殘膜回收機(jī)撿拾裝置研究

[摘要]地膜覆蓋種植技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，能夠提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)高效發(fā)展，但土壤中殘膜含量急劇增加，破壞了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。目前殘膜回收設(shè)備存在工作不可靠、殘膜容易纏繞機(jī)械部件、撿拾殘膜不徹底、回收成本高等問題，殘膜回收裝備的種類約為100種，但技術(shù)不成熟、與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不配套。本文歸納了有關(guān)殘膜撿拾機(jī)構(gòu)的研究?jī)?nèi)容，概括了殘膜回收技術(shù)的研究方法，分析了殘膜回收技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題，以期為新型殘膜回收機(jī)的研制提供理論基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]殘膜;撿拾裝置;研制

中圖分類號(hào)：S223.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

地膜覆蓋技術(shù)具有增產(chǎn)增效、抑制雜草、保溫增濕等作用，因此被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。但是由于地膜回收不干凈，土壤中逐年累汁增加殘膜碎片，破壞了生態(tài)環(huán)境，阻礙了農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展。日前回收殘膜有人工撿拾和機(jī)械化回收兩種方法，人工撿拾殘膜勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、撿拾不干凈、需大量勞動(dòng)人員;機(jī)械化回收殘膜成本高、裝備容易損壞、效率低、對(duì)土壤壓實(shí)強(qiáng)度大、裝備功能單一^[1]。土壤內(nèi)殘膜含量超過一定數(shù)量時(shí)，會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)、降低微生物活力、降低土壤貯存水分的能力。

連續(xù)使用地膜4年左右的土壤，若不及時(shí)撿拾殘膜，玉米和棉花的產(chǎn)量將下降10%左右，其他農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量也有明顯降低。殘膜回收裝備按照作業(yè)季節(jié)可分為苗期殘膜撿拾裝備、收獲后殘膜撿拾裝備、播前殘膜撿拾裝備^[2]。苗期殘膜比較完整、回收比較容易、殘膜回收裝備相對(duì)簡(jiǎn)單，但大部分地區(qū)苗期不宜回收殘膜;收獲后殘膜撿拾裝備一般與耕整地機(jī)械或者秸稈粉碎機(jī)械聯(lián)合使用，一次性下地作業(yè)，減小對(duì)土壤的壓實(shí)、降低殘膜回收成本，但聯(lián)合作業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作不可靠、撿拾效率低;播前殘膜已經(jīng)破碎成小塊且強(qiáng)度較低，不容易回收殘膜，殘膜撿拾裝備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、撿拾效率較低、成本高。目前亟待研制適合我國(guó)國(guó)情的殘膜回收裝備，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展^[3]。

1 國(guó)內(nèi)外殘膜回收機(jī)研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外殘膜回收機(jī)研究現(xiàn)狀

以色列是研究地膜回收較早的國(guó)家之一，利用收卷機(jī)回收地膜，效果較好。以色列所用地膜較厚、強(qiáng)度高，主要幫助種子發(fā)芽、保墑保溫，作物出苗后收膜，地膜在田間停留時(shí)間較短、強(qiáng)度高，利于地膜的同收利用。歐美國(guó)家一方面推廣高強(qiáng)度、耐老化地膜，另一方面積極開發(fā)研制新型地膜，使地膜在土壤中自動(dòng)分解為無害物質(zhì)。殘膜回收問題是世界性難題，國(guó)外主要采用高強(qiáng)度加厚膜，在苗期時(shí)期揭膜回收，地膜完整利于回收作業(yè)，回收的地膜統(tǒng)一集中處理。另外國(guó)外積極研發(fā)可降解地膜、紙質(zhì)農(nóng)用地膜，但是可降解地膜價(jià)格高，目前還處于試驗(yàn)階段，不能夠大面積推廣應(yīng)用^[4]。

1.2 國(guó)內(nèi)殘膜回收機(jī)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)對(duì)殘膜回收機(jī)的研究已有60多年的歷史，研制出的機(jī)型有100余種，但大部分的機(jī)型還不成熟，不能大面積推廣應(yīng)用。苗期殘膜回收機(jī)主要用于棉花、玉米等作物中耕時(shí)期回收殘膜，苗期地膜使用時(shí)間短、損壞不嚴(yán)重，有利于揭膜作業(yè)，撿拾殘膜機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、效率較高，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的MS-2型苗期殘膜回收機(jī)、新疆農(nóng)科院農(nóng)機(jī)化所研制的MSM-3型苗期殘膜回收機(jī)為代表機(jī)型^[5]。收獲后殘膜回收機(jī)一般與耕整地機(jī)械聯(lián)合作業(yè)，減少機(jī)具下地次數(shù)，降低殘膜回收成本，收膜部件有伸縮桿齒式撿拾滾筒、彈齒式拾膜部件、鏟式起茬殘膜撿拾部件和齒鏈?zhǔn)绞漳げ考斋@后殘膜同收部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、可靠性不高，對(duì)破損小塊殘膜回收率低。播前殘膜回收機(jī)也可與整地機(jī)械聯(lián)合作業(yè)，殘膜回收率較高，尤其對(duì)破碎成小塊殘膜回收率較高，典型的機(jī)型有新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的釘齒式殘膜回收機(jī)^[6-7]。

