农田残膜污染治理技术研究现状与展望

赵 岩 陈学庚 温浩军 郑 炫 牛 琪 康建明,3

(1.新疆农垦科学院机械装备研究所， 石河子 832000； 2.中国农业大学工学院， 北京 100083；3.中国农业机械化科学研究院， 北京 100083)

农田残膜污染治理技术研究现状与展望

赵 岩1陈学庚1温浩军1郑 炫1牛 琪2康建明1,3

(1.新疆农垦科学院机械装备研究所， 石河子 832000； 2.中国农业大学工学院， 北京 100083；3.中国农业机械化科学研究院， 北京 100083)

地膜覆盖栽培在农业生产中已被广泛应用，我国地膜覆盖种植面积超过2 000万hm2，为作物增产增收和保障我国粮食安全提供了重要支撑。随着覆膜年数和覆膜面积的不断增加，废旧地膜在土壤中的残留量逐步增多，残膜污染已严重威胁到农业生产和自然环境，成为影响我国农业生产可持续发展的突出问题。本文对现阶段国内外残膜回收技术及装备进行了分析，总结归纳了播前、苗期和秋后收膜的代表机型及其优缺点，最后概述了国外关于农膜回收和治理的政策法规，简述了国家和部分省区的残膜污染治理政策，对目前本领域的研究特点和发展趋势进行了总结和展望，提出了适应我国国情的残膜污染治理技术及方案。

残膜； 污染； 治理

引言

地膜覆盖是一种农业栽培技术，具有增温保墒、防病抗虫、抑制杂草，促进作物根系发育、改善作物品质等功能[1-2]。早期利用砂、沥清纸、油纸、甘蔗渣、树叶、纸浆、残茬、秸秆等物覆盖于农田土面，以改善农田土壤环境[3-4]。欧美各国采用地膜覆盖已有300多年的历史，1955年日本首次对覆膜栽培下的作物生长规律进行研究，随后法国、美国、意大利和前苏联等国也相继对覆膜栽培下的作物生长周期、水肥运移、作物产量进行试验和研究[5-8]。目前使用的农用地膜主要分为聚乙烯材料制成的普通地膜和可降解材料地膜，普通地膜在自然条件下降解时间为200～400年。目前，国内外农业生产中仍以使用普通地膜为主[9-11]。

地膜覆盖技术于20世纪70年代引入我国，应用区域已从北方干旱、半干旱区域扩展到南方高山、冷凉地区，覆盖作物种类也从经济作物扩大到大宗粮食作物[12-15]。过去30多年来，地膜覆盖技术的规模应用对我国农业产生了巨大影响，使得农业生产方式和区域种植结构发生了革命性的变化。地膜年使用量1981年为0.6万t，2015年为145.5万t，约占世界地膜使用总量近90%。地膜覆盖面积由1981年1.5万hm2增加至2015年的1 833万hm2以上[16-25]，但农田地膜回收率不足60%。随着地膜覆盖面积的不断增大和单位面积地膜投入量的增加，地膜覆盖栽培技术在助力农作物优质高产的同时，也给自然环境和农业生产的可持续发展带来了一系列问题，如技术泛用和滥用，地膜残留导致的“白色污染”等[26-35]。文献[36-45]对我国不同区域地膜残留调查的结果表明，新疆长期覆膜棉田地膜残留量在42～540 kg/hm2之间，平均残留量在200 kg/hm2以上，甘肃省大部、内蒙东部、东北风沙区、山西北部、河北北部平均残留量在100 kg/hm2以上。农田残膜污染对农业生产造成巨大影响，大量地膜残留在土壤耕层，阻隔水肥运移、恶化土壤结构、影响种子发芽和作物根系生长、损坏农机部件，残膜混入籽棉造成棉花品质降低，混入饲料引发动物误食死亡[46-62]。农田残膜污染引起国家的高度重视，残膜污染治理工作刻不容缓。农业部提出“一控、两减、三基本”和《关于打好农业面源污染防治攻坚战的实施意见》，农田残膜污染治理是其中的一个重要方面。从我国国情分析，聚乙烯材料制成的地膜在一定时期内仍将继续使用，农田残膜人工捡拾效率低、成本高，机械化回收成为解决残膜污染问题的有效手段。

