又快到棉花地里鋪地膜的時節。
上一年秋冬，羊群呼嘯而過的棉花地里，雖然棉花早已收割完畢，但白茫茫的地膜上露出一個個羊蹄子踩破的“小土洞”，疾風一吹，被撕成一段段破塑料條。農機手見了直搖頭，“這樣的地膜可不好回收”。
然而，新疆庫爾勒的農戶，今年卻沒有這重焦慮。當地政府引入一款新的殘膜回收機，“從前用的設備，一把摟上來的除了地膜，還有秸稈、土，而它真的做到了‘膜歸膜、土歸土、秸稈粉碎還田’。”當地的一名村干部興奮地說。
不久前，中央一號文件提出，加快先進農機研發推廣。研發一款殘膜回收率高的農機，整治土地里的白色污染，是中國工程院院士、石河子大學教授陳學庚晚年的最大牽掛之一。如今，這一牽掛正在兌現當中。
陳學庚院士（左二）在田間地頭指導秸稈粉碎還田殘膜回收機改進性能。 受訪者供圖
團隊研發的秸稈粉碎還田殘膜回收機在新疆沙灣縣作業 受訪者供圖
打破“無機好用”的僵局
農機在田里作業，四周風塵仆仆。
白色的殘膜在機器的推動下，老老實實地捆綁成了一卷。機器像個“吃”秸稈的“怪獸”，把秸稈嚼碎了，再“吐”回機器的側邊位置。所到之處，所向披靡，一口氣解決了回收殘膜、秸稈粉碎還田、保持水土三大問題。
“機器怎么樣？”
“一天完成了200多畝。”
“干得漂亮！”
和農機手的一番對話，讓陳學庚倍感欣慰。
說起地膜，農戶“又愛又恨”。
目前，我國地膜每年使用量約143.7萬噸、覆蓋面積高達2.8億畝，兩項指標均為世界第一。尤其是在西北地區種植棉花、玉米、土豆等農作物，不使用地膜，產量很低。
然而，地膜難以降解，經過風化后難以回收。新疆等西北地區土壤中的殘膜超過了國家頒布土壤殘存標準5倍以上，嚴重影響了作物的水分、營養吸收。農戶承包的土地，通常過幾年會轉讓給他人，對于地膜殘留的處理，積極性并不高。
如何提高回收率、降低含雜率，讓一年一鋪的地膜“不欠新賬，逐年還老賬”，成為政府最關心的事。農業農村部、國家發展改革委等六部委聯合發布了《關于加快推進農用殘膜污染防治的意見》，要求到2025年，地膜殘留實現負增長，農田白色污染得到有效控制。
如果只有一畝地靠一人、一把靶子就可以清理干凈地膜，可一旦這個數字是50畝、500畝，就不是簡單的人力所能為了。智能化、機械化成為殘膜回收的不二選擇。
“盡管國外有成熟的殘膜回收機，但我國依然陷入‘無機好用’的困境中。”江蘇大學經濟作物機械化研究院執行院長王新忠說，日本、美國的地膜標準是0.02～0.08毫米，我國農業部推廣的地膜標準不小于0.01毫米，國外殘膜回收機并不適用于我國的地膜回收。而實際中，為了省錢，農民更愿意選擇0.006毫米—0.008毫米的地膜。這種地膜更易老化破碎和撕爛，無形中加大了回收的難度。
光是新疆本地，就有不下30家企業加入到農機競爭行列。絕大部分農機達到80%的地膜回收率并不難，難就難在含雜率過高，撿上來的地膜、秸稈、土混雜在一起，“這樣回收來的地膜，不僅難以實現地膜的二次利用，久而久之還將造成水土流失。”王新忠告訴《中國科學報》。還有一些殘膜回收機的可靠性、穩定性較差，用著用著直接壞在地里。
東西合力打造好農機
2017年，陳學庚便盯上了這一田間地頭的難題。
年逾70的他，每天都在尋找解決殘膜回收新技術、方案。大年初一，團隊成員給他拜年，結果秒變為方案討論會。新疆紫外線強烈，忙起來他顧不上戴帽子，就一頭扎進了塵土飛揚的作業現場。
