残膜捡拾机适应性评价3-2.docx

1残膜捡拾机适用性评价方法研究1项目背景地膜覆盖技术自20世纪70年代引入我国以来，以其保温、保墒、保土、增产等显著特点，对农民增收、农业增产起到了巨大的推动作用,给农业生产带来巨大经济效益，称作为农业中的“白色革命”。随着地膜覆盖种植技术的推广，塑料薄膜的使用量迅速增加，每年用量达数万吨而且不断增长。但是地膜覆盖技术在带来显著经济效益的同时，也使土地遭到严重的白色污染，已成为当前维护农业生态环境，促进农业可持续发展所亟待解决的问题。农膜材料的主要成分是高分子化合物，在自然条件下，这些高聚物难以分解，如果不进行残膜回收，土壤中的残膜会逐年积累，若长期滞留地里，会影响土壤的透气性，阻碍土壤水肥的运移，影响农作物根系的生长发育，导致作物减产。在作物发芽期因大量残膜的存在，使得作物种苗出土难度加大或延长出苗周期；或在苗期残膜会造成农作物根系向深层土生长和吸收土壤中养分的困难，严重时会导致幼苗早期死亡，造成种子出苗率、成活率降低。据大量生产实践调查：残膜已密布土壤整个耕作层，残膜存留量己达420-525kg/hm2，由于残膜的存在，导致作物出苗率平均降低达14%以上，烂种烂芽率平均高达7.8%以上，使棉花、小麦、玉米等十多种作物减产均达11%以上。残膜污染危害程度己接近塑料覆盖所增产的临界值。长此下去，必然给后人带来难以解决的污染危害，对农业可持续发展构成严重威胁。残膜捡拾（回收）机是用来将农作物收获后残留在地表的废膜通过机具一定功能捡拾（或回收）的机器，以降低残膜对土壤、水源、农作物生长的影响。该机具满足了近年来农业生产方式转变的要求，深受用户喜爱，对发展设施农业、环保农业具有很大的推动作用，具有很大的社会效益和经济效益。2残膜捡拾（回收）机作为农业机械一个新型机具，在我国全国范围内都得到了大力推广。同时，残膜捡拾（回收）机质量问题也优劣不同，为了对该类不同的机具作业适用情况做出科学评价，按中华人民共和国农业机械化促进法要求，农业机械鉴定机构应对残膜捡拾（回收）机的安全性、可靠性、适用性做出科学的、准确的评价。然而，由于残膜捡拾（回收）机作业质量的优劣受多因素的影响，能否对该类机具作业适用情况做出准确评价，应对每个影响因素进行研究分析，根据其影响机理和程度全面评价该机具的适用情况。为此，建立残膜捡拾机适用性评价方法的理论研究就显得尤其重要了。2残膜捡拾机现状分析早期的残膜回收主要是靠人工拣拾来实现。传统的人工收膜方式费时费力，要经过用镐头起茬，用扒子搂膜搂茬、集垄、清除等多道工序，劳动强度大、残膜回收率低。目前，残膜回收是世界各国都面临的一个棘手问题。英国和前苏联采用悬挂式收膜机，工作时松土铲将压膜土耕松，然后将薄膜收卷到羊皮网或金属网上。收下的膜清洗干净卷净备用。日本对残膜的回收处理相对好一些，主要原因一是日本覆盖地膜的土壤主要是火山灰土，土壤疏松易揭膜；二是地膜较厚、强度大，覆盖期相对较短，回收时可保持较大片块。欧美等国家为解决残膜造成的危害，一方面推广使用高强度、耐老化地膜；另一方面积极开发研制新型地膜，如可降解地膜等，残膜经一定时期而自动分解，形成无害物质而混入土壤中，但其价格偏高或其它原因，目前还不能推广应用于大田作物，仅在经济价值较高的蔬菜等作物中应用。