國(guó)內(nèi)典型殘膜撿拾裝置應(yīng)用分析及建議

摘要：覆膜栽培種植技術(shù)發(fā)展至今在促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)增收的同時(shí)也帶來(lái)不可忽視的殘膜污染問(wèn)題。在殘膜回收作業(yè)中，殘膜撿拾裝置起到舉足輕重的作用。為推進(jìn)國(guó)內(nèi)殘膜回收機(jī)械領(lǐng)域的種類(lèi)細(xì)分工作，以國(guó)內(nèi)典型殘膜撿拾裝置為出發(fā)點(diǎn)，首先分別介紹摟膜彈齒排、挑膜彈齒排、殘膜撿拾滾筒的工作特點(diǎn)，接著分別介紹各類(lèi)殘膜撿拾裝置在殘膜回收機(jī)上的應(yīng)用情況，然后從撿拾裝置的作業(yè)效果、作業(yè)環(huán)境及對(duì)象、裝置耐用性三個(gè)方面分析現(xiàn)有殘膜撿拾裝置的應(yīng)用局限性，最后結(jié)合中國(guó)殘膜污染現(xiàn)狀對(duì)殘膜撿拾技術(shù)的發(fā)展提出優(yōu)化結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)耐用性、提高信息化水平以及鼓勵(lì)創(chuàng)新等相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：殘膜；撿拾裝置；殘膜回收機(jī)；局限性分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S233.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095?5553 （2024） 11?0253?07

Analysis and suggestions on the application of typical domestic residual film pickup devices

Tang Zhikun1， 2， Wang Min1， He Yuze1， Ying Yukun1， Cao Silin1， Lu Yongtao1

（1. Institute of Mechanical Equipment， Xinjiang Academy of Agricultural Reclamation Sciences， Shihezi， 832000， China;

2. College of Mechanical and Electrical Engineering， Shihezi University， Shihezi， 832000， China）

Abstract： So far， the development of mulching cultivation technology has not only promoted the increase of crop yield and income， but also brought the problem of residual film pollution that cannot be ignored. In the residual film recovery operation， the residual film pickup device plays an important role. In order to promote the classification of domestic residual film recycling machinery field，the typical domestic residual film pickup device is used as the starting point of this article， firstly， the working characteristics of the rake film tine row， pick film tine row， and residual film pickup drum were introduced separately， then， the application of various residual film pickup devices on residual film recycling machines was introduced separately， and the application limitations of the existing residual film pickup device were analyzed from three aspects such as the operating effect of the pickup device， the operating environment and objects， and the durability of the device， finally， based on the current situation of residual film pollution in China， suggestions for optimizing the structure， enhancing durability， improving information technology， and encouraging innovation in the development of residual film pickup technology are proposed.

Keywords： residual membrane; pickup device; residual film recycling machine; limitation analysis

0 引言

地膜覆蓋技術(shù)由日本在20世紀(jì)中葉開(kāi)創(chuàng)，可以起到對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行保溫保墑、防旱防澇、預(yù)防蟲(chóng)害的作用，對(duì)農(nóng)作物的增產(chǎn)大有裨益[1， 2]，20世紀(jì)70年代中國(guó)引進(jìn)該項(xiàng)栽培技術(shù)，在80年代初進(jìn)行了大面積推廣與應(yīng)用[3]。2022年，中國(guó)農(nóng)作物耕種面積達(dá)到了1.28×105 khm2，應(yīng)用地膜覆蓋技術(shù)的農(nóng)作物耕種面積近1.75×104 khm2，2022年的地膜使用量高達(dá)1 342 kt，占全球地膜使用率的80%以上。大面積的地膜覆蓋給農(nóng)民帶來(lái)了顯而易見(jiàn)的糧食增產(chǎn)率，但由于國(guó)內(nèi)大面積使用厚度較薄、結(jié)構(gòu)易破損的傳統(tǒng)地膜，回收性較好的高強(qiáng)度地膜與污染性較小的可生物降解膜尚未大面積推廣，加上部分農(nóng)民的防范意識(shí)不足，每年也造成了200～300 kt的農(nóng)田地膜殘留難以回收。大量難以降解的殘余地膜造成了嚴(yán)重的“白色污染”，不僅會(huì)降低土壤質(zhì)量，破壞生態(tài)環(huán)境，而且會(huì)嚴(yán)重影響農(nóng)作物產(chǎn)量[4]，所以對(duì)田間殘膜進(jìn)行有效回收是一項(xiàng)刻不容緩的重點(diǎn)工作。

