團(tuán)隊(duì)研發(fā)的秸稈粉碎還田殘膜回收機(jī)在新疆沙灣縣作業(yè)。
又到了棉花地里鋪地膜的時(shí)節(jié)。上一年秋冬，棉花早已收割完畢，但羊兒成群而過(guò)的棉花地里，白茫茫的地膜上露出一個(gè)個(gè)被羊蹄子踩破的“小土洞”，疾風(fēng)一吹，又被撕成一段段破塑料條。農(nóng)機(jī)手見(jiàn)了直搖頭，“這樣的地膜可不好回收”。
然而，新疆庫(kù)爾勒的農(nóng)戶(hù)今年卻沒(méi)有這重焦慮，原來(lái)當(dāng)?shù)卣肓艘豢钚職埬せ厥諜C(jī)。“從前用的設(shè)備一把摟上來(lái)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’?！碑?dāng)?shù)匾幻甯刹颗d奮地說(shuō)。
今年的中央一號(hào)文件提出，加快先進(jìn)農(nóng)機(jī)研發(fā)推廣。研發(fā)一款殘膜回收率高的農(nóng)機(jī)，整治土地里的白色污染，是中國(guó)工程院院士、石河子大學(xué)教授陳學(xué)庚晚年的最大牽掛之一。如今，這一牽掛正在兌現(xiàn)中。
打破“無(wú)機(jī)好用”的僵局
農(nóng)機(jī)在田里作業(yè)，風(fēng)塵四起。
白色殘膜在機(jī)器的推動(dòng)下，老老實(shí)實(shí)地捆綁成了一卷。機(jī)器像個(gè)“吃”秸稈的“怪獸”，把秸稈嚼碎了，再“吐”回機(jī)器的側(cè)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(wèn)題。
“機(jī)器怎么樣？”“一天完成了200多畝。”“干得漂亮！”
和農(nóng)機(jī)手的一番對(duì)話(huà)，讓陳學(xué)庚倍感欣慰。
說(shuō)起地膜，農(nóng)戶(hù)“又愛(ài)又恨”。
在西北地區(qū)種植棉花、玉米、土豆等農(nóng)作物，如果不使用地膜，產(chǎn)量就很低。然而，地膜難以降解，經(jīng)過(guò)風(fēng)化后難以回收。新疆等西北地區(qū)土壤中的殘膜超過(guò)了國(guó)家頒布土壤殘存標(biāo)準(zhǔn)5倍以上，嚴(yán)重影響了作物的水分、營(yíng)養(yǎng)吸收。農(nóng)戶(hù)承包的土地通常過(guò)幾年就會(huì)轉(zhuǎn)讓?zhuān)麄儗?duì)于地膜殘留處理的積極性并不高。
目前，我國(guó)地膜每年使用量約為143.7萬(wàn)噸、覆蓋面積高達(dá)2.8億畝，兩項(xiàng)指標(biāo)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(guān)心的事之一。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國(guó)家發(fā)展改革委等六部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)用殘膜污染防治的意見(jiàn)》提出，到2025年，農(nóng)膜基本實(shí)現(xiàn)全回收，全國(guó)地膜殘留量實(shí)現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，農(nóng)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(gè)數(shù)字是50畝、500畝，就不是簡(jiǎn)單的人力所能為了。智能化、機(jī)械化成為殘膜回收的不二選擇。
“盡管?chē)?guó)外有成熟的殘膜回收機(jī)，但我國(guó)依然陷入‘無(wú)機(jī)好用’的困境中。”江蘇大學(xué)經(jīng)濟(jì)作物機(jī)械化研究院執(zhí)行院長(zhǎng)王新忠說(shuō)，日本、美國(guó)的地膜厚度標(biāo)準(zhǔn)是0.02至0.08毫米，我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部推廣的地膜厚度標(biāo)準(zhǔn)不小于0.01毫米，國(guó)外殘膜回收機(jī)并不適用于我國(guó)的地膜回收。而實(shí)際上為了省錢(qián)，農(nóng)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(wú)形中加大了回收難度。
絕大部分農(nóng)機(jī)達(dá)到80%的地膜回收率并不難，難就難在含雜率過(guò)高，撿上來(lái)的地膜、秸稈、土混雜在一起?！斑@樣回收來(lái)的地膜，不僅難以實(shí)現(xiàn)二次利用，久而久之還將造成水土流失?！蓖跣轮腋嬖V《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，還有一些殘膜回收機(jī)的可靠性、穩(wěn)定性較差，用著用著直接壞在地里。
東西合力打造好農(nóng)機(jī)
2017年，陳學(xué)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(shù)、新方案。大年初一，團(tuán)隊(duì)成員給他拜年，結(jié)果秒變?yōu)榉桨赣懻摃?huì)。新疆紫外線(xiàn)強(qiáng)烈，忙起來(lái)的他顧不上戴帽子，就一頭扎進(jìn)了塵土飛揚(yáng)的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。
