國內殘膜回收機械研究現狀及發展趨勢

木塔力甫·艾力，張佳，張宇濤，董黎明

（1.寶鋼集團八鋼公司 能源中心動力分廠，烏魯木齊830022；2.新疆工程學院 機械工程系，烏魯木齊830023）

0 引 言

地膜覆蓋栽培技術目前在國內外都得到了非常廣泛的應用，是一項提高作物單產切實可行的技術，隨著大面積地開始應用地膜種植技術，大量地膜應用于農田中，但在其使用后未能及時回收，造成大量的殘膜污染，同時對土壤的土質、作物的生長環境以及周邊的環境造成一定的破環，嚴重時土地將不能進行種植作業［1］。

我國開始研究殘膜回收機械開始于20 世紀80 年代初期，經過多年的努力,目前我國研制出的殘膜回收機達160 多種，但目前從整體上看,殘膜回收機械的推廣使用還不盡人意,需要進一步解決。

1 殘膜回收方法

我們通常將使用后并且失去效用的地膜稱為殘膜，可根據作物的種類、種植地區和作物生長時期將殘膜回收分為苗期殘膜回收、作物果實收獲后殘膜回收和春季播種前殘膜回收，目前國內外通常采用回收殘膜的方法主要有以下3 種［2］：

1）人工回收。人工回收殘膜勞動強度大、效率低，人工回收只能將地表面看得見的殘膜撿起，并不能對埋藏在土壤里的殘膜進行回收，人工回收只是在20 世紀70年代之前采用的一種殘膜回收方式，由于難度較大以及出現了殘膜回收機械，人工回收殘膜這種方式已逐漸被淘汰。

2）降解膜。降解膜出現較晚，是為適應社會對于環境保護的需要而生產的一種新型地膜，主要原料為生物降解母料與塑料粒子母料混合生產而成，又分為玉米淀汾基生物降解地膜與馬鈴薯淀汾基生物降解地膜，生物降解是利用自然界中的微生物對降解地膜的作用而達到的降解，但目前降解膜的價格較高，今后的一段時間內很難在國內進行大面積推廣。

3）機械化回收。由于人工回收以及降解膜存在著勞動強度大、成本過高等很多缺點，目前國內外通常采用機械化回收方式進行殘膜回收作業，采用機械化回收殘膜，具有效率高、成本低等優點，并且根據我國目前的科技水平和經濟條件，在很長的時間內我國仍然會大量地使用塑料薄膜，所以機械化殘膜回收是目前切實有效的方法。

2 國內殘膜回收機械發展現狀

由于種植模式和自然條件的不同，我國使用的地膜比國外使用的地膜厚度薄，強度也低，目前我國殘膜回收機根據收膜部件工作原理的不同可分為彈齒式、伸縮桿式、齒鏈式、氣力式、卷輥式和鏟式等多種形式的殘膜回收機；根據作業時期的不同可分為作物苗期殘膜回收、作物果實收獲后殘膜回收以及春季播種前殘膜回收，殘膜回收效果較好的有以下一些機型［3］。

1）農八師134 團和新疆兵團農機推廣站設計的CSM-130B 型齒鏈式收膜機。主要是在作物灌頭水之前回收地膜，該作業機主要由起膜機構、脫模機構和集膜機構組成。作業時，由中小型拖拉機帶動，起膜機構的齒鏈將苗行中的地膜強行抓取，采用無心圓捆卷膜，卸膜方便。

2）新疆農科院農業機械化研究所設計的MSM-3 型苗期殘膜回收機［4］。主要由起膜輪、送膜葉輪、卷膜輥、收邊膜裝置構成，與中小型拖拉機配套使用。作業時，由起膜導軌將土壤中的地膜鏟起，隨后起膜輪的輪齒將地膜穿透并將地膜向上輸送，最終將地膜整齊地卷到卷膜輥上，完成收膜作業。

