中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 溫室條件下不同新型地膜回收性能研究 武靈燕 趙淑梅 王平智 尹寶全 馬云飛 趙竹青 中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院 北京 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙臺(tái)研究院 山東 煙臺(tái) 煙臺(tái)市牟平區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 山東 煙臺(tái) 摘 要 為探究適宜回收的地膜厚度 選用 種不同加工工藝的新型銀黑雙面地膜 厚度分別為 和 與符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的常用黑色地膜作對(duì)照 在溫室條件下開展對(duì)比試驗(yàn) 用電子拉力試驗(yàn)機(jī)測試不 同覆蓋期地膜的力學(xué)性能 并結(jié)合含雜率 拾凈率等指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)地膜的回收性能 結(jié)果表明 在力學(xué)性能方面 隨著地膜厚度增加 地膜斷裂伸長率和最大拉伸負(fù)荷逐漸增大 厚度 以上的地膜其力學(xué)性能保留率均在 以上 因此 回收時(shí)仍有較好的力學(xué)性能 在含雜率方面 厚度 和 的地膜 含雜率均低于 符合企業(yè)回收再利用的需求 可以一定程度上降低再利用處理成本 在拾凈率方面 上述 種厚度的地膜表 現(xiàn)良好 拾凈率均在 以上 有效降低了當(dāng)年覆蓋地膜的殘留量 本研究進(jìn)一步構(gòu)建了地膜綜合回收效果評(píng)價(jià) 方法 并對(duì)地膜回收效果進(jìn)行評(píng)價(jià) 結(jié)果表明在使用時(shí)長超過對(duì)照地膜 的情況下 這 種新型試驗(yàn)地膜總評(píng) 價(jià)分值仍高于對(duì)照組 以上 表現(xiàn)出良好的回收特性 且厚度越大 綜合評(píng)分越高 綜上 新型地膜各方面力學(xué) 性能均有所提高 更適合長季節(jié)栽培 厚度 以上的地膜綜合回收效果更佳 對(duì)減少溫室地膜殘留量和促 進(jìn)回收地膜的循環(huán)再利用具有積極作用 關(guān)鍵詞 地膜厚度 力學(xué)性能 含雜率 拾凈率 回收效果 中圖分類號(hào) 文章編號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 收稿日期 基金項(xiàng)目 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系 國際合作項(xiàng)目 新型地膜溫室應(yīng)用效果研究 第一作者 武靈燕 碩士研究生 通訊作者 趙淑梅 教授 主要從事農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程研究 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 年 第 卷 地膜覆蓋技術(shù)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的提質(zhì)增產(chǎn)做出了巨 大貢獻(xiàn) 已成為農(nóng)業(yè)增產(chǎn) 農(nóng)民增收和糧食安全保障 等方面不可或缺的重要技術(shù)手段 由此引起地膜 使用量和覆蓋面積的大幅增長 由于我國傳統(tǒng)使用 的地膜相對(duì)較薄 力學(xué)性能較差 揭膜期的地膜破損 嚴(yán)重 導(dǎo)致地膜回收難 回收效果不佳 再加上農(nóng)戶 回收意識(shí)薄弱 殘膜污染呈不斷加重的趨勢 大 