覆膜花生秧膜回收利用技術模式研究

張相松 房曉燕 王獻杰 張凱 彭強吉

農用地膜覆蓋具有良好的增溫、保墑、控草等性能［1］，已成為我國農業生產上不可或缺的農藝措施，為作物增產增收和保障中國糧食安全作出了巨大貢獻［2］。隨著地膜使用年限和使用量的增加，污染問題日趨嚴重。特別是覆膜花生產區，因花生特殊的生長發育和產地環境特點，對地膜依賴性大，部分區域農田土壤地膜殘留量超過了75kg·hm-2的閾值，覆膜花生產區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》《農用薄膜管理辦法》《山東省土壤污染防治條例》均規定：農業投入品生產者、銷售者和使用者應當及時回收農用薄膜；鼓勵研發、推廣農用薄膜回收技術與機械，開展廢舊農用薄膜再利用。2023年將“建立健全秸稈、農膜、農藥包裝廢棄物、畜禽糞污等農業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，提高了對地膜機械強度的要求，有利于地膜機播作業和回收［3］。改進地膜質量、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區地膜殘留和回收現狀，研究標準地膜應用、花生機械收獲、摘果及花生秧膜分離等環節關鍵技術，構建覆膜花生秧膜回收利用技術模式，有效解決覆膜花生秧膜分離回收和資源化利用難題。

一、覆膜花生產區秧膜殘留和回收利用現狀

近年來，花生種植中采用地膜覆蓋技術越來越普遍，尤其華北地區的山東省和河北省以及東北地區，地膜覆蓋使花生單產增加20%～30%。據估算，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800萬畝。覆膜花生產地大多位于北方丘陵坡地和干旱區域，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，河南省農科院聯合國內其他花生科研單位，采用問卷與實地調查相結合的方法，分別對我國東北、華北、黃淮海三個地區典型花生覆膜田塊的地膜使用、回收與殘膜污染現狀進行了調研與分析。調查結果表明，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，華北地區農田土壤耕層（0～20cm）的地膜殘留強度平均為26.8kg·hm-2，其分布范圍在0.2～82.2kg·hm-2之間，花生的地膜殘留強度最高為32.0kg·hm-2，地膜殘留系數為9.7%［8］；山東省10個調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分別為8.56%［9］；河南省花生、棉花覆膜種植區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，85%以上農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年的殘留量分別達到15.0、26.9、40.0kg·hm-2。吉林省扶余縣監測覆膜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，費工費時，農戶主動回收地膜的積極性不高。即使經過撿拾，又因廢舊地膜含雜率超過70%以上，基本無再生利用價值，導致農戶、回收站點和再利用企業均無利潤，地膜回收利用產業市場化運行難度大［12］?；厥照军c建設需要土地指標，建設、管理、貯運以及廢舊地膜處理所需費用完全靠財政投入，難以持續運作。

二、覆膜花生秧膜回收利用技術模式構建

針對覆膜花生產區殘膜和花生秧回收利用難題，通過農機農藝融合，對覆膜花生秧膜回收利用關鍵技術和裝備進行集成，構建適應覆膜花生產區“花生覆膜栽培—機械收獲—機械摘果—秧膜機械分離—殘膜分類利用”全程機械化技術模式，有效解決覆膜花生秧膜分離回收和資源化利用難題。其主要技術要點如下：

（一）基本要求

適宜機械作業的地塊應交通方便、地勢平坦或緩坡地（坡度≤10°）、集中連片、排灌良好；土質為砂土、砂壤土或輕壤土。播種前應精細整地，做到耕層細碎平整、上松下實，無石塊等雜物。機具應滿足當地生產條件要求，功能齊全、性能可靠，并獲得農業機械推廣許可證；所選拖拉機功率、輪距、作業寬幅應與地塊、種植模式等農藝措施相匹配。

（二）機械播種覆膜

采用先播種后覆膜或先覆膜后膜上打孔播種的方式，花生播種機作業質量應符合《花生播種機作業質量》（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，所用地膜質量應符合《聚乙烯吹塑農用地面覆蓋薄膜》（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進行花生挖掘、抖土、鋪放等作業，花生整株在田間晾曬3～5 d后，收集離田?；ㄉ斋@機作業質量應符合《花生收獲機作業質量》（NY/T 502-2016）的要求［15］。