3）內蒙古商都牧機廠設計的1MC-70 型地膜回收起茬機［5］，主要由起膜鏟、輸送帶和滾筒組成。該作業機在完成起茬的同時，將土壤中的殘膜一同鏟入旋轉滾筒，隨后進行土茬分離和膜土分離，最后將根茬和殘膜一起回收，殘膜回收率較高，但回收后的根茬和殘膜不易分離。

4）新疆農八師134 團設計的SMJ-2 型地膜回收集條機［6］。主要由機架、限深調節地輪、松土鏟和摟齒盤組成，由35 kW 左右的拖拉機懸掛。作業時，松根鏟將5～10 cm土壤內的作物斷根，同時可以進行松土作業將土壤內的殘膜和土壤分開，隨后摟齒盤進行摟膜作業，將地膜和作物根茬一同集條，完成殘膜回收作業。

5）新疆農業大學機械交通學院楊宛章教授設計的4MQ-1.5 型氣吸式殘膜回收機［7］。主要由機架、行走輪、挑膜彈齒、風機、輸送風道和集膜箱構成。作業時，由挑膜彈齒將殘膜從3～6 cm 深的土壤中挑起，隨后由風機將挑起的殘膜吸至輸送風道，將殘膜回收至集膜箱，完成殘膜回收作業。

6）新疆兵團科學院農機化所研制的4FS2 型殘膜聯合回收機［8］。由秸稈粉碎部件和殘膜回收部件兩部分組成，同時可以完成秸稈粉碎和殘膜回收兩項作業。作業時，先由秸稈粉碎機高速旋轉的甩刀將根莖切斷，切斷的根茬隨慣性甩到一側，之后由殘膜回收部件將殘膜回收至集膜箱，完成殘膜回收作業。殘膜回收部件的撿膜機構采用偏心伸縮桿齒結構，回收殘膜效率較高，但機械傳動比較復雜。

7）東北農業大學研制的QS-2型殘膜回收機。主要由機架、收膜鏈輪、纏膜輥筒、地輪和傳動系統構成，由中小型拖拉機牽引。作業時，它是由作業機地輪帶動收膜彈齒工作，結構比較簡單、殘膜回收率高，但該機有一個便于脫膜的曲線滑道，加工制造成本較高，并且也無法實現殘膜與雜草的分離。

8）中國農業機械化科學院研制了殘膜回收整地聯合作業機。主要由機架、傳動裝置、撿膜齒桿，偏心脫膜滾筒、驅膜輪、集膜箱等部件構成。與45 kW 左右的輪式拖拉機配套使用，可以進行整地和殘膜回收兩項作業，整地效果較好、工作效率高，但殘膜回收效果并不理想。

9）新疆農墾科學院和塔里木大學共同研制的1QZ-3 900 清田整地聯合作業機。主要由機架、傳動系統、起膜鏟、膜土分離裝置等裝置組成。在春季播種前，一次性可完成殘膜回收和整地兩項作業。作業時，起膜鏟將土壤內深14 cm 內的土壤、根茬和殘膜一同鏟起，由膜土分離裝置的振動篩將殘茬、殘膜與土壤分離并輸送到集膜箱。其缺點是土壤鏟耗費功率較大，與地面機械沖擊大。

3 目前存在的問題

我國研究殘膜污染治理技術已有多年，國內雖然研制了許多種機型，但大多數殘膜回收機回收殘膜的效果并不盡如人意，不能滿足目前農業生產上的需求，綜合來看，目前主要存在以下幾個問題［9］。

1）我國目前采用的地膜材料為聚乙烯烴類化合物，厚度很薄，抗拉強度低，容易拉斷，殘膜面積較小，大部分殘膜被埋藏在土壤中或者與作物莖稈、根茬緊密纏繞，殘膜回收作業難度很大。