4年后，由石河子大學、江蘇大學組建研發團隊和常州漢森機械股份有限公司（以下簡稱漢森）聯合研發高效智能秸稈粉碎還田殘膜回收機，正式推向了市場。
“陳院士就像一座標桿一樣，帶領著所有人前進。”王新忠說。為了追求性能的極致，東部、西部三個團隊就像候鳥一樣，春秋時節準時發生“遷徙”。算到如今，產品已經迭代了四五代。
經過多年的努力，聯合攻關團隊創新研發了擺齒清潔高效撿拾、雙曲柄震動清雜、無芯多帶打包、柔性差速傳動、撿拾與作業速度一體化協同控制等關鍵技術。在大量核心技術專利的驅動下，當季棉花殘膜最終實現了回收率≥90%，作業效率≥15畝/時，填補了國內空白。
它有哪些與眾不同之處呢？
王新忠告訴《中國科學報》，殘膜回收機每拾起一張地膜，不清除夾帶而來的土、棉稈枝葉，卷到一定程度機器就會運轉不下去。為此，他們在撿拾鏈的前面設計了清雜滾筒，通過內圈、外圈兩種不同速度傳送，把雜質橫向輸送到機器側面。這正是該殘膜回收機含雜率低的“奧秘”，也是區別于同類產品的鮮明特點之一。
這款殘膜回收機的撿拾部件上布滿了帶釘齒的鏈條，這一摩擦釘齒鏈系國際首創的專利技術。鏈條外面包裹著橡膠，與傳統的鏈條相區別，被稱為“柔性鏈條”。摩擦釘齒鏈究竟是做什么用的呢？
新疆土壤有多種類型，有的地里石頭多、有的沙土多，還有的粘成了硬土塊。特別是遇到石頭，普通鏈條遇阻，過大的沖擊力可能把鏈條沖斷。而柔性鏈條吸收了沖擊力后，可跳過石頭繼續傳動，“鏈條的壽命、可靠性都優于普通鏈條，目前新疆市場只有我們在使用這項技術”。常州漢森股份有限公司總工程師莫毅松說。
被認定為“免檢”產品
100畝地塊，從一頭到另一頭，足足有一公里之長。新疆地勢平坦、開闊，大面積承包土地是當地農戶的慣例。
從前一些農機手玩貓膩，前、后50至100米撿拾釘的入土深度可達五公分，中間段卻只有三四公分。“偷工減料”為的是提高速度，入土淺原來8公里/時可提高到10公里/時，但留在地里的殘膜也更多了，前后端回收率可達80%，中間段只有30%-40%。
而這款殘膜回收機只要一入土，從始至終入土深度都是一致的。這讓發放政府補貼的村委會很安心。“經銷員回來跟我們說，別的機器拾過的地，政府要檢查回收率才會發放補貼，而我們的產品由于有了這項技術，直接被認定為‘免檢’產品。”莫毅松興奮地說。
“機器的回收率高、含雜率低，能夠進行二次加工、資源再利用，且性能穩定，才有進一步推廣的價值。”莫毅松說。
目前，這款殘膜回收機已在新疆5個市（州）及兵團試用推廣，示范推廣面積累計超20多萬畝，所到之處迅速占領了當地市場，成為越來越多地方部門的指定推廣產品。
走出新疆，高效智能殘膜回收裝備還可以適用于哪些地區？莫毅松告訴《中國科學報》，主要應用于我國殘膜污染重點區域，除了新疆之外，還有甘肅、內蒙古、寧夏和青海等省份，可用于棉花、玉米、馬鈴薯等重點覆膜作物的地膜回收作業。此外，河南、山東等平作物種植地同樣可以推廣、使用。
“我們算過一筆賬。目前市場成熟產品保有量比較低。但未來十年殘膜回收機全國需求量超過十萬臺、產值達上百億元，市場空間巨大。解決白色污染，需要全社會共同參與。”莫毅松如是說。
文章來源：科學網 2023年2月26日
文章鏈接：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/2/494704.shtm
