新疆阿克蘇地區(qū)農(nóng)田殘膜回收利用分析

張金城

（新疆阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)技術推廣中心，新疆 阿克蘇 843000）

保持農(nóng)田“本色”，保護和提升農(nóng)田“地力”，是農(nóng)業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展的基礎。隨著農(nóng)業(yè)地膜覆蓋栽培技術的推廣普及，農(nóng)用地膜長期連年使用，地膜污染[1-4]、土壤障礙[5-6]和“三絲”（化學纖維、絲、麻、毛發(fā)、塑料膜等異性纖維）問題也愈加突出，“白色污染”已成為農(nóng)田“失色”的重要原因[7]。 近年來，新疆阿克蘇地區(qū)高度重視農(nóng)田面源污染治理工作，制定并印發(fā)了《阿克蘇地區(qū)加強農(nóng)田廢舊地膜污染治理工作實施方案（2018—2020 年）》[8]，以宣傳教育為先導、強化法治[9]為核心、機械化回收控源和再利用為重點，通過政府強力推進[10]、各部門協(xié)作聯(lián)動、明確治理主體、完善政策機制等，穩(wěn)步推動了殘膜機械化回收技術及廢舊地膜加工循環(huán)再利用技術的發(fā)展。 但在治理農(nóng)田“白色污染”的行動中，目前還存在殘膜回收機械裝置研發(fā)滯后、廢舊地膜回收利用機制不健全、產(chǎn)業(yè)鏈不完善等問題，尤其是殘膜回收機型呈現(xiàn)“多亂雜”狀況，單機作業(yè)效果和綜合性能有待提升。

2021 年阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)技術推廣中心農(nóng)機站組織專業(yè)技術人員針對2020 年殘膜回收情況開展了專題調(diào)研，通過到田間地頭察看殘膜回收作業(yè)現(xiàn)場、到殘膜回收站點實地調(diào)查、跟蹤機主詢問了解用機實際感受等方式，了解掌握本地范圍內(nèi)現(xiàn)有殘膜回收機生產(chǎn)廠商、銷售機型、作業(yè)參數(shù)等相關信息；在綜合對比評測眾多機具的基礎上，重點介紹殘膜回收作業(yè)性能相對穩(wěn)定、作業(yè)效率高、故障率低、回收效果好、適合在本地區(qū)推廣應用的殘膜回收機型； 并分析總結(jié)本地殘膜回收存在的技術問題，為相關研發(fā)單位和生產(chǎn)企業(yè)對殘膜回收機進一步優(yōu)化升級提供合理化建議。

1 阿克蘇地區(qū)殘膜回收基本情況

1.1 2020 年殘膜回收面積、回收率

2020 年全地區(qū)地膜覆蓋栽培面積為58.86 萬hm2，地膜使用量為4.39 萬t，地膜回收量為3.70 萬t，回收率達到84%， 從而有效遏制了地膜殘留增量，達到了新疆維吾爾自治區(qū)要求當季地膜回收率80%以上的目標。

1.2 2020 年機械化殘膜回收率

2020 年， 阿克蘇地區(qū)殘膜回收機市場保有量約為500 臺，秋冬和春季2 季作業(yè)面積約為26.67萬hm2，機械化殘膜回收率接近50%。

1.3 殘膜回收節(jié)點

1.3.1耕前地表殘膜回收。耕前地表殘膜回收是在作物收獲后、耕地前將田間的殘膜收起，目前以秋冬回收為主、春季回收為輔。春季回收殘膜時，因地膜在農(nóng)田經(jīng)過了一個作物生長季及冬季，存在不同程度破損，且部分殘膜與土壤粘連緊密，以及農(nóng)作物秸稈尚存于農(nóng)田中等，所以其回收難度較大。

1.3.2陳年耕層殘膜回收。針對歷年耕層內(nèi)的殘碎膜，結(jié)合秋翻、春耕犁地作業(yè)（作物播種前）進行回收作業(yè)。由于這部分殘膜主要以碎片形式分布在不同的耕層，所以其回收難度大，回收率不高。

1.3.3作物苗期（頭水前）殘膜回收。針對棉花等當年鋪膜的作物， 在苗期澆頭水前進行殘膜回收，回收率可超過90%， 但該方式只適用于地表灌溉棉田。 目前阿克蘇地區(qū)基本上是膜下滴灌棉田，此殘膜回收方式已基本不采用。