本文通过梳理国内外典型残膜回收技术的发展情况，分析典型机械的结构特点和适用条件，归纳国内外政府推行农膜应用和污染治理的政策法规，对我国残膜污染治理关键技术研究进行展望，提出我国农田残膜污染综合治理建议，以期为解决我国农田“白色污染”提供参考。

1 国内外残膜回收装备特点

国外地膜回收机械研究始于20世纪初，我国始于20世纪80年代。由于使用地膜的厚度和强度的不同，国内外残膜回收机械研究方向区别较大：国外使用地膜厚度大于0.20 mm，其原理主要利用地膜自身的拉伸力实现地膜与土壤的分离，研究重点是卷收机构和清理机构[63]。国内使用的地膜厚度小，回收时地膜拉伸强度低、膜面破损严重，因此，国内残膜回收机械研究重点围绕起膜、收膜、脱膜、集膜等关键部件，还包括膜土分离部件和膜杂分离机构的研究。我国地域广阔，农业技术措施地区差别大，开展研究的机具种类多，地域特点明显。我国地膜覆盖种植面积最大的地区为新疆、甘肃和内蒙古，其中新疆是残膜污染最为严重的区域，机械化残膜回收也主要应用于新疆、甘肃和内蒙古地区。新疆使用的残膜回收机具以宽幅、大型为主，主要应用于地膜覆膜栽培的棉田；甘肃和内蒙古主要以小型机械为主，应用于玉米、马铃薯等作物种植农田的残膜回收[64]。

根据不同特征残膜回收机可分成不同类型。根据农艺作业时间的不同，可分为苗期地膜回收机、秋后残膜回收机和播前残膜回收机[65]，其中秋后回收作业机应用最广泛；按机具不同作业形式，可分为单项作业机和联合作业机，其中联合作业机包括秸秆粉碎还田残膜回收联合作业和整地残膜回收联合作业；按工作部件入土深度不同，可以分为表层残膜回收机和耕层残膜回收机；按关键收膜部件的不同，可分为滚筒式、弹齿式、齿链式、滚筒缠绕式等，其中滚筒式收膜部件主要依靠偏心机构、凸轮或滑道实现捡膜弹齿的伸缩，完成残膜的捡拾与脱送，整机结构复杂，成本高；弹齿式收膜部件结构简单、造价低，在新疆地区广泛使用，但残膜回收率低。我国西北地区采用的残膜回收机械主要机型见表1[66-68]。

2 播前残膜回收机械

播前残膜回收作业是指土地耕翻和平整作业后、播种作业前进行残膜回收作业。播前收膜可有效提高出苗率，目前在生产中广泛应用。运用的机具主要是密排弹齿式搂膜机、平地搂膜联合作业机和加装搂膜耙、扎膜辊的整地机，此时残膜主要以碎片状形式分布在耕层，回收难度大，主要采用搂、扎的方式回收，作业深度在5 cm以内，残膜回收率不超过50%，一般需要人工卸膜[69-71]。该类机具作业幅宽大，作业效率高。播前回收残膜多为片状，弹齿式搂膜机具收集的残膜要及时处理，否则遇大风天气易被吹散；联合整地机上齿钉辊齿钉与残膜结合紧密，需要人工清理，清除难度大，影响作业效率。

表1 中国典型残膜回收机具

为减少人工卸膜时间，目前机具优化的重点是研究适应于搂膜和扎膜自动脱膜机构。随着残膜污染的加剧，收膜深度和卸膜方便性等问题均受到重视，出现了弹齿链耙式播前残膜回收机和振动筛式播前残膜回收机等新机型。此外，新疆地区春季多风，为防止地膜堆放在田间产生二次污染，便于将其收集、转运及存放，国内研究开发了地膜捡拾打包机、地膜捡拾压缩车等机具，开展了试验示范；废膜再利用方面，开始关注回收后地膜与杂质的分离问题，目前已验证、提出了风选法和筛选法相结合的解决思路，部分企业还研发出无水清理技术，并应用到生产中。

