中國(guó)殘膜回收機(jī)研究現(xiàn)狀*

顓孫玉琦 ， 汪益林 ， 蔡佳奇 ， 何 淼 ， 張 洋 ， 林夏梅

（佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007）

地膜覆蓋技術(shù)在北方干旱以及半干旱地區(qū)作物種植區(qū)被廣泛應(yīng)用，其具有抑制雜草生長(zhǎng)、提高田間土壤溫度以及減緩?fù)寥浪终舭l(fā)速度等優(yōu)點(diǎn)。但使用過的地膜，是否被合理有效地進(jìn)行集中回收或正確處理，關(guān)系到中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的問題。如果地膜得不到有效清理回收而殘留在土壤中，會(huì)影響作物的出苗率和水分吸收率，造成農(nóng)田白色污染[1]。人工回收農(nóng)田中的殘膜費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此，對(duì)殘膜的回收進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)顯得尤為重要[2]。

1 中國(guó)殘膜回收機(jī)械

中國(guó)農(nóng)用地膜厚度在0.007 mm左右，其耐用度以及抗破損能力與國(guó)外地膜相比性能較差，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外殘膜回收機(jī)的關(guān)鍵部件在結(jié)構(gòu)形式上存在較大差異。目前，中國(guó)常見的殘膜回收機(jī)主要機(jī)型如下：

1）河北頂呱呱機(jī)械制造有限公司的李挺等研發(fā)的ICMJ-2.1A型殘膜回收機(jī)與秸稈粉碎聯(lián)合作業(yè)機(jī)，主要由秸稈粉碎裝置、撿拾及脫膜等裝置組成，將秸稈粉碎并均勻地拋撒回土壤中，同時(shí)做到清理地膜表面雜物，使地膜撿拾、清理效率更高。但該機(jī)器結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，成本高，不便于維修[3]。

2）石河子大學(xué)溫浩軍等設(shè)計(jì)了一種二階鏈板式秸稈粉碎地膜回收聯(lián)合機(jī)，如圖1所示。該機(jī)主要由撿拾清雜裝置、粉碎裝置、運(yùn)輸裝置等組成。膜雜分離率高，可將秸稈粉碎還田，可將回收的殘膜打卷、壓縮，并將回收的膜卷在指定地點(diǎn)卸下，便于回收清理，但其只適用類型為秸稈類作物的地膜回收[4]。

圖1 二階鏈板式秸稈粉碎地膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)

3）新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)靳偉等研制的彈齒式殘膜回收機(jī)，運(yùn)用氣壓、液壓兩種清膜機(jī)構(gòu)，操作簡(jiǎn)單，節(jié)省人力，殘膜回收效率高，經(jīng)撿拾過殘膜的土地相對(duì)于其他機(jī)器作業(yè)后更加平整，便于后續(xù)作業(yè)。該機(jī)器機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)間彎折弧度經(jīng)由科學(xué)計(jì)算，保證機(jī)器的耐磨性以及機(jī)器的強(qiáng)度與彈性[5]。

4）新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)董秋鵬等設(shè)計(jì)的滾筒式殘膜回收機(jī)，主要由翻轉(zhuǎn)膜箱、挑膜滾筒以及粉碎部件等裝置構(gòu)成，先進(jìn)行棉稈粉碎，粉碎后經(jīng)過輸送罩還田，松土齒松軟土壤，降低了挑膜齒的磨損，由脫膜機(jī)構(gòu)將殘膜從挑膜齒上清除，送到翻轉(zhuǎn)膜箱中，完成作業(yè)[6]。

5）新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)謝建華等設(shè)計(jì)的導(dǎo)向鏈耙式地表殘膜回收機(jī)，主要由脫膜裝置、推膜機(jī)構(gòu)、單軸排雜裝置等組成，當(dāng)機(jī)器行走至指定位置后，將地膜進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)卸下，采用機(jī)械與液壓搭配的工作方式來避免長(zhǎng)距離行走導(dǎo)致的地膜纏繞現(xiàn)象[7]。

6）塔里木大學(xué)馬雪亭等設(shè)計(jì)的南疆棉花地殘膜回收機(jī)，是一種可回收一定耕層的殘膜回收機(jī)，不僅可回收地表殘膜，也可回收殘留在耕層中的殘膜，回收能力強(qiáng)，可將不同耕層殘留殘膜一并回收，但該機(jī)器的回收率相比與其他類型機(jī)器較低，且只適用于砂土環(huán)境[8]。

7）甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)王久鑫等設(shè)計(jì)的玉米全膜雙壟溝殘膜回收機(jī)，該機(jī)主要由起膜裝置、偏心伸縮彈齒挑膜滾筒、殘膜回收裝置等裝置組成。其作業(yè)時(shí)先進(jìn)行攏膜再進(jìn)行殘膜回收，提高殘膜回收率，采用偏心伸縮彈齒挑膜滾筒與具有自動(dòng)仿形功能的起膜齒相配合完成起膜和輸膜作業(yè)，該機(jī)器存在起膜能力差、易使機(jī)器被纏繞堵塞以及卸膜難度較大等問題[9]。

