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

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。

文章来源：科学网 2023年2月26日

文章链接： https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/2/494704.shtm