量的地膜殘留在土壤中會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu) 降低作 物出苗率和產(chǎn)量 因此殘膜污染治理受到廣泛 關(guān)注 從源頭上解決或管控地膜殘留問題的根本途 徑 一是用后地膜的有效回收 二是使用可降解地 膜 可降解地膜是目前國內(nèi)外地膜領(lǐng)域關(guān)注的重 點(diǎn) 已經(jīng)研發(fā)的有光降解地膜 生物降解地膜 纖維降解地膜 等 但可降解地膜降解時(shí)間難以控制 降解過程受土壤水分條件 氣象因素和地膜厚度等影 響較大 以及成本較高 較難推廣 因此用后地膜 的回收 仍是當(dāng)前減少殘膜污染最有效的方法 回收時(shí)地膜力學(xué)性能的好壞直接影響其回收效 果 厚度是影響地膜力學(xué)性能的因素之一 地膜厚 度越大 其力學(xué)性能越好 張佳喜等 分析不同厚 度地膜的力學(xué)性能隨時(shí)間變化的規(guī)律 表明地膜厚 度增加時(shí) 其拉伸性能有較大的提升 可降低機(jī)械回 收難度 有效減少農(nóng)田地膜殘留 陳建林等 研究 表明 覆蓋的地膜越厚 地膜回收機(jī)回收作業(yè)的收凈 率越高 有效回收殘膜的清潔率也呈提高的趨勢 當(dāng)覆蓋時(shí)間相同時(shí) 地膜力學(xué)性能與厚度呈現(xiàn)正相 關(guān)關(guān)系 即地膜的力學(xué)性能會(huì)隨著厚度的增加而提 升 此外 地膜的加工工藝也是影響力學(xué)性能的因 素之一 戚瑞敏等 選用了 種高強(qiáng)度地膜 與普通地膜進(jìn)行了對(duì)比 結(jié)果表明高強(qiáng)度地膜在使 用前后的拉伸負(fù)荷和斷裂標(biāo)稱應(yīng)變均高于普通地 膜 且覆蓋 后仍具有較高的拉伸負(fù)荷 提高了 地膜的可回收性 日本 美國等是殘膜回收要求較 高的國家 為確保地膜的有效回收和再次循環(huán)利 用 積極推廣高強(qiáng)度 耐老化的厚型地膜 厚度 保證回收時(shí)仍有較好的力學(xué)性能 這給我國提供了很好的借鑒 因此 年我國實(shí) 施新的國家標(biāo)準(zhǔn) 將地膜的最低厚度限值提高到 這是減少殘膜污染的一個(gè)重要舉措 但 從回收特性角度 最低厚度是否為適宜厚度 尚缺乏 實(shí)測數(shù)據(jù) 需要做更深入的研究 殘膜回收主要有機(jī)械回收和人工回收 種方 法 機(jī)械回收主要用于大田 近年來相關(guān)研究也較 多 與大田種植相比 溫室單體規(guī)模較小 導(dǎo)致機(jī)械 化操作難度較高 因此地膜覆蓋及殘膜回收還多以 人工操作為主 我國設(shè)施園藝面積居世界首位 溫 室地膜回收問題不容忽視 但當(dāng)前對(duì)提高溫室地膜 回收率的相關(guān)研究較少 因此 本研究擬以新型銀 黑雙面地膜為例 開展溫室條件下的對(duì)比試驗(yàn) 分析 不同厚度的新型地膜使用過程中力學(xué)性能隨時(shí)間變 化的規(guī)律 結(jié)合地膜的拾凈率 含雜率 殘膜清洗難 易度和破損程度等指標(biāo) 綜合評(píng)價(jià)不同厚度地膜的 回收效果 以期從利于回收和循環(huán)再利用的角度探 討適宜的地膜厚度 為減少溫室土壤殘膜污染 改善 土壤生態(tài)環(huán)境提供理論依據(jù) 材料與方法 試驗(yàn)溫室 試驗(yàn)于 年 月 日 年 月 日在 山東省煙臺(tái)市益生生態(tài)蔬菜基地的生產(chǎn)溫室中進(jìn) 行 溫室長度 跨度 共種植兩茬 第 一茬種植作物為番茄 年 月 日定植 月 第 期 武靈燕等 溫室條件下不同新型地膜回收性能研究 日進(jìn)行覆膜 幼苗定植后統(tǒng)一水肥管理 年 月 日 月 日收獲 番茄拉秧后 試驗(yàn)組地膜 繼續(xù)使用 對(duì)照組地膜更新 第二茬種植作物為蕓 豆 年 月 日定植 定植后統(tǒng)一水肥管理 年 月 日 月 日收獲 拉秧后按照當(dāng)?shù)?