甘肅廢舊地膜機械化綜合治理體系構建探析

王一珺

（甘肅省農業機械化技術推廣總站，甘肅 蘭州 730000）

甘肅省十年九旱，旱地面積375×104hm2，占全省總耕地的71.98%，年降水量＜400 mm的耕地185.8×104hm2，占全省總耕地的35.66%；全年降水的60%集中在7月—9月，春夏連旱常年發生，造成春季作物無法播種，播種后不能正常出苗，缺水是制約甘肅省糧食生產的主要瓶頸。地膜覆蓋栽培技術的推廣應用，對于全省糧食增產增收，保障糧食安全，促進綠色農業可持續發展具有重要的意義。但隨之而來的面源污染也日漸嚴重，為此，甘肅省農技推廣總站結合農田殘膜機械化撿拾技術推廣項目的實施，組織專業技術團隊開展了廢舊地膜機械化綜合治理體系構建研究。

1 近10年地膜使用量及覆蓋面積

由表1可知，近10年來，地膜使用量和地膜覆蓋種植面積呈現出上升趨勢，2019年甘肅地膜使用量是2010年的1.51倍，地膜覆蓋面積是2010年的1.31倍；2019年甘肅地膜使用量占全國的8%，地膜覆蓋面積占全國的7.4%。覆蓋作物已由過去單一的玉米、蔬菜、瓜果、棉花，擴展到小麥、馬鈴薯、蠶豆、高粱、谷子等糧食作物和油料、中藥材、花卉等經濟作物。

表1 2010年—2019年甘肅省及全國地膜使用情況Tab.1 Using of plastic film from 2010 to 2019

2 地膜覆蓋主要方式

甘肅地膜覆蓋栽培主要有半膜覆蓋、全膜覆蓋2種方式。

2.1 半膜覆蓋方式

這種方式推廣應用的技術主要有小麥、玉米、馬鈴薯及棉花、瓜菜、中藥材、甜菜、煙草、林木苗等30余種作物半膜壟側溝播（側播）或平鋪膜播種技術。

2.2 全膜覆蓋方式

這種方式推廣應用的面積最大，主推技術主要有小麥全膜覆土穴播技術和玉米、馬鈴薯、蠶豆、高粱、谷子等作物全膜雙壟溝播技術。2020年—2021年全省繼續推廣全膜雙壟溝播100×104hm2以上。其特點是在種溝內播種作物，地膜由半膜覆蓋改為全膜覆蓋，覆蓋時間由與播種同時進行改為秋季覆膜和春季頂凌覆膜，種植方式由平鋪播種改為起壟溝播，集雨抗旱保墑增產效果十分明顯。覆蓋作物已由過去單一的玉米、蔬菜、瓜果、棉花，擴展到小麥、馬鈴薯、蠶豆、高粱、谷子等糧食作物和油料、中藥材、花卉等經濟作物上。

3 廢舊地膜去向研究

甘肅省自2014年以來，地膜覆蓋面積在133.33×104hm2左右，每年地膜總用量達到10×104t以上，使用按常用的0.008 mm聚乙烯農用地膜計算，每年可產生的廢舊農膜高達6.5×104t以上。據調查，這些地膜機械或人工撿拾后，主要去向有：焚燒、地邊溝渠丟棄、回收加工以及土壤殘留。據試驗測試，甘肅李店祁咀邢河種植全膜雙壟溝播玉米5年的土地中，地膜殘留2.93 kg/0.067 hm2，平均每年殘留0.586 kg/0.067 hm2，每年殘留占覆膜總量的9.77%。

4 全覆蓋期地膜力學性能研究

4.1 研究內容

檢測秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜（兩茬玉米）的最大拉伸負荷、斷裂伸長率等力學性能指標。

4.2 檢測依據

GB/T 1040.1-2006塑料拉伸性能的測定第1部分：總則和GB 13735-1992聚乙烯吹塑農用地面覆蓋薄膜。

4.3 試驗設備

HS-3000B拉力測試機。

4.4 檢測樣品

4.4.1 取樣地點

甘肅省會寧縣中川鎮高陵村王河社。

4.4.2 樣品厚度

樣品厚度為0.01 mm。

4.4.3 取樣方法

采用單對角線取樣方法，在田塊的一條對角線上中點及距中點20 m處取樣0.5 m×0.5 m。

4.4.4 檢測樣品數量

在每點所取0.5 m×0.5 m的樣品上，按標準規定的幾何尺寸切取3個式樣，即秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜每個力學性能指標檢測樣品數量為9個。

4.5 檢測結果

取9個試樣檢測檢測結果的平均值。

4.5.1 最大拉伸負荷檢測結果

最大拉伸負荷檢測結果，見圖1。

圖1 最大拉伸負荷檢測結果Fig.1 Maximum tensile load test results

4.5.2 斷裂伸長率檢測結果

斷裂伸長率檢測結果，見圖2。

圖2 斷裂伸長率檢測結果Fig.2 Test results of elongation at break

由檢測結果可知：4月—9月，最大拉伸負荷、斷裂伸長率緩慢降低；至9月收獲時，2年用膜的最大拉伸負荷和斷裂伸長率分別為8.13N和232.44%，分別比當年春季頂凌所覆地膜降低25.82%和52.86%。說明2年用膜仍有一定的強度和韌性，但韌性降低較大。

