殘膜回收機(jī)的研究與發(fā)展

殘膜回收機(jī)的研究與開(kāi)展摘要：簡(jiǎn)要介紹了殘膜對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害、殘膜回收機(jī)研究的重要性，闡述了國(guó)內(nèi)外殘膜回收技術(shù)的開(kāi)展過(guò)程和研究現(xiàn)狀，并指出殘膜回收技術(shù)與機(jī)具研究的趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：殘膜；殘膜回收機(jī)；收膜機(jī)構(gòu)ResearchanddevelopmentofplasticfilmresiduecollectorAbstract：Brieflyintroducestheremnantmembraneonagriculturalproduction,andtheresidueofthedangersofmembranerecoverymachinetheimportanceofthestudy,thispaperexpoundstheremnantmembranerecoverytechnologyathomeandabroadandthedevelopmentprocessandtheresearchstatus,andpointsoutthattheremnantmembranerecoverytechnologyandmachineresearchtrend。

Keywords:plasticfilmresidue；plasticfilmresiduecollector；plasticfilmresiduecollectmechanism前言地膜覆蓋技術(shù)自20世紀(jì)70年代引人我國(guó)以來(lái)，以其保溫、保土、增產(chǎn)等顯著特點(diǎn)，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益，被稱(chēng)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的“白色革命〞。隨著地膜覆蓋種植技術(shù)的推廣，塑料薄膜的使用量迅速增加，每年用量達(dá)數(shù)萬(wàn)噸而且還在逐年增長(zhǎng)中。然而，由于使用過(guò)的地膜難以被完整地回收，有很大局部殘膜被翻入土壤逐年累計(jì)，造成土地嚴(yán)重污染。有資料說(shuō)明[1]，連續(xù)3年殘膜沒(méi)有清理的地塊小麥產(chǎn)量下降2%～3%，玉米產(chǎn)量下降10%左右，棉花產(chǎn)量下降10%～15%。因此，研制推廣先進(jìn)適用的殘膜回收機(jī)械迫在眉睫。1國(guó)外殘膜回收現(xiàn)狀殘膜回收是世界各國(guó)都面臨的一個(gè)棘手問(wèn)題。英國(guó)和前蘇聯(lián)采用懸掛式收膜機(jī)，工作時(shí)松土鏟將壓膜土耕松，然后將薄膜收卷到羊皮網(wǎng)或金屬網(wǎng)上。收下的膜清洗干凈卷好備用。日本對(duì)殘膜的回收處理相對(duì)好一些，主要原因一是日本覆蓋地膜的土壤主要是火山灰土，土壤疏松易揭膜。二是地膜較厚，強(qiáng)度大，覆蓋期相對(duì)較短，回收時(shí)可保持較大片塊。歐美等國(guó)家為解決殘膜造成的危害，一方面推廣使用高強(qiáng)度、耐老化地膜?另一方面積極開(kāi)發(fā)研制新型地膜，如可降解地膜等，殘膜經(jīng)一定時(shí)期可自動(dòng)分解，形成無(wú)害物質(zhì)混入土壤中，但因其價(jià)格偏高或存在其他問(wèn)題，目前還沒(méi)能推廣應(yīng)用于大田作物，僅在經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的蔬菜等作物中應(yīng)用。以色列、法國(guó)等國(guó)家已研制和推廣可控光降解地膜，但此方法對(duì)于埋人土層內(nèi)的殘膜難以光降解，目前尚未得到普遍應(yīng)用[2]。2國(guó)內(nèi)殘膜回收機(jī)研究的現(xiàn)狀按殘膜回收時(shí)間，國(guó)內(nèi)殘膜回收機(jī)分為苗期殘膜回收機(jī)和收獲后殘膜回收機(jī)等類(lèi)型。2.1苗期殘膜回收機(jī)苗期揭膜是在澆頭水前揭去地膜，此時(shí)揭膜容易，且有利于中耕除草、施肥和灌，適用于灌溉條件較好的地區(qū)。但在頭水前揭膜應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題。一是揭膜后必須及時(shí)灌水，否那么由于水分蒸發(fā)量大，易造成干旱，影響作物正常生長(zhǎng)甚至導(dǎo)致作物枯萎。二是揭膜時(shí)必須配合人工除草或噴灑除草劑抑制雜草生長(zhǎng)苗期殘膜回收機(jī)的代表機(jī)械有以下幾種。