王一珺

（甘肅省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730000）

甘肅省十年九旱，旱地面積375×104hm2，占全省總耕地的71.98%，年降水量＜400 mm的耕地185.8×104hm2，占全省總耕地的35.66%；全年降水的60%集中在7月—9月，春夏連旱常年發(fā)生，造成春季作物無法播種，播種后不能正常出苗，缺水是制約甘肅省糧食生產(chǎn)的主要瓶頸。地膜覆蓋栽培技術(shù)的推廣應(yīng)用，對(duì)于全省糧食增產(chǎn)增收，保障糧食安全，促進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。但隨之而來的面源污染也日漸嚴(yán)重，為此，甘肅省農(nóng)技推廣總站結(jié)合農(nóng)田殘膜機(jī)械化撿拾技術(shù)推廣項(xiàng)目的實(shí)施，組織專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)開展了廢舊地膜機(jī)械化綜合治理體系構(gòu)建研究。

1 近10年地膜使用量及覆蓋面積

由表1可知，近10年來，地膜使用量和地膜覆蓋種植面積呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，2019年甘肅地膜使用量是2010年的1.51倍，地膜覆蓋面積是2010年的1.31倍；2019年甘肅地膜使用量占全國的8%，地膜覆蓋面積占全國的7.4%。覆蓋作物已由過去單一的玉米、蔬菜、瓜果、棉花，擴(kuò)展到小麥、馬鈴薯、蠶豆、高粱、谷子等糧食作物和油料、中藥材、花卉等經(jīng)濟(jì)作物。

表1 2010年—2019年甘肅省及全國地膜使用情況Tab.1 Using of plastic film from 2010 to 2019

2 地膜覆蓋主要方式

甘肅地膜覆蓋栽培主要有半膜覆蓋、全膜覆蓋2種方式。

2.1 半膜覆蓋方式

這種方式推廣應(yīng)用的技術(shù)主要有小麥、玉米、馬鈴薯及棉花、瓜菜、中藥材、甜菜、煙草、林木苗等30余種作物半膜壟側(cè)溝播（側(cè)播）或平鋪膜播種技術(shù)。

2.2 全膜覆蓋方式

這種方式推廣應(yīng)用的面積最大，主推技術(shù)主要有小麥全膜覆土穴播技術(shù)和玉米、馬鈴薯、蠶豆、高粱、谷子等作物全膜雙壟溝播技術(shù)。2020年—2021年全省繼續(xù)推廣全膜雙壟溝播100×104hm2以上。其特點(diǎn)是在種溝內(nèi)播種作物，地膜由半膜覆蓋改為全膜覆蓋，覆蓋時(shí)間由與播種同時(shí)進(jìn)行改為秋季覆膜和春季頂凌覆膜，種植方式由平鋪播種改為起壟溝播，集雨抗旱保墑增產(chǎn)效果十分明顯。覆蓋作物已由過去單一的玉米、蔬菜、瓜果、棉花，擴(kuò)展到小麥、馬鈴薯、蠶豆、高粱、谷子等糧食作物和油料、中藥材、花卉等經(jīng)濟(jì)作物上。

3 廢舊地膜去向研究

甘肅省自2014年以來，地膜覆蓋面積在133.33×104hm2左右，每年地膜總用量達(dá)到10×104t以上，使用按常用的0.008 mm聚乙烯農(nóng)用地膜計(jì)算，每年可產(chǎn)生的廢舊農(nóng)膜高達(dá)6.5×104t以上。據(jù)調(diào)查，這些地膜機(jī)械或人工撿拾后，主要去向有：焚燒、地邊溝渠丟棄、回收加工以及土壤殘留。據(jù)試驗(yàn)測試，甘肅李店祁咀邢河種植全膜雙壟溝播玉米5年的土地中，地膜殘留2.93 kg/0.067 hm2，平均每年殘留0.586 kg/0.067 hm2，每年殘留占覆膜總量的9.77%。

4 全覆蓋期地膜力學(xué)性能研究

4.1 研究內(nèi)容

檢測秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜（兩茬玉米）的最大拉伸負(fù)荷、斷裂伸長率等力學(xué)性能指標(biāo)。

4.2 檢測依據(jù)

GB/T 1040.1-2006塑料拉伸性能的測定第1部分：總則和GB 13735-1992聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜。