（四）果秧分離

采用摘果機進行果秧分離。摘果機作業質量要求：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%，采用除膜揉切機加工花生秧，分離殘膜。除膜揉切機作業質量要求：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，剔除雜質后交售回收企業處理，清洗后造粒；含雜率＞50%的廢舊地膜，基本無再生利用價值，可用于生產生物質顆粒燃料或焚燒發電。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，可用于生產生物質顆粒燃料或焚燒發電。

三、關鍵技術指標測評

（一）標準地膜覆蓋春花生應用效果

應用0.01mm厚度標準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積溫和水分利用率。標準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量等措施，促進花生下針和產量形成，產量比普通地膜（0.004mm）略有增產。分析原因：一是花生基部側枝上的早、中期花其果針大多可通過破膜孔入土，成果率高；中上部側枝上的花其果針較長，因不易入土而逐漸枯萎，即使勉強入土也難以形成飽果；二是厚地膜阻礙了無效果針下扎，減少了秕果數量和養分消耗；三是覆膜既可起到增加營養生長的效果，還可促進生殖生長，覆膜越厚越有利于干物質向生殖器官積累。

（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田遺留地膜比例約為3∶7；采用挖掘式條鋪機收獲方式下，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到90%以上，有效減少了農田地膜殘留量（表1）。標準地膜破裂程度輕、耐拉伸，可顯著降低在土壤中的殘留量。

除膜揉切機利用分離系統縱置協同技術、兩級離心風機與振動篩氣動耦合技術和重力差異旋風分離技術等關鍵技術，實現花生秧切碎，分離殘膜和土等雜質。測評結果表明，參試除膜揉切設備殘膜除凈率達到95.4%，實現了花生秧膜有效分離回收。

（三）經濟效益分析

該模式每公頃可節本增效約10500元。一是推廣應用花生播種覆膜一體機、挖掘式條鋪收獲機、摘果機和除膜揉切機等機具，提高了花生生產機械化率，農機手可獲機械作業費約3000元·hm-2，農戶每公頃可節省人工成本約7500元（表2）；二是農戶用花生秧沖抵摘果加工費，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閑地塊作臨時場地，不改變土地性質，不影響作物播種。該模式以農戶節省人工成本投入、農機手賺取機械作業費和花生秧加工飼料等為利潤點，契合市場需求，解決生產問題，經濟效益顯著。

通過調研，建設一處機械摘果和秧膜分離加工站點建設內容明細見表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，可對約30hm2花生進行摘果作業，銷售花生秧收益約6萬元；花生秧加工一般采用流動作業方式，作業周期長，每年可加工約1000t花生秧，輻射300hm2花生地，加工費收益約30萬元；另外，還可以加工小麥秸稈等。綜上，建設站點費用22萬～26萬元，當年收益約36萬元。

四、結論與建議

花生覆蓋0.01mm厚度標準地膜，需人工輔助破膜清棵，避免高溫灼苗；標準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量等措施，促進花生下針和產量形成。

覆膜花生秧膜回收利用技術模式的研究應用，一是解決了覆膜花生產區地膜污染問題。一方面，應用標準地膜有效增加花生生育期內積溫和水分利用率，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，再利用除膜揉切機實現秧膜有效分離，避免了殘膜回收機二次下地作業；第三，分離回收的廢舊地膜可通過生產生物質顆粒燃料或者焚燒發電實現資源化利用。二是促進了花生秧的資源化利用。通過秧膜分離，殘膜除凈率達95%以上，提高了花生秧飼用質量，在保護畜禽動物健康的同時，大大降低了微塑料進入食物鏈和隨動物糞便再次還田的風險。三是提高了花生生產機械化率，每公頃可節本增效約10500元，有利于農機化社會服務組織的發展壯大。

下一步，一是加大標準地膜、挖掘式條鋪機、除膜揉切機等農資機具補貼力度，鼓勵除膜揉切加工站點建設。二是強化執法監管。一方面加強對地膜市場的監管和執法檢查力度，禁止生產、銷售、采購不合格地膜；另一方面加強地膜使用和回收環節執法，提高地膜使用者回收地膜的責任感和自覺性；第三，完善對機械收獲、摘果和除膜揉切等作業環節的環保執法，及時收集殘膜，避免二次污染。三是加強膜上打孔播種機的研發和應用。該機型可解決人工破膜放苗問題，但存在排種穩定性差、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的研究，加強鴨嘴式排種器的改進創新。

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［15］農業部.花生收獲機 作業質量：NY/T 502-2016［S］.北京：中國標準出版社，2016.

（作者單位：張相松 房曉燕 王獻杰 臨沂市農業技術推廣中心；張凱 山東省農業生態與資源保護總站；彭強吉 山東省農業機械科學研究院）