國內外殘膜回收裝備的研究現狀及發展趨勢

河北頂呱呱機械制造有限公司 李挺 聞朝華 馬世龍

為了提高作物單產，地膜覆蓋栽培技術在國內外都得到了廣泛應用，隨之而來的白色污染也越發嚴重。我國于20 世紀70年代引入地膜覆蓋技術，隨著技術推廣，地膜每年用量達到數十萬噸，而且逐年遞增，但是由于沒有完善的配套回收機械設備，大量的殘膜無法得到很好的回收處置，它們被翻蓋到土壤下面，日復一日，年復一年，土壤中的殘膜數量逐年累積，嚴重影響到了土壤的土質以及農作物的生長環境。清理出的殘膜被棄置在田邊、地頭，趕上大風天氣，部分殘膜被吹得房前屋后到處都是，甚至掛在樹梢枝頭，給當地環境造成“視覺污染”，影響農村環境景觀。

大量剩余殘膜長時間埋于土壤之中，這些農用地膜中大都含有聚乙烯和聚氯乙烯，殘膜中裹挾的這些物質，每當降雨，橫七豎八散落在土壤深層的殘膜除了阻礙雨水滲透，影響土壤呼吸之外，還會將這些有毒物質揮發到土壤中，進而影響土壤中的微生物生長，從而破壞有益微生物的繁殖代謝，最終影響到農作物的質量和產量。農作物播種后，如果種子落在土壤的殘膜上，發芽之后農作物根系難以向下生長，根系生長較淺，生長中后期根底不穩，很容易造成秧苗倒伏、作物減產。

另外，由于長時間使用地膜，土壤中的殘膜越來越多，近些年來，這些殘膜甚至都影響到了一些機械化農機具的正常操作，比如：播種機械因為土壤中殘膜過多，造成播種孔堵塞，播種不均勻，質量低，后期出苗后需要人工補栽。

各國使用的農用地膜分解能力差，大概需要幾百年的時間才能夠完全降解。由此可以看出殘留的農膜對農作物的生長影響十分嚴重，因此為了保障土地工作質量，凈化農業環境，防止耕地生產能力下降，我們要進一步做好殘膜機械化回收工作。

1 國外研究現狀

殘膜回收是全世界各個國家都面臨的一個非常棘手的問題。無論國內外，農田殘膜回收的問題都是影響農業技術發展的一大難題，美國、日本等一些發達國家，在19 世紀60 年代就開始研發制造符合當地國情的殘膜回收機具。歐美等發達國家，經濟技術基礎雄厚，采用了綜合治理技術，例如采用厚度0.02～0.05mm 的抗拉強度大、耐老化的薄膜，大概能用2 到3 年，其產生的危害比小得多，其他國家也因為所處地理位置不同，自然和生產環境不同，對于殘膜回收機具的使用也各異。但是由于國外實際應用的地膜較厚，所以回收時地膜還較有韌性,所以他們的地膜回收機結構比較簡單，沒有太多的可借鑒結構和經驗，其主要構成部分是起膜鏟和卷膜輥, 殘膜成卷回收便于處理和再應用，研究的重點在于卷膜輥的線速度和機具的前進速度的匹配上。

在日本，地膜厚度最小為0.01 mm，其覆膜周期1.5～3 個月，再加上日本獨特的地理位置，覆蓋在地膜上的土壤主要成分是火山灰土，土壤疏松容易起膜，而且使用期短，地膜本身的厚度大、強度也大，所以回收相對容易，可以保持較大片回收，所以日本的地膜回收裝置結構簡單。

英國和蘇聯都是釆用懸掛式的收膜機具，作業時先用松土犁疏松壓在地膜上的土壤，然后在人力的幫助下將殘膜收集到羊皮網或金屬網上，最后將收回的殘膜清洗干凈。

2019 年美國設計的一種聯合地膜回收機，先將膜上作物收割，然后疏松膜邊土壤，疏松后由撿拾機構將殘膜從地表拉起，然后運輸到集膜箱中，該裝置在撿拾地膜前設有清潔系統，可清理膜面雜質。

以色列也是研究殘膜回收機起步較早的國家之一,同樣因為使用的地膜厚度大，揭膜時地膜依然具有高強度彈性，回收時通過簡單的卷收即可，法國研制的殘膜回收機具也是卷筒式。

2 國內研究現狀

20 世紀70 年代，我國大范圍推廣地膜覆蓋技術，我國西北旱作業糧食區幾乎進入了“全膜時代”。但是地膜覆蓋栽培技術有效促進了農業生產發展的同時也帶來了殘膜污染問題，在使用地膜的過程中如何提高殘膜回收率，減少土壤中殘膜數量，就成為現階段農技工作者需要重點研究的問題。

地膜覆蓋技術能夠改良和提高莊稼的出苗率，但是在莊稼收獲以后要及時回收殘留在土壤中的地膜，避免污染土壤和浪費塑料資源。發展地表殘膜回收機械是治理殘膜污染的有效方法，殘膜的再生利用是保護環境，變廢為寶，防治殘膜污染的關鍵所在。

我國現有的農用殘膜回收裝備數量眾多，類型各異，功能相對較為單一，農機質量較差，使用性能一般，整體回收率相對較低，效果差異較大，所選擇的殘膜回收機械的適應性普遍不強，我國最早研究殘膜回收技術至今已經三十多年了，種類頗多，根據農藝要求和收膜的時間來劃分，大致可以分為出苗前回收機、出苗期殘膜回收機、秋后回收機等。