4年后，由石河子大學(xué)、江蘇大學(xué)組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，和常州漢森機(jī)械股份有限公司聯(lián)合研發(fā)的高效智能秸稈粉碎還田殘膜回收機(jī)，正式推向了市場(chǎng)。
“陳院士就像一個(gè)標(biāo)桿，帶領(lǐng)著所有人前進(jìn)。”王新忠說(shuō)。為了追求極致的產(chǎn)品性能，東部、西部3個(gè)團(tuán)隊(duì)就像候鳥(niǎo)一樣，春秋時(shí)節(jié)準(zhǔn)時(shí)“遷徙”。到如今，產(chǎn)品已經(jīng)迭代了四五代。
經(jīng)過(guò)多年努力，聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)了擺齒清潔高效撿拾、雙曲柄震動(dòng)清雜、無(wú)芯多帶打包、柔性差速傳動(dòng)、撿拾與作業(yè)速度一體化協(xié)同控制等關(guān)鍵技術(shù)。在大量核心技術(shù)專(zhuān)利的驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)季棉花殘膜最終實(shí)現(xiàn)了回收率≥90%，作業(yè)效率≥15畝/時(shí)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
它有哪些與眾不同之處呢？王新忠介紹，殘膜回收機(jī)撿起一張地膜，如果不清除夾帶而來(lái)的土、棉稈枝葉，卷到一定程度就運(yùn)轉(zhuǎn)不下去了。為此，他們?cè)趽焓版湹那懊嬖O(shè)計(jì)了清雜滾筒，通過(guò)內(nèi)圈、外圈兩種不同速度傳送，把雜質(zhì)橫向輸送到機(jī)器側(cè)面。這正是該殘膜回收機(jī)含雜率低的奧秘，也是區(qū)別于同類(lèi)產(chǎn)品的鮮明特點(diǎn)之一。
這款殘膜回收機(jī)的撿拾部件上布滿(mǎn)了帶釘齒的鏈條，這一摩擦釘齒鏈系國(guó)際首創(chuàng)的專(zhuān)利技術(shù)。鏈條外面包裹著橡膠，與傳統(tǒng)的鏈條相區(qū)別，被稱(chēng)為“柔性鏈條”。原來(lái)，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(guò)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(guò)石頭繼續(xù)傳動(dòng)。“鏈條的壽命、可靠性都優(yōu)于普通鏈條，目前新疆市場(chǎng)只有我們?cè)谑褂眠@項(xiàng)技術(shù)。”常州漢森機(jī)械股份有限公司總工程師莫毅松說(shuō)。
被認(rèn)定為“免檢”產(chǎn)品
新疆地勢(shì)平坦、開(kāi)闊，大面積承包土地是當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)的慣例。100畝地塊，從一頭到另一頭足足有一公里長(zhǎng)。從前一些農(nóng)機(jī)手玩貓兒膩，前、后段50至100米撿拾釘?shù)娜胪辽疃瓤蛇_(dá)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(lái)8公里/時(shí)可提高到10公里/時(shí)，但留在地里的殘膜卻更多了，前、后段回收率可達(dá)80%，中間段只有30%至40%。而這款殘膜回收機(jī)只要一入土，從始至終深度都是一致的。
這讓發(fā)放政府補(bǔ)貼的村委會(huì)很安心?！敖?jīng)銷(xiāo)員回來(lái)跟我們說(shuō)，別的機(jī)器拾過(guò)的地，政府要檢查回收率才會(huì)發(fā)放補(bǔ)貼，而我們的產(chǎn)品由于有了這項(xiàng)技術(shù)，直接被認(rèn)定為‘免檢’產(chǎn)品?！蹦闼膳d奮地說(shuō)。
“機(jī)器的回收率高、含雜率低，地膜能夠進(jìn)行二次加工，實(shí)現(xiàn)資源再利用，且性能穩(wěn)定，有進(jìn)一步推廣的價(jià)值。”莫毅松說(shuō)。
目前，這款殘膜回收機(jī)已在新疆5個(gè)市（州）及兵團(tuán)試用推廣，示范推廣面積累計(jì)超20多萬(wàn)畝，成為越來(lái)越多地方部門(mén)的指定推廣產(chǎn)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(qū)？莫毅松告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，主要應(yīng)用于我國(guó)殘膜污染重點(diǎn)區(qū)域，除了新疆外，還有甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏和青海等省份，可用于棉花、玉米、馬鈴薯等重點(diǎn)覆膜作物的地膜回收作業(yè)。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(guò)一筆賬。目前殘膜回收機(jī)市場(chǎng)上，成熟產(chǎn)品保有量比較低，而未來(lái)十年全國(guó)需求量將超過(guò)十萬(wàn)臺(tái)、產(chǎn)值達(dá)上百億元，市場(chǎng)空間巨大。解決白色污染，需要全社會(huì)共同參與?！蹦闼烧f(shuō)。
文章來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 2023年3月20日 4版
文章鏈接：https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2023/3/373710.shtm