2）殘膜回收機的收膜部件還存在卡頓、殘膜纏繞等問題。無論是挑膜齒挑起送入集膜箱還是卷膜輥卷膜，由于塑料膜的粘附和靜電的作用，都會引起殘膜纏繞。工作時，一旦發生纏繞，會越纏越多，最終會導致機具無法正常連續工作，為了解決卸膜過程中的殘膜纏繞問題，先后出現了十余種解決方案，但在實際使用過程中多數出故障率高、因結構復雜等原因沒有得到很好的推廣。

3）主要工作部件的工作性能很難提高，收膜部件容易受到機械沖擊，也容易出現故障，關鍵零部件如殘膜挑膜機構、殘膜輸送機構、殘膜與土壤分離機構在耗能、機械性能上仍需要進行更深入的研究。

4）殘膜回收機械的理論研究也比較薄弱，我國研究殘膜回收機械的起步較晚，設計方法與技術相對比較落后，同時殘膜回收作業受到季節性的限制，所以一些高難的技術性問題始終得不到很好的解決。

保護農田生態環境、治理殘膜污染是種植業可持續化發展的關鍵所在。綜上所述，我國的殘膜回收機械仍不完善，目前我國北方農田的殘膜污染越發嚴重，因此，我們仍需在研究治理殘膜污染技術上做大量工作。

4 國內外殘膜回收技術的發展趨勢

目前我國機械化回收殘膜主要是在三個時期：作物苗期殘膜回收、作物果實收獲后殘膜回收以及耕地后，春季播種前殘膜回收。北方種植的棉花、玉米主要在春季播種前進行殘膜回收作業，今后的發展趨勢是將多種作業機械結合形成聯合作業［10］，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，同時可以減少油耗、降低機具作業成本、減少機具對土壤的壓實以及節省作業時間，從而提高作業機具的工作效率，爭搶農時，有效地提高勞動生產效率。

國外一些國家在20 世紀50 年代初期就開始研究聯合作業機，剛開始只是將耕地和整地機械的聯合，或者將整地和播種機械的聯合，作業機的結構是將兩個及兩個以上單一的作業部件組合，作業機機動性能差，體型較大；隨著大功率拖拉機的出現以及免耕、少耕播種等新技術的發展，20 世紀60 年代初期，聯合作業機開始將多個部件或裝置形成一體。20 世紀70 年代以后，聯合作業機開始采用驅動型工作部件，完成兩種及兩種以上作業的聯合作業機具，并且可以與大型拖拉機配套。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，運用機械虛擬仿真技術取代傳統的田間試驗，這樣可以大大縮短機器的開發時間，降低其研究成本。

［1］ 王獻志，盛祝梅，葉國民，等.農田農地膜殘留污染現狀及對策［J］.安徽農業科學，2003，31（2）：30-31.

［2］ 秦朝明，王序儉.農用地膜的回收現狀與思考［J］.農牧與食品機械，1999（4）：1-2.

［3］ 候書林，胡三媛，孔建銘.國內殘膜回收機研究的現狀［J］.農業工程學報，2002，18（3）：186-189．

［4］ 王能勇.SMJ-2 型地膜回收集條機簡介［J］.新疆農墾科技，1999（5）：41-42．

［5］ 張德云，李亞雄.4FS-2 型殘膜聯合回收機的改進設計［J］.農牧與食品機械，1994（4）：23-25．

［6］ 張木林，王緯.1MS-800 塑料殘膜回收機［J］．農牧與食品機械，1992，60（2）：7-11．

［7］ 周智祥，楊志城，楊宛章.氣吹式春播前殘膜回收機的研制［J］.新疆農業大學學報，2005，28（1）：61-65.

［8］ 賈理江，吳兆宗.4CM-150 型齒鏈式懸掛收膜機試驗與改進［J］.新疆農機化，1997（5）：17．

［9］ 張東興.農用殘膜回收問題［J］.中國農業大學學報，1998（6）：103-106.

［10］ 王頻.殘膜污染治理的對策和措施［J］.農業工程學報，1998，14（3）：185-188．

（編輯 立 明）