国内残膜回收机械研究现状及发展趋势

木塔力甫·艾力，张佳，张宇涛，董黎明

（1.宝钢集团八钢公司 能源中心动力分厂，乌鲁木齐830022；2.新疆工程学院 机械工程系，乌鲁木齐830023）

0 引 言

地膜覆盖栽培技术目前在国内外都得到了非常广泛的应用，是一项提高作物单产切实可行的技术，随着大面积地开始应用地膜种植技术，大量地膜应用于农田中，但在其使用后未能及时回收，造成大量的残膜污染，同时对土壤的土质、作物的生长环境以及周边的环境造成一定的破环，严重时土地将不能进行种植作业［1］。

我国开始研究残膜回收机械开始于20 世纪80 年代初期，经过多年的努力,目前我国研制出的残膜回收机达160 多种，但目前从整体上看,残膜回收机械的推广使用还不尽人意,需要进一步解决。

1 残膜回收方法

我们通常将使用后并且失去效用的地膜称为残膜，可根据作物的种类、种植地区和作物生长时期将残膜回收分为苗期残膜回收、作物果实收获后残膜回收和春季播种前残膜回收，目前国内外通常采用回收残膜的方法主要有以下3 种［2］：

1）人工回收。人工回收残膜劳动强度大、效率低，人工回收只能将地表面看得见的残膜捡起，并不能对埋藏在土壤里的残膜进行回收，人工回收只是在20 世纪70年代之前采用的一种残膜回收方式，由于难度较大以及出现了残膜回收机械，人工回收残膜这种方式已逐渐被淘汰。

2）降解膜。降解膜出现较晚，是为适应社会对于环境保护的需要而生产的一种新型地膜，主要原料为生物降解母料与塑料粒子母料混合生产而成，又分为玉米淀汾基生物降解地膜与马铃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对降解地膜的作用而达到的降解，但目前降解膜的价格较高，今后的一段时间内很难在国内进行大面积推广。

3）机械化回收。由于人工回收以及降解膜存在着劳动强度大、成本过高等很多缺点，目前国内外通常采用机械化回收方式进行残膜回收作业，采用机械化回收残膜，具有效率高、成本低等优点，并且根据我国目前的科技水平和经济条件，在很长的时间内我国仍然会大量地使用塑料薄膜，所以机械化残膜回收是目前切实有效的方法。

2 国内残膜回收机械发展现状

由于种植模式和自然条件的不同，我国使用的地膜比国外使用的地膜厚度薄，强度也低，目前我国残膜回收机根据收膜部件工作原理的不同可分为弹齿式、伸缩杆式、齿链式、气力式、卷辊式和铲式等多种形式的残膜回收机；根据作业时期的不同可分为作物苗期残膜回收、作物果实收获后残膜回收以及春季播种前残膜回收，残膜回收效果较好的有以下一些机型［3］。

1）农八师134 团和新疆兵团农机推广站设计的CSM-130B 型齿链式收膜机。主要是在作物灌头水之前回收地膜，该作业机主要由起膜机构、脱模机构和集膜机构组成。作业时，由中小型拖拉机带动，起膜机构的齿链将苗行中的地膜强行抓取，采用无心圆捆卷膜，卸膜方便。

2）新疆农科院农业机械化研究所设计的MSM-3 型苗期残膜回收机［4］。主要由起膜轮、送膜叶轮、卷膜辊、收边膜装置构成，与中小型拖拉机配套使用。作业时，由起膜导轨将土壤中的地膜铲起，随后起膜轮的轮齿将地膜穿透并将地膜向上输送，最终将地膜整齐地卷到卷膜辊上，完成收膜作业。

3）内蒙古商都牧机厂设计的1MC-70 型地膜回收起茬机［5］，主要由起膜铲、输送带和滚筒组成。该作业机在完成起茬的同时，将土壤中的残膜一同铲入旋转滚筒，随后进行土茬分离和膜土分离，最后将根茬和残膜一起回收，残膜回收率较高，但回收后的根茬和残膜不易分离。

4）新疆农八师134 团设计的SMJ-2 型地膜回收集条机［6］。主要由机架、限深调节地轮、松土铲和搂齿盘组成，由35 kW 左右的拖拉机悬挂。作业时，松根铲将5～10 cm土壤内的作物断根，同时可以进行松土作业将土壤内的残膜和土壤分开，随后搂齿盘进行搂膜作业，将地膜和作物根茬一同集条，完成残膜回收作业。

5）新疆农业大学机械交通学院杨宛章教授设计的4MQ-1.5 型气吸式残膜回收机［7］。主要由机架、行走轮、挑膜弹齿、风机、输送风道和集膜箱构成。作业时，由挑膜弹齿将残膜从3～6 cm 深的土壤中挑起，随后由风机将挑起的残膜吸至输送风道，将残膜回收至集膜箱，完成残膜回收作业。

6）新疆兵团科学院农机化所研制的4FS2 型残膜联合回收机［8］。由秸秆粉碎部件和残膜回收部件两部分组成，同时可以完成秸秆粉碎和残膜回收两项作业。作业时，先由秸秆粉碎机高速旋转的甩刀将根茎切断，切断的根茬随惯性甩到一侧，之后由残膜回收部件将残膜回收至集膜箱，完成残膜回收作业。残膜回收部件的捡膜机构采用偏心伸缩杆齿结构，回收残膜效率较高，但机械传动比较复杂。

7）东北农业大学研制的QS-2型残膜回收机。主要由机架、收膜链轮、缠膜辊筒、地轮和传动系统构成，由中小型拖拉机牵引。作业时，它是由作业机地轮带动收膜弹齿工作，结构比较简单、残膜回收率高，但该机有一个便于脱膜的曲线滑道，加工制造成本较高，并且也无法实现残膜与杂草的分离。

