石 鑫，楊豫新，牛長河

（新疆農業(yè)科學院農業(yè)機械化研究所，新疆 烏魯木齊830091）

0 引言

目前我國地膜覆蓋栽培面積居世界之首，新疆屬干旱地區(qū)，棉花、工業(yè)番茄、色素辣椒等作物地膜覆蓋率接近100%，玉米種植覆膜率超過80%，全區(qū)每年地膜總用量達40萬t以上。大量使用過的地膜沒有回收，年復一年累積在土壤中，導致耕地和農村環(huán)境遭到嚴重的殘膜污染[1-4]。

圖1 廢舊地膜對農田和農村環(huán)境造成嚴重污染

治理“白色污染”存在的問題：以棉田為例，全疆棉花種植約246.67萬hm2，采棉機保有量約6 000余臺，日作業(yè)效率20 hm2以上，尚不能滿足全疆棉花的機械化采收，而以新疆農科院農機化所和科神農機股份有限公司為代表研制的秸稈還田及殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機市場保有量不足300臺，加上摟耙式的簡易殘膜回收機，可正常用于機械化地膜回收的機具不足1 000臺，且作業(yè)效率和作業(yè)連續(xù)性低于采棉機。通過對比分析，全疆棉田機殘膜械化回收率非常低，大量廢舊地膜未得到有效回收，且仍然以每年數(shù)十萬噸的數(shù)量激增。

農民愿意購置數(shù)百萬的采棉機而不愿購買十多萬的殘膜回收機，其原因在于：（1）殘膜回收無法給農戶帶來直接經濟效益；（2）機械化回收的地膜包含大量雜質，再利用成本遠大于廢地膜本身價值；（3）殘膜回收機效率和可靠性特別是智能化水平較低，仍然需加大投入科研經費和研發(fā)力量。因此需通過田間機械化殘膜回收和回收后廢膜綜合利用兩個方面開展聯(lián)合研究，制定解決殘膜污染和再利用的方案。

1 當前殘膜回收機械存在的主要技術問題

（1）“苗期揭膜”技術不適應于灌溉條件較差的棉區(qū)，特別是河灌區(qū)下游的干旱缺水地區(qū)，按農業(yè)生產技術要求，苗期作物一旦揭膜，必須盡快灌溉，否則農作物會出現(xiàn)嚴重的“溫差早衰”現(xiàn)象。在灌溉條件較差的農區(qū)，一般是無法按時按量保證正常供水的。特別是多年來推廣的膜下滴灌技術，管道布置在地膜下面，作物在整個生育期內不能揭膜。

（2）耕后耕作層的殘膜回收。耕后殘膜回收會壓實已耕松的農田，并且由于此時農時季節(jié)短，因此耕后耕作層殘膜回收技術只能作為一種補充。

（3）耕前殘膜回收有利于作物生長期的保墑，減少水分蒸發(fā)，節(jié)約用水。但耕前收膜，作物的秸稈對殘膜回收影響很大，由于機械或人為作用，加上老化導致地膜強度下降[5]，地膜極易破損。此外，北疆農區(qū)收獲后到封凍的時間較短，這些都是耕前收膜機械作業(yè)的不利因素。另外，由于噴灑脫葉劑及機采過程中使地表殘留大量落葉、棉鈴殼及細果枝，造成待收膜面雜物多，回收殘膜雜質含量高，由于現(xiàn)有拖拉機輪距與機采棉種植模式不符，導致大量棉秸稈被壓倒，造成還田機無法粉碎還田，直接與殘膜一起被回收，造成回收殘膜含雜高，因此如何解決回收過程中的膜雜分離，是耕前殘膜回收急需解決的問題。

2 建議

針對上述問題，經過實際調研，擬定采用兩步走的技術路線，通過“控增量，減存量”方法，使農田地膜殘留量達到指標閾值。

2.1 耕前殘膜回收技術

在農作物收獲結束后，使用現(xiàn)有秸稈粉碎及殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機進行作業(yè)，對當年新鋪地膜進行回收，殘膜回收率達到80%以上，通過秸稈粉碎還田同步作業(yè)，最大限度保持待收膜面干凈，盡量提高回收地膜潔凈度，以達到回收再利用目標；同時采用田間移動式打包裝備及技術對所回收地膜及時進行打包和碼放，避免出現(xiàn)二次污染，然后通過運輸車輛運往廢舊塑料加工廠進行處理加工。

圖2 耕前殘膜回收及再利用技術應用

2.2 耕層殘膜回收技術

以新疆兵團為例，2017年兵團以團場為單位全面開展農田殘膜污染調查，查清農田殘膜污染面積、程度、分布等基本情況如下：

圖3 2017年團場農田殘膜污染面積、程度、分布情況

南北疆由于耕作模式和農藝方式的不同，其殘膜在耕層中的分布情況也不同，從圖中可以看出，北疆棉區(qū)耕層中的地膜殘留量平均值高于南疆，約為南疆植棉區(qū)的1.87倍，是污染治理的重點區(qū)域。從整體上來看，南北疆均為土壤越深，殘膜越少：殘膜在耕層主要分布在0～20 cm的土層中，約占72%，因此加大農田0～20 cm的土層中殘膜清理的力度，對治理殘膜污染至關重要。