3 苗期地膜回收技术与装备

苗期地膜回收主要采用地膜卷收技术，地膜卷收技术是基于地膜强度能满足膜土分离的拉伸条件，主要应用于国外蔬菜地膜和我国苗期地膜的回收。国外早期研制机型多为半自动化回收机，由机架、地轮、切刀、起膜铲以及切断圆盘等组成。工作时切刀将杂草、根茎切断，起膜铲沿行间两侧起膜，并抖落地膜上的覆土、杂草等，最后由切断圆盘将地膜由中部切开，以便人工捡拾残膜，工作效率较低。近些年，国外逐步研制出全机械化残膜回收机具，利用卷膜辊将地膜卷起，回收效率高，适用于苗期地膜回收。国外较为典型的残膜回收机具见表2。

国外针对卷收机具持续开展了试验研究，1993年， SAWYER等[72]发明了地膜卷收设备，松土机构先将农膜起松并与土壤分离，由液压马达驱动卷膜辊将地膜卷收，实现起膜和收膜的联合作业。1995年，BROOKS[73]发明了地膜回收和压缩打包装置，首先将地膜从种床上移除，通过机械振动清理地膜上的土壤和杂草，随后通过压缩打包装置将回收后的地膜成捆成型，便于田间转运。1998年，PARISH通过控制液压马达转速，实现了地膜卷收速度实时调节，改善了地膜卷收机具工作的连续性和稳定性。ROCCA[74]发明了不同作业幅宽的地膜卷收机，松土机构开松地膜周围的土壤，再由栅条式输送链清理地膜上的土壤和杂草，由卷收机构将地膜缠绕。LAVO[75]发明了卷筒式收膜机，起膜铲翻松土壤起出地膜，机组前进时卷膜辊旋转卷收地膜，中部液压驱动毛刷辊将膜上泥土等杂质清除，清理后的地膜卷在卷膜辊上。

以色列的地膜覆盖技术多用于大田作物，地膜在田间停留时间较短，作物出苗后即开始收膜，地膜厚度大于0.015 mm，强度高，收卷时地膜不容易破碎。代表机型为A.V.I公司研制的收卷式回收机，利用液压马达驱动收卷工作部件并控制其转速与拖拉机行进速度相适应，1个作业行程同时回收4幅地膜。英国和俄罗斯主要采用悬挂式收膜机，工作时松土铲先将压膜土耕松，然后将残膜收卷到羊皮网或金属网上。日本是将地膜覆盖在土质疏松的火山灰土上，地膜强度大，覆盖期1.5～3个月，时间短，不用土压膜，地膜老化程度及破碎程度较低，回收时地膜完整，收膜机构简单[76]。

我国苗期收膜主要是在作物浇头水前进行，此时地膜使用时间较短，完整性较好，相对容易回收。此类机具的设计基本上采用的是先起膜再卷膜的工作方法，工作时依靠地轮提供动力驱动卷膜作业，结构简单，工作可靠，地膜收净率一般在85%以上[77]。代表机型主要有新疆地区曾应用的MSM-3型卷膜式棉花苗期残膜回收机和CSM型齿链式悬挂收膜机。机具研发方面，有早期兵团第八师和兵团农机技术推广站联合研制的CSM-130型苗期残膜回收机，东北农业大学研制的MS-2型玉米苗期收膜中耕联合作业机，新疆农业科学院农机化研究所研制的MSM-1型苗期残膜回收机和中国农业大学张东兴等研制的一种柔性弹齿起膜轮[78]。苗期收膜会导致作物灌水量增加，与我国北方旱作农业区大面积推广的膜下滴灌技术要求不相适应，目前已很少应用。