回收方式將各試驗(yàn)組地膜人工回收 試驗(yàn)地膜 試驗(yàn)所用地膜均由博祿貿(mào)易 上海 有限公司提 供 試驗(yàn)共采用了 和 種不同加工工藝的銀黑 雙面地膜 其中 膜基于 三元聚合技術(shù) 膜基于 雙峰三元共聚技術(shù) 兩種技術(shù)均在一 定程度上提高了地膜的力學(xué)性能 每種地膜均選取 了 個(gè)厚度 分別是 和 同時(shí) 采用當(dāng)?shù)仄毡槭褂玫姆蠂鴺?biāo)規(guī)定的普通黑色地膜 作對(duì)照 記為 下同 因此共設(shè)置了 個(gè)處理 每個(gè)處理設(shè)置了 個(gè)重復(fù) 測試指標(biāo)及方法 地膜覆蓋期間 每隔 左右 在南北相同且 不影響作物正常生長的位置上 取一段 的樣品 取樣位置用相同大小的同種新地膜 修補(bǔ) 樣品帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)力學(xué)性能測試 根 據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) 塑料拉伸性能的 測定 第 部分 總則 和 塑料拉伸性能的測定 第 部分 薄膜和薄片的試 驗(yàn)條件 的要求 選擇標(biāo)準(zhǔn)中的 型試樣 電子 式拉力試驗(yàn)機(jī)選用二通道 檔位 鉗口速度 試樣標(biāo)距 試樣截面積測量前 計(jì)算得出 在不同覆蓋期的地膜樣本中分別取 個(gè) 縱向 壟長方向 和 個(gè)橫向 壟寬方向 試樣 測試 后取平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 斷裂伸長率 計(jì)算公式如下 式中 為夾具間距離的增量 為夾具間初 始距離 當(dāng)保留率低于 時(shí) 認(rèn)為地膜產(chǎn)品已經(jīng)完全 老化 斷裂伸長率的保留率 計(jì)算公式如下 式中 為覆蓋 的斷裂伸長率 為初始斷裂 時(shí)伸長率 參考由佳翰等 的試驗(yàn)方法 覆膜前對(duì)各試驗(yàn) 組地膜稱重 按照當(dāng)?shù)鼗厥辗绞?將各組用后地膜回 收并稱重 破損嚴(yán)重的地膜盡可能撿拾落入土中的 碎片 記錄測區(qū)內(nèi)廢舊地膜當(dāng)年覆蓋殘留質(zhì)量 將樣品封裝帶回實(shí)驗(yàn)室 在實(shí)驗(yàn)室中反復(fù)清 洗多次直到水不再混濁為止 將地膜平鋪晾干后稱 重 含雜率 計(jì)算公式如下 式中 為回收后未清洗地膜質(zhì)量 為清洗 晾干后地膜質(zhì)量 根據(jù) 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) 殘 膜 回 收 機(jī) 中要求 拾凈率 計(jì)算公式如下 式中 為測區(qū)內(nèi)實(shí)際覆蓋地膜質(zhì)量 為測區(qū) 內(nèi)當(dāng)年覆蓋表層殘地膜質(zhì)量 參考 廢舊地膜回收技術(shù)規(guī)范 解讀 中拾凈 率的考核標(biāo)準(zhǔn) 時(shí) 地膜回收質(zhì)量為好 時(shí) 地膜回收質(zhì)量為合格 時(shí) 地膜回收質(zhì)量為不合格 將地膜上每個(gè)破損處近似看成圓形 計(jì)算每個(gè) 圓形面積時(shí) 取 回收后地膜破損率 計(jì)算 公式如下 式中 為單壟地膜覆蓋面積 為所有破洞面 積 回收效果評(píng)價(jià) 目前國內(nèi)尚無地膜回收效果評(píng)價(jià)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和 方法 為了科學(xué)系統(tǒng)地評(píng)價(jià)地膜回收的效果 本研究 