国内外残膜回收装备的研究现状及发展趋势

河北顶呱呱机械制造有限公司 李挺 闻朝华 马世龙

为了提高作物单产，地膜覆盖栽培技术在国内外都得到了广泛应用，随之而来的白色污染也越发严重。我国于20 世纪70年代引入地膜覆盖技术，随着技术推广，地膜每年用量达到数十万吨，而且逐年递增，但是由于没有完善的配套回收机械设备，大量的残膜无法得到很好的回收处置，它们被翻盖到土壤下面，日复一日，年复一年，土壤中的残膜数量逐年累积，严重影响到了土壤的土质以及农作物的生长环境。清理出的残膜被弃置在田边、地头，赶上大风天气，部分残膜被吹得房前屋后到处都是，甚至挂在树梢枝头，给当地环境造成“视觉污染”，影响农村环境景观。

大量剩余残膜长时间埋于土壤之中，这些农用地膜中大都含有聚乙烯和聚氯乙烯，残膜中裹挟的这些物质，每当降雨，横七竖八散落在土壤深层的残膜除了阻碍雨水渗透，影响土壤呼吸之外，还会将这些有毒物质挥发到土壤中，进而影响土壤中的微生物生长，从而破坏有益微生物的繁殖代谢，最终影响到农作物的质量和产量。农作物播种后，如果种子落在土壤的残膜上，发芽之后农作物根系难以向下生长，根系生长较浅，生长中后期根底不稳，很容易造成秧苗倒伏、作物减产。

另外，由于长时间使用地膜，土壤中的残膜越来越多，近些年来，这些残膜甚至都影响到了一些机械化农机具的正常操作，比如：播种机械因为土壤中残膜过多，造成播种孔堵塞，播种不均匀，质量低，后期出苗后需要人工补栽。

各国使用的农用地膜分解能力差，大概需要几百年的时间才能够完全降解。由此可以看出残留的农膜对农作物的生长影响十分严重，因此为了保障土地工作质量，净化农业环境，防止耕地生产能力下降，我们要进一步做好残膜机械化回收工作。

1 国外研究现状

残膜回收是全世界各个国家都面临的一个非常棘手的问题。无论国内外，农田残膜回收的问题都是影响农业技术发展的一大难题，美国、日本等一些发达国家，在19 世纪60 年代就开始研发制造符合当地国情的残膜回收机具。欧美等发达国家，经济技术基础雄厚，采用了综合治理技术，例如采用厚度0.02～0.05mm 的抗拉强度大、耐老化的薄膜，大概能用2 到3 年，其产生的危害比小得多，其他国家也因为所处地理位置不同，自然和生产环境不同，对于残膜回收机具的使用也各异。但是由于国外实际应用的地膜较厚，所以回收时地膜还较有韧性,所以他们的地膜回收机结构比较简单，没有太多的可借鉴结构和经验，其主要构成部分是起膜铲和卷膜辊, 残膜成卷回收便于处理和再应用，研究的重点在于卷膜辊的线速度和机具的前进速度的匹配上。

在日本，地膜厚度最小为0.01 mm，其覆膜周期1.5～3 个月，再加上日本独特的地理位置，覆盖在地膜上的土壤主要成分是火山灰土，土壤疏松容易起膜，而且使用期短，地膜本身的厚度大、强度也大，所以回收相对容易，可以保持较大片回收，所以日本的地膜回收装置结构简单。

英国和苏联都是釆用悬挂式的收膜机具，作业时先用松土犁疏松压在地膜上的土壤，然后在人力的帮助下将残膜收集到羊皮网或金属网上，最后将收回的残膜清洗干净。

2019 年美国设计的一种联合地膜回收机，先将膜上作物收割，然后疏松膜边土壤，疏松后由捡拾机构将残膜从地表拉起，然后运输到集膜箱中，该装置在捡拾地膜前设有清洁系统，可清理膜面杂质。

以色列也是研究残膜回收机起步较早的国家之一,同样因为使用的地膜厚度大，揭膜时地膜依然具有高强度弹性，回收时通过简单的卷收即可，法国研制的残膜回收机具也是卷筒式。

2 国内研究现状

20 世纪70 年代，我国大范围推广地膜覆盖技术，我国西北旱作业粮食区几乎进入了“全膜时代”。但是地膜覆盖栽培技术有效促进了农业生产发展的同时也带来了残膜污染问题，在使用地膜的过程中如何提高残膜回收率，减少土壤中残膜数量，就成为现阶段农技工作者需要重点研究的问题。

地膜覆盖技术能够改良和提高庄稼的出苗率，但是在庄稼收获以后要及时回收残留在土壤中的地膜，避免污染土壤和浪费塑料资源。发展地表残膜回收机械是治理残膜污染的有效方法，残膜的再生利用是保护环境，变废为宝，防治残膜污染的关键所在。

我国现有的农用残膜回收装备数量众多，类型各异，功能相对较为单一，农机质量较差，使用性能一般，整体回收率相对较低，效果差异较大，所选择的残膜回收机械的适应性普遍不强，我国最早研究残膜回收技术至今已经三十多年了，种类颇多，根据农艺要求和收膜的时间来划分，大致可以分为出苗前回收机、出苗期残膜回收机、秋后回收机等。