①4TSM-4型懸掛式收膜機(jī)。該機(jī)是頭水前揭膜機(jī)的代表機(jī)型。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用調(diào)整方便，工作可靠，殘膜回收率較高[6]。②MSM-3型苗期殘膜回收機(jī)。該機(jī)具是由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)機(jī)化所研制。它與小型或中型輪式拖拉機(jī)配套使用，采用卷膜輥主動(dòng)收集廢膜，裝卸靈活，使用可靠。③CSM-130B型齒鏈?zhǔn)綉覓焓漳C(jī)。它由新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)機(jī)推廣站和134團(tuán)研制。該機(jī)與中型拖拉機(jī)配套使用，苗期作業(yè)時(shí)可同步將地膜揭起并打成卷。它采用的無(wú)心圓捆卷膜新穎實(shí)用。④MS-2型玉米苗期收膜機(jī)。它由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制研制。該機(jī)型殘膜回收率在85%以上，單機(jī)生產(chǎn)率在0.3hm2/h，傷苗率在1%以下，配套動(dòng)力為小四輪拖拉機(jī)。[5]2.2收獲后殘膜回收機(jī)在干旱地區(qū)或采用膜下滴灌地區(qū)不宜苗期揭膜，需要在作物收獲后回收殘膜。由于機(jī)械或人為作用，秋后地膜破損比擬嚴(yán)重，地膜上有1～5cm的土層，造成膜下土壤板結(jié)，易造成撿拾機(jī)構(gòu)的損壞，同時(shí)棉稈阻礙殘膜的撿拾，這些都加大了收貨后機(jī)械回收殘膜的難度。目前已見(jiàn)于文獻(xiàn)的有新疆、甘肅、陜西、山西、內(nèi)蒙古及中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)等有關(guān)單位研制的收獲后殘膜回收機(jī)。其收膜工藝都是膜邊松土、起膜鏟將地表殘膜推起、挑膜齒挑起殘膜，最后，脫(卸)膜機(jī)構(gòu)將被挑起的殘膜卸下并送入集膜部件。其中挑膜、脫膜和集膜部件是影響收膜效果的核心機(jī)構(gòu)。目前國(guó)內(nèi)收膜機(jī)收膜部件的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種：1)伸縮桿齒式撿拾滾筒(圖1)該種收膜機(jī)構(gòu)工作可靠，殘膜收凈率高，但該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)偏高。如甘肅省農(nóng)機(jī)推廣站研制的1FMJ-850型殘膜回收機(jī)[7]，殘膜收凈率90%，hm2/h，配套動(dòng)力為kw小四輪拖拉機(jī)。由理論計(jì)算[8]，，并經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，以120r/min為宜。圖1伸縮桿齒撿拾機(jī)構(gòu)示意圖2)彈齒式拾膜部件(圖2)由地輪帶動(dòng)收膜彈齒工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，殘膜收凈率高。機(jī)構(gòu)中需要一個(gè)控制收膜彈齒工作位置的曲線軌跡滑道便于脫膜，因而給制造帶來(lái)一定的困難，同時(shí)，該種收膜部件也無(wú)法實(shí)現(xiàn)殘膜與雜草的別離。如東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的QS-2型秋后殘膜回收機(jī)，殘膜收凈率90%，生產(chǎn)率在2/h，配套動(dòng)力為小四輪拖拉機(jī)。根據(jù)理論計(jì)算與試驗(yàn)驗(yàn)證[9]，在考慮殘膜拉伸率及地輪下陷和滑移的情況下，挑膜彈齒與行走地輪間的最正確速比應(yīng)為1.64左右為宜。該速比剛好將挑起的殘膜拉緊，不易被推起的土壤壓住，且收起的殘膜較干凈。圖2彈齒式拾膜部件示意圖3)鏟式起茬收膜部件(圖3)其在起茬的同時(shí)將殘膜一起鏟起經(jīng)輸送帶送入鼠籠式旋轉(zhuǎn)滾筒進(jìn)行土茬別離，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，收凈率高，但其對(duì)土壤的性能有一定的要求，且收起的殘膜與作物的根茬混合在一起，會(huì)給殘膜的再生利用帶來(lái)困難。如內(nèi)蒙古商都牧機(jī)廠研制的1MC-70型地膜回收起茬機(jī)[10]，殘膜與根茬收凈率90%，hm2/h，配套動(dòng)力為小四輪拖拉機(jī)，起茬起膜深度8～10cm，機(jī)組作業(yè)速度3～4km/h。