張相松 房曉燕 王獻(xiàn)杰 張凱 彭強(qiáng)吉

農(nóng)用地膜覆蓋具有良好的增溫、保墑、控草等性能［1］，已成為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上不可或缺的農(nóng)藝措施，為作物增產(chǎn)增收和保障中國糧食安全作出了巨大貢獻(xiàn)［2］。隨著地膜使用年限和使用量的增加，污染問題日趨嚴(yán)重。特別是覆膜花生產(chǎn)區(qū)，因花生特殊的生長發(fā)育和產(chǎn)地環(huán)境特點，對地膜依賴性大，部分區(qū)域農(nóng)田土壤地膜殘留量超過了75kg·hm-2的閾值，覆膜花生產(chǎn)區(qū)已成為地膜污染防治的重點和難點。

《中華人民共和國土壤污染防治法》《農(nóng)用薄膜管理辦法》《山東省土壤污染防治條例》均規(guī)定：農(nóng)業(yè)投入品生產(chǎn)者、銷售者和使用者應(yīng)當(dāng)及時回收農(nóng)用薄膜；鼓勵研發(fā)、推廣農(nóng)用薄膜回收技術(shù)與機(jī)械，開展廢舊農(nóng)用薄膜再利用。2023年將“建立健全秸稈、農(nóng)膜、農(nóng)藥包裝廢棄物、畜禽糞污等農(nóng)業(yè)廢棄物收集利用處理體系”寫入中央一號文件?！毒垡蚁┐邓苻r(nóng)用地面覆蓋薄膜》（GB 13735-2017）將地膜厚度下限由0.008mm提高到0.01mm，提高了對地膜機(jī)械強(qiáng)度的要求，有利于地膜機(jī)播作業(yè)和回收［3］。改進(jìn)地膜質(zhì)量、提高其可回收性是地膜污染防控的一種重要措施［4］。

本文分析了覆膜花生產(chǎn)區(qū)地膜殘留和回收現(xiàn)狀，研究標(biāo)準(zhǔn)地膜應(yīng)用、花生機(jī)械收獲、摘果及花生秧膜分離等環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建覆膜花生秧膜回收利用技術(shù)模式，有效解決覆膜花生秧膜分離回收和資源化利用難題。

一、覆膜花生產(chǎn)區(qū)秧膜殘留和回收利用現(xiàn)狀

近年來，花生種植中采用地膜覆蓋技術(shù)越來越普遍，尤其華北地區(qū)的山東省和河北省以及東北地區(qū)，地膜覆蓋使花生單產(chǎn)增加20%～30%。據(jù)估算，花生覆膜種植面積占全國花生總播種面積的27%左右，面積大概在1866萬畝［5］，單山東省覆膜花生面積達(dá)800萬畝。覆膜花生產(chǎn)地大多位于北方丘陵坡地和干旱區(qū)域，氣候和土壤干旱、無霜期短、春季氣溫回升慢［6］，需采取覆膜措施，提早播期、增加生育期積溫。

2011～2014年，河南省農(nóng)科院聯(lián)合國內(nèi)其他花生科研單位，采用問卷與實地調(diào)查相結(jié)合的方法，分別對我國東北、華北、黃淮海三個地區(qū)典型花生覆膜田塊的地膜使用、回收與殘膜污染現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研與分析。調(diào)查結(jié)果表明，北方花生田地膜殘留量為20.08～99.45kg·hm-2，平均約為53.3kg·hm-2［7］。其中，華北地區(qū)農(nóng)田土壤耕層（0～20cm）的地膜殘留強(qiáng)度平均為26.8kg·hm-2，其分布范圍在0.2～82.2kg·hm-2之間，花生的地膜殘留強(qiáng)度最高為32.0kg·hm-2，地膜殘留系數(shù)為9.7%［8］；山東省10個調(diào)查地塊的土壤耕層地膜殘留量范圍介于5.33～46.99 kg·hm-2，平均23.91 kg·hm-2，花生的地膜殘留系數(shù)分別為8.56%［9］；河南省花生、棉花覆膜種植區(qū)土壤耕地地膜殘留量為6.8～37.3kg·hm-2，平均值為20.4kg·hm-2，其中花生地塊地膜平均殘留量為24.9kg·hm-2，地膜殘留系數(shù)為0.71%［10］。

