淺談國內(nèi)外殘膜回收機的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

許光明 王浩宇 牛云鵬

摘 要：主要研究了國內(nèi)外殘膜回收機的發(fā)展現(xiàn)狀，以及國內(nèi)殘膜回收機的特點并剖析存在的問題，為完善殘膜回收機作業(yè)性能、提高殘膜回收效率提出了一些建議和意見。 并就未來的發(fā)展趨勢做了一些探討。

關(guān)鍵詞：殘膜回收機 、回收、現(xiàn)狀、研究

中圖分類號：S2 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20201030026

引言

20世紀(jì)70年代地膜覆蓋技術(shù)引入我國以來，以其保溫、保墑、保水、增產(chǎn)等顯著特點，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大經(jīng)濟效益，被稱為農(nóng)業(yè)中的“白色革命”。隨著地膜覆蓋種植技術(shù)的推廣，塑料薄膜的使用量迅速增加。然而，由于使用過的地膜難以被完整的回收，有大部分殘膜被翻入土壤，逐年累計，造成土地嚴(yán)重污染。據(jù)測定，我國某些地區(qū)，地膜殘留量少則45～75kg·hm-2，多則105～120kg·hm-2。我國大部分地區(qū)使用的薄膜為聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC），這種物質(zhì)在土壤中會存留200～400a而不降解，殘膜碎片影響了土壤對外界水分、養(yǎng)分的吸收，阻礙了土壤與外界的空氣交換，使土壤中的微生物難以存活，破壞了土壤中的團粒結(jié)構(gòu)，使農(nóng)作物難以生長。由于殘膜影響作物根系的生長，阻礙作物對水分和養(yǎng)分的吸收，使農(nóng)作物的產(chǎn)量下降。有資料表明：連續(xù)3a殘膜沒有清理的地塊，小麥產(chǎn)量下降2%～3%;玉米產(chǎn)量下降10%;棉花產(chǎn)量下降10%～15%。可見殘膜對作物生長的影響十分嚴(yán)重，只有治理殘膜污染才能保護(hù)農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境和保持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 殘膜回收機國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)的殘膜回收機發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

隨著地膜覆蓋種植技術(shù)的大力推廣，塑料薄膜的使用量迅速增加，產(chǎn)生了嚴(yán)重的地膜殘留的污染問題。由于我國廣泛使用的地膜厚度為0.007～0.01mm，與國外使用的地膜相比，厚度、強度等方面存在巨大差異，使用過的地膜難以被完整的收回，有很大部分殘膜被翻入土壤逐年增加，造成土壤的污染嚴(yán)重，影響了農(nóng)作物產(chǎn)量。

因此，我國的地膜殘留問題比國外要嚴(yán)重復(fù)雜得多，僅以吉林省為例，在大壟雙行種植區(qū)，已經(jīng)累積了2.4萬t的殘膜需要回收。

人工回收殘膜，勞動強度大，費工費時，回收效率低。所以，我國的科研機構(gòu)和企業(yè)對殘膜回收問題一直非常重視，投入了很多人力和物力進(jìn)行研究。

我國最早研究的殘膜回收機是20世紀(jì)70年代，至今已經(jīng)30多年了，已經(jīng)設(shè)計了多種類型，以農(nóng)藝和收殘膜時間劃分，主要分為苗前期回收機、秋后收膜機、耕層內(nèi)撿拾機、播前收膜機等。

上述幾種殘膜回收機的主要工作裝置是拾膜裝置、卸膜裝置、收膜裝置等，其中收膜裝置是殘膜回收機的關(guān)鍵部件。

國內(nèi)殘膜回收機收膜裝置的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種，伸縮桿齒式撿膜滾筒、彈齒式拾膜裝置、鏟篩式起茬拾膜裝置、輪齒式拾膜裝置、齒鏈?zhǔn)绞澳ぱb置等，每種形式各有優(yōu)點和短板，只能在一定范圍內(nèi)應(yīng)用。

國內(nèi)殘膜回收機卸膜、拾膜主要有刮膜輪、推膜板、傳送帶和推膜拉桿幾種形式。從卸膜效果來看，對于采用伸縮桿式撿膜滾筒收膜機構(gòu)的回收機，采用傳送帶卸膜比較可靠;對于采用彈齒式拾膜結(jié)構(gòu)的回收機采用推膜板比較合適;對于采用輪齒式收膜機構(gòu)和齒鏈?zhǔn)绞澳C構(gòu)的回收機，應(yīng)用傳送帶、刮膜輪、卸膜桿都比較理想。

