中國農(nóng)學(xué)通報 2023 39 27 151 157 ChineseAgriculturalScienceBulletin 0 引言 黨 的 十 九 屆 六 中 全 會 中 提 出 優(yōu) 先 發(fā) 展 農(nóng) 業(yè) 農(nóng) 村 全 面 推 進 鄉(xiāng) 村 振 興 把 解 決 三 農(nóng) 問 題 作 為 工 作 重 點 走 中 國 特 色 社 會 主 義 鄉(xiāng) 村 振 興 道 路 起 壟 覆 膜 栽 培 種 植 技 術(shù) 已 經(jīng) 經(jīng) 歷 了50 多 年 的 研 究 實 驗 并 在 西 北 等地區(qū)取得了很好的試驗效果 覆膜栽培簡單來說就 是 使 用 塑 料 薄 膜 將 土 地 覆 蓋 的 一 種 農(nóng) 用 技 術(shù) 這 種 技 術(shù)可以穩(wěn)定保持土壤狀況 保持土壤中水分及溫度 提 高 土 壤 中 水 分 利 用 效 率 從 而 提 高 作 物 的 產(chǎn) 量 一 般 來 說 起 壟 覆 膜 栽 培 技 術(shù) 這 種 種 植 模 式 在 北 方 比 南 方 更 為 常 見 在 紅 薯 土 豆 花 生 等 塊 根 莖 類 作 物 上 應(yīng) 用 較多 通過論述起壟覆膜的優(yōu)勢 目的 指出目前栽培技 術(shù) 應(yīng) 用 方 面 存 在 的 問 題 同 時 針 對 未 來 起 壟 覆 膜 作 業(yè) 智 能 化 方 向 提 出 一 些 建 議 爭 取 早 日 實 現(xiàn) 農(nóng) 業(yè) 智 能 化 作業(yè) 基金項目 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金資助 CARS 10 B17 第 一 作 者 簡 介 張 鵬 程 男 1998 年 出 生 碩 士 在 讀 研 究 方 向 機 械 設(shè) 計 通 信 地 址 222005 江 蘇 省 連 云 港 市 海 州 區(qū) 蒼 梧 路59 號 江 蘇 海 洋 大 學(xué) E mail 614594955 通 信 作 者 申 屠 留 芳 女 1965 年 出 生 浙 江 東 陽 人 教 授 博 士 研 究 生 博 士 機 械 設(shè) 計 及 理 論 農(nóng) 業(yè) 機 械 裝 備 設(shè) 計 產(chǎn) 品 外 觀 設(shè) 計 通 信 地 址 222005 江蘇省連云港市海州區(qū)蒼梧路59 號 江蘇海洋大學(xué) Tel 0518 85895520 E mail 747256317 收稿日期 2022 09 26 修回日期 2023 01 29 起壟鋪管覆膜復(fù)式作業(yè)機械的發(fā)展趨勢 張鵬程 1 申屠留芳 1 孫星釗 2 張文毅 3 1 江蘇海洋大學(xué) 江蘇連云港222005 2 連云港市元天農(nóng)機研究所 江蘇連云港222006 3 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所 南京210014 摘 要 為了推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展 改善農(nóng)業(yè)水資源利用效率 實現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植全程機械化 智能化 實現(xiàn)根 莖類作物的增產(chǎn)增效 通過總結(jié)分析我國起壟覆膜 技術(shù) 起壟覆膜機械以及地膜的研 究進展 結(jié)合智能 農(nóng) 機 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 提 出 了 對 作 物 起 壟 覆 膜 拋 土 打 孔 一 體 化 水 肥 藥 精 準 灌 溉 一 體 化 操 作 的 起 壟 鋪 管 覆膜復(fù)式作業(yè)機械的發(fā)展構(gòu)想 關(guān)鍵詞 起壟 覆膜 復(fù)式 智能化 發(fā)展趨勢 中圖分類號 S 1 文獻標志碼 A 論文編號 casb2022 0810 Development Trend of Ridging Pipe Lying and Film Mulching Compound Operation Machinery ZHANG Pengcheng 1 SHENTU Liufang 1 SUN Xingzhao 2 ZHANG Wenyi 3 1 Jiangsu Ocean University Lianyungang Jiangsu 222005 2 Lianyungang Yuantian Agricultural Machinery Institute Lianyungang Jiangsu 222006 3 Nanjing Institute of Agricultural Mechanization Ministry of Agriculture and Rural Affairs Nanjing 210014 Abstract To promote the sustainable development of agriculture improve the utilization