受地膜價格等因素影響，花生所用地膜厚度多為0.004～0.006mm；農(nóng)戶多采用人工撿拾的方式回收花生田殘膜，回收率一般在60%～70%，由于缺少地膜再利用企業(yè)，85%以上農(nóng)戶采用堆置田間地頭、溝渠，或焚燒或填埋的處置方式；覆膜5年、10年和15年的殘留量分別達(dá)到15.0、26.9、40.0kg·hm-2。吉林省扶余縣監(jiān)測覆膜3、5、7和10年花生地地膜殘留量分別為1.84、5.83、8.72kg·hm-2和15.95kg·hm-2［11］。

依靠人工撿拾回收，費(fèi)工費(fèi)時，農(nóng)戶主動回收地膜的積極性不高。即使經(jīng)過撿拾，又因廢舊地膜含雜率超過70%以上，基本無再生利用價值，導(dǎo)致農(nóng)戶、回收站點和再利用企業(yè)均無利潤，地膜回收利用產(chǎn)業(yè)市場化運(yùn)行難度大［12］?；厥照军c建設(shè)需要土地指標(biāo)，建設(shè)、管理、貯運(yùn)以及廢舊地膜處理所需費(fèi)用完全靠財政投入，難以持續(xù)運(yùn)作。

二、覆膜花生秧膜回收利用技術(shù)模式構(gòu)建

針對覆膜花生產(chǎn)區(qū)殘膜和花生秧回收利用難題，通過農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，對覆膜花生秧膜回收利用關(guān)鍵技術(shù)和裝備進(jìn)行集成，構(gòu)建適應(yīng)覆膜花生產(chǎn)區(qū)“花生覆膜栽培—機(jī)械收獲—機(jī)械摘果—秧膜機(jī)械分離—殘膜分類利用”全程機(jī)械化技術(shù)模式，有效解決覆膜花生秧膜分離回收和資源化利用難題。其主要技術(shù)要點如下：

（一）基本要求

適宜機(jī)械作業(yè)的地塊應(yīng)交通方便、地勢平坦或緩坡地（坡度≤10°）、集中連片、排灌良好；土質(zhì)為砂土、砂壤土或輕壤土。播種前應(yīng)精細(xì)整地，做到耕層細(xì)碎平整、上松下實，無石塊等雜物。機(jī)具應(yīng)滿足當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件要求，功能齊全、性能可靠，并獲得農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣許可證；所選拖拉機(jī)功率、輪距、作業(yè)寬幅應(yīng)與地塊、種植模式等農(nóng)藝措施相匹配。

（二）機(jī)械播種覆膜

采用先播種后覆膜或先覆膜后膜上打孔播種的方式，花生播種機(jī)作業(yè)質(zhì)量應(yīng)符合《花生播種機(jī)作業(yè)質(zhì)量》（NY/T 3660-2020）的要求［13］；選擇寬度90cm、厚度0.01mm、透明度高、耐老化的聚乙烯地膜，所用地膜質(zhì)量應(yīng)符合《聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜》（GB 13735-2017）的要求［14］。

（三）收獲離田

采用分段式收獲方式，選用花生挖掘式條鋪機(jī)進(jìn)行花生挖掘、抖土、鋪放等作業(yè)，花生整株在田間晾曬3～5 d后，收集離田?；ㄉ斋@機(jī)作業(yè)質(zhì)量應(yīng)符合《花生收獲機(jī)作業(yè)質(zhì)量》（NY/T 502-2016）的要求［15］。

（四）果秧分離

采用摘果機(jī)進(jìn)行果秧分離。摘果機(jī)作業(yè)質(zhì)量要求：花生損失率＜1%、花生含雜率＜2%、花生破碎率＜3%、工作效率≥0.267 hm2/h（干果時）或≥0.133 hm2/h（濕果時）。莢果含水量晾曬至≤10%時，存放倉儲設(shè)施。