傳統(tǒng)的殘膜回收方式分為人力回收和機(jī)械式回收[5]，人力回收主要通過(guò)徒手或簡(jiǎn)易工具對(duì)田間殘膜進(jìn)行撿拾，不僅會(huì)造成人力勞動(dòng)資源損耗，而且回收效率極低，只能回收地表殘膜，對(duì)于中、深耕層的殘膜無(wú)法進(jìn)行回收。機(jī)械式回收主要使用各類(lèi)殘膜回收機(jī)對(duì)地膜進(jìn)行回收，運(yùn)用彈尺類(lèi)或滾筒類(lèi)的撿拾裝置對(duì)田間殘膜進(jìn)行撿拾回收，大大降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度且提高殘膜回收效率。撿拾裝置作為殘膜回收機(jī)的關(guān)鍵部件，其撿拾殘膜的效果是衡量殘膜回收機(jī)性能的關(guān)鍵，直接影響殘膜回收效率。由于國(guó)外使用農(nóng)膜的均為厚度在0.02 mm以上的黑色地膜，抗拉強(qiáng)度高，回收難度較低[6]，且殘膜回收方式主要以卷膜為主導(dǎo)[3]，作業(yè)形式與國(guó)內(nèi)有所不同，故國(guó)外殘膜撿拾裝置對(duì)國(guó)內(nèi)殘膜回收領(lǐng)域發(fā)展參考意義不大。國(guó)內(nèi)的殘膜回收機(jī)種類(lèi)很多，其中，以彈齒排、撿拾滾筒作為撿拾裝置較為常見(jiàn)，還有其他類(lèi)型，如起膜裝置輔助撿拾、氣吸式、隨動(dòng)式等也有部分應(yīng)用[7]。

本文從國(guó)內(nèi)不同類(lèi)型的殘膜撿拾裝置出發(fā)，介紹主流的彈尺排類(lèi)、撿拾滾筒類(lèi)的殘膜撿拾裝置，再分別對(duì)其在殘膜回收機(jī)上的應(yīng)用做詳細(xì)的介紹與局限性分析，為應(yīng)對(duì)不同作業(yè)環(huán)境的殘膜撿拾裝置的選擇提供合理參考價(jià)值。

1 國(guó)內(nèi)典型殘膜撿拾裝置

1.1 摟膜彈齒排

國(guó)內(nèi)主流的摟膜彈齒排撿拾裝置主體結(jié)構(gòu)一般由主體機(jī)架、各級(jí)傳動(dòng)軸，主副摟膜彈齒排、卸膜機(jī)構(gòu)、仿形機(jī)構(gòu)等部分組成，作業(yè)時(shí)由拖拉機(jī)三點(diǎn)懸掛牽引進(jìn)行收膜作業(yè)。摟膜彈齒排為該類(lèi)裝置的主要工作部件，其上彈齒根據(jù)橫截面大小的不同可以設(shè)置為單齒式和雙齒式[8]。當(dāng)彈齒排接觸地面時(shí)，由仿形機(jī)構(gòu)控制其作業(yè)深度，田間殘膜隨著裝置的行進(jìn)被掛在彈齒上。彈齒的形狀被設(shè)計(jì)為弧形結(jié)構(gòu)，具有一定彈性和可調(diào)節(jié)性，方便長(zhǎng)距離作業(yè)時(shí)儲(chǔ)存殘膜，增加單次作業(yè)長(zhǎng)度，減少卸膜次數(shù)。