2 地表殘膜回收機具的主要類型

目前，新疆阿克蘇地區(qū)農(nóng)田使用的地表殘膜回收機具按功能分為以下3 種類型。

2.1 殘膜回收與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)機

聯(lián)合作業(yè)機型主要有新疆金天成機械裝備有限公司制造的4CMJB-2.0 作業(yè)機、 新疆萬航農(nóng)業(yè)機械制造有限公司制造的4CMJ-2.0 作業(yè)機、 新疆缽施然智能農(nóng)機股份有限公司制造的4JM-205Q作業(yè)機、 石河子鑫昌盛農(nóng)機有限公司制造的4CMJ-2.0 作業(yè)機、 阿克蘇市光大農(nóng)機有限公司制造的1CMJD-2.0 作業(yè)機等。 這些機型具有以下優(yōu)勢： 能一次性完成秸稈粉碎與殘膜撿拾2 項作業(yè)；采用風力和機械合力脫膜，脫膜干凈利落，收回的地膜含雜量比分體機少，降低了后期“膜雜分離”的難度。但它們?nèi)源嬖诓簧偃秉c，如機具結(jié)構復雜，質(zhì)量大、負荷重；支承傳動部件多，易發(fā)生故障，維修工作量大；作業(yè)質(zhì)量（拾凈率）不及單體機，且受地形、土質(zhì)、作業(yè)工況等因素的影響大，適應性不強。

2.2 分體機

該類型殘膜回收機具主要有新疆天誠農(nóng)機具制造有限公司制造的4JMJ-3.0 秸稈還田及殘膜集條機、4MSK-1.0 殘膜回收機，阿克蘇市大洋鑫鑫農(nóng)業(yè)機械裝備制造有限公司制造的4CMJ 秸稈還田和殘膜集條機、4CMY-150 型殘膜撿拾打包機等。其優(yōu)勢： 秸稈粉碎和殘膜回收通過分體機分段作業(yè)，機具結(jié)構相對簡單，質(zhì)量輕、負荷?。恢С袀鲃硬考?，故障率低，維修方便；價格不高，每臺約為10 萬元，機具的成本回收期短；通過集條機把地膜摟集在寬行之間再用回收機收膜， 拾凈率超過90%，高于聯(lián)合作業(yè)機。 其主要缺點包括：需2 臺拖拉機和2 名機手，增加了作業(yè)成本；集條機摟集的地膜中易混入秸稈、雜草等，回收后“膜雜分離”難度大； 分段作業(yè)加重了拖拉機和農(nóng)機具行走對農(nóng)田的壓實程度。

2.3 自走式殘膜回收機

目前國內(nèi)只有由陳學庚院士團隊研發(fā)設計、由江蘇常州漢森機械股份有限公司生產(chǎn)制造的4MZ-220 自走式殘膜回收機。 其主要優(yōu)勢包括：因自帶動力行走作業(yè)，大大減小了轉(zhuǎn)彎半徑，提高了作業(yè)效率；動力傳輸?shù)焦ぷ鞑考木嚯x縮短，簡化了傳動裝置的結(jié)構，縮小了其尺寸，傳動精度和效率明顯高于牽引式；容易實現(xiàn)液壓傳動，大大提高了控制靈活性、準確性和可靠性；具備高度空間上的優(yōu)勢，利于通過更長的振動鏈齒進行膜、稈、土的分離，回收的殘膜含雜量較少。其缺點主要是：自帶動力致使其結(jié)構復雜， 制造成本遠高于牽引式機具；購機成本高，每臺機具的價格在30 萬元左右，成本回收期長。

3 地膜回收的政策措施

3.1 實施國家農(nóng)機購置補貼政策

為激勵各類農(nóng)機社會服務組織購買殘膜回收機，國家農(nóng)機購置補貼政策規(guī)定：單臺箱式殘膜回收與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)機，最高補貼額為4.05萬元；單臺打包式殘膜回收與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)機，最高補貼額為5 萬元。

3.2 實施作業(yè)補貼政策

為調(diào)動機械化回收殘膜的積極性，在阿克蘇地區(qū)農(nóng)田殘膜污染治理項目示范區(qū)內(nèi)實施了殘膜回收作業(yè)補貼， 每666.7 m2作業(yè)補助為20 元。 2020年全地區(qū)補貼作業(yè)面積約為6.26 萬hm2，補貼資金達1 879 萬元。

3.3 培育地膜機械化回收合作社

為了大力扶持地膜機械化回收農(nóng)民專業(yè)合作社的健康發(fā)展， 阿克蘇地區(qū)堅持扶優(yōu)扶強的原則，特別是把在脫貧攻堅、鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮作用并做出突出貢獻的農(nóng)民合作社作為扶持重點。對重點扶持的合作社專門設立了購買殘膜回收機專項獎勵資金，購買1 臺殘膜回收機獎勵16 萬元，相當于買1臺送1 臺。 2020 年，全地區(qū)對重點扶持的10 個合作社購買的20 臺殘膜回收機進行了每臺16 萬元的獎勵，共獎勵資金320 萬元。

3.4 執(zhí)行國家農(nóng)膜回收區(qū)域補償制度

對農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在本地區(qū)設立的殘膜機械化回收示范縣（市）進行資金補償，以充分發(fā)揮其帶頭引領作用。 2020 年，示范縣新和縣和拜城縣分別獲得補貼360 萬元和800 萬元。