（五）秧膜分離

花生秧自然晾曬至含水率＜13%，采用除膜揉切機(jī)加工花生秧，分離殘膜。除膜揉切機(jī)作業(yè)質(zhì)量要求：花生秧切段長度1～3 cm占比90%以上、除膜率＞95%、花生秧損失率＜10%，工作效率≥1 t/h。

（六）殘膜分類利用

廢舊地膜回收再利用方式主要有三類：一是清洗后生產(chǎn)塑料再生顆粒，再加工成滴灌帶、育秧盤等；二是粗選后加工成特制塑料制品，例如木塑、井蓋等；三是焚燒發(fā)電作能源化利用。

一般情況下，含雜率≤50%的廢舊地膜，有再生利用價值，剔除雜質(zhì)后交售回收企業(yè)處理，清洗后造粒；含雜率＞50%的廢舊地膜，基本無再生利用價值，可用于生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料或焚燒發(fā)電。因花生秧除膜揉切分離的殘膜中含雜率＞70%，再生利用價值低，可用于生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料或焚燒發(fā)電。

三、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)測評

（一）標(biāo)準(zhǔn)地膜覆蓋春花生應(yīng)用效果

應(yīng)用0.01mm厚度標(biāo)準(zhǔn)地膜覆蓋花生可使膜下10cm土壤最高溫度和最低溫度均可提高約3℃，有效增加花生生育期內(nèi)積溫和水分利用率。標(biāo)準(zhǔn)地膜對花生下針有一定影響，可采取加大破膜孔徑和提高膜上種行覆土質(zhì)量等措施，促進(jìn)花生下針和產(chǎn)量形成，產(chǎn)量比普通地膜（0.004mm）略有增產(chǎn)。分析原因：一是花生基部側(cè)枝上的早、中期花其果針大多可通過破膜孔入土，成果率高；中上部側(cè)枝上的花其果針較長，因不易入土而逐漸枯萎，即使勉強(qiáng)入土也難以形成飽果；二是厚地膜阻礙了無效果針下扎，減少了秕果數(shù)量和養(yǎng)分消耗；三是覆膜既可起到增加營養(yǎng)生長的效果，還可促進(jìn)生殖生長，覆膜越厚越有利于干物質(zhì)向生殖器官積累。

（二）地膜回收率

人工收獲方式下，不同厚度PE地膜花生秧夾帶離田和農(nóng)田遺留地膜比例約為3∶7；采用挖掘式條鋪機(jī)收獲方式下，隨著地膜厚度的增加，地膜被花生秧夾帶離田比例由68.80%提高到97.60%。其中，0.01mm及以上厚度地膜被花生秧夾帶離田比例達(dá)到90%以上，有效減少了農(nóng)田地膜殘留量（表1）。標(biāo)準(zhǔn)地膜破裂程度輕、耐拉伸，可顯著降低在土壤中的殘留量。

除膜揉切機(jī)利用分離系統(tǒng)縱置協(xié)同技術(shù)、兩級離心風(fēng)機(jī)與振動篩氣動耦合技術(shù)和重力差異旋風(fēng)分離技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)花生秧切碎，分離殘膜和土等雜質(zhì)。測評結(jié)果表明，參試除膜揉切設(shè)備殘膜除凈率達(dá)到95.4%，實現(xiàn)了花生秧膜有效分離回收。

（三）經(jīng)濟(jì)效益分析

該模式每公頃可節(jié)本增效約10500元。一是推廣應(yīng)用花生播種覆膜一體機(jī)、挖掘式條鋪收獲機(jī)、摘果機(jī)和除膜揉切機(jī)等機(jī)具，提高了花生生產(chǎn)機(jī)械化率，農(nóng)機(jī)手可獲機(jī)械作業(yè)費(fèi)約3000元·hm-2，農(nóng)戶每公頃可節(jié)省人工成本約7500元（表2）；二是農(nóng)戶用花生秧沖抵摘果加工費(fèi)，摘果加工點銷售花生秧每公頃可收入約2000元；三是秧膜分離加工商加工花生秧作飼料每公頃可收入約1000元；四是摘果和秧膜分離加工站點可利用農(nóng)閑地塊作臨時場地，不改變土地性質(zhì)，不影響作物播種。該模式以農(nóng)戶節(jié)省人工成本投入、農(nóng)機(jī)手賺取機(jī)械作業(yè)費(fèi)和花生秧加工飼料等為利潤點，契合市場需求，解決生產(chǎn)問題，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