4.3 試驗(yàn)設(shè)備

HS-3000B拉力測試機(jī)。

4.4 檢測樣品

4.4.1 取樣地點(diǎn)

甘肅省會(huì)寧縣中川鎮(zhèn)高陵村王河社。

4.4.2 樣品厚度

樣品厚度為0.01 mm。

4.4.3 取樣方法

采用單對(duì)角線取樣方法，在田塊的一條對(duì)角線上中點(diǎn)及距中點(diǎn)20 m處取樣0.5 m×0.5 m。

4.4.4 檢測樣品數(shù)量

在每點(diǎn)所取0.5 m×0.5 m的樣品上，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的幾何尺寸切取3個(gè)式樣，即秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜每個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)檢測樣品數(shù)量為9個(gè)。

4.5 檢測結(jié)果

取9個(gè)試樣檢測檢測結(jié)果的平均值。

4.5.1 最大拉伸負(fù)荷檢測結(jié)果

最大拉伸負(fù)荷檢測結(jié)果，見圖1。

圖1 最大拉伸負(fù)荷檢測結(jié)果Fig.1 Maximum tensile load test results

4.5.2 斷裂伸長率檢測結(jié)果

斷裂伸長率檢測結(jié)果，見圖2。

圖2 斷裂伸長率檢測結(jié)果Fig.2 Test results of elongation at break

由檢測結(jié)果可知：4月—9月，最大拉伸負(fù)荷、斷裂伸長率緩慢降低；至9月收獲時(shí)，2年用膜的最大拉伸負(fù)荷和斷裂伸長率分別為8.13N和232.44%，分別比當(dāng)年春季頂凌所覆地膜降低25.82%和52.86%。說明2年用膜仍有一定的強(qiáng)度和韌性，但韌性降低較大。

5 土壤物理性質(zhì)的跟蹤檢測

5.1 研究內(nèi)容

檢測秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜（兩茬玉米）的土壤含水率和土壤密度等指標(biāo)。

5.2 檢測依據(jù)

GB/T 5262-2008農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)條件測定方法的一般規(guī)定。

5.3 試驗(yàn)設(shè)備

取土環(huán)、烘箱、電子天平。

5.4 檢測樣品

5.4.1 取樣地點(diǎn)

甘肅省會(huì)寧縣中川鎮(zhèn)高陵村王河社。

5.4.2 取樣深度

取樣深度為0~5 mm、0~5 mm、5~10 mm。

5.4.3 取樣方法

采用單對(duì)角線取樣方法，在田塊的一條對(duì)角線上中點(diǎn)及距中點(diǎn)20 m處取樣。

5.4.4 檢測樣品數(shù)量

在每點(diǎn)0~5 mm、5~10 mm、10~15 mm分層取樣，即秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜每個(gè)取樣點(diǎn)取樣數(shù)量為9個(gè)。

5.5 檢測結(jié)果

取9個(gè)土樣試樣檢測結(jié)果的平均值。

5.5.1 土壤密度檢測結(jié)果

土壤密度檢測結(jié)果見圖3。

圖3 土壤密度檢測結(jié)果Fig.3 Test resultsof soil density

5.5.2 土壤含水率檢測結(jié)果

土壤含水率檢測結(jié)果見圖4。

圖4 土壤含水率檢測結(jié)果Fig.4 Test resultsof soil moisture content

由檢測結(jié)果可知：9月收獲時(shí)，秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜（兩茬玉米）的土壤容重分別為1.12 g/cm3、1.21 g/cm3、1.16 g/cm3，變化不大。

5月播種時(shí)，秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜（兩茬玉米）的土壤含水率分別為11.80%、5.87%、15.21%，兩年用膜（兩茬玉米）分別比秋覆膜、春季頂凌覆膜高22.42%和61.41%。說明兩年用膜（兩茬玉米）由于不動(dòng)土覆蓋過冬，具有較強(qiáng)的過冬保水效果，有利于播種。

8月持續(xù)干旱時(shí)，秋覆膜、春季頂凌覆膜、兩年用膜（兩茬玉米）的土壤含水率分別為7.06%、7.19%、5.27%，兩年用膜（兩茬玉米）分別比秋覆膜、春季頂凌覆膜低25.35%和26.70%。說明兩年用膜（兩茬玉米）由于破損，地表裸露較秋覆膜和春季頂凌覆膜大，保墑效果有所降低。