efficiency of agricultural water resources realize the mechanization and intelligence of the whole process of agricultural planting and realize the yield increase and efficiency of root crops the research progress of ridging and film mulching technology ridging and film mulching machinery and film was summarized It was found that China was relatively behind in intelligent agricultural machinery at present The development idea of ridging pipe laying and film mulching compound operation machinery was put forward to realize the effective utilization of water resources mechanization of crop production and the intelligence control of dosage and finally realize the yield increase and efficiency of root crops It is expected to promote the further development of agricultural intelligence in the future Keywords ridging film mulching compound intelligence trend of development中國農(nóng)學(xué)通報 1 發(fā)展起壟作業(yè)技術(shù)的背景 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟是 中國經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ) 為此 這么多年 來 中 國 一 直 致 力 農(nóng) 業(yè) 經(jīng) 濟 發(fā) 展 道 路 加 快 國 家 經(jīng) 濟 發(fā) 展速度 進一步提升國家綜合實力 即便如此 農(nóng)業(yè)的 發(fā) 展 中 還 是 存 在 許 多 不 易 解 決 的 問 題 對 農(nóng) 業(yè) 持 續(xù) 化 發(fā)展有很大影響 主要有以下幾個方面 1 中國 的可 用 耕 地 面 積 越 來 越 少 2 中 國 耕 地 質(zhì) 量 越 來 越 差 工 業(yè) 化 進 程 加 快 環(huán) 境 污 染 對 作 物 造 成 的 污 染 越 來 越 嚴 重 對 作 物 產(chǎn) 量 也 造 成 了 威 脅 3 水 資 源 的 嚴 重 匱 乏 是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要的因素 隨著 中國 的迅速發(fā) 展 人口也在不斷上升 自然對農(nóng)作物產(chǎn)量的需求越來 越 多 在 中 國 土 地 灌 溉 面 積 已 經(jīng) 超 過90 但 是 由 于 灌 溉 技 術(shù) 水 平 比 較 落 后 導(dǎo) 致 水 資 源 浪 費 嚴 重 所 以 一 方 面 通 過 對 土 地 進 行 起 壟 不 僅 可 以 對 農(nóng) 作 物 實 施 精 準 灌 溉 有 效 緩 解 水 資 源 浪 費 情 況 1 另 一 方 面 也 是 最 重 要 的 一 點 是 通 過 起 壟 覆 膜 種 植 塊 根 莖 類 作 物 給 塊 根 莖 類 作 物 提 供 更 好 的 成 長 土 壤 明 顯 提 高 作 物 產(chǎn) 量 1 1 起壟對水資源的有效利用 對 作 物 進 行 精 準 灌 溉 簡 單 來 說 就 是 發(fā) 展 節(jié) 水 農(nóng) 業(yè) 研 究 表 明 當(dāng) 前 中 國 農(nóng) 業(yè) 土 地 平 均 浪 費 水 資 源10t hm 2 農(nóng) 田 灌 溉 利 用 率 平 均 僅 為0 532 遠 遠 低 于0 7 0 8 的 世 界 水 平 2 3 中 國 的 農(nóng) 業(yè) 水 資 源 缺 乏 達 到 了75 甚 至 更多 大面積的抽取地下水進行灌溉 造成了許多環(huán)境 問題 如地下漏斗 湖泊水量急劇減少以致生態(tài)環(huán)境遭 到破環(huán) 水資源的大量流失 地表水位下降等等 4 5 節(jié) 水 農(nóng) 業(yè) 是 一 種 可 以 最 大 化 利 用 水 資 源 的 農(nóng) 業(yè) 模 式 主 要 分 灌 溉 和 旱 地2 種 不 同 的 農(nóng) 業(yè) 大 致 分 為 以 下 幾 個 方面 1 農(nóng)藝節(jié)水 2 生理節(jié)水 3 管理節(jié)水 4 工 