综上所述，国外使用地膜厚度大，拉伸强度好，地膜回收机械多采用卷收原理，或者采用起膜机具与卷收机具相结合的方式，收膜机构相对简单，回收率较高。其中，卷膜机构多采用液压机构驱动，控制系统技术含量较高，可以实现卷膜速度与机具前进速度的自动匹配。

4 秋后残膜回收技术与机械

秋后收膜是在作物收获后、耕地前进行，主要回收当年铺设的地膜。该时期进行残膜回收不会对农作物收获和产品质量造成影响，是目前较为广泛使用的残膜回收方式。此时地膜处于地表，有一定程度的破损，膜土结合力较强，还需要考虑与秸秆还田等协调作业，回收有一定难度。但是，在苗期揭膜受到制约的情况下，秋后是回收残膜的最佳时机，因此，秋后残膜回收机是目前研究的热点，重点针对的覆膜作物是棉花(平作)、玉米和马铃薯(垄作)。

表2 国外典型残膜回收机

4.1 秋季残膜回收机研究进展

秋季回收的残膜主要为当季使用的地膜，此时薄膜老化严重，作物秸秆影响部件作业，故秋后残膜回收难度较大。秸杆还田后的棉田存在大量棉杆根茬，残膜很容易黏附在根茬末端，这部分残膜的尺寸一般都很小，很难回收。有些地区采用先拔棉杆再收残膜的方式，减少残膜在根茬的缠绕，但由于棉花的根系比较发达，拔棉杆时根系带出大量的泥土，这些泥土大部分散落在未捡拾的地膜上，也加大了后续残膜回收的难度。根据作业功能不同，秋后残膜回收机主要分为单项作业机具和联合作业机具。

单项作业机具只具备回收残膜的功能，应用最多的是弹齿式立秆搂膜机，与51.5～66.2 kW拖拉机配套使用，一次作业可完成搂膜、脱膜、卸膜等工序。此种机型对残膜的回收率较低，但结构简单，造价低，作业效率高，在新疆、甘肃和内蒙古地区得到了广泛使用。中国农业大学早期开发了1MS-I型地膜回收机，在改进的基础上又研发了1MS-II型地膜回收机[79]。新疆农业大学研发了一种卷膜式残膜回收机[80]，该机对回收地膜的强度有一定要求，卸膜过程繁琐、机具作业效率较低，目前处于研发试验阶段。

联合作业机分为茎秆粉碎还田与残膜回收联合作业和根茬起拔与残膜回收联合作业2种方式。早期代表机型为新疆农垦科学院农机研究所研制的4SJ-1.6型[81]和4SJ-2.0型残膜回收与茎秆粉碎联合作业机[82]，以及内蒙古农牧机械化服务管理局等单位研制的1MC-70型起茬残膜回收机。在新疆地区，秸秆粉碎还田后进行残膜回收作业，残膜与秸秆混合在一起，为后期分离带来困难。秸秆粉碎还田残膜回收复式作业减少了作业工序，可以减少秸秆对残膜回收的干扰，但机具结构相对复杂，造价偏高。秸秆粉碎还田要求作业速度高，但高速作业会影响残膜回收效果，同时，因作业系统复杂影响了机具作业可靠性。因此，如何保证秸秆粉碎还田效果和残膜回收率，保证机具作业效率和可靠性是联合作业机研究重点和难点。