1.2 挑膜彈齒排

挑膜彈齒排結(jié)構(gòu)如圖1所示[9]，多為雙齒式結(jié)構(gòu)，若干組彈齒通過(guò)螺栓連接均勻固定分布在彈齒桿上形成彈齒排，彈齒桿跟隨鏈輪沿一定軌跡運(yùn)動(dòng)，其上的挑膜彈齒使用的材料多為65Mn彈簧鋼，其彈性良好、抗疲勞強(qiáng)度高，且具有一定的耐磨性和耐腐蝕性，使用壽命較長(zhǎng)，當(dāng)彈齒桿與地面相距最近時(shí)，彈齒的角度剛好能夠插入地表挑起殘膜完成回收工作。

1.3 撿拾滾筒

滾筒式的撿拾裝置可以分為兩類(lèi)：伸縮桿齒式和彈齒滾筒式。伸縮桿齒式的撿拾滾筒由可內(nèi)外伸縮的桿齒、帶有條形槽的滾筒以及偏心安置的導(dǎo)軌構(gòu)成，如圖2所示[10]，該裝置在滾筒下方挑起殘膜，在滾筒上方退掉殘膜，從而完成撿拾工作。滾筒彈齒式的撿拾裝置一般運(yùn)用在聯(lián)合作業(yè)機(jī)中，其上均勻分布多排彈齒，如圖3所示[11]，在整機(jī)工作過(guò)程中，由于滾筒表面均勻分布的彈齒具有彈性，能夠?qū)崿F(xiàn)隨地仿形，挑起不同耕層深度的殘膜，再對(duì)滾筒轉(zhuǎn)速，機(jī)具行進(jìn)速度進(jìn)行綜合的試驗(yàn)優(yōu)化分析，便能夠?qū)崿F(xiàn)高效收膜。

2 國(guó)內(nèi)典型殘膜撿拾裝置的應(yīng)用

2.1 彈齒排類(lèi)撿拾裝置

2.1.1 摟膜彈齒式殘膜回收機(jī)

摟膜彈齒式殘膜回收機(jī)適用農(nóng)作物播前的淺、中耕層殘膜回收工作，主要由單排、雙排或多排彈齒作為殘膜撿拾部件，由中小型拖拉機(jī)進(jìn)行動(dòng)力牽引來(lái)完成田間殘膜回收工作。以新疆農(nóng)墾科學(xué)院設(shè)計(jì)的1LM-5.0型播前摟膜機(jī)為例，該機(jī)具主要結(jié)構(gòu)包含機(jī)架、地輪、油缸、主彈齒、副彈齒、卸膜裝置，如圖4所示[12]。

該殘膜回收機(jī)工作時(shí)，通過(guò)提前調(diào)整好地輪和副彈齒安裝架來(lái)確保機(jī)具與地面平行且主彈齒入土深度達(dá)到30～50 mm，后由拖拉機(jī)牽引前進(jìn)摟集田間殘膜，當(dāng)整排彈齒收滿殘膜時(shí)，操控卸膜架刮落齒間殘膜。

利用摟膜彈齒排作為撿拾裝置，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、修復(fù)性好，可以通過(guò)增設(shè)多排彈齒的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)不同深度的淺、中耕層的播前殘膜回收工作，且由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作過(guò)程中不易產(chǎn)生壅土和堵塞，殘膜回收率能夠達(dá)到70%以上[12]，彈齒的角度可調(diào)節(jié)特性也在一定程度上降低了整機(jī)故障率，遇到障礙物時(shí)可通過(guò)自調(diào)節(jié)彈齒角度安全避障。

2.1.2 彈齒鏈耙式殘膜回收機(jī)

彈齒鏈耙式殘膜回收機(jī)主要應(yīng)用于新疆地區(qū)3、4月份農(nóng)田耕后播前的表層殘膜回收作業(yè)，采用鏈耙驅(qū)動(dòng)成排的彈齒入土進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)深度可達(dá)50 mm，該類(lèi)殘膜回收機(jī)的主要組成部件為主機(jī)架、挑膜彈齒排、卸膜機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)系統(tǒng)以及集膜箱。較為典型的有新疆科神農(nóng)機(jī)裝備有限公司聯(lián)合新疆農(nóng)墾科學(xué)院研發(fā)的彈齒鏈耙式殘膜回收機(jī)，如圖5所示[13]，通過(guò)田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出該機(jī)作業(yè)時(shí)平均殘膜回收率可達(dá)88.73%。