國內(nèi)殘膜回收機集膜部件主要有2種，1種是集膜箱，另一種是卷膜輪，破損較重的，已經(jīng)成碎片的，用第一種效果較好;破損不嚴(yán)重，成條的，用第2種較好。

自20世紀(jì)80年代以來，經(jīng)過30多年的研究，國內(nèi)科研機構(gòu)開發(fā)成功了幾十余種型號的殘膜回收機。主要有以下幾種形式。

1.1.1 由甘肅省 科研機構(gòu)研制的是伸縮桿撿拾滾筒式，這種收膜機構(gòu)工作可靠，撿拾率高，但是機構(gòu)太復(fù)雜，價格略高（如圖1）。

1.1.2 由沈陽高校研發(fā)的彈齒式拾膜方式

由地輪帶動彈齒工作，收凈率高，結(jié)構(gòu)中有一個需要控制收膜彈齒工作位置曲線軌跡的軌道，便于脫模，加工難度很大，加工精度要求高。膜和雜草不能很好分離;

1.1.3 由內(nèi)蒙古科研單位研發(fā)的鏟式起茬方式

其工作時，就是前端鏟子連根茬、土、膜一起鏟起，經(jīng)傳送帶送到鼠籠式滾筒進(jìn)行土壤和根茬分離，工作可靠，收凈率高，但是能耗太大，不經(jīng)濟，根茬和膜纏繞在一起，不好分離，不利于回收再利用;

1.1.4 由新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)和新疆農(nóng)科院聯(lián)合研制的滅茬收膜一體作業(yè)機

只適合于新疆平作棉田作業(yè)區(qū)（如圖2）。

1.1.5 輪齒式和齒鏈?zhǔn)剑际敲缙谑漳ぃ鳂I(yè)期受限，性能不穩(wěn)定

無論哪種類型的殘膜回收機，都不完美，存在各種問題，就目前來說，有機具本身的設(shè)計問題，也有外因。外因包括使用地膜的規(guī)格，回收時所遇到的纏繞問題以及膜與土壤、雜質(zhì)的分離問題等。這就需要國內(nèi)的科研機構(gòu)加強合作，取長補短，提高理論研究，針對中國國內(nèi)千差萬別的實際情況，改進(jìn)結(jié)構(gòu)和工藝，進(jìn)行大量的田間試驗，解決地域和土壤等客觀條件的制約和限制。

2 國外的地膜回收機發(fā)展現(xiàn)狀

國外的地膜殘留問題也一直是困擾地膜覆蓋技術(shù)發(fā)展的一大難題，但由于歐美等發(fā)達(dá)國家，經(jīng)濟技術(shù)基礎(chǔ)雄厚，采用了綜合治理技術(shù)，殘膜的危害比中國小的多，各國因自然條件和生產(chǎn)條件不同，對收膜機械和器具使用不盡相同。英國和前蘇聯(lián)采用懸掛式收膜，工作時，用松土鏟將壓膜土耕松，然后將薄膜收到羊皮網(wǎng)或金屬網(wǎng)上。日本由于土壤都是火山灰，覆膜期短，膜厚度大，彈性好，收膜時纏繞扎在薄膜兩端的繩索，將地膜回收。目前發(fā)達(dá)國家主要采用2種方式。

使用光降解膜、生物降解膜、植物纖維降解膜等，這些膜在地里無作用后會自動降解，對環(huán)境沒有污染。

采用厚度0.02～0.05mm的抗拉強度大、耐老化的薄膜，一般能用2～3a。機械回收很容易，所以國外的殘膜回收機結(jié)構(gòu)比較簡單，回收機的主要工作部件是起膜鏟和卷膜輥，研究的重點是卷膜輥的線速度和機具的前進(jìn)速度相匹配上。

國外在發(fā)展新型農(nóng)膜技術(shù)的同時，也開發(fā)了一些農(nóng)用卷膜器具和機具，并申報了專利，例如：

1993年sawyer和Roberson開發(fā)了1種卷膜回收裝置，其工作原理是利用卷膜輥將地膜從地面卷起，該機具包含一個卷膜輥線速度和機具前進(jìn)速度相匹配的機構(gòu)。