程 節(jié) 水 通 過 在 地 膜 中 鋪 設(shè) 滴 灌 帶 利 用 塑 料 管 道 通 過毛管上的細孔把水 肥 藥均勻緩慢地滴在作物根部 附近的土壤中進行精準灌溉 這是目前最高效 對水利 用率最高的一種農(nóng)田灌溉方式 這種滴灌效果比起大 范 圍 灌 溉 節(jié) 水 效 果 更 明 顯 同 時 可 以 把 水 肥 藥 混 合 在一起 施肥效果更好 在干旱缺水的地方使用這種滴 管方式效果更加顯著 通過起壟覆膜影響土壤水分的方式有 1 提高土 壤 表 層 的 水 分 2 抑 制 蒸 發(fā) 3 土 壤 中 有 效 水 增 加 覆膜后 土壤中的水氣會在膜上凝結(jié) 有效阻止水蒸汽 進 入 大 氣 降 雨 后 的 濕 氣 會 形 成 露 水 再 次 流 入 土 壤 中 亦增加了土壤中的水含量 1 2 起壟對根莖類作物種植的優(yōu)勢 起 壟 對 農(nóng) 作 物 種 植 的 益 處 有 1 土 壤 疏 松 不 易 板 結(jié) 以 前 隨 著 化 肥 施 用 量 的 提 高 使 得 土 壤 的 板 結(jié) 現(xiàn) 象 很 嚴 重 現(xiàn) 在 通 過 采 用 起 壟 的 方 式 壟 間 留 有 空 隙 所 以 不 易 發(fā) 生 土 壤 板 結(jié) 2 防 止 水 淹 起 壟 后 積 水 會 順 著 壟 溝 流 出 可 促 進 壟 頂 上 的 作 物 生 長 3 可 以 增 加 種 植 層 梯 形 壟 臺 可 以 讓 作 物 的 植 株 扎 根 更 加 牢固 更有利于塊莖類作物生長 4 防寒防旱 壟上的 土 壤 經(jīng) 過 底 肥 溫 養(yǎng) 過 蓄 水 蓄 肥 吸 水 等 土 壤 條 件 都 很 好 每 當(dāng) 寒 冬 旱 季 來 臨 時 壟 可 以 延 緩 土 壤 中 的 水 分 流 失 對 土 壤 進 行 保 溫 從 而 能 保 護 壟 上 的 作 物 5 土 壤 的 透 氣 性 增 加 起 壟 后 壟 臺 周 圍 的 空 氣 相 較 于平地流動的更加有序 土壤的透氣性會有很大改善 也有利于作物的生長 根部扎的更深 對水分的吸收也 更 強 6 容 易 采 收 紅 薯 土 豆 花 生 等 根 莖 類 作 物 需 要 翻 土 采 收 如 果 采 用 平 地 種 植 不 易 翻 土 看 不 清 楚 種植位置 通過起壟種植 刨開壟臺面即可采收 也更 利于使用機械進行采收 提高效率 2 起壟覆膜機械的發(fā)展現(xiàn)狀 起 壟 最 開 始 時 通 過 牛 拉 犁 在 土 地 上 開 溝 破 土 播 種 費時費力 然后發(fā)展成為起壟鏟起壟 但是起壟后 在對作物進行灌溉的時候 特別容易引起壟頂塌陷 導(dǎo) 致 作 物 生 長 受 阻 后 來 隨 著 農(nóng) 業(yè) 機 械 化 水 平 的 提 高 起壟覆膜機械也相應(yīng)得到發(fā)展 起壟覆膜機械類型多樣 功能各有差別 經(jīng)過這么 多 年 的 發(fā) 展 可 以 大 致 分 為2 個 方 面 1 從 機 器 的 動 力方向來看 分為人畜牽引驅(qū)動 手扶拖拉機驅(qū)動以及 四 輪 拖 拉 機 驅(qū) 動 2 從 機 器 的 結(jié) 構(gòu) 來 看 分 為 功 能 單 一的覆膜機和多種功能一體的聯(lián)合覆膜機 6 功 能 單 一 的 覆 膜 機 結(jié) 構(gòu) 簡 單 只 能 進 行 簡 單 的 鋪 膜 工 作 如 圖1 所 示 主 要 依 靠 的 是 機 器 前 進 方 向 的 驅(qū) 動 力 使 地 膜 在 地 面 上 慢 慢 延 展 開 并 通 過 壓 膜 輪 以 及 圓 盤 將 地 膜 壓 緊 在 地 面 上 從 圖 中 就 可 以 看 出 這 種 機 器 結(jié) 構(gòu) 簡 單 功 能 單 一 只 能 進 行 簡 單 的 覆 膜 工 作 這 在 當(dāng) 時 機 械 化 水 平 十 分 落 后 的 情 況 下 已 是 成 功 的 邁 出 一 大 步 為 以 后 多 功 能 覆 膜 機 械 的 發(fā) 展 奠 定 了 基 礎(chǔ) 聯(lián) 合 覆 膜 機 是 集 旋 耕 起 壟 整 地 施 肥 覆 膜 播 圖 1 單一型覆膜機 152種 功 能 于 一 體 的 作 業(yè) 機 器 隨 著 技 術(shù) 工 藝 的 逐 漸 完 善 出現(xiàn)的施肥覆膜機 旋耕覆膜機以及播種覆膜機功 能 多 樣 能 夠 一 次 性 完 成 多 種 作 業(yè) 7 施 肥 覆 膜 機 的 代 表 機 型 如 圖2 所 示 該 機 型 由 甘 肅 省 農(nóng) 機 推 廣 總 站 研 發(fā) 窄 寬 壟 距 為40 70 cm 能 夠 一 次 性 完 成 開 溝 起 壟 整形 施肥 鋪膜 播種作業(yè) 8 旋 耕 覆 膜 機 的 代 表 機 型 如 圖3 所 示 該 機 型 由 北 京 大 興 農(nóng) 機 研 究 所 研 發(fā) 可 以 一 次 性 完 成 旋 耕 起 壟 覆 膜 施 肥 打 孔 作 業(yè) 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 可 實 現(xiàn) 雙 行 作 業(yè) 9 適 合 在 種 植 面 積 較 大 土 地 標 準 化 程 度 較 