此類(lèi)殘膜回收機(jī)由彈齒鏈耙與集膜箱或打包機(jī)構(gòu)組成，整機(jī)工作原理為后置機(jī)構(gòu)上的彈齒將表層殘膜挑起，鏈條順時(shí)針傳動(dòng)，并將殘膜沿鏈耙架傾斜方向往集膜箱運(yùn)輸，運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)將殘膜上的雜質(zhì)分離并由下方卸漏雜口排出。耙齒上的殘膜運(yùn)輸至集膜箱上方時(shí)，耙齒傾斜向下，殘膜由于受到刮膜板的刮擦落入集膜箱完成殘膜回收工作。

使用挑膜彈齒鏈耙作為撿拾裝置，被挑起的殘膜不易脫落，收集起來(lái)的殘膜含雜率低，并且由于彈尺分別相對(duì)密集，機(jī)具作業(yè)時(shí)對(duì)于面積較小的殘膜碎片也具有良好的回收效果，極大程度降低了田間沉積殘膜回收的難度。

2.2 撿拾滾筒

2.2.1 伸縮桿式殘膜回收機(jī)

伸縮桿式殘膜回收機(jī)主要應(yīng)用于平地回收集條后的表層殘膜打包運(yùn)輸作業(yè)[14]，該類(lèi)機(jī)具由伸縮桿齒撿拾滾筒、脫膜機(jī)構(gòu)、打包機(jī)構(gòu)等部件組成。典型機(jī)型有新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院王學(xué)農(nóng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的殘膜撿拾滾筒和新疆科神農(nóng)業(yè)裝備科技開(kāi)發(fā)股份有限公司結(jié)合新疆農(nóng)墾科學(xué)院提出的新型棉田殘膜回收工藝研發(fā)的殘膜撿拾打包機(jī)[18]，該類(lèi)殘膜回收機(jī)的撿拾滾筒桿齒轉(zhuǎn)軸被設(shè)置為偏心機(jī)構(gòu)，機(jī)具工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏心距離，伸縮桿與滾筒表面的相對(duì)位置會(huì)發(fā)生周期性的變化，使之能夠在接觸地表殘膜時(shí)伸出最長(zhǎng)，便于挑起地面集條后的殘膜，隨后在到達(dá)集膜裝置時(shí)伸出最短，便于刮膜裝置能夠?qū)U上的殘膜刮落。

伸縮桿式的撿拾裝置在數(shù)代的改良后入土深度可達(dá)40 mm，殘膜回收率可達(dá)90.66%[15]，并且隨著裝置的不斷改良，伸縮桿與滾筒之間的配合流暢性愈佳，殘膜與滾筒柵條間的堵塞情況顯著減少，撿拾裝置整體的工作流暢性大幅提高。

2.2.2 滾筒彈齒式殘膜回收機(jī)

該類(lèi)撿拾滾筒采用弧線往復(fù)式的挑膜彈齒，主要適用于棉田秸稈已被回收，無(wú)滴灌帶及相關(guān)管路的棉田殘膜回收作業(yè)。較為典型的機(jī)型是2015年新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的11SM-1.5型彈齒滾筒式殘膜回收機(jī)[16]，該機(jī)具作業(yè)時(shí)由拖拉機(jī)牽引行進(jìn)，作業(yè)過(guò)程為松土鏟先將地膜覆蓋下的土壤破碎疏松，減小彈齒的入土阻力，方便彈齒入土挑膜。殘膜被挑起后被刮膜裝置刮下，后經(jīng)由送膜輪裝置向上運(yùn)輸至集膜箱。

此類(lèi)撿拾裝置殘膜撿拾率可達(dá)91.22%，對(duì)于高低不平的地面環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)與調(diào)節(jié)能力，且起膜力度大，不容易造成漏膜現(xiàn)象。