6 產(chǎn)量測定

6.1 采用理論測產(chǎn)法

6.1.1 取樣方法

根據(jù)地塊的自然分布將每個(gè)萬畝（1畝=0.067 hm2）示范片平均劃分為30個(gè)測產(chǎn)單元，每個(gè)單元隨機(jī)取1個(gè)地塊，每個(gè)地塊隨機(jī)取1個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)量10個(gè)行距，在10行之中選取有代表性的20 m雙行，計(jì)數(shù)株數(shù)和穗數(shù)，并計(jì)算畝穗數(shù)；在每個(gè)測定樣段內(nèi)每隔5穗收取1個(gè)果穗，共計(jì)收獲20穗作為樣本測定穗粒數(shù)。

6.1.2 產(chǎn)量計(jì)算

理論產(chǎn)量（kg/0.067 hm2）=單位面積穗數(shù)×穗粒數(shù)×百粒質(zhì)量（被測定品種前三年平均數(shù)）×10-5×0.85。

6.2 基本數(shù)據(jù)

基本數(shù)據(jù)見表2。

表2 基本數(shù)據(jù)Tab.2 Basic data

6.3 產(chǎn)量結(jié)果分析

由計(jì)算結(jié)果可知：產(chǎn)量由高到低的排序?yàn)椋呵锔材ぃ敬杭卷斄韪材ご笥谝荒赡暧?；產(chǎn)量最低的一膜兩年用與最高的秋覆膜比較，產(chǎn)量降低幅度為11.03%。

7 地膜撿拾機(jī)械技術(shù)研究方案

7.1 針對(duì)強(qiáng)度和韌性較好的平覆膜撿拾方案

工藝路線：玉米收獲+秸稈直立或收割留茬覆蓋過冬→機(jī)械化撿膜。

配套機(jī)具：耙齒式殘膜撿拾機(jī)，其工作原理是作業(yè)時(shí)作業(yè)時(shí)彈性耙齒將殘膜掛起運(yùn)輸至地頭，通過拖拉機(jī)上的氣壓系統(tǒng)帶動(dòng)卸膜機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)清膜，完成殘膜的回收作業(yè)；伸縮齒廢膜撿拾機(jī)，其工作原理是作業(yè)時(shí)拖拉機(jī)牽引機(jī)具前進(jìn)，滅茬鏟切斷根系，起膜鏟拱起地膜，由傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)挑膜，挑起的地膜轉(zhuǎn)動(dòng)到滾筒上方時(shí)，被梳膜器推到集膜箱中，機(jī)具作業(yè)到地頭，提升起機(jī)具，打開集膜箱拉桿，翻轉(zhuǎn)集膜箱，倒出廢膜；振動(dòng)篩廢膜撿拾機(jī)，其工作原理是作業(yè)時(shí)，鏟總成入土作業(yè)，將地表50~100 mm的土壤、殘膜和殘茬鏟起，伴隨著拖拉機(jī)的前進(jìn)，而進(jìn)入振動(dòng)篩，進(jìn)入振動(dòng)篩的大部分土通過篩孔，在振動(dòng)的作用下流入地表，小部分土和全部殘膜及殘茬通過振動(dòng)作用和刮板總成的配合，被運(yùn)送到機(jī)具尾篩中，進(jìn)一步將混入到殘膜和殘茬中的土進(jìn)行分離，最后地表50~100 mm內(nèi)殘膜和殘茬集中在集雜箱內(nèi)，完成撿膜作業(yè)。

7.2 有一定強(qiáng)度和韌性的壟覆膜、平覆膜的撿拾方案

工藝路線：玉米收獲+秸稈直立或收割留茬覆蓋過冬→機(jī)械化撿膜。

配套機(jī)具：升運(yùn)鏈卷軸式廢膜撿拾機(jī)，其工作原理作業(yè)時(shí)采用螺旋式滾筒快速纏膜緊膜裝置，使廢膜緊密纏繞在膜棍上，運(yùn)用液壓快速卸膜方式，殘膜卷到卷筒器上達(dá)到設(shè)定尺寸后，實(shí)現(xiàn)快速卸棍，大幅提高殘膜撿拾量。