随着新疆地区棉花种植模式的变化，近些年，有许多新机型应用于生产试验。新疆农垦科学院机械装备研究所研制的4JSM-2000型秸秆还田弹齿搂膜联合作业机[83]，搂膜机构单独仿形，通过液压元件实现自动卸膜，粉碎的秸秆由输送器输送到侧边或后部[84]。该机具搂膜部件与秸秆还田机的作业速度相匹配，工作效率高。新疆农业科学院农机研究所研制的4JSM-2100型秸秆粉碎还田残膜回收联合作业机[85-88]，收膜部件采用弧形往复式挑膜齿残膜清理滚筒机构，挑膜齿伸出用于捡膜， 挑膜齿缩回用于脱膜，设计的刀片在粉碎秸秆的同时产生风力，将粉碎秸秆由输送管道吹送到机具后部。该机具作业效率高，可靠性好，回收残膜含秸秆和土杂较少。但工作时刀片产生的风力易将地膜掀起后与秸秆一起粉碎，同时会产生大量粉尘，残膜回收率低。乌苏鹏程植保机械厂研制的4JSM-2200型秸秆还田地膜回收联合作业机，搂膜齿入土深度采用液压油缸控制，有两组搂膜齿处于浮动状态，作业效率和残膜回收率较高，但作业产生粉尘较大，收集残膜中混杂有大量土壤和秸秆。石河子大学机械电气工程学院研制了SMS-1500型秸秆粉碎和残膜回收机和夹指链式残膜回收机，并进行了关键机构运动分析和性能试验[89-93]。甘肃农业大学提出了与马铃薯挖掘联合作业的技术方案，并对样机进行了初步田间试验[94-95]。

我国科研院校和生产企业针对残膜机械化回收技术开展的研究还有很多，其他如气力式、抖动链式、火焰式等，这些机型均因结构复杂、作业效率低、使用成本高、回收率低或可靠性差等原因，未在生产中得到推广应用。

4.2 秋后残膜回收农艺措施

在新疆覆膜种植的棉区，目前采用的残膜回收农艺措施主要有以下几种：

(1)秸秆粉碎之前立秆搂膜集条作业：首先采用秸秆还田机在垂直于棉行方向上作业出间距30～50 m的卸膜通道，然后利用立秆搂膜机将地膜搂集到卸膜通道，最后利用铲车等将地膜清理出田间，目前已大面积应用。

(2)棉杆(茬)起拔与搂膜集条分段作业：第一步由拔秆起膜机的刀辊入土将棉杆(茬)拔起铺放在地表并完成膜土分离，第二步利用指盘式搂草机进行集条，最后进行人工分拣，主要在新疆南部部分地区使用。

(3)秸秆粉碎还田与搂膜集条联合作业：该技术将秸秆粉碎还田机与搂膜工作部件进行有效集成，工作时秸秆粉碎还田机先将粉碎的秸秆抛撒到机具后方，紧接着搂膜部件搂膜，一般每隔30～50 m距离卸膜一次，最后在横向方向形成条状卸膜带。

(4)秸秆粉碎还田与残膜捡拾装箱联合作业：该工艺采用卧式秸秆粉碎还田机将棉花秸秆粉碎后抛撒到机具后方，然后运用捡拾部件捡膜脱膜并将残膜输送到集膜箱，在地头进行卸膜。

(5)根茬翻埋与残膜捡拾装箱联合作业：该工艺先采用旋耕机将棉杆根茬翻埋入土并将地膜打碎成片状，然后运用链齿式捡拾部件捡膜并在气力作用下脱膜入箱。

近几年，我国在垄作作物的田间收膜技术研究方面也有了一定进展，研发出了链条导轨式、铲链式、铲筛式、齿链式与铲掘筛分式等多种形式的残膜回收机。

5 农田残膜污染治理政策分析与建议

欧美和日本比我国较早使用地膜覆盖技术，但不存在残膜污染问题，除土地私有化和先进技术等因素外，严格的法律制度约束也是杜绝残膜污染的一个重要原因[96-99]。残膜回收作业需要投入物力和人力成本，中国土地属于集体所有制，同块土地的使用者也经常更换，农田残膜污染治理完全靠使用者的自觉是不可行的，需要政府推动。因此，分析国内外现有农膜使用的法律法规，对我国农田残膜污染治理的政府决策具有重要的借鉴作用。