2.3 其他類(lèi)型殘膜回收機(jī)

2.3.1 鏟篩滾筒式殘膜回收機(jī)

鏟篩滾筒式殘膜回收機(jī)主要由起膜鏟、升運(yùn)輸送鏈條、篩分滾筒、收集箱等部件構(gòu)成，主要應(yīng)用于甘肅、內(nèi)蒙古、山東等地區(qū)土豆、玉米壟地秋后的殘膜回收作業(yè)，典型代表有內(nèi)蒙古農(nóng)牧機(jī)械化研究所研制的1MC-70型殘膜回收機(jī)和甘肅省農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站設(shè)計(jì)的滾筒式殘膜回收機(jī)，如圖6所示[1， 17]。

該殘膜回收機(jī)作業(yè)時(shí)由農(nóng)用拖拉機(jī)牽引，行進(jìn)過(guò)程中，前置起膜鏟將田間的土壤、根茬以及殘膜一并鏟起，輸送鏈條鏈接凸輪式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中利用抖動(dòng)對(duì)殘膜進(jìn)行一次篩選，未分離完全的殘膜輸送至篩分滾筒時(shí)，再由柵欄式篩分滾筒對(duì)其進(jìn)行二次篩選，膜雜分離后殘膜被運(yùn)輸至收集箱。

該機(jī)具的起膜鏟為翼型刃鏟式，在起膜的同時(shí)對(duì)殘膜進(jìn)行輔助撿拾，入土?xí)r所受的土壤阻力小，能夠有效地將地膜大片的鏟起，避免了起膜環(huán)節(jié)中對(duì)殘膜的二次破壞而造成難以收集，對(duì)于表層殘膜，機(jī)具工作時(shí)對(duì)于地表和深耕層的殘膜回收率分別為92%及86%[17]，作業(yè)效果優(yōu)異。該類(lèi)撿拾裝置結(jié)構(gòu)小巧，在進(jìn)行殘膜回收的同時(shí)能夠進(jìn)行滅茬松土，適用于多地中小型農(nóng)田的殘膜回收作業(yè)。

2.3.2 氣吸式殘膜回收機(jī)

氣吸式的撿拾裝置通常存在于秸稈粉碎還田及殘膜回收一體機(jī)中，適用于新疆、甘肅地區(qū)的玉米、棉花秋收后的硬茬地，主要由秸稈粉碎還田裝置、割膜裝置、收膜彈齒、離心風(fēng)機(jī)、集膜箱構(gòu)成，代表的機(jī)型有山東省機(jī)械科學(xué)研究院的許寧等[18]設(shè)計(jì)的氣吸式殘膜回收除雜一體機(jī)，殘膜回收率可達(dá)91.6%，如圖7所示。

作業(yè)時(shí)，該類(lèi)機(jī)械由拖拉機(jī)進(jìn)行牽引并提供動(dòng)力，前置的粉碎裝置將秸稈粉碎后，割膜刀將大片的殘膜切碎為小片，粉碎后的秸稈與切割后的殘膜被彈齒鏈耙挑起并沿著輸膜裝置向上移動(dòng)，輸送至脫膜裝置時(shí)，由于秸稈、土壤與殘膜的密度不一，脫落的膜雜混合物被吸膜裝置所分離，殘膜被收集至集膜箱，秸稈及土壤落回田間。

采用氣吸式殘膜回收除雜一體機(jī)能夠有效地提高耕地土壤的有機(jī)物含量，同時(shí)避免了秸稈焚燒對(duì)于環(huán)境帶來(lái)的污染，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)也起到了保水保墑的作用。

2.3.3 隨動(dòng)式殘膜回收機(jī)

隨動(dòng)式殘膜回收機(jī)主要應(yīng)用于新疆地區(qū)棉花地的秋后殘膜回收作業(yè)，主要的工作部件有起膜輪、撿拾滾筒、螺旋輸送器、脫膜裝置、卷膜裝置等，新疆農(nóng)墾科學(xué)院的陳學(xué)庚院士團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一款隨動(dòng)式殘膜回收機(jī)起膜撿拾機(jī)構(gòu)，如圖8所示[19]。