2.1 苗前收膜機械

我國播前地膜回收主要采用地膜卷收技術，該機械基本是由機械龍骨、機械支撐輪、除草機、地膜切割刀具、起膜鏟和地膜卷揚機等部件組成。地膜的主要作用是在農作物出苗之前提高和保持土壤溫度，出苗之前的農膜基本上都是完整的，這個時候進行地膜回收大部分可以再利用。但是由于當季氣候多變，回收機械數量有限，集中收膜導致機力不足，且作業時間短，這個時間段收膜也存在一定難度。

2.2 苗期收膜機械

因為國外非常注重對耕地的保護和資源的回收再利用，苗期收膜機械的研究發展與我國相比較為先進，目前市場上的苗期殘膜回收機具大都以進口機械為主，但是因為我國國情特殊，農戶使用農膜后很少考慮農膜的回收再利用，所以選擇的時候不管是厚度還是價格上，都與國外有不同。因為地膜厚度質量比國外的厚度小，耐拉強度小，此類進口機械的受力傳動完全依賴地膜本身的抗拉伸性能，所以在殘膜回收的作業過程中，經常斷裂，工作效率低。

2.3 秋后殘膜回收機械

秋后機械、人為導致地膜破損嚴重，但是此時的地膜基本上能保持連續，且有彈性，這個時間進行地膜回收，比播前回收效果要好，所以我國對于秋后殘膜回收機械的研究制造相對較多。秋后殘膜回收是指在作物收獲之后，下次耕種之前進行的殘膜回收，主要針對的是當季的農殘膜。但是如果作物回收時是先粉碎秸稈再回收農膜，就會導致殘膜中雜質太多，從而降低殘膜的回收率，且殘膜回收機械的作業成本、工時都會增高，同時回收的殘膜無法進行回收再利用。選擇在秋后進行殘膜回收，主要是考慮到有些旱作區采用的是膜下滴灌，所以苗期不適宜進行殘膜回收。因此目前國內秸稈還田與殘膜回收聯合作業機是研發重點，但由于研發時間較短，國內殘膜回收技術還不成熟。

3 研究趨勢

各國由于國情不同，選擇農膜厚度和強度也不一樣，所以導致國內外對殘膜回收裝備的研究方向也不一樣。國外由于地膜厚度大，強度大，回收機械主要是依靠殘膜自身的拉力實現殘膜的卷集回收，所以研究的主要方向是卷集機構和清理機構。國內則不一樣，我國各地地理位置不同，選擇的殘膜回收時期也不同，而且選用的地膜大都厚度小，拉力小，回收時間不同，破損程度也不一樣，所以研究方向和國外的也不同，比如，秋后殘膜回收機械主要方向是秸稈粉碎與殘膜回收聯合一體化技術的研究。

西北等旱作區，基本上進入了“全膜時代”，眾多糧食作物，包括小麥、大豆、谷子等糧食種植已經離不開地膜了。南方作物蔬菜瓜果的種植為了防治雜草生長，也開始大量地使用地膜。所以不管是北方還是南方，大量地膜的使用，帶來的直接問題就是殘膜的回收難題，為了農業的可持續發展，減少殘膜對農作物以及環境帶來的污染，適合我國國情的殘膜回收裝備就必不可少，并且將會成為南北方都亟須的通用設備。

推進農膜回收利用是一項長期而又艱巨的任務，但我國農業到了必須加快轉型升級、實現綠色發展的新階段。轉變農業發展方式，推進綠色農業發展，是我國農業發展一項重要而緊迫的戰略任務。只有把地膜污染治理擺在突出位置，著力解決地膜回收利用問題，才能更好地推進農業綠色發展。我國也高度重視殘膜帶來的“白色污染”問題，近年，大部分省區將殘膜回收機械裝備列入了省級補貼目錄，并作為重點推廣的產品，殘膜回收裝備將成為補貼政策長期支持的農機產品。

目前，由于大馬力拖拉機的逐漸增多，殘膜回收機的發展趨勢是往聯合作業上發展，即先鏟除殘留的秸稈和根茬，再進行殘膜回收作業。一次性作業實現秸稈粉碎還田，滅茬，殘膜回收。

在殘膜回收方面，聯合作業機的研究方向主要是將秸稈粉碎機械、整地機械聯合起來，完成秋后的秸稈回收還田、殘膜回收以及松土等整地作業。在機械設計方面，運用虛擬樣機技術和現代機械設計方法對聯合作業機進行創新和改進，運用虛擬機械仿真技術取代傳統的田間試驗，以大大縮短機器的開發時間，降低其研究成本。

今后的發展趨勢是將多種作業機械結合形成聯合作業，一次性可完成兩項或多項作業，通過減少拖拉機的下地次數，還可減少油耗、降低機具作業成本、減少機具對土壤的壓實程度、節省作業時間，從而提高作業機具的工作效率，有效提高勞動生產效率。

由于我國基本國情以及技術原因，殘膜回收機械研究相對國外較落后，未來還有很長一段路要走，積極研制新型實用機械及可降解地膜刻不容緩，相關部門應給予大力支持和關注。由于可降解地膜的成本高，所以在我國很難大面積的進行推廣應用，未來很長一段時間，還是以當前所使用的塑料地膜為主，所以針對這種情況，研發適合我國國情的殘膜回收裝備是一個更容易實現的方法，應結合農村的實際情況，努力提高機械效率，降低作業成本，加大秸稈還田以及收膜聯合作業的研發力度。