擬構(gòu)建一種簡易可靠的綜合評(píng)價(jià)方法 首先是評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定 通過走訪農(nóng)戶和殘膜 加工企業(yè) 結(jié)合已有的文獻(xiàn)資料 從地膜性能變化 回收的需求 回收企業(yè)關(guān)注點(diǎn)等方面考慮 選取回收 時(shí)地膜縱向最大拉伸負(fù)荷 含雜率 拾凈率 清洗難 易度和破損程度 個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo) 其次是指標(biāo)賦值與評(píng)價(jià)方法 每項(xiàng)指標(biāo)最優(yōu)情 況下均賦予 分作為基礎(chǔ)分值 然后再根據(jù)各自 的實(shí)際情況設(shè)定相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)行測評(píng) 打分 在 上述 個(gè)指標(biāo)中 最大拉伸負(fù)荷表示地膜力學(xué)性能 好壞 回收時(shí)拉伸負(fù)荷越大 越有利于地膜回收 含 雜率主要影響回收后再利用環(huán)節(jié) 含雜率越低 回收 后利用成本越低 而拾凈率主要用于監(jiān)測當(dāng)年地膜 殘留量 對(duì)評(píng)價(jià)減少環(huán)境污染效果具有重要意義 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 年 第 卷 這 個(gè)指標(biāo)對(duì)回收以及再利用影響較大 因此賦予 這 個(gè)指標(biāo)各 的權(quán)重 清洗難易度與含雜率 有一定的關(guān)聯(lián)性 一般情況下含雜率越低越易清洗 但殘膜中雜質(zhì)有容易去除的作物秸稈 葉片等雜質(zhì) 也會(huì)附著不易清洗的泥土 因此清洗難易度也是影 響回收和再利用效果 破損程度與最大拉伸負(fù)荷有 一定的關(guān)聯(lián)性 地膜力學(xué)性能越好 回收時(shí)的強(qiáng)度越 高 越不易破損 但若地膜破損程度較大 即使仍有 一定的力學(xué)性能 也會(huì)影響回收效率 鑒于清洗難 易度和破損程度與其他指標(biāo)既有關(guān)聯(lián)性 又存在其 他方面有一定的影響 因此賦予這 個(gè)指標(biāo)各 的權(quán)重 最后按照每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重匯總 從而獲得 一個(gè)試驗(yàn)處理的總回收效果評(píng)價(jià)分值 總分值 分為最優(yōu) 地膜最大拉伸負(fù)荷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 最大拉伸負(fù)荷 是單位截面積薄膜拉斷時(shí)的拉力 可用于計(jì)算拉伸 強(qiáng)度 根據(jù)郭輝等 對(duì)地膜纏繞式回收的受力分 析可知 回收的前提條件是地膜受到的拉力小于地 膜最大拉伸負(fù)荷 人工回收方式與纏繞式回收類似 因此選用最大拉伸負(fù)荷代表地膜的力學(xué)性能 根據(jù) 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定的力學(xué)性能指標(biāo) 若回收后的地 膜 仍滿足新膜力學(xué)性能的最低標(biāo)準(zhǔn) 則評(píng)為 分 不滿足新膜最低標(biāo)準(zhǔn)但可達(dá)到最低標(biāo)準(zhǔn)的 評(píng)為 分 達(dá)到最低標(biāo)準(zhǔn)的 評(píng)為 分 低于 最低標(biāo)準(zhǔn) 則評(píng)為 分 表中最大拉伸力為地 膜的縱向拉伸力 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表 