該機(jī)具工作時(shí)，前置起膜輪會(huì)松動(dòng)土壤并挑起殘膜，撿拾滾筒與起膜輪轉(zhuǎn)向相反，前進(jìn)速度與拖拉機(jī)的速度一致，當(dāng)起膜輪上的殘膜達(dá)到兩輪交匯區(qū)域時(shí)，會(huì)被掛接到撿拾滾筒的撿拾釘齒上，后被運(yùn)輸至脫膜裝置和卷膜裝置完成殘膜回收工作。

隨動(dòng)式殘膜回收機(jī)在解決了高效率殘膜回收的同時(shí)，也解決了普通機(jī)具在工作過(guò)程中容易造成壅土和堵塞的問(wèn)題，實(shí)際平均起膜率為90.45%，進(jìn)一步增強(qiáng)了殘膜回收作業(yè)的流暢性[19]。

3 各類(lèi)殘膜撿拾裝置的局限性分析

在實(shí)際殘膜回收作業(yè)中，殘膜回收機(jī)并未得到大面積的推廣和應(yīng)用。根據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)所出具的《2022—2028年中國(guó)殘膜回收機(jī)行業(yè)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)格局及未來(lái)前景分析報(bào)告》可知，近年全國(guó)殘膜回收機(jī)的銷(xiāo)量雖處于上升階段，但總體來(lái)說(shuō)增速較慢。面對(duì)數(shù)百萬(wàn)噸的塑料殘膜，這個(gè)數(shù)量的殘膜回收機(jī)顯然不足，除了機(jī)具成本較高、農(nóng)戶(hù)防范意識(shí)不足等因素，從殘膜回收機(jī)撿拾裝置層面上來(lái)看，造成這種現(xiàn)象的主要因素可以概括為以下幾點(diǎn)。

3.1 撿拾裝置的作業(yè)效果

殘膜回收機(jī)設(shè)計(jì)的合理性和關(guān)鍵部件的優(yōu)化程度是其能否廣泛應(yīng)用的重要參考，而撿拾裝置作為整機(jī)的一個(gè)重要組成部分，其設(shè)計(jì)的合理性以及實(shí)用性便需要從重考量。

首先，以摟膜彈齒式殘膜回收機(jī)為例，該類(lèi)機(jī)型是中國(guó)在20世紀(jì)90年代初剛開(kāi)始普及殘膜回收概念時(shí)的初代殘膜回收機(jī)械，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉而受到當(dāng)時(shí)廣大農(nóng)戶(hù)的青睞。可盡管如此，隨著殘膜回收技術(shù)的快速發(fā)展和田間中、深耕層殘膜的逐年積累，摟膜彈齒式的作業(yè)局限性也逐漸顯露出來(lái)，首先是對(duì)于不太平整的田間作業(yè)環(huán)境，彈齒容易上下起跳導(dǎo)致作業(yè)深度不穩(wěn)定，其次是回收過(guò)程中彈齒的掛膜效率較低，漏膜情況嚴(yán)重，且含雜率較高，極大程度的降低了收膜效率[20]。因此，為了能夠保障殘膜回收作業(yè)“還清舊賬，不欠新賬”，傳統(tǒng)的摟膜彈齒式殘膜回收機(jī)便逐漸被市場(chǎng)淘汰。

再有2.2.1節(jié)所提到的伸縮桿式殘膜回收機(jī)，雖然伸縮桿式的撿拾滾筒能夠在原理上符合殘膜回收要求，可仔細(xì)考量就能發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)的局限性。首先，對(duì)于伸縮桿這種偏置結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件相對(duì)位置的要求特別嚴(yán)格，需要經(jīng)常的去檢查伸縮桿的旋轉(zhuǎn)軸偏心距，以確保伸縮桿不會(huì)因縮回過(guò)度而導(dǎo)致沒(méi)入滾筒內(nèi)，這樣就使機(jī)具的維護(hù)成本增高；其次，滾筒表面的滑槽，也不益于排雜，會(huì)滲入大量的土壤以及殘膜，長(zhǎng)期下來(lái)就容易導(dǎo)致?lián)焓皾L筒內(nèi)部壅土及堵塞，大大的增加了機(jī)具的故障率[21]。綜上，便使得該類(lèi)殘膜回收機(jī)在市場(chǎng)的份額占比較小。