8）昆明理工大學(xué)王海翼等研制了一種用于殘膜回收機(jī)上的拋膜釘齒式殘膜弧形起膜撿拾裝置。該裝置由起膜桿齒、滾筒、弧形釘齒等組成，進(jìn)行松土起膜，回收的地膜完整性好，減少殘膜在土壤中的殘留，殘膜回收率較高，解決了一般殘膜回收機(jī)漏撿率高等問題，并且采取起膜桿齒中間寬松間隔式排布的方式，來解決地表凹凸不平導(dǎo)致的機(jī)器無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的問題[10]。

9）新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)興新職業(yè)技術(shù)學(xué)院朱承科等設(shè)計(jì)的鋸齒滾扎式殘膜回收機(jī)，如圖2所示。該機(jī)主要由鋸齒扎膜機(jī)構(gòu)和脫模機(jī)構(gòu)等部件組成，通過拖拉機(jī)懸掛行進(jìn)，適合平坦的地形，可以同時(shí)完成扎起殘膜、收集殘膜以及平整土壤等作業(yè)，可靠性高，含雜率較低，殘膜回收效果好[11]。

圖2 鋸齒滾扎式殘膜回收機(jī)示意圖

10）石河子大學(xué)王昭宇等設(shè)計(jì)的隨動(dòng)式殘膜回收機(jī)。該機(jī)起膜撿拾機(jī)構(gòu)主要由加壓彈簧和液壓油管等組成，起膜輪通過支撐板與機(jī)架相連，支撐板上連接加壓彈簧。其作業(yè)時(shí)，先進(jìn)行松土，將地膜從土壤中挑起，實(shí)現(xiàn)膜土分離。卷膜裝置卷收地膜，將回收的地膜打卷，撿拾后，將地膜翻轉(zhuǎn)，膜面上雜質(zhì)落入撿拾裝置中，排出機(jī)外，殘膜回收完整率、排雜率高[12]。

11）山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院許寧等設(shè)計(jì)的氣吸式殘膜回收除雜一體機(jī)，如圖3所示。該機(jī)器主要由秸稈粉碎還田裝置、吸膜除雜裝置、集膜裝置等組成，具有多功能一體化的優(yōu)勢(shì)。在回收殘膜的同時(shí)實(shí)現(xiàn)粉碎秸稈并還田的功能，不僅減少了機(jī)器作業(yè)對(duì)于土壤的壓實(shí)作用，有利于土壤保水保墑，并且還田的秸稈避免了燃燒污染大氣環(huán)境，還對(duì)土壤增加肥力有著顯著的效果[13]。

圖3 氣吸式殘膜回收除雜一體機(jī)示意圖

12）甘肅省農(nóng)用動(dòng)力機(jī)械工程技術(shù)研究中心的劉曉麗等研制出一種旋齒式廢膜回收機(jī)。該機(jī)主要由旋輪線旋齒式挑膜機(jī)構(gòu)、收縮式繞輥卷膜機(jī)構(gòu)等裝置組成。機(jī)器在防止殘膜纏繞方面具有優(yōu)勢(shì)，且機(jī)器故障率低，能快速卸膜，回收殘膜完整度好，可進(jìn)行回收二次利用[14]。

2 殘膜回收機(jī)存在的問題

1）殘膜回收機(jī)功能單一，進(jìn)地次數(shù)多，對(duì)于土壤不斷壓實(shí)，不利于土壤保水保墑，苗期揭膜技術(shù)不完備，不利于作物繼續(xù)生長(zhǎng)。

2）使用機(jī)械清理殘膜應(yīng)考慮作業(yè)成本問題，部分殘膜回收機(jī)成本過高、能源消耗大、機(jī)具穩(wěn)定性差以及使用不便等問題比較突出。

3）殘膜回收機(jī)在不同地區(qū)、氣候，不同農(nóng)作物以及農(nóng)田土壤環(huán)境中使用效果不同，存在適應(yīng)性低等問題[15]。

3 結(jié)論

要想解決中國(guó)農(nóng)田殘膜回收問題，需要解決農(nóng)民對(duì)于機(jī)械化的認(rèn)同使用問題，發(fā)展多功能一體化的適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性強(qiáng)的殘膜回收機(jī)，研發(fā)出生產(chǎn)成本低、作業(yè)成本低的耐用型殘膜回收機(jī)。同時(shí)，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，發(fā)展云端控制系統(tǒng)，使殘膜回收機(jī)更加智能化、自動(dòng)化。

1）在技術(shù)方面，不局限于單機(jī)器作業(yè)，加強(qiáng)對(duì)多功能一體化的殘膜回收機(jī)的研發(fā)，注重機(jī)器的多適應(yīng)性，如農(nóng)田土壤環(huán)境、氣候、作物、地形等要素，并在土壤保水保墑方面作出一定的貢獻(xiàn)。

2）降低殘膜回收機(jī)生產(chǎn)成本以及作業(yè)成本，增強(qiáng)機(jī)器穩(wěn)定性以及耐用性，使機(jī)器更易操作，更便于使用。

3）應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使殘膜回收機(jī)更加智能化，自動(dòng)控制殘膜回收機(jī)行進(jìn)速度、間隔等，通過云端控制實(shí)現(xiàn)完整作業(yè)。