高 的 地區(qū)種植 10 播 種 覆 膜 機 的 代 表 機 型 如 圖4 所 示 該 機 型 由 內(nèi) 蒙 古 赤 峰 市 農(nóng) 牧 業(yè) 機 械 化 研 究 推 廣 中 心 研 發(fā) 可 以 一 次 性 完 成 開 溝 起 壟 覆 膜 施 肥 播 種 鋪 設(shè) 滴 灌 帶 作 業(yè) 它可以調(diào)節(jié)土壤覆蓋量 能夠在土壤濕潤或者土壤 中有雜物的情況下將土壤分開 防止土壤堵塞 保持機 器穩(wěn)定作業(yè) 11 2MBL 2 6 型 小 麥 起 壟 覆 膜 溝 播 機 是 西 北 農(nóng) 林 科 技 大 學(xué) 自 主 研 發(fā) 的 新 型 播 種 機 具 如 圖5 所 示 它 可 以 一 次 性 完 成 起 壟 壟 上 覆 膜 溝 內(nèi) 三 行 播 種 施 肥 以 及 播 后 鎮(zhèn) 壓 等 多 項 作 業(yè) 尤 其 是 可 以 滿 足 旱 地 小 麥 全 生 育 期 起 壟 覆 膜 溝 播 的 要 求 12 可 增 加10 左 右 的 產(chǎn) 量 13 3 目前起壟機械存在的問題 由 上 述 多 種 聯(lián) 合 覆 膜 機 可 以 看 出 地 膜 覆 蓋 機 械 化 水 平 在 不 斷 提 高 單 一 覆 膜 機 逐 漸 向 多 功 能 聯(lián) 合 覆 膜機轉(zhuǎn)變 功能也由最開始的簡單覆膜變得多樣化 一 體化 但是這類作業(yè)機械在作業(yè)時會受到土壤堅實度 含水量 田間殘膜或雜草存留量等諸多因素影響 容易 造 成 膜 邊 覆 土 寬 厚 不 一 致 影 響 壓 實 程 度 14 不 同 的 機具功能也有差 異 雖然能滿足不同作物的種植需求 但 是 這 些 機 具 體 積 大 不 適 合 在 小 規(guī) 模 土 地 上 運 行 就 如 圖3 中 的 機 械 覆 蓋 地 膜 時 壟 間 行 間 無 法 做 到 全 膜覆蓋 還是會有雜草的生長 不僅如此 當(dāng)遇到大風(fēng) 等 較 差 的 氣 候 狀 況 時 壓 得 不 夠 結(jié) 實 的 地 膜 會 被 吹 起 來 此外 大雨對地膜的沖刷也十分嚴重 目 前 覆 膜 機 械 的 智 能 化 水 平 偏 低 如 圖6 所 示 的 現(xiàn)代起壟覆膜拋土機 雖然功能比傳統(tǒng)的覆膜機全面 機 械 化 水 平 也 高 出 許 多 但 也 需 要 人 員 跟 在 機 器 后 面 進行覆土 不適應(yīng)現(xiàn)代日益科技化農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要 也 沒 有 鋪 設(shè) 滴 灌 帶 的 部 件 所 以 灌 溉 方 式 還 只 能 是 大 規(guī) 模農(nóng)田灌溉 水資源浪費也嚴重 為此 亟需研發(fā)一款 深耕深施 精細整地 精量播種 機械收獲 殘膜回收等 圖 2 1MLQS 40 70 cm 全膜雙壟溝鋪膜 圖 3 1QLFM 2 型甘薯起壟覆膜機 圖 4 2 BSKQM 2 型雙壟開溝全覆膜施肥精量播種機 圖 5 2MBL 2 6 型小麥起壟覆膜溝播機 張 鵬 程 等 起 壟 鋪 管 覆 膜 復(fù) 式 作 業(yè) 機 械 的 發(fā) 展 趨 勢 153中國農(nóng)學(xué)通報 主要功能一體的機械化配套機具 規(guī)范化操 作種植 以 進一步提高和完善作業(yè)質(zhì)量 實現(xiàn)高產(chǎn)栽培 15 4 地膜覆蓋技術(shù)的發(fā)展 自 二 十 世 紀 四 五 十 年 代 塑 料 工 業(yè) 就 開 始 快 速 發(fā) 展 地 膜 覆 蓋 技 術(shù) 也 隨 之 嶄 露 頭 角 日 本 于1948 年 開 始 對 地 膜 覆 蓋 技 術(shù) 進 行 研 究 經(jīng) 過7 年 時 間 起 壟 覆 膜 技 術(shù) 的 研 究 就 主 要 應(yīng) 用 在 水 稻 方 面 二 十 世 紀 六 十 年 代 后 日 本 正 式 開 始 了 旱 作 覆 蓋 栽 培 研 究 試 驗 16 二 十世紀六十年代起歐洲開始對蔬菜等作物利用地膜覆 蓋 技 術(shù) 美 國 則 將 地 膜 技 術(shù) 應(yīng) 用 于 棉 花 的 種 植 17 中 國 在 二 十 世 紀 七 十 年 代 初 利 用 廢 舊 薄 膜 進 行 簡 單 覆 蓋 二 十 世 紀 八 十 年 代 初 期 在 中 國 北 方 等 地 進 行 試 驗 推廣 研究表明 對作物使用地膜覆蓋后 生產(chǎn)率可以 提 高20 50 18 農(nóng) 用 塑 料 薄 膜 的 使 用 量 從1991 年 的60 多 萬t 增 加 到2017 年 的250 多 萬t 平 均 每 年 增 長 5 4 19 隨 著 使 用 量 的 劇 增 使 用 后 大 量 殘 膜 會 留 在 土 壤 中 當(dāng) 前 地 膜 回 收 率 不 足60 20 因 此 研 究 地 膜 覆蓋技術(shù)對提升中國地膜使用的可持續(xù)發(fā)展有重要的 研究意義 4 1 地膜覆膜的特點 中 國 南 北 氣 候 的 差 異 氣 溫 差 異 大 北 方 地 區(qū) 夏 季 炎 熱 冬 季 低 溫 氣 溫 年 較 差 大 南 方 地 