马铃薯收获与残膜回收复式作业技术探析

江苏省农业机械技术推广站

□ 袁 虹 刘 萍

马铃薯覆膜栽培增产效果显著，但残膜的日积月累，不仅会造成环境污染，还会导致马铃薯减产。目前残膜回收主要依靠人工捡拾，需要耗费大量人力物力，劳动效率非常低下，如果能研发出一种集马铃薯收获与残膜回收功能于一体的复式作业装备，在马铃薯机械化收获的同时完成残膜回收，可谓是一种完美的解决办法。但目前仍存在需要突破的诸多问题。

一、复式作业装备研发的必要性

自2015年我国启动马铃薯主粮化以来，马铃薯成为继稻米、小麦、玉米后的又一主粮，马铃薯在农业中的地位不断提升，高产高效的栽培技术是提升马铃薯产量的关键。地膜覆盖具有增温增墒、增加有益菌、改善土壤水热环境、促进作物对矿质元素吸收等作用，使覆膜种植的马铃薯增产效果显著。自1979年中国试验应用并推广以来, 地膜覆盖技术已经在玉米、蔬菜等作物上大面积应用，目前中国已成为世界上地膜覆盖应用作物种类最多，应用面积最大的国家之一。地膜覆盖种植虽然增产效果显著，但会带来农田“白色污染”，不能降解的残膜对马铃薯生长发育及块茎形成产生严重影响，导致马铃薯减产、品质差。

现阶段我国残膜回收机具市场需求较好，但由于专用残膜回收机价格高、机具本身存在技术缺陷、机具功能单一、使用效率和经济效益低等原因，农民购买的意愿不高，推广应用效果不佳。从马铃薯收获机械分析，目前国外产品已非常成熟，资质品牌产业也日趋完善，如果将残膜回收功能附加到马铃薯收获机上，则可实现马铃薯收获和残膜回收一次性作业，解决了残膜回收机械功能单一、费工费时的问题，也避免了人工残膜回收劳动强度大、效率低的弊端，进一步提高了马铃薯生产全程机械化程度。因此，研究开发一种既能实现马铃薯收获又能实现残膜回收复式作业装备，具有十分重要的现实意义。

二、技术路线的选择与比较

从国外情况看，由于使用的地膜厚度较大，理化特性也较好，使用后残膜外形相对完整，也方便机械化回收，国外基本采用卷膜辊方式进行简单的残膜回收，在马铃薯收获与残膜回收复式作业的机具方面，国外还未见有研发。从国内情况看也较少见，在山东农业大学、甘肃农业大学、中国农业大学以及少数科研院所和企业有少量研究。

马铃薯收获与残膜回收复式作业的关键技术主要包括：分离输送技术、收膜与卸膜技术、动力与传动技术。

1.分离输送技术

分离技术包括：薯土分离输送技术、薯膜分离输送技术和土膜分离输送技术。现有复式作业技术中的薯土分离技术，大都直接采用收获机械中的分离输送技术，包括钩杆式、链杆式和带杆式，或是在此基础上进行改进。

山东农业大学机械与电子工程学院葛大萌、史文婷在马铃薯收获与残膜回收复式作业技术研究上，采用挖掘铲和分离输送系统上完成薯土分离，其挖掘铲设置为二阶平面铲和延伸栅条组合，延伸栅条用于将部分碎土漏下，然后在薯土分离输送机构上使马铃薯与挖掘土壤进一步分离。薯膜分离技术则是在借鉴薯土输送分离技术的基础上增加抖动分离机构。

在土膜分离技术上，宁夏智源农业装备有限公司陈小斌、田建民等人发明的链条式马铃薯收获及残膜回收一体机，采用链条式分膜装置，通过设置振动轮使分膜链条振动，从而更好地将残膜和土分离。