所示 地膜含雜率評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 地膜人工回收效率以 及回收后能否再利用 其回收時(shí)的含雜率是一個(gè)重 要指標(biāo) 根據(jù)回收再利用企業(yè)的走訪調(diào)研 當(dāng)回收 地膜含雜率在 以下 回收后地膜清洗難度較 低 且 再 加 工 后 的 母 粒 質(zhì) 量 較 高 含 雜 率 為 時(shí) 有一定的除雜難度 大型企業(yè)清洗后 可與其他塑料回收物混合生產(chǎn)母粒 部分小型企業(yè) 考慮成本不愿回收 而當(dāng)含雜率超過 時(shí) 除雜 難度大 增加企業(yè)清洗成本的同時(shí) 還會(huì)降低再加工 產(chǎn)品的質(zhì)量 大部分企業(yè)都不愿意回收 因此這里 設(shè)置 和 這 個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 依次 賦予 和 的分值 便于定量分析 地膜拾凈率評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 拾凈率是考核地膜回 收效果的重要指標(biāo) 以前地膜的回收效果多使用回 收率或殘留量來表示 實(shí)踐中考核難度大 而拾凈率 既可以檢驗(yàn)當(dāng)年地膜回收質(zhì)量 又可以長期監(jiān)測地 表 地膜最大拉伸負(fù)荷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 厚度 最大拉伸負(fù)荷 分?jǐn)?shù) 膜殘留量 根據(jù)現(xiàn)場回收試驗(yàn) 較厚的地膜力學(xué)性 能更好 無需考慮膜上覆土和雜草 回收容易 作業(yè) 時(shí)間短 效率高 根據(jù)現(xiàn)場測算 人工回收地膜速度 約 而對(duì)于薄型地膜 力學(xué)性能較差 需 要邊回收邊清土 且需重復(fù) 次方能撿拾干凈 耗時(shí)約為前者的 倍 試驗(yàn)觀測到對(duì)照組地膜較 薄 容易撕裂 很多農(nóng)民回收時(shí)往往只撿拾較大塊地 膜 如果按照拾凈率達(dá)到 以上的要求 則需撿 拾 次以上 耗時(shí) 倍以上 即速度不到原來的 因此綜合考慮拾凈率與撿拾次數(shù) 以及不同人員工 作能力的差異性 制定出相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 具體如表 所示 表 拾凈率評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 拾凈率 回收速度 分?jǐn)?shù) 清洗難易度評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 清洗難易度會(huì)影響回 收地膜循環(huán)再利用的效果和成本 根據(jù)各組地膜實(shí) 際清洗情況 在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了人工清洗測試 第 期 武靈燕等 溫室條件下不同新型地膜回收性能研究 結(jié)果表明 厚度 的地膜 膜上雜物可以直 接抖落 清洗較快 洗凈 地膜耗時(shí)約 清洗厚度 的地膜 雜質(zhì)不易分離 需要先 浸泡 邊洗邊處理 洗凈 地膜耗時(shí)約 而對(duì)照組地膜 雜質(zhì)與膜粘連在一起 除雜的過程極 易破壞地膜 需多次浸泡之后小心清洗 且多次清洗 后也未必能保證完全洗凈 清洗難度大 洗凈 地膜耗時(shí)大于 考慮到難易度以及不同人 員工作能力的差異性 將清洗耗時(shí) 劃分 個(gè)等 級(jí) 依次賦予 和 的分值 便于定 量分析 破損程度評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 地膜吹塑過程中存在厚 薄控制不均勻的現(xiàn)象 在覆蓋過程中 薄的地方在溫 差導(dǎo)致的張力作用下 更容易破損 因此地膜的破損 程度也是反映地膜回收效果的有效指標(biāo) 經(jīng)測量 正常種植打孔的直徑為 根據(jù)式 計(jì)算 出試驗(yàn)地膜原始破損率 為 再結(jié) 合地膜回收破損率情況可以認(rèn)為 時(shí) 地膜 無新增破損 有利于回收 時(shí) 地膜表現(xiàn)為 橫向大部分?jǐn)嗔?