區(qū) 夏 季 高 溫 冬 季 溫 暖 氣 溫 年 較 差 較 北 方 小 降 水 差 異 大 南 方氣候濕潤 降水多 北方降水少 覆膜技術(shù)用在農(nóng)業(yè) 領(lǐng)域中可以抵御嚴寒 干燥等多種惡劣天氣 從而達到 保護土壤溫度 濕度的目的 實現(xiàn)作物生產(chǎn)可控化的新 型 農(nóng) 業(yè) 生 態(tài) 小 氣 候 條 件 21 延 長 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 時 間 進 一 步 擴大農(nóng)業(yè)發(fā)展空間 是一種投入大 效益高的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟 技 術(shù) 地 膜 主 要 用 于 糧 食 蔬 菜 瓜 果 等40 多 種 農(nóng) 作 物 可 以 使 作 物 普 遍 增 產(chǎn) 30 50 增 值 40 60 22 與 平 地 種 植 相 比 這 項 技 術(shù) 有 許 多 方 面 的 優(yōu) 點 1 可 以 減 少 土 壤 水 分 的 蒸 發(fā) 流 失 土 壤 儲 水 量 明 顯 上 升 土 壤 水 分 利 用 率 顯 著 提 高 23 2 土 壤 的 溫 度 濕 度 保 持 在 穩(wěn) 定 的 水 準 作 物 出 芽 的 成 功 率 也 會 明 顯 改 善 24 3 作 物 的 發(fā) 育 期 會 縮 短 作 物 的 產(chǎn) 量 則 會 有 相 應(yīng) 的 增 加 25 據(jù) 了 解 如 果 在 土 壤 的 休 眠 期 對 土 壤 進 行覆膜 也會增加土壤的存水量 對作物的產(chǎn)量也有明 顯 的 提 高 26 一 些 學(xué) 者 通 過 對 小 麥 起 壟 覆 膜 研 究 使 用 抗 老 化 黑 膜 這 種 地 膜 在 一 般 自 然 狀 態(tài) 下 可 以 使 用 4 年 左 右 對 土 壤 的 危 害 也 很 小 回 收 方 便 27 不 同 顏 色 和 類 型 的 地 膜 擁 有 不 同 的 光 學(xué) 特 性 中 國 目 前 使 用 的 地 膜 大 致 可 以 分 為2 類 普 通 地 膜 和 特 殊 地 膜 其 中 特 殊 地 膜 應(yīng) 用 更 為 普 遍 黑 色 黑 白 兩 面 銀 黑 兩 面 3 種 地 膜 應(yīng) 用 的 最 多 28 黑 色 和 透 明 地 膜 最 容 易 使 土 壤 升 溫 29 對 于 生 長 在 涼 爽 短 暫 季 節(jié) 中 的 暖 季 蔬 菜 作 物 透 明 地 膜 對 土 壤 的 升 溫 效 果 最 好 30 然 而 高 透 光 性最大的缺點就是缺乏對雜草的控制 暴露在陽光下 無 法 抑 制 雜 草 的 生 長 31 黑 色 地 膜 主 要 作 用 是 除 草 即陽光被地膜隔離 膜下的雜草吸收不到陽光 生長被 抑 制 黑 白 兩 色 地 膜 可 以 增 強 光 合 作 用 在 夏 季 這 種 高溫下栽培效果較好 銀黑兩面地膜色可以有效反射 可 見 光 驅(qū) 蟲 效 果 顯 著 還 可 以 預(yù) 防 病 毒 32 34 也 有 紅 色 藍 色 橙 色 或 黃 色 等 顏 色 的 地 膜 可 以 滿 足 蔬 菜 生 產(chǎn)的特殊要求 35 36 地膜光學(xué)特性的關(guān)鍵是透光率和霧 度 37 以 上 幾 種 地 膜 功 能 齊 全 應(yīng) 用 范 圍 也 廣 但 會 對 周圍土壤的生態(tài)環(huán)境造成不同程度的破壞 4 2 地膜覆蓋目前存在的問題 覆 膜 種 植 雖 然 有 諸 多 優(yōu) 點 但 是 也 會 受 到 地 理 位 置 環(huán) 境 季 節(jié) 等 眾 多 因 素 的 影 響 更 重 要 的 是 對 殘 膜 的 回 收 處 理 38 目 前 中 國 使 用 的 地 膜 大 多 在 自 然 條 件 下很難降解 甚至?xí)谕寥乐写媪魯?shù)十年 進而影響土 壤結(jié)構(gòu) 水分以及養(yǎng)料的運輸 阻礙種子發(fā)芽和根系的 生 長 并 在 植 物 體 內(nèi) 造 成 污 染 物 富 集 殘 膜 對 茄 子 玉 米 花 生 等 作 物 的 根 系 生 長 有 顯 著 的 抑 制 作 用 39 據(jù) 研 究 數(shù) 據(jù) 顯 示 在 連 續(xù) 使 用 地 膜2 年 以 上 的 小 麥 土 地 每 公 頃 殘 膜 量 達 到103 5kg 月 減 產(chǎn) 率 為9 而 連 續(xù)5 年 以 上 的 殘 膜 量 則 達 到 了375 kg 減 產(chǎn) 率 達 到 了 26 40 不論是以往傳統(tǒng)的將膜埋在土地下面還是現(xiàn)在的 起壟覆膜 殘膜都對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響 目前對農(nóng) 膜的回收處理主要為2 種 焚燒 填埋 焚燒亦有2 種 一 種 是 露 天 焚 燒 另 外 一 種 是 回 收 后 的 燃 燒 發(fā) 電 或 是 用 作 燃 料 41 但 是 焚 燒 處 理 會 產(chǎn) 生 硫 化 氫 二 氧 化 硫 二 噁 英 等 致 癌 氣 體 會 