建議采用耕層殘膜回收機械每隔2年對0～20 cm的土層開展“篩土式”作業(yè)，同時每年在播種以前使用播前殘膜回收機械對地表的殘留地膜進行回收，通過以上兩項作業(yè)，達到逐年降低農田地膜殘留的目的，但無論是耕層內殘膜回收或是播前殘膜回收，都必須在耕翻后或播前作業(yè)。

由于耕層殘膜回收主要針對往年陳舊膜及當年部分未回收地膜，再加上經過耕翻，殘膜大部分與土壤或作物根茬纏繞在一起，后續(xù)處理困難且成本高，基本無使用價值，因此建議進行工廠無害化處理。

2.3 廢地膜綜合利用技術

僅從機械化回收角度無法從根本上治理殘膜污染，因此回收后的廢舊地膜能否有效再利用是解決這一問題的關鍵，傳統(tǒng)的焚燒、填埋、廢棄等處置方式不但會對環(huán)境造成二次污染，還會造成資源的極大浪費。

圖4 焚燒回收的廢舊地膜造成二次污染

廢舊地膜回收利用符合循環(huán)經濟活動“資源—產品—再生資源”的反饋式流程，是塑料產業(yè)中資源循環(huán)利用的重要組成部分，應多項舉措并舉。目前了解到廢舊地膜處理再利用途徑主要有以下三個方面：

2.3.1 加工再生顆粒

優(yōu)點：中國是全球最大的塑料消耗國，全球每年3億t塑料消耗量，僅中國就消耗1億t以上，對再生顆粒的需求量非常大，塑料加工企業(yè)的利潤主要來自新舊顆粒的比例；以目前我國蓬勃發(fā)展的快遞行業(yè)為例，2019年312.8億件快遞，使用150萬t塑料包裝袋，而這種包裝袋不像食品、醫(yī)療上使用的標準高，基本采用60%以上的再生料制作。2017年4月18日，中央出臺“禁止進口洋垃圾”的改革實施方案，從以往中國再生塑料加工企業(yè)為全球處理塑料垃圾，到目前僅可處理國內塑料垃圾，原料嚴重短缺，所以采用農膜作為再生顆粒原料，其產品市場空間非常巨大。

缺點：機械化回收的地膜包含大量雜質，無法直接生產再生顆粒，分離出可用的干凈地膜，拉運費等中間環(huán)節(jié)需要投入大量成本，導致造粒成本幾乎接近甚至高于新料價格，尤其2020年國際油價大跌，塑料作為石油副產物，價格也相應下跌，塑料制品加工企業(yè)采用新料的成本較低，對再生顆粒需求量也相應減少。

建議：在南北疆各選幾個典型的承擔“農業(yè)清潔生產示范項目”的企業(yè)開展調研工作，了解企業(yè)訴求；針對利用廢舊地膜生產再生顆粒的企業(yè)，政府應適當減免水電費、廠房租賃費等，提供免稅、補貼等政策，降低企業(yè)運行成本；加大田間地膜處理技術與裝備的研發(fā)力度，將機械化回收的地膜就地分離，或者在鄉(xiāng)鎮(zhèn)設立地膜回收網點，在回收網點進行地膜與雜質分離，將較為干凈的地膜通過打包機進行打包，降低運輸成本[6-7]。

2.3.2 高溫無氧干餾裂解

高溫無氧干餾技術是全球最受推崇的固體廢棄物處理技術，利用固體有機廢棄物中有機物的熱不穩(wěn)定性，在無氧條件下對其加熱，當達到一定的溫度后，組成有機物的大分子結構中碳鍵和氫鍵發(fā)生斷裂，經重新組合形成小分子的可燃氣體（甲、乙、丙、丁烷、CO和氫氣）、可凝可揮發(fā)的油以及碳。

殘膜經田間收集后，經滾筒篩分打包后，細土還田處理，地膜運輸至廠區(qū)儲存，經破碎機破碎，干化處理后，進入干餾設備進行高溫無氧裂解產生反應，產生可燃氣體和炭；可燃氣經過除塵、冷卻、脫硫等一系列凈化處理后，進行儲存，一部分供干餾設備加熱使用、多余可燃氣供周邊發(fā)電或以燃氣銷售方式再利用；氣體凈化產生的焦油、飛灰等回干餾設備處理；氣體凈化后產生的水內含有木醋液，可濃縮儲存供種植、綠化、改善土壤還田使用。

2.3.3 填埋

機械化回收地膜包含大量雜質，秸稈、根茬與地膜相互纏繞，很難分離，可以采用直接填埋的方式，同時噴撒菌劑使秸稈快速分解，而聚乙烯材料的地膜難以分解，掩埋一定時間后，分解后的秸稈不再與地膜纏繞，降低了分離難度，可通過滾筒篩等方式進行快速分離，建議組織相關科研單位進行試驗研究。