趙洪祥，邊少鋒*，馮士成，鄒云峰，方金宇

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130033；2. 吉林省榆樹(shù)市紅星鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)站，吉林 長(zhǎng)春130411 ；3. 吉林省鎮(zhèn)賚縣煙草專(zhuān)賣(mài)局，吉林 白城 137300）

一種處理田間殘留地膜的裝置

趙洪祥1，邊少鋒1*，馮士成2，鄒云峰3，方金宇2

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130033；2. 吉林省榆樹(shù)市紅星鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)站，吉林 長(zhǎng)春130411 ；3. 吉林省鎮(zhèn)賚縣煙草專(zhuān)賣(mài)局，吉林 白城 137300）

本文介紹一種通過(guò)水火協(xié)作來(lái)處理田間殘留地膜的裝置，闡述了該裝置的產(chǎn)生背景、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方式，解決了目前生產(chǎn)上處理殘留地膜存在的問(wèn)題，對(duì)于地膜技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用具有重要意義。

水火協(xié)作；殘留地膜；裝置

1 水火協(xié)作處理田間殘留地膜的裝置產(chǎn)生背景

地膜技術(shù)的應(yīng)用極大地促進(jìn)了我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，地膜使用量持續(xù)增加，應(yīng)用區(qū)域分布范圍日益擴(kuò)大，地膜覆蓋的作物種類(lèi)也不斷增加。隨著地膜的大量應(yīng)用，殘留地膜造成的白色污染不但嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)行，而且對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境的安全與健康也構(gòu)成了巨大的威脅。首先，殘膜破壞了土壤結(jié)構(gòu)，降低了耕地質(zhì)量；第二，殘膜影響了作物生長(zhǎng)，導(dǎo)致作物減產(chǎn)；第三，由于大量殘膜存在，在進(jìn)行耕地、整地、播種等農(nóng)事操作時(shí)殘膜經(jīng)常會(huì)纏繞在農(nóng)機(jī)具上，妨礙農(nóng)事操作；第四，地膜丟棄在田間地頭影響環(huán)境景觀；第五，農(nóng)膜殘片經(jīng)常會(huì)隨著作物秸稈被牛羊等家畜誤食，導(dǎo)致牲畜中毒死亡；第六，由于回收不力，農(nóng)民經(jīng)常會(huì)在地里焚燒殘膜，地膜燃燒會(huì)產(chǎn)生氯化氫、二惡英等有害氣體，造成大氣污染。農(nóng)田殘留地膜的污染具有一定的累積性，覆膜年限越長(zhǎng)，污染越嚴(yán)重；殘留地膜主要分布在耕作層，但由于各地農(nóng)作措施的不同，殘膜在各層次中分布的數(shù)量也不一致；殘膜受農(nóng)事耕作和農(nóng)膜使用情況的影響，土壤中殘留地膜主要有片狀、卷縮圓筒狀和團(tuán)狀等，他們?cè)谕寥乐谐仕?、垂直和傾斜狀分布。

目前人們主要通過(guò)地膜回收裝置來(lái)對(duì)田間地膜進(jìn)行處理，然而地膜回收的作業(yè)成本較高，并且回收不徹底，效果不理想，對(duì)農(nóng)民造成一定的負(fù)擔(dān)，影響了農(nóng)民使用地膜的積極性。因此，迫切需要一種新型的非回收式的田間殘留地膜處理裝置投入生產(chǎn)，來(lái)推動(dòng)地膜技術(shù)的推廣應(yīng)用。

在這種情況下，筆者考慮在“不回收殘膜”和“改變殘膜形態(tài)”上做文章。不回收殘膜，意味著直接在田間處理，一般就是焚燒，必然造成大氣污染，但是適度燒烤并不會(huì)造成大氣污染，卻改變了殘膜的形態(tài)，使其卷曲呈顆粒狀。顆粒狀殘膜在土壤中雖然不會(huì)分解，但是并不會(huì)阻斷養(yǎng)分和水分的運(yùn)輸，也不會(huì)纏繞根系和影響農(nóng)事操作，同時(shí)還能提高土壤的通透性和孔隙度。正是基于這些考慮，筆者團(tuán)隊(duì)研制了一種通過(guò)水火協(xié)作來(lái)處理田間殘留地膜的裝置，并且已經(jīng)獲得專(zhuān)利。