3.2 作業(yè)環(huán)境及對(duì)象

中國(guó)國(guó)土面積廣闊，不同地區(qū)的土壤特性大有不同。新疆、甘肅等地區(qū)由于受到內(nèi)陸風(fēng)沙以及水汽較少的影響，用于農(nóng)作物生長(zhǎng)的土壤多為鹽堿地沙質(zhì)土壤，而福建、廣東、海南等地所處的華南地區(qū)由于長(zhǎng)期受到海洋影響，水汽充足，低緯度日照充足，導(dǎo)致其內(nèi)多為紅色黏土，含水量較大，粘性大。由于土壤濕潤(rùn)，中國(guó)南方主要種植瓜果蔬菜等農(nóng)作物，此類(lèi)農(nóng)作物需采取壟地種植方式來(lái)抑制雜草生長(zhǎng)，集中土壤肥力，壟地兩側(cè)地膜被壓實(shí)，土質(zhì)板結(jié)，耕層地膜不易回收。于是鏟篩式的殘膜回收機(jī)便能夠應(yīng)用于南方殘膜回收市場(chǎng)，壟側(cè)松土機(jī)構(gòu)與起膜鏟配合，能夠鏟起因地面板結(jié)而難以回收的殘膜。而對(duì)于新疆地區(qū)的鹽堿地沙質(zhì)土壤，大面積的棉花種植已實(shí)現(xiàn)高機(jī)械化平地覆膜滴灌種植，適用于平地作業(yè)的彈齒鏈耙式殘膜回收機(jī)會(huì)是該類(lèi)地區(qū)更好的選擇。

3.3 撿拾裝置的耐用性

隨著殘膜回收機(jī)作業(yè)時(shí)長(zhǎng)的增加，不同種類(lèi)的殘膜撿拾裝置會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的磨損或失效情況。

彈齒式撿拾裝置在頻繁接觸到堅(jiān)硬地表或障礙物時(shí)會(huì)由于阻力較大產(chǎn)生一定程度塑性變形，從而降低殘膜回收效率，部分彈齒式殘膜回收機(jī)更換彈齒非常麻煩。以鏈耙式殘膜回收機(jī)為例，更換彈齒時(shí)需要拆除其整根彈齒軸將彈齒一一按序褪下后才可進(jìn)行彈齒更換。鏟篩式撿拾裝置同樣會(huì)由于阻力或障礙物發(fā)生卷刃現(xiàn)象從而影響殘膜回收效率。對(duì)于滾筒式的撿拾裝置，除了塑性形變的影響，還需考慮撿拾裝置的壅土現(xiàn)象。

綜上所述，現(xiàn)有的殘膜撿拾裝置存在諸多的局限性，或多或少會(huì)存在些許不足，對(duì)于撿拾裝置的科研攻關(guān)是提高殘膜回收作業(yè)效果的必要手段。

4 討論與建議

中國(guó)地膜覆蓋種植面積已近2×104 khm2[5]，覆膜種植的方式給中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了巨大動(dòng)力。特別是在新疆、甘肅、內(nèi)蒙古等地區(qū)的棉糧種植，現(xiàn)已很難回到“無(wú)膜時(shí)代”。但由于中國(guó)多年來(lái)使用超薄地膜以及疏于管理等原因，殘膜污染現(xiàn)狀嚴(yán)重。為了確保舊膜逐漸回收，殘膜量整體呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，農(nóng)戶(hù)需要循地膜使用規(guī)范，相關(guān)部門(mén)需要加強(qiáng)地膜回收監(jiān)管與經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼。除了上述要求，科研工作者同樣需要推進(jìn)對(duì)殘膜回收機(jī)的優(yōu)化與改進(jìn)。