給 生 態(tài) 人 體 健 康 造 成 危 害 42 43 牛 羊等牲口如果食用了混有殘膜的農(nóng)作物可 能 會 誘 發(fā) 胃 腸 功 能 障 礙 嚴 重 的 會 造 成 厭 食 癥 甚 至 死 亡 44 目 前 不 能 回 收 利 用 的 地 膜 基 本 上 都 被 棄 置 在 垃 圖 6 現(xiàn)代起壟覆膜拋土機 154圾 填 埋 場 然 而 填 埋 處 理 只 能 是 一 種 臨 時 的 處 理 方 式 填埋后往往會導(dǎo)致填埋場土壤質(zhì)量惡化 還可能造 成 土 壤 污 染 和 空 氣 污 染 危 害 區(qū) 域 食 品 質(zhì) 量 安 全 和 人 體 健 康 45 殘 膜 對 田 間 河 流 和 林 間 也 會 造 成 視 覺 污 染 46 若 殘 膜 得 不 到 合 理 回 收 揭 膜 時 間 過 晚 會 使 地 膜 風(fēng) 化 腐 爛 遺 留 土 壤 中 長 時 間 累 積 對 土 壤 的 破 壞 和 污 染 是 非 常 嚴 重 的 47 殘 膜 主 要 會 影 響 土 壤 的 理 化 性 質(zhì) 增 加 土 壤 的 容 重 從 而 阻 礙 土 壤 滲 水 性 阻 擋 植 株 根系的發(fā)展 通透性 不利于土壤營養(yǎng)的循環(huán)和肥水的 吸 收 最 終 導(dǎo) 致 植 株 發(fā) 芽 遲 生 長 慢 作 物 根 莖 分 枝 少 等致使作物減產(chǎn) 另外 在種植時還會阻塞 纏繞生產(chǎn) 工具 帶來不便 研究顯示 當(dāng)農(nóng)田耕作層內(nèi)地膜殘留 量 大 于75 kg hm 2 時 會 造 成 作 物 死 苗 爛 根 爛 種 等 不 良 后 果 48 除 此 之 外 農(nóng) 用 地 膜 覆 蓋 過 的 地 方 土 壤 中 的 農(nóng) 藥 重 金 屬 殘 留 量 也 會 明 顯 增 加 49 可 見 在 追 求 高 產(chǎn) 高 效 率 的 同 時 我 們 更 要 防 止 白 色 污 染 的 發(fā) 生 只有這樣我們才能為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做好保障 5 解決措施及發(fā)展趨勢 科 學(xué) 技 術(shù) 的 不 斷 進 步 使 得 農(nóng) 民 耕 作 方 式 不 斷 改 進 針對傳統(tǒng)起壟覆膜機的機械化 智能化程度無法滿 足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植發(fā)展需要的問題 急需研發(fā)集智能化 機 械 化 于 一 體 且 達 到 現(xiàn) 代 農(nóng) 業(yè) 發(fā) 展 需 求 的 新 型 機 械 設(shè) 備 50 這 也 將 會 成 為 以 后 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 的 主 流 發(fā) 展 趨 勢 新型機械設(shè)備可以將農(nóng)田的土壤狀況及時反饋到 控 制 系 統(tǒng) 計 算 機 發(fā) 出 指 令 提 醒 技 術(shù) 人 員 及 時 進 行 有 針 對 性 的 操 作 如 圖7 所 示 的 現(xiàn) 代 起 壟 覆 膜 機 械 是由連云港元帝科技有限公司研發(fā)制造的一款新型起 壟拋土覆膜鋪管機 雖然目前還未增設(shè)智能化模塊 但 是 機 械 化 程 度 已 經(jīng) 達 到 了 較 高 的 水 平 旋 耕 起 壟 拋 土 覆 膜 鋪 設(shè) 滴 灌 帶 功 能 俱 全 后 期 將 增 加 智 能 化 模 塊 未 來 可 以 進 行 大 規(guī) 模 推 廣 應(yīng) 用 對 種 植 根 莖 類 作 物 甚至整個農(nóng)業(yè)的發(fā)展都有著十分重大的意義 根 據(jù) 上 述 新 型 起 壟 覆 膜 機 械 帶 來 的 啟 示 未 來 的 發(fā) 展 趨 勢 主 要 有 以 下 幾 個 方 面 1 進 一 步 研 發(fā) 智 能 一 體 化 機 械 要 求 機 身 回 轉(zhuǎn) 半 徑 小 起 壟 覆 膜 無 死 角 2 降 低 惡 劣 天 氣 帶 來 的 影 響 不 僅 壟 底 覆 膜 在 壟 頂 上 也 要 覆 膜 3 采 用 可 降 解 膜 不 同 季 節(jié) 采 用 的 膜 顏 色 也 有 所 不 同 4 增 加 智 能 模 塊 機 械 可 以 按 照 規(guī) 定 路線作業(yè) 在田間設(shè)有智能滴灌集成裝置 內(nèi)置有傳感 器 可 根 據(jù) 氣 候 土 壤 情 況 自 動 調(diào) 節(jié) 水 分 補 充 量 實 現(xiàn) 精 細 化 智 能 化 作 業(yè) 5 多 項 目 聯(lián) 合 作 業(yè) 鋪 設(shè) 的 滴 灌 帶 內(nèi) 同 時 混 入 農(nóng) 藥 肥 料 實 現(xiàn) 精 準 補 水 給 藥 施 肥 極 大 節(jié) 約 水 資 源 減 少 了 過 量 農(nóng) 藥 對 土 地 的 污 染 6 增 加 相 應(yīng) 配 套 的 地 膜 回 收 機 械 進 一 步 促 進 起 壟 覆膜回收一體化 能夠更有效的推動農(nóng)業(yè)機械化進程 