或者縱向打孔處連續(xù)破損 地膜 破損嚴(yán) 重 會(huì) 導(dǎo) 致 回 收 效 率 降 低 因 此 設(shè) 置 和 這 個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 依次賦予 和 的分值 便于定 量分析 統(tǒng)計(jì)分析 采用 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析 結(jié)果與分析 地膜力學(xué)性能變化 本研究中 對(duì)照組地膜一般覆蓋一季 共覆蓋 試驗(yàn)組地膜連續(xù)使用 個(gè)栽培季 共覆蓋 不同厚度地膜初始力學(xué)性能對(duì)比 上述 種地膜初始力學(xué)性能測試結(jié)果如表 所 示 可見 與對(duì)照組相比 種加工工藝均降低了地 膜的縱向斷裂伸長率 同時(shí)增加了橫向斷裂伸長率 和最大拉伸負(fù)荷 厚度為 地膜 膜的 縱 橫向拉伸負(fù)荷比 提高了 和 膜的 縱 橫向拉伸載荷比 提 高 了 和 表明 種加工工藝均可提高地膜的力學(xué)性 能 其余 種厚度的 膜縱向拉伸負(fù)荷比厚度為 增加了 和 橫向增加了 和 膜縱向增加了 和 橫向增加了 和 結(jié)果表明 相同工藝的地膜 隨著厚 度的增加 地膜縱 橫向斷裂伸長率和最大拉伸負(fù)荷 均呈明顯增大的趨勢 綜合來看 種試驗(yàn)地膜 厚 度達(dá)到 以上時(shí) 其斷裂伸長率和最大拉 伸負(fù)荷有明顯提升 表 地膜初始性能 類別 厚度 縱向 橫向 斷裂伸長率 最大拉伸負(fù)荷 斷裂伸長率 最大拉伸負(fù)荷 注 為對(duì)照組 為 的 膜 為 的 膜 為 的 膜 為 的 膜 為 的 膜 為 的 膜 下同 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 年 第 卷 不同厚度地膜斷裂伸長率變化 斷裂伸長率是影響其撿拾難易程度的重要指 標(biāo) 對(duì)使用時(shí)間 地膜樣本 其中 為 進(jìn)行測試 可以得到如圖 所示的地膜縱 橫 向斷裂伸長率隨時(shí)間變化的曲線 圖 中可見 對(duì)照地膜縱向斷裂伸長率一直呈下降趨勢 特別是 呈近似直線下降趨勢 且下降速度較快 與之相比 試驗(yàn)地膜的幾個(gè)處理 縱向斷裂伸長率在 也表現(xiàn)出快速下降的趨勢 但是在 下降趨勢減緩 表現(xiàn)出了與對(duì)照地膜不同的 趨勢 特別是 后 斷裂伸長率趨于穩(wěn)定 前期 試驗(yàn)地膜和對(duì)照地膜的縱向斷裂伸長率 均表現(xiàn)出 快速下降的趨勢 分析原因 應(yīng)該是這段時(shí)間段內(nèi)天 氣晴朗 溫度較高 加速了地膜老化所致 而后期隨 著使用時(shí)間的延長 試驗(yàn)地膜的性能趨于穩(wěn)定 這應(yīng) 該是長期覆蓋膜面淤積大量泥土形成了的保護(hù)層 在一定程度上減少了環(huán)境對(duì)地膜的影響 另外 從 圖 中還可以看出 相同厚度的 膜縱向斷裂伸 長率低于 膜 但是同種工藝的地膜 其厚度越大 整個(gè)覆蓋期內(nèi)斷裂伸長率下降越慢 力學(xué)性能越穩(wěn) 定 說明厚型地膜的耐候性更好 由圖 可見 對(duì)照地膜橫向斷裂伸長率在 呈快速下降趨勢 但是 后則趨于穩(wěn)定 而試驗(yàn)組的 個(gè)處理 除了 和 