3.5 建立地膜殘留監(jiān)測點

定期定位監(jiān)測地膜殘留量，掌握地膜殘留動態(tài)變化趨勢，評價耕地地膜污染程度，形成以監(jiān)測促治理的機制。 2020 年以來，在本地區(qū)8 個縣（市）相繼建立了20 個地膜殘留監(jiān)測點， 并對每個監(jiān)測點補貼資金2 500 元，160 個監(jiān)測點的補貼資金合計40 萬元。

3.6 設立地膜回收利用信息化平臺建設補貼

在“白色污染”治理中，為加快應用信息化、智能化、自動化技術步伐，以提高管理水平，對建設地膜回收利用信息化平臺的阿瓦提縣和沙雅縣各進行了50 萬元的平臺建設資金補貼。

3.7 增加地膜回收網(wǎng)點，擴大回收范圍

為通過增加回收網(wǎng)點來擴大地膜機械化回收的覆蓋范圍，阿克蘇地區(qū)對地膜回收網(wǎng)點建設進行資金補助，每個網(wǎng)點補助15 萬元。2020 年，新建17個網(wǎng)點，共計補助255 萬元。

3.8 支持地膜減量行動

為倡導地膜減量行動，對玉米無膜栽培進行每666.7 m220 元的獎勵。 2020 年，阿克蘇市玉米無膜栽培面積達666.7 hm2，共計獎勵20 萬元。

3.9 營造根除“白色污染”的濃厚氛圍

為了讓更多的人樹立自覺防治“白色污染”、保護生態(tài)環(huán)境的良好意識，并積極參與到殘膜回收循環(huán)利用行動中來，阿克蘇地區(qū)組織各縣（市）大力開展了地膜污染治理政策法規(guī)的宣傳及地膜規(guī)范使用執(zhí)法活動，并對8 個縣（市）都給予10 萬元相關宣傳、執(zhí)法資金的支持。

4 殘膜循環(huán)利用效果較好的2 種形式

目前，阿克蘇地區(qū)殘膜回收加工循環(huán)利用效果比較好的是阿瓦提縣振中塑料制品有限責任公司（簡稱“振中公司”）和沙雅世紀光明污染治理科技有限公司，這2 家公司均執(zhí)行了“誰生產(chǎn)銷售、誰負責回收”的地膜生產(chǎn)者責任延伸制度。

4.1 振中公司殘膜循環(huán)利用的做法

4.1.1嚴格落實“誰生產(chǎn)銷售、誰負責回收”的地膜生產(chǎn)者責任延伸制度。 2020 年，振中公司為阿瓦提縣豐收一場、二場、三場共1.33 萬hm2棉田“統(tǒng)一供膜、 統(tǒng)一鋪膜、 統(tǒng)一回收”。 為回收并加工利用1.33 萬hm2棉田的地膜， 當年公司先后購買了30多臺分體式殘膜回收機進行殘膜機械化回收作業(yè)，使當年地膜的回收率在85%以上。

4.1.2廢舊地膜“膜雜”分離徹底。若將廢舊地膜再生制成塑料顆粒，必須把地膜中混有的“稈、土、棉”等雜質(zhì)清理分離出去。 為此，振中公司通過多方考察、引進消化、研發(fā)改進，于2019 年底建設了1 條稈- 膜、土- 膜分離清洗加工生產(chǎn)線。 清理加工的廢舊地膜通過輸送帶喂入滾筒式篩選機進行第1道雜質(zhì)分離后，送入擠壓機將膜分割成6～7 cm 的碎片， 輸送至第2 道水洗粉碎機進行分割水洗，再經(jīng)攪籠式水洗機（6 道）和搓洗機多道水洗后，輸送到26 m 長的沉淀池，利用重力沉淀徹底清除“稈、土”等雜質(zhì)，然后將干凈的碎膜輸送到擠干機、風干機干燥，用提料機送到碎膜堆放池，最后按工藝要求送到地膜再生回收塑料顆粒機制成塑料顆粒，確保了廢舊地膜循環(huán)再利用。

4.1.3廢水零排放。 為了確保生產(chǎn)線在清理 “稈、土” 等雜質(zhì)時不產(chǎn)生廢水排放的二次環(huán)境污染問題，振中公司建造了1 個循環(huán)水沉淀池，生產(chǎn)線清洗殘膜用水都流入到這個沉淀池，雜質(zhì)沉淀凈化后的水被送入生產(chǎn)線再次使用，如此循環(huán)基本無廢水排放。