8）中国农业机械化科学院研制了残膜回收整地联合作业机。主要由机架、传动装置、捡膜齿杆，偏心脱膜滚筒、驱膜轮、集膜箱等部件构成。与45 kW 左右的轮式拖拉机配套使用，可以进行整地和残膜回收两项作业，整地效果较好、工作效率高，但残膜回收效果并不理想。

9）新疆农垦科学院和塔里木大学共同研制的1QZ-3 900 清田整地联合作业机。主要由机架、传动系统、起膜铲、膜土分离装置等装置组成。在春季播种前，一次性可完成残膜回收和整地两项作业。作业时，起膜铲将土壤内深14 cm 内的土壤、根茬和残膜一同铲起，由膜土分离装置的振动筛将残茬、残膜与土壤分离并输送到集膜箱。其缺点是土壤铲耗费功率较大，与地面机械冲击大。

3 目前存在的问题

我国研究残膜污染治理技术已有多年，国内虽然研制了许多种机型，但大多数残膜回收机回收残膜的效果并不尽如人意，不能满足目前农业生产上的需求，综合来看，目前主要存在以下几个问题［9］。

1）我国目前采用的地膜材料为聚乙烯烃类化合物，厚度很薄，抗拉强度低，容易拉断，残膜面积较小，大部分残膜被埋藏在土壤中或者与作物茎秆、根茬紧密缠绕，残膜回收作业难度很大。

2）残膜回收机的收膜部件还存在卡顿、残膜缠绕等问题。无论是挑膜齿挑起送入集膜箱还是卷膜辊卷膜，由于塑料膜的粘附和静电的作用，都会引起残膜缠绕。工作时，一旦发生缠绕，会越缠越多，最终会导致机具无法正常连续工作，为了解决卸膜过程中的残膜缠绕问题，先后出现了十余种解决方案，但在实际使用过程中多数出故障率高、因结构复杂等原因没有得到很好的推广。

3）主要工作部件的工作性能很难提高，收膜部件容易受到机械冲击，也容易出现故障，关键零部件如残膜挑膜机构、残膜输送机构、残膜与土壤分离机构在耗能、机械性能上仍需要进行更深入的研究。

4）残膜回收机械的理论研究也比较薄弱，我国研究残膜回收机械的起步较晚，设计方法与技术相对比较落后，同时残膜回收作业受到季节性的限制，所以一些高难的技术性问题始终得不到很好的解决。

保护农田生态环境、治理残膜污染是种植业可持续化发展的关键所在。综上所述，我国的残膜回收机械仍不完善，目前我国北方农田的残膜污染越发严重，因此，我们仍需在研究治理残膜污染技术上做大量工作。

4 国内外残膜回收技术的发展趋势

目前我国机械化回收残膜主要是在三个时期：作物苗期残膜回收、作物果实收获后残膜回收以及耕地后，春季播种前残膜回收。北方种植的棉花、玉米主要在春季播种前进行残膜回收作业，今后的发展趋势是将多种作业机械结合形成联合作业［10］，一次性可完成两项或多项作业，通过减少拖拉机的下地次数，同时可以减少油耗、降低机具作业成本、减少机具对土壤的压实以及节省作业时间，从而提高作业机具的工作效率，争抢农时，有效地提高劳动生产效率。

国外一些国家在20 世纪50 年代初期就开始研究联合作业机，刚开始只是将耕地和整地机械的联合，或者将整地和播种机械的联合，作业机的结构是将两个及两个以上单一的作业部件组合，作业机机动性能差，体型较大；随着大功率拖拉机的出现以及免耕、少耕播种等新技术的发展，20 世纪60 年代初期，联合作业机开始将多个部件或装置形成一体。20 世纪70 年代以后，联合作业机开始采用驱动型工作部件，完成两种及两种以上作业的联合作业机具，并且可以与大型拖拉机配套。在残膜回收方面，联合作业机的研究方向主要是将秸秆粉碎机械、整地机械联合起来，完成秋后的秸秆回收还田、残膜回收以及松土等整地作业。在机械设计方面，运用虚拟样机技术和现代机械设计方法对联合作业机进行创新和改进，运用机械虚拟仿真技术取代传统的田间试验，这样可以大大缩短机器的开发时间，降低其研究成本。

［1］ 王献志，盛祝梅，叶国民，等.农田农地膜残留污染现状及对策［J］.安徽农业科学，2003，31（2）：30-31.

［2］ 秦朝明，王序俭.农用地膜的回收现状与思考［J］.农牧与食品机械，1999（4）：1-2.

［3］ 候书林，胡三媛，孔建铭.国内残膜回收机研究的现状［J］.农业工程学报，2002，18（3）：186-189．

［4］ 王能勇.SMJ-2 型地膜回收集条机简介［J］.新疆农垦科技，1999（5）：41-42．

［5］ 张德云，李亚雄.4FS-2 型残膜联合回收机的改进设计［J］.农牧与食品机械，1994（4）：23-25．

［6］ 张木林，王纬.1MS-800 塑料残膜回收机［J］．农牧与食品机械，1992，60（2）：7-11．

［7］ 周智祥，杨志城，杨宛章.气吹式春播前残膜回收机的研制［J］.新疆农业大学学报，2005，28（1）：61-65.

［8］ 贾理江，吴兆宗.4CM-150 型齿链式悬挂收膜机试验与改进［J］.新疆农机化，1997（5）：17．

［9］ 张东兴.农用残膜回收问题［J］.中国农业大学学报，1998（6）：103-106.

［10］ 王频.残膜污染治理的对策和措施［J］.农业工程学报，1998，14（3）：185-188．

（编辑 立 明）