作者:温才妃 来源:中国科学报 发布时间:2023/3/3 10:11:48
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智能农机让“伏”地膜“臣服”

 

又快到棉花地里铺地膜的时节。

上一年秋冬,羊群呼啸而过的棉花地里,虽然棉花早已收割完毕,但白茫茫的地膜上露出一个个羊蹄子踩破的“小土洞”,疾风一吹,被撕成一段段破塑料条。农机手见了直摇头,“这样的地膜可不好回收”。

然而,新疆库尔勒的农户,今年却没有这重焦虑。当地政府引入一款新的残膜回收机,“从前用的设备,一把搂上来的除了地膜,还有秸秆、土,而它真的做到了‘膜归膜、土归土、秸秆粉碎还田’。”当地的一名村干部兴奋地说。

不久前,中央一号文件提出,加快先进农机研发推广。研发一款残膜回收率高的农机,整治土地里的白色污染,是中国工程院院士、石河子大学教授陈学庚晚年的最大牵挂之一。如今,这一牵挂正在兑现当中。

陈学庚院士(左二)在田间地头指导秸秆粉碎还田残膜回收机改进性能。 受访者供图

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团队研发的秸秆粉碎还田残膜回收机在新疆沙湾县作业 受访者供图

打破“无机好用”的僵局

农机在田里作业,四周风尘仆仆。

白色的残膜在机器的推动下,老老实实地捆绑成了一卷。机器像个“吃”秸秆的“怪兽”,把秸秆嚼碎了,再“吐”回机器的侧边位置。所到之处,所向披靡,一口气解决了回收残膜、秸秆粉碎还田、保持水土三大问题。

“机器怎么样?”

“一天完成了200多亩。”

“干得漂亮!”

和农机手的一番对话,让陈学庚倍感欣慰。

说起地膜,农户“又爱又恨”。

目前,我国地膜每年使用量约143.7万吨、覆盖面积高达2.8亿亩,两项指标均为世界第一。尤其是在西北地区种植棉花、玉米、土豆等农作物,不使用地膜,产量很低。

然而,地膜难以降解,经过风化后难以回收。新疆等西北地区土壤中的残膜超过了国家颁布土壤残存标准5倍以上,严重影响了作物的水分、营养吸收。农户承包的土地,通常过几年会转让给他人,对于地膜残留的处理,积极性并不高。

如何提高回收率、降低含杂率,让一年一铺的地膜“不欠新账,逐年还老账”,成为政府最关心的事。农业农村部、国家发展改革委等六部委联合发布了《关于加快推进农用残膜污染防治的意见》,要求到2025年,地膜残留实现负增长,农田白色污染得到有效控制。

如果只有一亩地靠一人、一把靶子就可以清理干净地膜,可一旦这个数字是50亩、500亩,就不是简单的人力所能为了。智能化、机械化成为残膜回收的不二选择。

“尽管国外有成熟的残膜回收机,但我国依然陷入‘无机好用’的困境中。”江苏大学经济作物机械化研究院执行院长王新忠说,日本、美国的地膜标准是0.02~0.08毫米,我国农业部推广的地膜标准不小于0.01毫米,国外残膜回收机并不适用于我国的地膜回收。而实际中,为了省钱,农民更愿意选择0.006毫米—0.008毫米的地膜。这种地膜更易老化破碎和撕烂,无形中加大了回收的难度。

光是新疆本地,就有不下30家企业加入到农机竞争行列。绝大部分农机达到80%的地膜回收率并不难,难就难在含杂率过高,捡上来的地膜、秸秆、土混杂在一起,“这样回收来的地膜,不仅难以实现地膜的二次利用,久而久之还将造成水土流失。”王新忠告诉《中国科学报》。还有一些残膜回收机的可靠性、稳定性较差,用着用着直接坏在地里。