4.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)

對(duì)于存在一定缺陷的殘膜撿拾裝置，在不改變撿拾原理的前提之下，對(duì)其關(guān)鍵部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。例如前文所提到的摟膜式大型彈齒結(jié)構(gòu)，可以采用多排彈齒來(lái)提高其收膜效率，減少漏膜率。也可以通過(guò)增加刮膜板來(lái)減少人工卸膜強(qiáng)度，還可以通過(guò)增加液壓仿形機(jī)構(gòu)來(lái)穩(wěn)定工作深度。對(duì)于彈齒鏈耙式的撿拾裝置，可以通過(guò)優(yōu)化小型彈齒分布方式，改變動(dòng)力傳輸形式，如帶傳動(dòng)改為鏈傳動(dòng)或連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)等方式來(lái)增強(qiáng)殘膜回收效果。對(duì)于滾筒式撿拾裝置，如伸縮桿式撿拾裝置，亦可對(duì)滾筒與桿齒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，從而增強(qiáng)收膜效果并減少壅土現(xiàn)象。

4.2 增強(qiáng)耐用性

撿拾裝置與地面相接觸，為避免因強(qiáng)大阻力或障礙物而造成裝置磨損或失效，應(yīng)在撿拾機(jī)構(gòu)加工工藝性上進(jìn)行改良。以彈齒式為例，可以考慮對(duì)彈簧鋼進(jìn)行相關(guān)熱處理，改善強(qiáng)度和疲勞壽命，提高彈齒的耐用性[22]，同時(shí)也可以在經(jīng)濟(jì)適用性范圍內(nèi)考慮更換耐用性更好的新型材料。

4.3 提高信息化水平

由于殘膜回收作業(yè)在田間進(jìn)行，環(huán)境較為惡劣，在大功率拖拉機(jī)的輸出下，撿拾裝置運(yùn)轉(zhuǎn)飛速，機(jī)具周?chē)鷫m土、粉碎秸稈與殘膜飛揚(yáng)，視線效果極差，駕駛?cè)藛T很難掌握實(shí)際作業(yè)效果。提高信息化水平，如監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以將作業(yè)效果實(shí)時(shí)反饋，穩(wěn)固提高作業(yè)質(zhì)量。

4.4 鼓勵(lì)創(chuàng)新

機(jī)械化撿拾裝置需要不斷的更新迭代以滿足愈加復(fù)雜的收膜環(huán)境，增加科研領(lǐng)域的人才與資金支持，能夠使新一代的殘膜撿拾裝置適應(yīng)性更強(qiáng)，增大廣大農(nóng)戶(hù)的接受度，在控制“白色污染”的斗爭(zhēng)中取得勝利。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械式回收已成當(dāng)前以及未來(lái)防治殘膜污染的主要途徑。中國(guó)在殘膜回收機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年，面對(duì)不同地區(qū)、不同環(huán)境的殘膜回收作業(yè)，雖說(shuō)當(dāng)前市場(chǎng)的殘膜回收機(jī)作業(yè)效果已經(jīng)很好，但是對(duì)于撿拾裝置而言，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性以及適用性等方面長(zhǎng)時(shí)間停滯在現(xiàn)有機(jī)構(gòu)上，難以做到推陳出新。對(duì)于田間的陳年舊膜，深耕層殘膜以及地表碎膜，殘膜回收效率并不是十分理想。僅靠現(xiàn)有的殘膜回收技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的目標(biāo)，需要在現(xiàn)有條件下打破僵局，創(chuàng)新優(yōu)化。并且，在加強(qiáng)殘膜污染預(yù)防措施的同時(shí)，也亟須加強(qiáng)污染后的補(bǔ)救手段。相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者應(yīng)積極探索新方法，改良現(xiàn)有撿拾裝置以及其他工序，加強(qiáng)殘膜回收后的處理與再利用技術(shù)攻關(guān)，促進(jìn)保殘膜污染閉環(huán)治理問(wèn)題得到高效解決。

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