉林省科技發展計劃項目（2015GJLS006NY）。

* 為通訊作者。