2 水火協(xié)作處理田間殘留地膜裝置的特點(diǎn)

這種通過(guò)水火協(xié)作來(lái)處理田間殘留地膜的裝置包括車(chē)身主體、液化氣罐、水箱、旋耕取土裝置和傳送帶。所述液化氣罐和所述水箱設(shè)置在所述車(chē)身主體的前方，所述旋耕取土裝置通過(guò)懸掛機(jī)構(gòu)與所述車(chē)身主體的動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)連接，所述傳送帶設(shè)置在所述旋耕取土裝置后面，所述傳送帶通過(guò)連桿與所述旋耕取土裝置的轉(zhuǎn)軸連接；所述車(chē)身主體后面還設(shè)置有蓋板，將所述蓋板的寬度方向定義為橫向，所述蓋板底部靠近所述旋耕取土裝置依次設(shè)置有沿橫向延伸的土層刮片、噴水裝置和加熱裝置，所述傳送帶后面設(shè)置有擋土板，所述擋土板與所述蓋板連接，所述懸掛機(jī)構(gòu)和所述傳動(dòng)帶都位于所述蓋板下方，所述液化氣罐通過(guò)輸氣管將氣體輸送給所述加熱裝置，所述水箱通過(guò)水管將水輸送給噴水裝置。

所述噴水裝置包括多個(gè)噴水嘴，加熱裝置包括至少兩排噴火嘴；旋耕取土裝置為逆旋轉(zhuǎn)，這樣土壤從裝置上部落到傳送帶上；蓋板為鋼板做成，厚度為3～5mm；裝置的支撐輪設(shè)置在所述傳送帶的后方。

本裝置提供的田間殘留地膜的處理裝置通過(guò)改變田間殘留地膜的形態(tài)，放棄了回收殘留地膜的傳統(tǒng)思路，采用改變殘膜的形態(tài)的方式來(lái)處理殘留地膜，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）不必把殘膜從土壤中分離出來(lái)，省去大量的人力、物力；（2）采用噴水和火焰處理殘膜，改變殘膜的形態(tài)，轉(zhuǎn)變了殘膜回收的理念；（3）對(duì)土壤進(jìn)行加熱處理，可有效殺死土壤中的蟲(chóng)卵；（4）在處理殘膜過(guò)程中，旋耕了一遍土壤，使土壤更加疏松，更好地透水、透氣，提高了耕地質(zhì)量；（5）減少了殘膜帶來(lái)的污染；（6）保障作物生長(zhǎng)不受殘膜限制。

3 水火協(xié)作處理田間殘留地膜裝置的結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方式

水火協(xié)作處理田間殘留地膜裝置的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括車(chē)身主體1、液化氣罐2、水箱3、旋耕取土裝置4和傳送帶5，本實(shí)施例中，傳送帶5為耐火材質(zhì)，主要用于接送土壤，車(chē)身主體1可為拖拉機(jī)。液化氣罐2和水箱3設(shè)置在車(chē)身主體1的前方，旋耕取土裝置4通過(guò)懸掛機(jī)構(gòu)6與車(chē)身主體1的動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)連接，傳送帶5設(shè)置在旋耕取土裝置4后面，傳送帶5通過(guò)連桿7與旋耕取土裝置4的轉(zhuǎn)軸連接。

車(chē)身主體1后面還設(shè)置有蓋板8，將蓋板8的寬度方向定義為橫向，蓋板8底部靠近旋耕取土裝置4依次設(shè)置有沿橫向延伸的土層刮片9、噴水裝置10和加熱裝置11，土層刮片9控制傳送帶5上土層的厚度，保證土層受濕均勻，土層內(nèi)部殘膜受熱充分，噴水裝置10用來(lái)噴濕土壤，防止土壤內(nèi)的殘膜燃燒，加熱裝置11用于加熱土壤，使土壤中的殘膜被燒烤成顆粒狀。傳送帶5后面設(shè)置有擋土板12，擋土板12與蓋板8連接。液化氣罐2通過(guò)輸氣管13將氣體輸送給加熱裝置11，水箱3通過(guò)水管14將水輸送給噴水裝置10。

