團隊研發的秸稈粉碎還田殘膜回收機在新疆沙灣縣作業。
又到了棉花地里鋪地膜的時節。上一年秋冬，棉花早已收割完畢，但羊兒成群而過的棉花地里，白茫茫的地膜上露出一個個被羊蹄子踩破的“小土洞”，疾風一吹，又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，原來當地政府引入了一款新殘膜回收機。“從前用的設備一把摟上來的，除了地膜外，還有秸稈、土，而它真的做到了‘膜歸膜、土歸土、秸稈粉碎還田’。”當地一名村干部興奮地說。
今年的中央一號文件提出，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，這一牽掛正在兌現中。
打破“無機好用”的僵局
農機在田里作業，風塵四起。
白色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。其所到之處，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”。
在西北地區種植棉花、玉米、土豆等農作物，如果不使用地膜，產量就很低。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就會轉讓，他們對于地膜殘留處理的積極性并不高。
目前，我國地膜每年使用量約為143.7萬噸、覆蓋面積高達2.8億畝，兩項指標均為世界第一。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之一。
農業農村部、國家發展改革委等六部委聯合發布的《關于加快推進農用殘膜污染防治的意見》提出，到2025年，農膜基本實現全回收，全國地膜殘留量實現負增長，農田白色污染得到有效防控。
如果只有一畝地，靠一人、一把耙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、美國的地膜厚度標準是0.02至0.08毫米，我國農業農村部推廣的地膜厚度標準不小于0.01毫米，國外殘膜回收機并不適用于我國的地膜回收。而實際上為了省錢，農民更愿意選擇厚度為0.006至0.008毫米的地膜。這種地膜更易老化破碎和撕爛，無形中加大了回收難度。
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歲的他每天都在尋找解決殘膜回收的新技術、新方案。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，忙起來的他顧不上戴帽子，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聯合研發的高效智能秸稈粉碎還田殘膜回收機，正式推向了市場。
“陳院士就像一個標桿，帶領著所有人前進。”王新忠說。為了追求極致的產品性能，東部、西部3個團隊就像候鳥一樣，春秋時節準時“遷徙”。到如今，產品已經迭代了四五代。
經過多年努力，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？王新忠介紹，殘膜回收機撿起一張地膜，如果不清除夾帶而來的土、棉稈枝葉，卷到一定程度就運轉不下去了。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”。原來，新疆土壤多樣，有的地里石頭多，有的沙土多，還有的是硬土塊。特別是一旦有石頭，過大的沖擊力就可能把普通鏈條沖斷。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。”常州漢森機械股份有限公司總工程師莫毅松說。
被認定為“免檢”產品
新疆地勢平坦、開闊，大面積承包土地是當地農戶的慣例。100畝地塊，從一頭到另一頭足足有一公里長。從前一些農機手玩貓兒膩，前、后段50至100米撿拾釘的入土深度可達50公分，中間段卻只有三四十公分。
“偷工減料”為的是提高速度，入土淺使得原來8公里/時可提高到10公里/時，但留在地里的殘膜卻更多了，前、后段回收率可達80%，中間段只有30%至40%。而這款殘膜回收機只要一入土，從始至終深度都是一致的。
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，地膜能夠進行二次加工，實現資源再利用，且性能穩定，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，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，在河南、山東等地的平地作物種植中同樣可以推廣使用。
“我們算過一筆賬。目前殘膜回收機市場上，成熟產品保有量比較低，而未來十年全國需求量將超過十萬臺、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。”莫毅松說。
文章來源：中國科學報 2023年3月20日 4版
文章鏈接：https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2023/3/373710.shtm