改善種植方式的同時提高經(jīng)濟效益 目 前 研 發(fā) 的 可 控 降 解 地 膜 主 要 包 括 光 降 解 生 物 降解以及雙降解地膜 通過在地面部分引入光降解技 術(shù) 在埋入地下的部分引入生物降解技術(shù) 這樣 在使用 后 無 論 是 地 上 或 者 地 下 均 可 以 降 解 51 其 次 是 針 對 農(nóng)膜進行合理的開發(fā)使用 施行有效的二次回收利用 降 低 對 土 壤 作 物 水 資 源 甚 至 大 氣 污 染 確 保 農(nóng) 膜 的 質(zhì)量化生產(chǎn) 提高農(nóng)膜的回收利用率 重點推廣可行的 農(nóng) 膜 回 收 再 利 用 技 術(shù) 可 以 從 以 下 幾 個 方 面 開 展 研 究 1 通 過 研 制 低 成 本 的 促 降 解 添 加 劑 研 發(fā) 低 價 的 可 降 解 地 膜 進 一 步 提 升 可 降 解 地 膜 的 穩(wěn) 定 性 縮 短 地 膜 在 土 壤 中 的 降 解 時 間 從 而 減 輕 對 環(huán) 境 的 污 染 2 大 力 發(fā) 展 廢 棄 農(nóng) 膜 循 環(huán) 利 用 制 度 形 成 完 備 的 制 度體系 建立農(nóng)膜回收經(jīng)濟補償制度 提高農(nóng)膜回收處 理效率 6 總結(jié) 通 過 對 起 壟 覆 膜 機 械 的 現(xiàn) 狀 以 及 對 地 膜 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 進 行 研 究 提 出 了 目 前 現(xiàn) 有 起 壟 覆 膜 作 業(yè) 機 械 存 在 的 問 題 通 過 對 各 種 機 械 的 優(yōu) 缺 點 進 行 對 比 進 而 對 未 來 機 械 的 智 能 化 發(fā) 展 趨 勢 提 出 一 些 設(shè) 想 為 實 現(xiàn) 根 莖 類 作 物 的 優(yōu) 質(zhì) 高 產(chǎn) 而 努 力 為 減 輕 農(nóng) 業(yè) 種 植 的 勞 動 力 響 應(yīng) 國 家 對 綠 色 農(nóng) 業(yè) 科 技 農(nóng) 業(yè) 的 發(fā) 展 提 供 一 些 參 考 參考文獻 1 靳 樂 樂 喬 勻 周 董 寶 娣 等 起 壟 覆 膜 栽 培 技 術(shù) 的 增 產(chǎn) 增 效 作 用 與 發(fā)展 J 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報 中英文 2019 27 9 1364 1374 2 彭 燕 農(nóng) 業(yè) 水 利 灌 溉 現(xiàn) 狀 及 節(jié) 水 措 施 J 農(nóng) 業(yè) 工 程 2018 8 3 79 80 3 陳 東 銀 永 安 王 永 強 等 中 國 農(nóng) 業(yè) 節(jié) 水 灌 溉 技 術(shù) 現(xiàn) 狀 及 其 發(fā) 展 對 策 J 作物研究 2018 32 4 330 333 4 陳 兆 波 生 物 節(jié) 水 研 究 進 展 及 發(fā) 展 方 向 J 中 國 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 2007 40 7 1456 1462 圖 7 新型旋耕起壟拋土覆膜鋪管機 張 鵬 程 等 起 壟 鋪 管 覆 膜 復(fù) 式 作 業(yè) 機 械 的 發(fā) 展 趨 勢 155中國農(nóng)學(xué)通報 5 SUN H Y LIU C M ZHANG X Y et al Effects of irrigation on water balance yield and WUE of winter wheat in the North China Plain J Agriculturalwatermanagement 2006 85 1 2 211 218 6 胡 云 峰 水 稻 種 植 機 械 化 發(fā) 展 問 題 及 對 策 分 析 J 鄉(xiāng) 村 科 技 2019 13 117 118 7 趙 晉 黃 赟 徐 錦 大 等 壟 作 覆 膜 機 具 的 現(xiàn) 狀 與 發(fā) 展 J 現(xiàn) 代 農(nóng) 機 2015 4 46 48 8 安世才 張勇 王贄 等 機械化全 膜雙壟溝 鋪膜機的 應(yīng)用與推 廣 J 農(nóng)業(yè)機械 2009 18 89 90 9 王 明 武 何 潤 兵 鄧 健 等 1QLFM 2 型 甘 薯 起 壟 覆 膜 機 的 研 發(fā) 及 意 義 J 農(nóng)業(yè)機械 2011 16 117 119 10 王 淑 紅 1QLFM 2 型 甘 薯 起 壟 覆 膜 機 的 生 產(chǎn) 試 驗 與 檢 測 J 農(nóng) 業(yè) 機械 2012 3 68 71 11 趙 春 祥 張 三 強 丁 永 清 等 2BSKQM 2 型 雙 壟 開 溝 全 覆 膜 播 種 機 J 農(nóng)機科技推廣 2014 1 45 48 12 孫 驪 楊 青 2MBL 2 6 型 小 麥 起 壟 覆 膜 溝 播 機 J 農(nóng) 