4.2 沙雅世紀光明污染治理科技有限公司的創(chuàng)新做法

4.2.1使用專用原料生產(chǎn)地膜。為提供符合國家標準的好地膜，該公司使用由中國石化集團公司北京化工研究院、化工銷售華北分公司、中天合創(chuàng)股份有限公司等單位聯(lián)合開發(fā)的EGF-34GL 高耐候地膜專用原料，此原料生產(chǎn)出的膜品質(zhì)好、耐候時間長，回收時殘膜的完整性好。 這一方面可以解決春季殘膜回收難的問題，另一方面可以明顯提高殘膜回收率和回收膜的加工利用價值，有助于保障造粒料的質(zhì)量。

4.2.2創(chuàng)新研發(fā)建設了“無水膜雜分選”生產(chǎn)線。對于廢舊地膜回收后的加工利用，膜雜分選是主要瓶頸。該公司通過3 年的研發(fā)，成功建設了“無水膜雜分選”工廠化生產(chǎn)線。 生產(chǎn)線第1 段先處理膜渣中大量的土；送到第2 段通過旋轉(zhuǎn)水環(huán)切粒工藝對膜進行切割和對秸稈纏繞打結(jié)，進行膜與土、秸稈的分離；將未分選干凈的殘膜回流到前段，再次分離；將分離后的膜打包，送到后段進行干洗。

4.2.3無水干洗。通過機械進一步將前段打包的膜分割破碎，通過高壓強力將膜、土徹底分離；利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的負壓氣流帶動膜、 土高速摩擦產(chǎn)生靜電，通過靜電布袋除塵裝置除去殘留的土；經(jīng)過反復干洗除雜，使殘膜最終達到造粒標準。其優(yōu)勢：一是可節(jié)約水資源，并避免二次污染；二是采用的新技術、新工藝可降低能耗，促進地膜回收循環(huán)再利用產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4.2.4廢料高效利用。 分離的秸稈，可以用于生物炭、木炭的加工制作；分離的土，可以作綠化用土、生物栽培土，也可以制成生物有機肥。

5 殘膜回收機技術改進建議

5.1 進一步研發(fā)改進現(xiàn)有殘膜回收機， 攻克膜雜分離技術瓶頸

目前殘膜回收機回收的殘膜中“稈、土”等雜質(zhì)質(zhì)量是膜質(zhì)量的10 倍以上， 分離這些雜質(zhì)的加工難度較大、成本過高，所以大多數(shù)回收的殘膜沒有被加工企業(yè)回收，致使地膜循環(huán)利用率低[1]。要繼續(xù)支持鼓勵“產(chǎn)學研推”各部門協(xié)作，對現(xiàn)有殘膜回收機進行進一步的技術研發(fā)改進，提高殘膜機回收作業(yè)時的膜、稈、土分離性能，降低回收膜的含雜率，以利于殘膜回收后的加工再利用，促進地膜循環(huán)使用產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

5.2 研發(fā)耕層殘膜回收機械

目前的殘膜回收機具主要是回收當年表層殘膜，而歷年耕層殘膜因缺少機具而無法回收[11]。 要支持鼓勵農(nóng)機企業(yè)加大土壤耕作層殘膜回收機械的研發(fā)投入， 并對耕層殘膜回收作業(yè)進行補助，推動耕層殘膜回收作業(yè)市場的發(fā)展，減少耕作層殘膜存量，徹底凈化土壤。

5.3 提高殘膜回收機的適應性、可控性

現(xiàn)有殘膜回收機作業(yè)性能及可靠性能基本可以滿足農(nóng)田殘膜回收的要求，但是適應性還有待進一步提高。如：現(xiàn)有的殘膜回收機為了收邊膜，大多設置了起邊膜裝置[12]；但不同地塊的邊膜深度以及土壤濕度、 松軟度等參數(shù)對起膜裝置技術要求不同，導致邊膜回收效果較差，甚至有些地塊的邊膜回收率幾乎為零，嚴重制約了殘膜回收機拾凈率的提高。今后對殘膜回收機包括邊膜裝置在內(nèi)的各工作部件，要加強改進設計，使調(diào)整技術狀態(tài)、技術參數(shù)更方便，提高殘膜回收機的適應性、可控性，以適應不同的作業(yè)條件。

5.4 提高使用維護方便性

目前， 當殘膜回收機在作業(yè)中出現(xiàn)故障時，一般需要廠家的技術人員到現(xiàn)場進行排除。隨著殘膜回收機具的增多、作業(yè)范圍的擴大，因相關廠家服務能力有限，極有可能出現(xiàn)問題解決不及時影響正常回收作業(yè)的狀況。 因此，研發(fā)制造企業(yè)在殘膜回收機具的使用維護方便性上也需要投入一定的研發(fā)力量，尤其是針對一些易損零件，要通過優(yōu)化結(jié)構使其容易更換、調(diào)整，以便駕駛員在遇到相應問題時，可以不依賴廠家的服務，自己現(xiàn)場解決。