圖3鏟式起膜部件示意圖4)輪齒式收膜部件(圖4)該種收膜機(jī)構(gòu)采用苗期收膜機(jī)的收膜部件，靠收膜輪與地面的摩擦力轉(zhuǎn)動(dòng)收膜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，收起的殘膜比擬干凈，便于殘膜的再生利用，特別適宜撿拾玉米、高粱等有硬根茬地的秋后殘膜回收，對(duì)于破損不嚴(yán)重的殘膜收凈率比擬高，具有很大的應(yīng)用前景，對(duì)于厚度在以上的標(biāo)準(zhǔn)地膜，該機(jī)構(gòu)是一種比擬理想的殘膜回收機(jī)構(gòu)。如東北農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的小型殘膜回收機(jī)，采用該收膜部件，在地膜破損不嚴(yán)重的情況下，殘膜收凈率90%左右，生產(chǎn)率在0.2～2/h，配套動(dòng)力為小四輪拖拉機(jī)。圖4輪齒式收膜部件示意圖5)齒鏈?zhǔn)绞漳げ考?圖5)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，加工制造方便，既可用于苗期收膜，也可用于秋后收膜，該結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是由于其整個(gè)結(jié)構(gòu)可以向縱向設(shè)置，可以前置，有利于整地復(fù)式作業(yè)[11]。如2021年由石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院王吉奎副教授設(shè)計(jì)的SMS－1500型秸稈粉碎與殘膜回收機(jī)。就是新型后置鏈齒殘膜回收機(jī)。該機(jī)作業(yè)效率高能耗小在作業(yè)速度為5～5.5km/h時(shí)殘膜回收率大于90％圖5齒鏈彈齒式收膜部件示意圖3結(jié)論由于技術(shù)及國(guó)情的原因，可降解地膜短時(shí)期內(nèi)還難以在農(nóng)業(yè)中大面積推廣，而今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，農(nóng)業(yè)上仍然使用著大量的塑料地膜，根據(jù)我國(guó)目前的科技水平和經(jīng)濟(jì)條件，采用機(jī)械化去除殘膜是比擬現(xiàn)實(shí)的，同時(shí)考慮到提高機(jī)具的使用效率，降低作業(yè)本錢(qián)，減少機(jī)具的下地次數(shù)，應(yīng)大力研制開(kāi)展耕整地與收膜聯(lián)合作業(yè)的機(jī)具。另一方面殘膜回收機(jī)的推廣使用還有賴(lài)于殘膜的再生利用。由于回收殘膜在短期內(nèi)沒(méi)有直接的經(jīng)濟(jì)效益，所以殘膜回收機(jī)械難以被人們接受。因此，開(kāi)展殘膜回收機(jī)械除了要和常規(guī)作業(yè)結(jié)合起來(lái)開(kāi)展殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)，研制生產(chǎn)性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的機(jī)具之外，應(yīng)狠抓殘膜的再生利用，用農(nóng)民銷(xiāo)售殘膜得到的效益來(lái)推動(dòng)殘膜回收機(jī)具的使用和開(kāi)展。只有這樣，才能帶動(dòng)殘膜回收機(jī)械的開(kāi)展，形成地膜使用、殘膜回收和殘膜再生中利用的良性循環(huán)?？傊?，研制開(kāi)展殘膜回收機(jī)既具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，又具有巨大的社會(huì)效益。參考文獻(xiàn)：[1]王頻.殘膜污染治理的對(duì)策和措施[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1998，(3):185～188.[2]王志青.淺談殘膜回收機(jī)開(kāi)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題.農(nóng)業(yè)機(jī)械，2021，〔5〕:41～43.[3]楊希晨，劉炳，龔軍.殘膜回收機(jī)的研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題.新疆農(nóng)機(jī)化，2006,〔5〕[4]建中.殘膜回收機(jī)集錦[J].山西農(nóng)機(jī)，2000，(1):14[5]劉晨，薛文瑾.MSM-3型苗期殘膜回收機(jī)[J].新疆農(nóng)機(jī)化,1999,(4):13.[6]倪國(guó)慶，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