2 殘膜回收機(jī)撿拾裝置

2.1 釘齒式殘膜撿拾機(jī)構(gòu)

釘齒式殘膜撿拾機(jī)構(gòu)見圖1。釘齒鉸接于滾筒表面，與滾筒共同轉(zhuǎn)動(dòng)，推桿與擺桿軸頭鉸接，推桿繞著擺桿軸頭轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)隨著方鋼管聯(lián)動(dòng)，使得方鋼管可擺動(dòng)、調(diào)整。

撿拾殘膜時(shí)，凸輪帶動(dòng)推桿沿凸輪槽軌跡運(yùn)動(dòng)，推桿拉回方鋼管，釘齒伸出方鋼管長(zhǎng)度最大時(shí)，釘齒扎取土壤中的殘膜。脫膜作業(yè)時(shí)，凸輪帶動(dòng)推桿轉(zhuǎn)動(dòng)，將方鋼管推至釘齒的最上端點(diǎn)過程中，方鋼管上的壓板將釘齒上的殘膜碎片與釘齒分離，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸膜;釘齒穿過方鋼管，釘齒具有擺動(dòng)間隙，不會(huì)發(fā)生卡死現(xiàn)象，減小釘齒與方鋼管和壓板間的摩擦力，提高作業(yè)效率。

該機(jī)構(gòu)由新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)與阿克蘇精準(zhǔn)農(nóng)機(jī)制造有限責(zé)任公司聯(lián)合研制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撿拾殘膜和卸膜，屬于播前殘膜回收機(jī)構(gòu)，對(duì)小塊殘膜撿拾效果較好，解決破碎小塊殘膜難撿拾的難題，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其關(guān)鍵部件容易變形，還需進(jìn)一步完善。

2.2 彈齒式殘膜撿拾機(jī)構(gòu)

彈齒式殘膜撿拾機(jī)構(gòu)見圖2。此彈齒能承受較大的變形且能夠繞軸做微小的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此起到很好的緩沖作用。通過鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪帶動(dòng)鏈條和彈齒轉(zhuǎn)動(dòng)，彈齒在繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中撿拾土壤表層的殘膜，卸膜裝置將彈齒上的殘膜刷至集膜箱中，重復(fù)撿膜、卸膜這個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)連續(xù)撿拾殘膜。彈齒式殘膜撿拾機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、工作可靠，但僅僅撿拾土壤表層的殘膜，不能撿拾土壤耕層內(nèi)的殘膜。

2.3 曲軸桿齒式殘膜撿拾機(jī)構(gòu)

曲軸桿齒式殘膜撿拾機(jī)構(gòu)見圖3。當(dāng)桿齒運(yùn)動(dòng)至曲軸的下方時(shí)，桿齒入土撿拾地膜;當(dāng)桿齒運(yùn)動(dòng)至曲軸上方時(shí)，卸膜板脫下桿齒上的地膜^[8]。在農(nóng)作物苗期，該裝置回收地膜，主要適用于棉花、玉米等作物，動(dòng)力由鏈輪傳動(dòng)曲軸，曲軸帶動(dòng)桿齒轉(zhuǎn)動(dòng)。桿齒的間距、桿齒的長(zhǎng)度、撿拾機(jī)構(gòu)的幅寬適應(yīng)于新疆棉花種植模式，降低傷苗率、避免桿齒碰觸作物莖稈，但土地凹凸不平時(shí)，桿齒不能調(diào)節(jié)入土深度，造成殘膜撿拾不干凈^[9-10]。

3 結(jié)論

目前研制成型的殘膜回收機(jī)有100余種，但大部分殘膜回收機(jī)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求不配套，不能大面積推廣應(yīng)用，導(dǎo)致殘膜嚴(yán)重污染環(huán)境。日前殘膜回收機(jī)的研究主要集中在撿拾裝置，提高殘膜的回收率，已有的殘膜撿拾裝置回收完整的殘膜較容易，但對(duì)于小塊破碎的殘膜撿拾率低。收膜機(jī)構(gòu)易受到機(jī)械沖擊，受力變形，出現(xiàn)故障，殘膜與土壤、根茬混在一起，殘膜與土壤不容易分離，所以仍需要對(duì)膜土分離機(jī)構(gòu)進(jìn)行更深入的研究。殘膜回收是節(jié)能、減排的有效途徑之一，要想徹底解決殘膜污染環(huán)境問題，須探索新方案。

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