残膜回收机的研究与发展

残膜回收机的研究与发展摘要：简要介绍了残膜对农业生产的危害、残膜回收机研究的重要性，阐述了国内外残膜回收技术的发展过程和研究现状，并指出残膜回收技术与机具研究的趋势。关键词：残膜；残膜回收机；收膜机构ResearchanddevelopmentofplasticfilmresiduecollectorAbstract：Brieflyintroducestheremnantmembraneonagriculturalproduction,andtheresidueofthedangersofmembranerecoverymachinetheimportanceofthestudy,thispaperexpoundstheremnantmembranerecoverytechnologyathomeandabroadandthedevelopmentprocessandtheresearchstatus,andpointsoutthattheremnantmembranerecoverytechnologyandmachineresearchtrend。Keywords:plasticfilmresidue；plasticfilmresiduecollector；plasticfilmresiduecollectmechanism前言地膜覆盖技术自20世纪70年代引人我国以来，以其保温、保土、增产等显著特点，给农业生产带来巨大经济效益，被称为农业生产中的“白色革命”。随着地膜覆盖种植技术的推广，塑料薄膜的使用量迅速增加，每年用量达数万吨而且还在逐年增长中。然而，由于使用过的地膜难以被完整地回收，有很大部分残膜被翻入土壤逐年累计，造成土地严重污染。有资料表明[1]，连续3年残膜没有清理的地块小麦产量下降2%～3%，玉米产量下降10%左右，棉花产量下降10%～15%。因此，研制推广先进适用的残膜回收机械迫在眉睫。1国外残膜回收现状残膜回收是世界各国都面临的一个棘手问题。英国和前苏联采用悬挂式收膜机，工作时松土铲将压膜土耕松，然后将薄膜收卷到羊皮网或金属网上。收下的膜清洗干净卷好备用。日本对残膜的回收处理相对好一些，主要原因一是日本覆盖地膜的土壤主要是火山灰土，土壤疏松易揭膜。二是地膜较厚，强度大，覆盖期相对较短，回收时可保持较大片块。欧美等国家为解决残膜造成的危害，一方面推广使用高强度、耐老化地膜−另一方面积极开发研制新型地膜，如可降解地膜等，残膜经一定时期可自动分解，形成无害物质混入土壤中，但因其价格偏高或存在其他问题，目前还没能推广应用于大田作物，仅在经济价值较高的蔬菜等作物中应用。以色列、法国等国家已研制和推广可控光降解地膜，但此方法对于埋人土层内的残膜难以光降解，目前尚未得到普遍应用[2]。2国内残膜回收机研究的现状按残膜回收时间，国内残膜回收机分为苗期残膜回收机和收获后残膜回收机等类型。2.1苗期残膜回收机苗期揭膜是在浇头水前揭去地膜，此时揭膜容易，且有利于中耕除草、施肥和灌，适用于灌溉条件较好的地区。但在头水前揭膜应注意两个问题。一是揭膜后必须及时灌水，否则由于水分蒸发量大，易造成干旱，影响作物正常生长甚至导致作物枯萎。二是揭膜时必须配合人工除草或喷洒除草剂抑制杂草生长苗期残膜回收机的代表机械有以下几种。①4TSM-4型悬挂式收膜机。该机是头水前揭膜机的代表机型。其结构简单，使用调整方便，工作可靠，残膜回收率较高[6]。②MSM-3型苗期残膜回收机。该机具是由新疆农业科学院农机化所研制。它与小型或中型轮式拖拉机配套使用，采用卷膜辊主动收集废膜，装卸灵活，使用可靠。③CSM-130B型齿链式悬挂收膜机。它由新疆生产建设兵团农机推广站和134团研制。该机与中型拖拉机配套使用，苗期作业时可同步将地膜揭起并打成卷。它采用的无心圆捆卷膜新颖实用。④MS-2型玉米苗期收膜机。它由东北农业大学研制研制。该机型残膜回收率在85%以上，单机生产率在0.3hm²/h，伤苗率在1%以下，配套动力为18.38kw小四轮拖拉机。[5]2.2收获后残膜回收机在干旱地区或采用膜下滴灌地区不宜苗期揭膜，需要在作物收获后回收残膜。由于机械或人为作用，秋后地膜破损比较严重，地膜上有1～5cm的土层，造成膜下土壤板结，易造成捡拾机构的损坏，同时棉秆阻碍残膜的捡拾，这些都加大了收货后机械回收残膜的难度。目前已见于文献的有新疆、甘肃、陕西、山西、内蒙古及中国农业大学和东北农业大学等有关单位研制的收获后残膜回收机。其收膜工艺都是膜边松土、起膜铲将地表残膜推起、挑膜齿挑起残膜，最后，脱(卸)膜机构将被挑起的残膜卸下并送入集膜部件。其中挑膜、脱膜和集膜部件是影响收膜效果的核心机构。目前国内收膜机收膜部件的结构形式主要有以下几种：1)伸缩杆齿式捡拾滚筒(图1)该种收膜机构工作可靠，残膜收净率高，但该机构的结构复杂，造价偏高。如甘肃省农机推广站研制的1FMJ-850型残膜回收机[7]，残膜收净率90%，生产率在0.3hm²/h，配套动力为13.2kw小四轮拖拉机。由理论计算[8]，滚筒的最低转速不得小于71.5r/min，并经试验验证，以120r/min为宜。