东西合力打造好农机

2017年,陈学庚便盯上了这一田间地头的难题。

年逾70的他,每天都在寻找解决残膜回收新技术、方案。大年初一,团队成员给他拜年,结果秒变为方案讨论会。新疆紫外线强烈,忙起来他顾不上戴帽子,就一头扎进了尘土飞扬的作业现场。

4年后,由石河子大学、江苏大学组建研发团队和常州汉森机械股份有限公司(以下简称汉森)联合研发高效智能秸秆粉碎还田残膜回收机,正式推向了市场。

“陈院士就像一座标杆一样,带领着所有人前进。”王新忠说。为了追求性能的极致,东部、西部三个团队就像候鸟一样,春秋时节准时发生“迁徙”。算到如今,产品已经迭代了四五代。

经过多年的努力,联合攻关团队创新研发了摆齿清洁高效捡拾、双曲柄震动清杂、无芯多带打包、柔性差速传动、捡拾与作业速度一体化协同控制等关键技术。在大量核心技术专利的驱动下,当季棉花残膜最终实现了回收率≥90%,作业效率≥15亩/时,填补了国内空白。

它有哪些与众不同之处呢?

王新忠告诉《中国科学报》,残膜回收机每拾起一张地膜,不清除夹带而来的土、棉秆枝叶,卷到一定程度机器就会运转不下去。为此,他们在捡拾链的前面设计了清杂滚筒,通过内圈、外圈两种不同速度传送,把杂质横向输送到机器侧面。这正是该残膜回收机含杂率低的“奥秘”,也是区别于同类产品的鲜明特点之一。

这款残膜回收机的捡拾部件上布满了带钉齿的链条,这一摩擦钉齿链系国际首创的专利技术。链条外面包裹着橡胶,与传统的链条相区别,被称为“柔性链条”。摩擦钉齿链究竟是做什么用的呢?

新疆土壤有多种类型,有的地里石头多、有的沙土多,还有的粘成了硬土块。特别是遇到石头,普通链条遇阻,过大的冲击力可能把链条冲断。而柔性链条吸收了冲击力后,可跳过石头继续传动,“链条的寿命、可靠性都优于普通链条,目前新疆市场只有我们在使用这项技术”。常州汉森股份有限公司总工程师莫毅松说。

被认定为“免检”产品

100亩地块,从一头到另一头,足足有一公里之长。新疆地势平坦、开阔,大面积承包土地是当地农户的惯例。

从前一些农机手玩猫腻,前、后50至100米捡拾钉的入土深度可达五公分,中间段却只有三四公分。“偷工减料”为的是提高速度,入土浅原来8公里/时可提高到10公里/时,但留在地里的残膜也更多了,前后端回收率可达80%,中间段只有30%-40%。

而这款残膜回收机只要一入土,从始至终入土深度都是一致的。这让发放政府补贴的村委会很安心。“经销员回来跟我们说,别的机器拾过的地,政府要检查回收率才会发放补贴,而我们的产品由于有了这项技术,直接被认定为‘免检’产品。”莫毅松兴奋地说。

“机器的回收率高、含杂率低,能够进行二次加工、资源再利用,且性能稳定,才有进一步推广的价值。”莫毅松说。

目前,这款残膜回收机已在新疆5个市(州)及兵团试用推广,示范推广面积累计超20多万亩,所到之处迅速占领了当地市场,成为越来越多地方部门的指定推广产品。

走出新疆,高效智能残膜回收装备还可以适用于哪些地区?莫毅松告诉《中国科学报》,主要应用于我国残膜污染重点区域,除了新疆之外,还有甘肃、内蒙古、宁夏和青海等省份,可用于棉花、玉米、马铃薯等重点覆膜作物的地膜回收作业。此外,河南、山东等平作物种植地同样可以推广、使用。

“我们算过一笔账。目前市场成熟产品保有量比较低。但未来十年残膜回收机全国需求量超过十万台、产值达上百亿元,市场空间巨大。解决白色污染,需要全社会共同参与。”莫毅松如是说。

 
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