通過調(diào)研，建設(shè)一處機(jī)械摘果和秧膜分離加工站點建設(shè)內(nèi)容明細(xì)見表3。因花生收獲期相對集中（約15d），每個花生摘果加工站點可配置2臺摘果機(jī)，可對約30hm2花生進(jìn)行摘果作業(yè)，銷售花生秧收益約6萬元；花生秧加工一般采用流動作業(yè)方式，作業(yè)周期長，每年可加工約1000t花生秧，輻射300hm2花生地，加工費(fèi)收益約30萬元；另外，還可以加工小麥秸稈等。綜上，建設(shè)站點費(fèi)用22萬～26萬元，當(dāng)年收益約36萬元。

四、結(jié)論與建議

花生覆蓋0.01mm厚度標(biāo)準(zhǔn)地膜，需人工輔助破膜清棵，避免高溫灼苗；標(biāo)準(zhǔn)地膜對花生下針有一定影響，建議采取加大破膜孔徑和提高膜上種行覆土質(zhì)量等措施，促進(jìn)花生下針和產(chǎn)量形成。

覆膜花生秧膜回收利用技術(shù)模式的研究應(yīng)用，一是解決了覆膜花生產(chǎn)區(qū)地膜污染問題。一方面，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)地膜有效增加花生生育期內(nèi)積溫和水分利用率，從源頭上提高了廢舊地膜的可回收性；另一方面，通過挖掘式條鋪機(jī)收獲花生，90%以上地膜可被花生秧夾帶離田，再利用除膜揉切機(jī)實現(xiàn)秧膜有效分離，避免了殘膜回收機(jī)二次下地作業(yè)；第三，分離回收的廢舊地膜可通過生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料或者焚燒發(fā)電實現(xiàn)資源化利用。二是促進(jìn)了花生秧的資源化利用。通過秧膜分離，殘膜除凈率達(dá)95%以上，提高了花生秧飼用質(zhì)量，在保護(hù)畜禽動物健康的同時，大大降低了微塑料進(jìn)入食物鏈和隨動物糞便再次還田的風(fēng)險。三是提高了花生生產(chǎn)機(jī)械化率，每公頃可節(jié)本增效約10500元，有利于農(nóng)機(jī)化社會服務(wù)組織的發(fā)展壯大。

下一步，一是加大標(biāo)準(zhǔn)地膜、挖掘式條鋪機(jī)、除膜揉切機(jī)等農(nóng)資機(jī)具補(bǔ)貼力度，鼓勵除膜揉切加工站點建設(shè)。二是強(qiáng)化執(zhí)法監(jiān)管。一方面加強(qiáng)對地膜市場的監(jiān)管和執(zhí)法檢查力度，禁止生產(chǎn)、銷售、采購不合格地膜；另一方面加強(qiáng)地膜使用和回收環(huán)節(jié)執(zhí)法，提高地膜使用者回收地膜的責(zé)任感和自覺性；第三，完善對機(jī)械收獲、摘果和除膜揉切等作業(yè)環(huán)節(jié)的環(huán)保執(zhí)法，及時收集殘膜，避免二次污染。三是加強(qiáng)膜上打孔播種機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用。該機(jī)型可解決人工破膜放苗問題，但存在排種穩(wěn)定性差、容易撕膜竄膜、對土壤的耕整及墑情要求高等缺點。需加大覆膜打孔技術(shù)的研究，加強(qiáng)鴨嘴式排種器的改進(jìn)創(chuàng)新。

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（作者單位：張相松 房曉燕 王獻(xiàn)杰 臨沂市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心；張凱 山東省農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站；彭強(qiáng)吉 山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院）