5.1 国外农膜污染治理相关的措施

欧美和日本等发达国家采用高强度地膜、可降解地膜，同时配套严格的地膜回收处理法律法规，从源头上杜绝了地膜残留污染的发生。美国采取2种措施防治残膜危害：一是积极研制新型可降解地膜，用于经济价值较高的蔬菜等作物；二是推广使用高强度、耐老化的地膜，采用卷收设备进行回收。日本要求聚乙烯地膜厚度必须在0.02 mm以上，否则被视为不合格产品；在地膜回收处理方面，《日本废弃物处理及清扫法》规定地膜使用后不能私自扔掉、焚烧和填埋，否则将会被处以高额罚款；残膜回收流程为：农民对使用后地膜进行回收、清洗，按质量付费交给产业废物管理公司，公司对回收地膜进行再处理，制成燃料块后销售给有关能源企业。欧洲《农业废弃物填埋条例》和《农业废弃物焚烧条例》对废弃农膜回收处理进行了明确规定。意大利通过立法的形式，将农膜生产者、经营者以及使用者结合在一起，保证农用塑料废弃物安全回收和处理。法国环保部2003年出台农业塑料废弃物回收和利用法律条文，对农用薄膜回收利用进行规范。

在国外回收地膜处理方式主要有3种：①填埋，但由于残膜不易腐烂终将污染环境，而应用越来越少。②把地膜燃烧产生的热能用于发电或其他方面。③通过分解回收乙烯或提炼石油制品或制成塑料制品。在法国、德国、意大利和西班牙，农田残膜回收循环利用率可以达到20%～30%，日本和德国建有废塑料处理工厂。国外的经验表明，避免农田残膜污染，严格的法律管控是必要手段，完备的农膜使用和处理技术体系是基本条件。

5.2 国内农田残膜污染相关的政策措施

农田残膜污染问题已经引起政府高度关注，我国2014—2017年中央一号文件均明确指出加大农业面源污染防治力度，推广高标准农膜和残膜回收等试点，加强农业生态治理，开展农田残膜回收区域性示范。国务院制定了《土壤污染防治行动计划》，明确了农用地膜的回收和再利用目标。农业部提出“力争到2020年，残膜回收率基本达到80%以上”。

农膜应用重点省区建立残膜污染治理相关政策法规规范农膜应用和回收。新疆修订了《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》标准，强制推广厚度为0.010 mm以上的地膜。甘肃省颁布了《甘肃省人民政府办公厅关于集中治理残留废旧农膜的通知》、《甘肃省废旧农膜回收利用条例》和《甘肃省农牧厅关于切实加强当前废旧农膜回收利用工作的紧急通知》等政策法规，宁夏、内蒙古、山东等省区也颁布了相关的政策法规。甘肃省农民地膜回收和再利用工作执行较好，新疆地区兵团范围内农膜回收工作执行较好。

残膜污染治理工作是公益性属性较强的工作，30多年的实践证明，靠技术人员研发机具让农民自发使用的办法不可行。要解决农膜污染，需要政府通过法律法规约束、政策引导、项目推动，完善顶层设计，由科研院校牵头，研究形成适应不同区域的残膜污染治理技术方案，在重点区域开展试验示范，为农民提供成熟的成套技术体系，由上而下进行推进。

5.3 治理农田残膜污染的建议

解决我国农田残膜污染问题，一是使用可降解地膜替代不可降解地膜；二是做好普通聚乙烯地膜的回收和处理工作。欧洲地膜覆盖种植面积总量47～56万hm2，却不存在地膜污染土地的问题，原因是严格的法律制度约束条件，欧洲土地属农民私有，土地保护是农民发自内心的自觉行动。我国土地属于集体所有，部分地区农民承包的土地也经常变换，农民对土地的使用是掠夺式的，秋季农时季节紧张，有的地方不进行残膜回收，这是造成残膜污染土地加剧的重要原因。我国开始推广地膜覆盖种植技术时，地膜厚度0.012～0.014 mm。随着工业技术的进步，农民为节约生产成本、商家为赢得市场，农用地膜产品越来越薄，个别地区使用地膜厚度甚至小于0.005 mm。地膜厚度小、老化速度快，秋后破损程度严重，强度差，人工回收非常困难，机械回收难度大且回收率低。要解决我国农田残膜污染，根本问题在于“膜”，关键环节在于回收机械。