橫向斷裂伸長 率始終處于緩慢下降的狀態(tài)之外 其他 個(gè)處理前 期或長或短時(shí)間表現(xiàn)出了一段時(shí)間快速下降的趨 勢 之后也趨于穩(wěn)定 變化趨勢與縱向相似 但厚度 與橫向斷裂伸長率的相關(guān)性表現(xiàn)得更為突出 種 加工工藝之間雖然略有差異 但相同工藝的地膜 均 表現(xiàn)為橫向斷裂伸長率隨厚度的增加而增大 且 種厚度試驗(yàn)地膜的橫向斷裂伸長率分別平均穩(wěn)定在 和 左右 圖 不同覆蓋時(shí)間地膜縱向 和橫向 斷裂伸長率 圖 是不同取樣時(shí)間地膜縱 橫向斷裂伸長率 保留率的變化曲線 圖 可見 覆蓋期內(nèi)對(duì)照組 地膜縱向保留率呈下降趨勢 特別是 后下降比 較明顯 至 回收時(shí)保留率為 而試驗(yàn)組 地膜 保留率下降較快 但在 時(shí)保留 率明顯高于對(duì)照組 最終使用 回收時(shí) 地膜保 留率仍高于 說明 種新型地膜均適合長季節(jié) 覆蓋栽培 其中地膜厚度 和 的地 膜 膜的保留率略高于 膜 但厚度 的 地膜 則是 膜高于 膜 且在回收時(shí)保留率略呈 回升趨勢 導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因 還有待于進(jìn)一步探 究 相同工藝的地膜 厚度 和 保 留率相差不大 均保持在 左右 圖 可見 對(duì)照組地膜橫向斷裂伸 長率保留率下降明顯 后下降比較緩慢 但回 收時(shí)橫向保留率已經(jīng)顯著低于 結(jié)合縱向保留 率結(jié)果可以判定回收時(shí)地膜已經(jīng)嚴(yán)重老化 回收難 度較大 而試驗(yàn)組地膜雖然前期也呈一定的下降趨 勢 且下降的幅度各有差異 但總體而言 在 時(shí) 保留率均遠(yuǎn)高于對(duì)照 且覆蓋 后回收時(shí) 除 略低于 之外 其余組地膜保留率仍高于 相同工藝的地膜 除 之外 其余均表現(xiàn)出 隨著厚度增加 保留率逐漸增加的規(guī)律 綜合縱 橫 向保留率來看 試驗(yàn)組 種地膜力學(xué)性能比較穩(wěn)定 厚度 以 上 的 地 膜 保 留 率 最 低 可 達(dá) 到 以上 第 期 武靈燕等 溫室條件下不同新型地膜回收性能研究 圖 不同覆蓋時(shí)間地膜縱向 和橫向 斷裂伸長率的保留率 不同厚度地膜最大拉伸負(fù)荷變化 圖 為不同地膜縱 橫向拉伸負(fù)荷隨時(shí)間變化 的測試結(jié)果 圖 可見 對(duì)照地膜初始縱向拉伸 負(fù)荷明顯低于所有試驗(yàn)地膜 在整個(gè)覆蓋期內(nèi)呈下 降趨勢 但降幅較小 回收時(shí)下降至 而試驗(yàn) 地膜雖然也呈一定的下降趨勢 但是在 時(shí) 其 縱向最大拉伸負(fù)荷最低的 為 是對(duì)照地 膜的 倍 且在 以后 總體下降趨勢趨于 平緩 至 回收時(shí) 厚度 的 地膜 最大拉伸負(fù)荷仍有 左右 且 種工藝地膜相 差不大 相同工藝的地膜 隨著厚度增加 拉伸負(fù)荷 逐漸增大 規(guī)律性極強(qiáng) 從圖 中可以看出 對(duì) 照組地膜橫向拉伸負(fù)荷隨覆蓋時(shí)間的延長下降趨勢 不明顯 試驗(yàn)地膜在 有相對(duì)明顯的下降 在 后均趨于穩(wěn)定 在 時(shí) 對(duì)照地膜的橫 向拉伸負(fù)荷為 試驗(yàn)地膜 相差不大 為 和 是對(duì)照地膜的 倍以上 更厚的 和 可達(dá)到 以上 相同工藝的地膜 厚 度越大橫向拉伸負(fù)荷越大 且后期力學(xué)性能仍然穩(wěn) 定 也表現(xiàn)出了與厚度的明顯相關(guān)性 與圖 對(duì) 比來看 各組地膜縱向拉伸負(fù)荷略高于橫向 這會(huì)有 利于地膜的縱向回收 圖 不同覆蓋時(shí)間地膜縱向 和橫向 拉伸負(fù)荷 圖 為地膜縱 橫向拉伸負(fù)荷保留率的變化曲 線 圖 可見 