本裝置處理過(guò)程主要分為兩部分，第一部分為旋耕取土裝置4可逆轉(zhuǎn)旋耕取出耕層土壤，并可以調(diào)節(jié)深度，取出的土直接送到傳送帶5上，包括土壤中的殘膜均被旋耕取出；第二部分為處理殘膜部分，噴水裝置10用水分噴灑殘膜，避免被火焰直接點(diǎn)燃；然后為加熱裝置11對(duì)殘膜進(jìn)行加熱，本裝置的加熱控制裝置，可以調(diào)控火焰的熱度，使殘膜被燒烤成顆粒狀。

本裝置中，噴水裝置10包括多個(gè)噴水嘴，火焰大小、噴火嘴與傳送帶5的距離均可控，加熱裝置11包括至少兩排噴火嘴。

旋耕取土裝置4為逆旋轉(zhuǎn)，耕層土壤可從旋耕取土裝置4上部落到傳送帶5上，耕層土壤在傳送帶上先后受到噴水裝置10和加熱裝置11的處理，耕層土壤中的殘膜被燒烤成顆粒狀。

懸掛機(jī)構(gòu)6和傳送帶5都位于蓋板8下方，使得旋耕取土裝置4和傳送帶5處于半封閉狀態(tài)，只有下面沒(méi)有封閉，防止土壤、殘膜四處飛濺，同時(shí)提高了裝置內(nèi)的溫度、適應(yīng)高溫需求，蓋板8為鋼板，鋼板的厚度為3～5mm，優(yōu)選3mm和5mm。

本裝置還包括支撐輪15，支撐輪15設(shè)置在傳送帶5的后方。

本文提供的處理田間殘留地面的裝置是殘膜處理的一個(gè)全新的方式，對(duì)于多年應(yīng)用地膜的地區(qū)以及膜下滴灌技術(shù)的推廣和地膜的應(yīng)用意義重大。

具體實(shí)施過(guò)程如下：?jiǎn)?dòng)該裝置，拖拉機(jī)低速運(yùn)行，帶動(dòng)旋耕取土裝置4，該裝置高速逆旋轉(zhuǎn)，取出一定深度的土壤，全部輸送到緊隨其后的傳送帶5上；土層刮片9控制傳送帶5上土層的厚度，使土層厚度均勻一致；噴水裝置10可以控制水量，保證殘膜不被點(diǎn)燃，同時(shí)土層不至于因?yàn)檫^(guò)濕而與傳送帶5沾在一起；噴水后的土層隨后被兩排噴火嘴組成的加熱裝置11進(jìn)行加熱，整個(gè)土層中的殘膜被加熱而卷曲、收縮，變成顆粒狀塑料顆粒，隨傳送帶5散落回土壤中。殘膜原先在土壤中呈片狀、卷縮圓筒狀和團(tuán)狀，呈水平、垂直或者傾斜狀分布，破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響作物生長(zhǎng)，妨礙農(nóng)事操作；但現(xiàn)在通過(guò)本裝置改變了殘膜的形態(tài)，使殘膜呈顆粒狀，則殘膜在土壤中并不會(huì)阻斷養(yǎng)分和水分的運(yùn)輸，也不會(huì)纏繞根系；顆粒狀殘膜雖然不會(huì)分解，但可作為土壤中的介質(zhì)，能提高土壤的通透性和孔隙度。

圖1 通過(guò)水火協(xié)作來(lái)處理田間殘留地膜的裝置示意圖

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S223.5

A

1671-0711（2017）04（下）-0172-02

國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-02-38)；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201203031-07-01)；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201303125-2)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(2013BAD07B02)；吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2015GJLS006NY）。

* 為通訊作者。