一种处理田间残留地膜的装置

赵洪祥，边少锋*，冯士成，邹云峰，方金宇

（1.吉林省农业科学院,吉林 长春 130033；2. 吉林省榆树市红星乡农业站，吉林 长春130411 ；3. 吉林省镇赉县烟草专卖局，吉林 白城 137300）

一种处理田间残留地膜的装置

赵洪祥1，边少锋1*，冯士成2，邹云峰3，方金宇2

（1.吉林省农业科学院,吉林 长春 130033；2. 吉林省榆树市红星乡农业站，吉林 长春130411 ；3. 吉林省镇赉县烟草专卖局，吉林 白城 137300）

本文介绍一种通过水火协作来处理田间残留地膜的装置，阐述了该装置的产生背景、特点、结构和具体实施方式，解决了目前生产上处理残留地膜存在的问题，对于地膜技术的进一步推广应用具有重要意义。

水火协作；残留地膜；装置

1 水火协作处理田间残留地膜的装置产生背景

地膜技术的应用极大地促进了我国农业的发展，地膜使用量持续增加，应用区域分布范围日益扩大，地膜覆盖的作物种类也不断增加。随着地膜的大量应用，残留地膜造成的白色污染不但严重影响了农业生产的进行，而且对农业环境的安全与健康也构成了巨大的威胁。首先，残膜破坏了土壤结构，降低了耕地质量；第二，残膜影响了作物生长，导致作物减产；第三，由于大量残膜存在，在进行耕地、整地、播种等农事操作时残膜经常会缠绕在农机具上，妨碍农事操作；第四，地膜丢弃在田间地头影响环境景观；第五，农膜残片经常会随着作物秸秆被牛羊等家畜误食，导致牲畜中毒死亡；第六，由于回收不力，农民经常会在地里焚烧残膜，地膜燃烧会产生氯化氢、二恶英等有害气体，造成大气污染。农田残留地膜的污染具有一定的累积性，覆膜年限越长，污染越严重；残留地膜主要分布在耕作层，但由于各地农作措施的不同，残膜在各层次中分布的数量也不一致；残膜受农事耕作和农膜使用情况的影响，土壤中残留地膜主要有片状、卷缩圆筒状和团状等，他们在土壤中呈水平、垂直和倾斜状分布。

目前人们主要通过地膜回收装置来对田间地膜进行处理，然而地膜回收的作业成本较高，并且回收不彻底，效果不理想，对农民造成一定的负担，影响了农民使用地膜的积极性。因此，迫切需要一种新型的非回收式的田间残留地膜处理装置投入生产，来推动地膜技术的推广应用。

在这种情况下，笔者考虑在“不回收残膜”和“改变残膜形态”上做文章。不回收残膜，意味着直接在田间处理，一般就是焚烧，必然造成大气污染，但是适度烧烤并不会造成大气污染，却改变了残膜的形态，使其卷曲呈颗粒状。颗粒状残膜在土壤中虽然不会分解，但是并不会阻断养分和水分的运输，也不会缠绕根系和影响农事操作，同时还能提高土壤的通透性和孔隙度。正是基于这些考虑，笔者团队研制了一种通过水火协作来处理田间残留地膜的装置，并且已经获得专利。

2 水火协作处理田间残留地膜装置的特点

这种通过水火协作来处理田间残留地膜的装置包括车身主体、液化气罐、水箱、旋耕取土装置和传送带。所述液化气罐和所述水箱设置在所述车身主体的前方，所述旋耕取土装置通过悬挂机构与所述车身主体的动力输出机构连接，所述传送带设置在所述旋耕取土装置后面，所述传送带通过连杆与所述旋耕取土装置的转轴连接；所述车身主体后面还设置有盖板，将所述盖板的宽度方向定义为横向，所述盖板底部靠近所述旋耕取土装置依次设置有沿横向延伸的土层刮片、喷水装置和加热装置，所述传送带后面设置有挡土板，所述挡土板与所述盖板连接，所述悬挂机构和所述传动带都位于所述盖板下方，所述液化气罐通过输气管将气体输送给所述加热装置，所述水箱通过水管将水输送给喷水装置。

所述喷水装置包括多个喷水嘴，加热装置包括至少两排喷火嘴；旋耕取土装置为逆旋转，这样土壤从装置上部落到传送带上；盖板为钢板做成，厚度为3～5mm；装置的支撑轮设置在所述传送带的后方。

本装置提供的田间残留地膜的处理装置通过改变田间残留地膜的形态，放弃了回收残留地膜的传统思路，采用改变残膜的形态的方式来处理残留地膜，具有以下优点：（1）不必把残膜从土壤中分离出来，省去大量的人力、物力；（2）采用喷水和火焰处理残膜，改变残膜的形态，转变了残膜回收的理念；（3）对土壤进行加热处理，可有效杀死土壤中的虫卵；（4）在处理残膜过程中，旋耕了一遍土壤，使土壤更加疏松，更好地透水、透气，提高了耕地质量；（5）减少了残膜带来的污染；（6）保障作物生长不受残膜限制。