5.3.1 用降解膜替代普通不可降解地膜

降解地膜主要有生物降解地膜、光降解地膜、纸地膜、液态喷洒式地膜、麻地膜等，德国、美国、日本等国家在新型地膜材料方面有较早的研究。我国山东、广东、江苏等地也开展了生物降解材料的研究，形成一些产品[100-105]。严昌荣等[99]试验研究表明，部分降解膜产品能够满足农业生产的需要，尤其是在手工操作的区域，或需要地膜覆盖时间比较短的作物，如西南地区的烟草、蔬菜等。兵团农业技术推广站曾对国内外主要公司生产的可降解地膜进行了试验，2014年试验面积达到3 720万hm2。试验表明，由于降解时间受光、热、微生物等多种因素影响，目前降解地膜在性能稳定性、价格、使用可靠性及降解后产物对农作物生长的影响方面还有待进一步研究[106-111]。

降解膜应用研究关注以下问题：使用材料是否能真正降解，降解后不可在土壤中留下新的污染；使用增产效果应达到或接近普通地膜的效果；使用成本要使农民能够接受。目前，降解膜技术在部分地区的部分经济作物已得到应用，如云南地区的烟草，山东地区的花生、马铃薯，新疆地区的加工番茄等。由于会产生残膜异纤[112]，目前的降解膜产品不适宜新疆的棉花生产。

5.3.2 做好普通地膜的机械化回收

我国农业生产中，可降解膜和普通地膜将会有一个相当长的共存期。因此，做好普通地膜的回收工作是当务之急，做到“不欠新帐，逐步还老帐”：即当年新覆地膜回收率应达到80%以上，逐年回收土壤耕层中的往年残膜。农田地膜机械化回收技术是一项系统工程，前后诸多环节环环相扣，需要紧密衔接。从技术发展趋势来看，需要重视以下问题：

(1)发展和丰富残膜回收机具的种类和功能，让生产中适宜收膜的时节和表层耕层收膜都有机具可以使用，并相互补充。在机具本身的性能方面，一是因地制宜，农机农艺技术相融合，重点发展和应用秋后残膜回收机械化技术；二是继续攻克瓶颈，重点突破膜杂分离、边膜回收和耕层残膜回收等技术难点，以提高残膜回收率等性能指标；三是注重提高作业效率，特别是作业速度的提升，需要不断创新收膜机构和技术应用模式。

(2)建立残膜回收机械化技术体系。一是创造机械化回收的基础条件，提升地膜回收时的拉伸强度，满足机械化作业要求，改进农艺作业措施，减少膜面破损和碾压；二是发展残膜捡拾压缩及装运技术[113]，减少地膜转运出田间的劳动强度，以提高储运效率和便捷性，防止残膜二次污染[114]；三是打通残膜再利用渠道，开拓残膜变废为宝的途径[115-119]。创新焚烧发电和再生利用技术，回收机械田间作业清杂效果有限，发展场上预处理技术，清除回收残膜的杂物。

总之，要解决我国农田残膜污染问题，必须坚持3个原则：研究农用地膜满足机械回收的强度指标，通过法律法规约束不可降解农用地膜的性能标准，为机械化回收创造基本条件；确立“谁使用谁回收”的原则，严格规定当年新铺地膜的残膜回收率，地膜加厚补贴在秋后残膜回收达标验收合格后执行，达不到回收标准的，应用经济手段予以处罚；针对残膜治理制定相应政策和法规，构建政府、科研单位、企业和农民多家单位利益相关的体系，使残膜污染治理成为全民的自觉行为。

6 结论

(1)通过研究我国覆盖栽培地膜回收机械的发展可以看出，近三四十年，残膜回收机械的研究是伴随着地膜覆盖栽培技术在我国的应用产生的，国内科研院校针对主要地膜应用区域的重点作物，开展了播前、苗期和秋后等不同时期的残膜回收机械研究，设计原理和核心部件结构随着农作物种植模式和农艺要求及技术措施的变化而不断改变，积累了丰富的基础性研究资料。