1.伸缩齿2.滚筒3.偏心滚筒4.拾起的残膜5.土壤图1伸缩杆齿捡拾机构示意图2)弹齿式拾膜部件(图2)由地轮带动收膜弹齿工作，结构简单，残膜收净率高。机构中需要一个控制收膜弹齿工作位置的曲线轨迹滑道便于脱膜，因而给制造带来一定的困难，同时，该种收膜部件也无法实现残膜与杂草的分离。如东北农业大学研制的QS-2型秋后残膜回收机，残膜收净率90%，生产率在0.3hm²/h，配套动力为13.2kw小四轮拖拉机。根据理论计算与试验验证[9]，在考虑残膜拉伸率及地轮下陷和滑移的情况下，挑膜弹齿与行走地轮间的最佳速比应为1.64左右为宜。该速比刚好将挑起的残膜拉紧，不易被推起的土壤压住，且收起的残膜较干净。1.弹齿轮2.滑道3.弹齿4.残膜5.土壤图2弹齿式拾膜部件示意图3)铲式起茬收膜部件(图3)其在起茬的同时将残膜一起铲起经输送带送入鼠笼式旋转滚筒进行土茬分离，结构简单，工作可靠，收净率高，但其对土壤的性能有一定的要求，且收起的残膜与作物的根茬混合在一起，会给残膜的再生利用带来困难。如内蒙古商都牧机厂研制的1MC-70型地膜回收起茬机[10]，残膜与根茬收净率90%，生产率在0.2～0.3hm²/h，配套动力为11.03kw小四轮拖拉机，起茬起膜深度8～10cm，机组作业速度3～4km/h。1.土壤2.起膜铲3.残膜4.输送带5.滚筒图3铲式起膜部件示意图4)轮齿式收膜部件(图4)该种收膜机构采用苗期收膜机的收膜部件，靠收膜轮与地面的摩擦力转动收膜，结构简单，收起的残膜比较干净，便于残膜的再生利用，特别适宜捡拾玉米、高粱等有硬根茬地的秋后残膜回收，对于破损不严重的残膜收净率比较高，具有很大的应用前景，对于厚度在0.008mm以上的标准地膜，该机构是一种比较理想的残膜回收机构。如东北农业大学研制的小型残膜回收机，采用该收膜部件，在地膜破损不严重的情况下，残膜收净率90%左右，生产率在0.2～0.3hm²/h，配套动力为11.03kw小四轮拖拉机。1.轮2.拾膜齿3.残膜4.土壤图4轮齿式收膜部件示意图5)齿链式收膜部件(图5)其结构简单、紧凑，加工制造方便，既可用于苗期收膜，也可用于秋后收膜，该结构的最大特点是由于其整个结构可以向纵向设置，可以前置，有利于整地复式作业[11]。如2011年由石河子大学机械电气工程学院王吉奎副教授设计的SMS－1500型秸秆粉碎与残膜回收机。就是新型后置链齿残膜回收机。该机作业效率高能耗小在作业速度为5～5.5km/h时残膜回收率大于90％。后置链齿耙式残膜回收装置可将残膜自下而上成片揭起残膜破碎小收起的残膜含杂少大容积残膜箱可减少卸膜次数提高作业效率回收后的残膜便于集中堆放[12]。1.齿链弹齿2.控制滑道3.残膜4.膜箱及托膜齿5.土壤图5齿链弹齿式收膜部件示意图3结论由于技术及国情的原因，可降解地膜短时期内还难以在农业中大面积推广，而今后相当长一段时间内，农业上仍然使用着大量的塑料地膜，根据我国目前的科技水平和经济条件，采用机械化清除残膜是比较现实的，同时考虑到提高机具的使用效率，降低作业成本，减少机具的下地次数，应大力研制发展耕整地与收膜联合作业的机具。另一方面残膜回收机的推广使用还有赖于残膜的再生利用。由于回收残膜在短期内没有直接的经济效益，所以残膜回收机械难以被人们接受。因此，发展残膜回收机械除了要和常规作业结合起来发展残膜回收联合作业机，研制生产性能可靠、结构简单的机具之外，应狠抓残膜的再生利用，用农民销售残膜得到的效益来推动残膜回收机具的使用和发展。只有这样，才能带动残膜回收机械的发展，形成地膜使用、残膜回收和残膜再生中利用的良性循环。总之，研制发展残膜回收机既具有明显的经济效益，又具有巨大的社会效益。参考文献：[1]王频.残膜污染治理的对策和措施[J].农业工程学报，1998，(3):185～188.[2]王志青.浅谈残膜回收机发展现状及存在的问题.农业机械，2008，（5）:41～43.[3]杨希晨，刘炳，龚军.残膜回收机的研究现状及存在问题.新疆农机化，2006,（5）[4]建中.残膜回收机集锦[J].山西农机，2000，(1):14[5]刘晨，薛文瑾.MSM-3型苗期残膜回收机[J].新疆农机化,1999,(4):13.[6]倪国庆，谢陈平.4MSM-3苗期残膜回收机[J].农机与食品机械，1999，(1):27～29.[7]安世才.1FMJ-850型废膜捡拾机[J].农机与食品机械，1999，(5):7～11.[8]张木林,王玮.1MS-800型塑料残膜回收机的研究[J].农牧与食品机械，1992，(2):68～71.[9]那明君,董欣,侯书林等.残膜回收机主要工作部件的研究[J].农业工程学报,1999,(2):355～362.[10]张云.1MC-70型地膜回收起茬机[J].农村机械化，1998，（11):26～27.[11]那明君,董欣,杨晓丽等.收膜整地联合作业机主要工作部件研究[J].农机化研究，2000，(8):21～22.[12]王吉奎.机械化残膜回收技术有新突破.农业装备与车辆工程，2011，(9):255～262.