3 水火协作处理田间残留地膜装置的结构和具体实施方式

水火协作处理田间残留地膜装置的具体结构如图1所示，包括车身主体1、液化气罐2、水箱3、旋耕取土装置4和传送带5，本实施例中，传送带5为耐火材质，主要用于接送土壤，车身主体1可为拖拉机。液化气罐2和水箱3设置在车身主体1的前方，旋耕取土装置4通过悬挂机构6与车身主体1的动力输出机构连接，传送带5设置在旋耕取土装置4后面，传送带5通过连杆7与旋耕取土装置4的转轴连接。

车身主体1后面还设置有盖板8，将盖板8的宽度方向定义为横向，盖板8底部靠近旋耕取土装置4依次设置有沿横向延伸的土层刮片9、喷水装置10和加热装置11，土层刮片9控制传送带5上土层的厚度，保证土层受湿均匀，土层内部残膜受热充分，喷水装置10用来喷湿土壤，防止土壤内的残膜燃烧，加热装置11用于加热土壤，使土壤中的残膜被烧烤成颗粒状。传送带5后面设置有挡土板12，挡土板12与盖板8连接。液化气罐2通过输气管13将气体输送给加热装置11，水箱3通过水管14将水输送给喷水装置10。

本装置处理过程主要分为两部分，第一部分为旋耕取土装置4可逆转旋耕取出耕层土壤，并可以调节深度，取出的土直接送到传送带5上，包括土壤中的残膜均被旋耕取出；第二部分为处理残膜部分，喷水装置10用水分喷洒残膜，避免被火焰直接点燃；然后为加热装置11对残膜进行加热，本装置的加热控制装置，可以调控火焰的热度，使残膜被烧烤成颗粒状。

本装置中，喷水装置10包括多个喷水嘴，火焰大小、喷火嘴与传送带5的距离均可控，加热装置11包括至少两排喷火嘴。

旋耕取土装置4为逆旋转，耕层土壤可从旋耕取土装置4上部落到传送带5上，耕层土壤在传送带上先后受到喷水装置10和加热装置11的处理，耕层土壤中的残膜被烧烤成颗粒状。

悬挂机构6和传送带5都位于盖板8下方，使得旋耕取土装置4和传送带5处于半封闭状态，只有下面没有封闭，防止土壤、残膜四处飞溅，同时提高了装置内的温度、适应高温需求，盖板8为钢板，钢板的厚度为3～5mm，优选3mm和5mm。

本装置还包括支撑轮15，支撑轮15设置在传送带5的后方。

本文提供的处理田间残留地面的装置是残膜处理的一个全新的方式，对于多年应用地膜的地区以及膜下滴灌技术的推广和地膜的应用意义重大。

具体实施过程如下：启动该装置，拖拉机低速运行，带动旋耕取土装置4，该装置高速逆旋转，取出一定深度的土壤，全部输送到紧随其后的传送带5上；土层刮片9控制传送带5上土层的厚度，使土层厚度均匀一致；喷水装置10可以控制水量，保证残膜不被点燃，同时土层不至于因为过湿而与传送带5沾在一起；喷水后的土层随后被两排喷火嘴组成的加热装置11进行加热，整个土层中的残膜被加热而卷曲、收缩，变成颗粒状塑料颗粒，随传送带5散落回土壤中。残膜原先在土壤中呈片状、卷缩圆筒状和团状，呈水平、垂直或者倾斜状分布，破坏土壤结构，影响作物生长，妨碍农事操作；但现在通过本装置改变了残膜的形态，使残膜呈颗粒状，则残膜在土壤中并不会阻断养分和水分的运输，也不会缠绕根系；颗粒状残膜虽然不会分解，但可作为土壤中的介质，能提高土壤的通透性和孔隙度。

图1 通过水火协作来处理田间残留地膜的装置示意图

[1]张建伟.农用地膜回收机械的现状与思考[J].山东农机,2005(1):10-11.

[2]潘卫云,王天果.螺旋滚筒式残留地膜清理机的研究[J].农机质量与监督,2012(7):21-22.

[3]耿端阳,郭学团.地膜/残膜回收技术[J].农机化研究,2009(4):218-221,225.

[4]韩喜国,任英,赵洪祥,等.火焰处理田间残膜的新思路.吉林农业,2016(18):62.

S223.5

A

1671-0711（2017）04（下）-0172-02

国家玉米产业技术体系(CARS-02-38)；公益性行业（农业）科研专项经费项目(201203031-07-01)；公益性行业（农业）科研专项经费项目(201303125-2)；国家科技支撑计划课题(2013BAD07B02)；吉林省科技发展计划项目（2015GJLS006NY）。

* 为通讯作者。