2.收膜与卸膜技术

按照收膜主要机构划分，收膜技术主要有：卷膜辊式、伸缩杆齿式、轮齿式、弹齿式、链齿式、钉齿式、滚筒式、气力式（气吸式）、链扒式、铲式等。现有马铃薯收获与残膜回收复式作业技术中，收膜技术借鉴残膜回收技术并进行了改进。卸膜技术对应于收膜技术。

中国农业大学工学院高明青、简建明等人研制的钉齿式马铃薯收获和残膜回收的复合收获机，适用于垄作马铃薯，采用钉齿挑膜原理，利用残膜自身重力收集到集膜箱中，不需要专门卸膜装置，方便快捷。但是，该复合收获机对田间小片残膜回收效果不佳，残膜面积太小难以被钉齿挂住，影响残膜回收率。

山东农业大学牟轩、吕钊钦研制的履带式马铃薯收获与残膜回收复合作业机，采用浮动式同步收膜装置，既实现对不同粗细残膜束的有效收膜，又避免了收膜过程中的扯膜、断膜或残膜滞留堵塞、卸膜困难的问题。

山东农业大学吕钊钦、张德学、张广玲发明的马铃薯收获与残膜回收复合作业机，采用气力收膜，有效避免了机械收膜时的缠膜、漏膜的问题。

3.动力与传动技术

现有马铃薯收获与残膜回收复合作业装备大多是采用柴油机为整机提供动力。在分离输送机构和收膜机构的动力与传动关键技术上，一些复合作业装备将柴油机动力通过变速箱变速后，经链传动或齿轮传动来驱动分离输送机构和残膜收集机构，另一些则采用液压驱动、电力驱动等其它形式动力来驱动。

山东农业大学机械与电子工程学院史文婷研究设计的马铃薯收获与残膜回收一体机，在残膜收集机构和升运链机构上采用两个独立液压马达提供动力，通过电磁比例阀调节控制马达转速，可以使土薯分离装置匀速运动，减少了收获过程中的壅堵现象，降低了马铃薯的破皮率，且采用液压传动系统，避免了传统机械传动中的摩擦损耗。

甘肃洮河拖拉机制造有限公司马海军、陈娟等人发明的马铃薯收获电动废膜卷拾一体机，采用独立提供动力的电动卷膜辊，提高了卷膜机构的操作性和方便性。

综上所述，现阶段国内马铃薯收获与残膜回收复合作业技术仍处于研究设计阶段，主要集中在马铃薯收获机械技术和残膜回收技术的改进设计方面，残膜回收指标和收获指标，分别与两者现有机械指标基本相同。

三、分析与讨论

对我国马铃薯收获与残膜回收复合作业技术进行分析，得出以下几点结论：

1.农机农艺融合不够。研发人员对各地实际农机农艺情况研究不够深入，大都是从机械技术本身出发进行研究，研究出的机具适用性不强，不能达到预期效果。如，一些复式作业装备仅适用于双行垄作种植模式，在其他种植模式下需要重新设计；一些复式作业装备对小片破碎的残膜回收困难。

2.功能一体化融合不够。现有马铃薯收获与残膜回收复式作业技术在马铃薯收获和残膜回收两种功能技术上融合度不够。一些技术仅仅是这两种功能的简单组合；一些技术在挖掘机构、收膜机构、分离输送机构的动力分配不合理，导致功能机构工作不协调、机具使用不顺畅、生产效率低等问题出现。

3.关键技术创新不够。在马铃薯收获和残膜回收关键技术上突破性创新不够。如，传动技术方面，大多数仍然是齿轮传动和链传动；分离输送技术方面，土、薯、膜分离机构如何创新设计以降低含杂率和马铃薯损伤率；在残膜回收技术方面，如何改进设计以提高小片残膜回收率。

4.技术含量不高。虽然现有技术中有少数马铃薯收获与残膜回收复合作业装备采用了液压驱动系统、气力收膜技术、电动卷膜技术，但大部分复合作业装备还是以纯机械为主，机电、液压一体化、传感技术、气动技术等高新技术应用方面相对缺乏。Θ