5 土壤物理性質的跟蹤檢測

5.1 研究內容

檢測秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜（兩茬玉米）的土壤含水率和土壤密度等指標。

5.2 檢測依據

GB/T 5262-2008農業機械試驗條件測定方法的一般規定。

5.3 試驗設備

取土環、烘箱、電子天平。

5.4 檢測樣品

5.4.1 取樣地點

甘肅省會寧縣中川鎮高陵村王河社。

5.4.2 取樣深度

取樣深度為0~5 mm、0~5 mm、5~10 mm。

5.4.3 取樣方法

采用單對角線取樣方法，在田塊的一條對角線上中點及距中點20 m處取樣。

5.4.4 檢測樣品數量

在每點0~5 mm、5~10 mm、10~15 mm分層取樣，即秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜每個取樣點取樣數量為9個。

5.5 檢測結果

取9個土樣試樣檢測結果的平均值。

5.5.1 土壤密度檢測結果

土壤密度檢測結果見圖3。

圖3 土壤密度檢測結果Fig.3 Test resultsof soil density

5.5.2 土壤含水率檢測結果

土壤含水率檢測結果見圖4。

圖4 土壤含水率檢測結果Fig.4 Test resultsof soil moisture content

由檢測結果可知：9月收獲時，秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜（兩茬玉米）的土壤容重分別為1.12 g/cm3、1.21 g/cm3、1.16 g/cm3，變化不大。

5月播種時，秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜（兩茬玉米）的土壤含水率分別為11.80%、5.87%、15.21%，兩年用膜（兩茬玉米）分別比秋覆膜、春季頂凌覆膜高22.42%和61.41%。說明兩年用膜（兩茬玉米）由于不動土覆蓋過冬，具有較強的過冬保水效果，有利于播種。

8月持續干旱時，秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜（兩茬玉米）的土壤含水率分別為7.06%、7.19%、5.27%，兩年用膜（兩茬玉米）分別比秋覆膜、春季頂凌覆膜低25.35%和26.70%。說明兩年用膜（兩茬玉米）由于破損，地表裸露較秋覆膜和春季頂凌覆膜大，保墑效果有所降低。

6 產量測定

6.1 采用理論測產法

6.1.1 取樣方法

根據地塊的自然分布將每個萬畝（1畝=0.067 hm2）示范片平均劃分為30個測產單元，每個單元隨機取1個地塊，每個地塊隨機取1個樣點，每個樣點量10個行距，在10行之中選取有代表性的20 m雙行，計數株數和穗數，并計算畝穗數；在每個測定樣段內每隔5穗收取1個果穗，共計收獲20穗作為樣本測定穗粒數。

6.1.2 產量計算

理論產量（kg/0.067 hm2）=單位面積穗數×穗粒數×百粒質量（被測定品種前三年平均數）×10-5×0.85。

6.2 基本數據

基本數據見表2。

表2 基本數據Tab.2 Basic data

6.3 產量結果分析

由計算結果可知：產量由高到低的排序為：秋覆膜＞春季頂凌覆膜大于一膜兩年用；產量最低的一膜兩年用與最高的秋覆膜比較，產量降低幅度為11.03%。

7 地膜撿拾機械技術研究方案

7.1 針對強度和韌性較好的平覆膜撿拾方案

工藝路線：玉米收獲+秸稈直立或收割留茬覆蓋過冬→機械化撿膜。

配套機具：耙齒式殘膜撿拾機，其工作原理是作業時作業時彈性耙齒將殘膜掛起運輸至地頭，通過拖拉機上的氣壓系統帶動卸膜機構轉動清膜，完成殘膜的回收作業；伸縮齒廢膜撿拾機，其工作原理是作業時拖拉機牽引機具前進，滅茬鏟切斷根系，起膜鏟拱起地膜，由傳動系統帶動滾筒轉動挑膜，挑起的地膜轉動到滾筒上方時，被梳膜器推到集膜箱中，機具作業到地頭，提升起機具，打開集膜箱拉桿，翻轉集膜箱，倒出廢膜；振動篩廢膜撿拾機，其工作原理是作業時，鏟總成入土作業，將地表50~100 mm的土壤、殘膜和殘茬鏟起，伴隨著拖拉機的前進，而進入振動篩，進入振動篩的大部分土通過篩孔，在振動的作用下流入地表，小部分土和全部殘膜及殘茬通過振動作用和刮板總成的配合，被運送到機具尾篩中，進一步將混入到殘膜和殘茬中的土進行分離，最后地表50~100 mm內殘膜和殘茬集中在集雜箱內，完成撿膜作業。

7.2 有一定強度和韌性的壟覆膜、平覆膜的撿拾方案

工藝路線：玉米收獲+秸稈直立或收割留茬覆蓋過冬→機械化撿膜。

配套機具：升運鏈卷軸式廢膜撿拾機，其工作原理作業時采用螺旋式滾筒快速纏膜緊膜裝置，使廢膜緊密纏繞在膜棍上，運用液壓快速卸膜方式，殘膜卷到卷筒器上達到設定尺寸后，實現快速卸棍，大幅提高殘膜撿拾量。