(2)尽管残膜回收机械的研究比较充分，但农民耕地保护意识不到位、作业成本增加和回收残膜附加值低，导致残膜回收的主动性不高。农用地膜厚度和强度达不到机械全回收的技术条件，田间秸秆、残茬干扰收膜部件作业，土壤条件差异性大，不能满足机械化回收的基本条件。在目前的发展水平下，生产中投入使用的机型主要是结构简单、成本低的弹齿式搂膜机具，无法实现高效率、高回收率、低成本、轻简化的生产目标。

(3)提出解决目前我国农田残膜污染问题的解决方案：不欠新账，逐步还老账。即分区域、分作物采用机械回收或采用可降解地膜，减少新地膜进入土壤的量；通过耕后和播前进行机械化耕层清理，逐年减少往年残膜的含量。要保证新覆地膜当年秋季回收率达到90%以上，采用聚乙烯地膜的地区和作物要使用抗老化能力强和拉伸强度大的地膜；对于残膜回收难度大的作物，如花生、烟草、加工番茄等，应采用降解膜替代技术。

(4)农田残膜污染治理与防控应该从全产业链考虑。目前我国正在解决的是回收问题，还应考虑使用农膜的强度和回收残膜如何处理的问题。目前来看，回收残膜清洗造粒技术成本高，企业入不敷出，如果没有政府支持将难以为继；作为生物质燃料燃烧发电，需增加助燃剂，生产成本高，残膜含土量大，会导致燃烧炉使用寿命短。因此，需要开展回收残膜的再处理创新技术研究。

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Research Status and Prospect of Control Technology for Residual Plastic Film Pollution in Farmland

ZHAO Yan1CHEN Xuegeng1WEN Haojun1ZHENG Xuan1NIU Qi2KANG Jianming1,3

(1.MechanicalEquipmentResearchInstitute，XinjiangAcademyofAgriculturalandReclamationScience，Shihezi832000，China2.CollegeofEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China3.ChineseAcademyofAgriculturalMechanizationSciences,Beijing100083,China)

Plastic film mulching cultivation has been widely used in agricultural production due to the benefits such as increasing soil temperature, reducing weed pressure and certain insect pest and improving crop yields. The plastic film mulching area in China is more than 20 million hm2and this technology provides significant support for the crop yield improvement and food security. Residual plastic film in soil is increased in quantity with the increase of mulching duration and area, and the residual plastic film pollution had seriously threatened agricultural production and natural environment, which has become a prominent problem affecting the sustainable development of agricultural production in China. The technology and equipment of residual plastic film at home and abroad was reviewed, the representative model and structure of residual plastic film collecting machine which used in different periods, including pre-sowing stage, seeding stage and autumn film collection stage were summarized in detail, and their merits and demerits were analyzed. Then the foreign policies and regulations on the collection and management of agricultural plastic film and domestic policies for residual plastic film pollution control were systematically summarized. Finally, the current research feature in this field was summarized and future development direction was shown clearly based on policy, technology and demand of agricultural sustainable development. Corresponding technology and scheme of residual plastic film control for China’s national conditions were proposed as following: replacing ordinary non-degradable film with degradable film; guaranteeing the mechanized collection of ordinary plastic film, especially establishing the completely mechanized collection system for residual plastic film; opening up the new channel for reusing residual plastic film. In conclusion, development of the residual plastic film collecting machine with good quality and high reliability is important guarantees to control residual plastic film pollution, and research on innovative reuse technology of residual film is an inevitable trend.

residual plastic film; pollution; control

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.06.001

2017-05-22

2017-06-01

公益性行业(农业)科研专项(201503105)和中国工程院咨询项目(2017-XZ-18)

赵岩(1983—)，男，副研究员，主要从事棉花生产机械化和残膜污染治理研究，E-mail： zhaoyan2542@qq.com

陈学庚(1947—)，男，中国工程院院士，研究员，主要从事棉花生产机械化和残膜污染治理研究，E-mail： chenxg130@sina.com

S604.3

A

1000-1298(2017)06-0001-14