在以色列、法国等国家已研制和推广可控光降解地膜，但此方法对于埋入土层内的残膜难以光解释，目前尚未得到普遍应用。在我国按农业生产要求，残膜回收时间分为：苗期揭膜、秋后残膜回收、播前残膜回收等。为此国内也研制了苗期揭膜机械、秋后残膜回收机械、播3前残膜回收机械等类型机械。苗期揭膜是在浇头水前揭去地膜，此时揭膜容易，且有利于中耕除草施肥和灌溉，适用于灌溉条件较好的地区。但在头水前揭膜应注意几个问题：一是揭膜后必须及时灌水，否则由于水分蒸发量大造成干旱，影响作物正常生长甚至导致作物枯萎；二是揭膜时必须配合人工除草或喷洒除草剂抑制杂草生长。在干旱地区或采用膜下滴灌的地区不宜苗期揭膜，需要在作物收获后回收残膜。由于机械或人为作用地膜破损比较严重，地膜上有15cm的土层，造成膜下土壤板结，易造成捡拾机构的损坏，棉秆阻碍残膜的捡拾，这些都加大了秋后机械回收残膜的难度。播前残膜回收因开春时气候多变，机力紧张，时间短，此时回收残膜也具有一定难度。目前,我国大部分地区都在加强残膜回收机械的研制，但残膜回收机都存在着不同的的问题：1.1现有残膜回收机械不够完善，地区适用性明显。a)从我国已有机型来看，苗期揭膜机适用于水源比较充足的灌区，农作物出苗后，为了增强土壤透气性，作为保温、保墒作用的地膜已经失去了其当时覆膜目的应起的作用，整个地膜的覆盖时间较短，需要及时的将地表的膜揭起。此时，地膜老化不严重，强度和韧性较好，地膜比较完整，捡拾效果较好，对机具要求相对简单。但苗期揭膜只适用于水源较充足地区的部分作物，而我国北方大部分地区为干旱少雨区，为了保持土壤足够的水份，减少地表水份的大量蒸发，地膜覆放需要更长时间。此时，地膜老化严重，强度和韧性变差，地膜破坏严重，捡拾效果变差，对机具要求更严。所以，苗期揭膜机仅适用于苗期残膜的回收，不适用收获后残膜回收。b)耕层内残膜回收机和播前耕整地残膜回收机适用于干旱少雨地区，农作物收获后残膜的回收，由于残膜老化，强度和韧性很差，捡拾过程易碎，4相同情况下残膜捡拾率降低。c)现有的残膜捡拾机基本上都是由拖拉机牵引或悬挂作业，适用于平作种植的作物残膜捡拾作业，不能满足近年来我省大力推广的抗旱、保墒、保温的双垄沟全覆膜、垄作沟灌覆膜、沟作沟灌覆膜种植作物收后残膜捡拾的农艺要求。3基础理论研究通过大量试验证明，残膜捡拾机作业质量受作业地表层土壤性能、残膜强度、收膜方式、田间植被情况、种植方式、机具功能等因素的影响。在建立残膜捡拾机适用性评价方法的理论研究时，应首选了解其工作环境。3.1地表土层物理性能的研究由于残膜与地表土壤紧密切合，土壤性质严重影响残膜回收机起膜机构入土的难易和深浅。由于其土壤组成不同，土壤团粒大小不同，导致土壤粘结性能、土壤坚实度、土壤持水量、抗剪切强度等土壤性质差别较大。评价残膜捡拾机具作业水平时，应对土壤种类、土壤坚实度、土壤含水率等影响因子综合考虑，进行评价。所以为完成项目还应对覆膜地表土层的物理性能进行研究。3.1.1.土壤的组成土壤是一种多孔体，由固、液、气三相物质有机结合在一起的，具有一定层次构造和一定厚度、多相的土壤整体。固相物质由矿物质和有机物组成，土壤中有各种岩石碎屑等矿物质颗粒和无机盐类，一般占土壤固相组成部分重量的90%98