2.1 苗前收膜机械

我国播前地膜回收主要采用地膜卷收技术，该机械基本是由机械龙骨、机械支撑轮、除草机、地膜切割刀具、起膜铲和地膜卷扬机等部件组成。地膜的主要作用是在农作物出苗之前提高和保持土壤温度，出苗之前的农膜基本上都是完整的，这个时候进行地膜回收大部分可以再利用。但是由于当季气候多变，回收机械数量有限，集中收膜导致机力不足，且作业时间短，这个时间段收膜也存在一定难度。

2.2 苗期收膜机械

因为国外非常注重对耕地的保护和资源的回收再利用，苗期收膜机械的研究发展与我国相比较为先进，目前市场上的苗期残膜回收机具大都以进口机械为主，但是因为我国国情特殊，农户使用农膜后很少考虑农膜的回收再利用，所以选择的时候不管是厚度还是价格上，都与国外有不同。因为地膜厚度质量比国外的厚度小，耐拉强度小，此类进口机械的受力传动完全依赖地膜本身的抗拉伸性能，所以在残膜回收的作业过程中，经常断裂，工作效率低。

2.3 秋后残膜回收机械

秋后机械、人为导致地膜破损严重，但是此时的地膜基本上能保持连续，且有弹性，这个时间进行地膜回收，比播前回收效果要好，所以我国对于秋后残膜回收机械的研究制造相对较多。秋后残膜回收是指在作物收获之后，下次耕种之前进行的残膜回收，主要针对的是当季的农残膜。但是如果作物回收时是先粉碎秸秆再回收农膜，就会导致残膜中杂质太多，从而降低残膜的回收率，且残膜回收机械的作业成本、工时都会增高，同时回收的残膜无法进行回收再利用。选择在秋后进行残膜回收，主要是考虑到有些旱作区采用的是膜下滴灌，所以苗期不适宜进行残膜回收。因此目前国内秸秆还田与残膜回收联合作业机是研发重点，但由于研发时间较短，国内残膜回收技术还不成熟。

3 研究趋势

各国由于国情不同，选择农膜厚度和强度也不一样，所以导致国内外对残膜回收装备的研究方向也不一样。国外由于地膜厚度大，强度大，回收机械主要是依靠残膜自身的拉力实现残膜的卷集回收，所以研究的主要方向是卷集机构和清理机构。国内则不一样，我国各地地理位置不同，选择的残膜回收时期也不同，而且选用的地膜大都厚度小，拉力小，回收时间不同，破损程度也不一样，所以研究方向和国外的也不同，比如，秋后残膜回收机械主要方向是秸秆粉碎与残膜回收联合一体化技术的研究。

西北等旱作区，基本上进入了“全膜时代”，众多粮食作物，包括小麦、大豆、谷子等粮食种植已经离不开地膜了。南方作物蔬菜瓜果的种植为了防治杂草生长，也开始大量地使用地膜。所以不管是北方还是南方，大量地膜的使用，带来的直接问题就是残膜的回收难题，为了农业的可持续发展，减少残膜对农作物以及环境带来的污染，适合我国国情的残膜回收装备就必不可少，并且将会成为南北方都亟须的通用设备。

推进农膜回收利用是一项长期而又艰巨的任务，但我国农业到了必须加快转型升级、实现绿色发展的新阶段。转变农业发展方式，推进绿色农业发展，是我国农业发展一项重要而紧迫的战略任务。只有把地膜污染治理摆在突出位置，着力解决地膜回收利用问题，才能更好地推进农业绿色发展。我国也高度重视残膜带来的“白色污染”问题，近年，大部分省区将残膜回收机械装备列入了省级补贴目录，并作为重点推广的产品，残膜回收装备将成为补贴政策长期支持的农机产品。

目前，由于大马力拖拉机的逐渐增多，残膜回收机的发展趋势是往联合作业上发展，即先铲除残留的秸秆和根茬，再进行残膜回收作业。一次性作业实现秸秆粉碎还田，灭茬，残膜回收。

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，运用虚拟机械仿真技术取代传统的田间试验，以大大缩短机器的开发时间，降低其研究成本。

今后的发展趋势是将多种作业机械结合形成联合作业，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，还可减少油耗、降低机具作业成本、减少机具对土壤的压实程度、节省作业时间，从而提高作业机具的工作效率，有效提高劳动生产效率。

由于我国基本国情以及技术原因，残膜回收机械研究相对国外较落后，未来还有很长一段路要走，积极研制新型实用机械及可降解地膜刻不容缓，相关部门应给予大力支持和关注。由于可降解地膜的成本高，所以在我国很难大面积的进行推广应用，未来很长一段时间，还是以当前所使用的塑料地膜为主，所以针对这种情况，研发适合我国国情的残膜回收装备是一个更容易实现的方法，应结合农村的实际情况，努力提高机械效率，降低作业成本，加大秸秆还田以及收膜联合作业的研发力度。