1995—1997年，Books開發(fā)了1種殘膜裝置，這種機器利用振動裝置將地膜與土壤分離，將地膜制成小球回收。

1998年r.L.Parish發(fā)明了1個裝置，這種裝置利用液壓馬達(dá)的流量來調(diào)節(jié)卷膜輥線速度與回收機移動速度相匹配。

國外由于使用的地膜厚度0.02～0.05mm，抗拉強度大，可以重復(fù)利用，秋后揭膜少，地膜回收容易，沒有國內(nèi)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，因此國外的殘膜回收機結(jié)構(gòu)相對簡單，沒有太多的可借鑒結(jié)構(gòu)和經(jīng)驗。

3 殘膜回收機的發(fā)展趨勢

目前，由于大馬力拖拉機的逐漸增多，殘膜回收機的發(fā)展趨勢是往聯(lián)合作業(yè)上發(fā)展，即先鏟除殘留的秸稈和根茬，進(jìn)行殘膜回收作業(yè)。一次性作業(yè)實現(xiàn)秸稈粉碎還田，滅茬，殘膜回收。新疆農(nóng)科院研發(fā)的就是這種類型，適用于新疆不起壟的棉花種植區(qū);另外就是避開根茬進(jìn)行撿拾作業(yè)，這種方式節(jié)約能耗，避免了根茬等雜物與殘膜纏繞的問題，但是這種方式影響拾凈率，根茬附近的殘膜收不凈。未來，殘膜回收機將更加大型化、集成化、復(fù)雜化。

4 結(jié)束語

通過本文，大致了解了國內(nèi)外殘膜回收機的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，為改進(jìn)和完善殘膜回收機提供一些參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 嚴(yán) 偉，胡志超，周新星、徐弘博等.殘膜回收機拾膜機構(gòu)研究現(xiàn)狀及展望[J].農(nóng)機化研究，2016（10）：258-268.

[2]侯書林，胡三媛，孔建銘等.國內(nèi)殘膜回收機研究的現(xiàn)狀[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2002（03）：186-190.

[3]楊希晨，劉炳，龔軍.殘膜回收機的研究現(xiàn)狀及存在問題[J].新疆農(nóng)機化，2006（05）：15-17.

[4]李明洋，馬少輝.我國殘膜回收機研究現(xiàn)狀及建議[J].農(nóng)機化研究，2014，36（06）：242-245，252.

[5]張佳，張宇濤，董黎明等.國內(nèi)殘膜回收機械研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2014（04）：29-30，33.

[6]祁禹衡，楊永發(fā)，許蓬勃，孫兆柱.殘膜吸附實驗臺的設(shè)計與試驗[J].農(nóng)機化研究，2021，43（04）：70-74.

[7]康曉悅，陳學(xué)庚，趙巖，王東偉，何曉寧，緱海嘯，周敦興.齒帶式殘膜回收機脫膜裝置的設(shè)計與試驗[J].農(nóng)機化研究，2021，43（04）：161-166，173.

[8]羅勇軍，王吉奎，趙永滿，王征，唐永飛.柵條式清雜裝置機理分析與優(yōu)化試驗[J].農(nóng)機化研究，2021，43（04）：174-178+184.

[9]克衣木·阿不都熱合曼.談吐魯番市殘膜回收機械化作業(yè)現(xiàn)狀[J].農(nóng)機使用與維修，2020（03）：121.

[10]徐國鋒.殘膜回收機械化技術(shù)研究、應(yīng)用與建議[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2020（02）：78.

[11]靳偉，白圣賀，張學(xué)軍，周鑫城，馬少騰.彈齒式殘膜回收機參數(shù)優(yōu)化及試驗[J].農(nóng)機化研究，2020，42（09）：186-190.

[12]卡那特，張興瑤，李維軍，王輝.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第八師農(nóng)田殘膜含量及在土壤中分布情況[J].農(nóng)業(yè)工程，2020，10（01）：45-47.

[13]蔣德莉，陳學(xué)庚，顏利民，張若宇，王昭宇，王明恩.農(nóng)田殘膜資源化利用技術(shù)與裝備研究[J].中國農(nóng)機化學(xué)報，2020，41（01）：179-190.

（責(zé)任編輯 周康）