業(yè) 機 械 2000 1 34 13 薛 惠 嵐 盧 博 友 2MBL 2 6 型 小 麥 起 壟 覆 膜 溝 播 機 J 農(nóng) 機 與 食 品 機械 1999 5 15 18 14 安 長 江 地 膜 覆 蓋 機 現(xiàn) 狀 與 分 析 J 農(nóng) 機 質(zhì) 量 與 監(jiān) 督 2014 7 15 17 15 尹 榮 海 胡 廣 林 地 膜 覆 蓋 機 械 化 技 術(shù) 的 發(fā) 展 前 景 J 農(nóng) 機 使 用 與 維修 2002 6 16 17 16 鄧 純 寶 日 本 地 膜 覆 蓋 栽 培 的 現(xiàn) 狀 與 動 向 J 遼 寧 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 1982 3 50 52 17 楊曉東 地膜覆蓋技術(shù)探討 J 農(nóng)業(yè)科技與裝備 2016 3 49 50 18 嚴 昌 榮 劉 恩 科 舒 帆 等 我 國 地 膜 覆 蓋 和 殘 留 污 染 特 點 與 防 控 技 術(shù) J 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報 2014 31 2 95 102 19 馬 兆 嶸 劉 有 勝 張 芊 芊 等 農(nóng) 用 塑 料 薄 膜 使 用 現(xiàn) 狀 與 環(huán) 境 污 染 分 析 J 生態(tài)毒理學(xué)報 2020 15 4 21 32 20 STEVENS E S Green plastics an introduction to the new science ofbiodegradableplastics J Journalofindustrialecology 2010 7 3 4 231 233 21 李 平 推 廣 春 秋 覆 膜 節(jié) 水 技 術(shù) 是 中 部 干 旱 帶 旱 作 農(nóng) 業(yè) 的 必 然 選 擇 J 中國農(nóng)業(yè)信息 2010 8 28 22 中 國 地 膜 覆 蓋 栽 培 研 究 會 地 膜 覆 蓋 栽 培 技 術(shù) 大 全 M 北 京 農(nóng) 業(yè)出版社 1988 29 30 23 LIU Q F CHEN Y LIU Y et al Coupling effects of plastic film mulching and urea types on water use efficiency and grain yield of maizeintheLoessPlateau China J Soilandtillageresearch 2016 157 1 10 24 ZHOU X M XING D TANG Y H et al PCR free detection of genetically modified organisms using magnetic capture technology andfluorescencecross correlationspectroscopy J Plosone 2009 4 11 e8074 25 ANDREW R H SCHLOUGH D A TENPAS G H Some relationships of a plastic mulch to sweet corn maturity J Agronomyjournal 1976 68 2 422 26 DONG Q DANG T H GUO S L et al Effects of mulching measures on soil moisture and N leaching potential in a spring maize planting system in the southern Loess Plateau J Agriculturalwatermanagement 2019 213 803 808 27 李 久 英 農(nóng) 用 機 械 設(shè) 計 與 制 造 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 及 先 進 技 術(shù) 應(yīng) 用 探 析 J 現(xiàn)代農(nóng)機 2020 4 49 50 28 朱 宏 愛 張 玲 艷 吳 念 慶 等 山 地 果 園 機 械 化 栽 培 模 式 J 農(nóng) 業(yè) 工 程 2021 11 5 33 35 29 HAM J M KLUITENBERG G J LAMONT W J Optical properties of plastic mulches affect the field temperature regime J Journal of the American society for horticultural science 1993 118 2 188 193 30 WATERER D Evaluation of biodegradable mulches for production of warm season vegetable crops J Canadian journal of plant science 2010 90 5 7