內(nèi)對(duì)照組地膜縱向保 留率呈快速下降趨勢 回收時(shí)的保留率為 試 驗(yàn)組地膜總體也呈下降趨勢 但是在 時(shí)保留 率最低也在約近 左右 明顯高于對(duì)照組 特別 是在 最終回收時(shí) 除 保留率低于 之 外 試驗(yàn)組其他地膜保留率均高于 說明 種 新型地膜力學(xué)性能較穩(wěn)定 抗老化能力強(qiáng) 相同工藝 的地膜 隨著厚度增加 保留率也增加 進(jìn)一步分析橫向拉伸強(qiáng)度保留率 圖 可 見 內(nèi)對(duì)照組地膜橫向保留率也呈快速 下降趨勢 回收時(shí)保留率為 試驗(yàn)組地 膜 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 年 第 卷 保留率下降較塊 時(shí) 保 留 率 大 于 回收后各組地膜保留率仍高于 相同工 藝的地膜 隨著厚度增加 保留率逐漸增加 綜合 縱 橫向保留率來看 試驗(yàn)組 種地膜力學(xué)性能比較 穩(wěn)定 厚度 以上的地膜保留率可達(dá)到 以上 圖 不同覆蓋時(shí)間地膜縱向 和橫向 拉伸負(fù)荷保留率 地膜含雜率與拾凈率 將各試驗(yàn)組地膜覆蓋前及回收清洗前 后的質(zhì) 量取平均值 根據(jù) 中的方法計(jì)算地膜含雜率 和拾凈率 結(jié)果如表 所示 含雜率是影 響地膜人工回收和殘膜循環(huán)再利用的重要指標(biāo) 含 雜率越低 越利于殘膜回收和加工再利用 由表 中數(shù)據(jù)可以看出 相同工藝的地膜隨著厚度增加 含 雜率越低 越易于回收再利用 可降低企業(yè)再利用的 難度 相同厚度的地膜 含雜率為 即 厚度同為 的地膜 膜更有利于回收再 利用 厚度 和 的地膜 含雜率均 低于 符合企業(yè)回收再利用的需求 可以降低 再利用成本 而在拾凈率方面 表 中數(shù)據(jù)與 中拾凈率 的考核標(biāo)準(zhǔn)看出 對(duì)照組僅為 低于 屬于 回收質(zhì)量不合格 而各試驗(yàn)組均在 以上 表現(xiàn) 良好 相同工藝的地膜 隨著厚度增加 拾凈率呈增 加的趨勢 但差異不顯著 表 各試驗(yàn)組地膜含雜率與拾凈率 試驗(yàn)組 厚度 地膜原始 質(zhì)量 回收后未清洗 地膜質(zhì)量 回收清洗后 地膜質(zhì)量 當(dāng)年地膜 殘留質(zhì)量 含雜率 拾凈率 第 期 武靈燕等 溫室條件下不同新型地膜回收性能研究 地膜回收效果 根據(jù) 中的構(gòu)建的評(píng)價(jià)方法對(duì)各試驗(yàn)組地膜 回收效果進(jìn)行評(píng)價(jià) 各相關(guān)指標(biāo)的評(píng)價(jià)分值及各處 理的總分值統(tǒng)計(jì)如表 所示 分值越高 表示回收 效果越好 雖然對(duì)照地膜的厚度略低于試驗(yàn)地膜 但也 都在國標(biāo)規(guī)定的最低限制范圍內(nèi) 且試驗(yàn)地膜的 使用時(shí)間是對(duì)照地膜的 倍 在這樣的前提 下 從表 可以看出 試驗(yàn)地膜的綜合評(píng)價(jià)分值仍 明顯高于對(duì)照組 厚度 的地膜 總分 值高 于 組 總 分 值 高 于 組 即所用新型銀黑雙面地膜回收效果均遠(yuǎn) 高于普通地膜 試驗(yàn)組內(nèi)部各處理的回收效果評(píng) 分為 表現(xiàn)出隨著厚度 增加 回收效果越好的趨勢 此 外 評(píng) 分 分 值 方 面 分別比 高出 和 分別比 高出 和 表明厚度對(duì) 膜的影響更小 但厚度 以上的 種新 型地膜總評(píng)價(jià)分值均在 分以上 表現(xiàn)出良好的 回收效果 表 地膜回收效果評(píng)價(jià)分值表 試驗(yàn)組 最大拉伸負(fù)荷 含雜率 拾凈率 清洗難易度 破損程度 總評(píng)分 討 論 力學(xué)性能是地膜有效回收的關(guān)鍵 地膜力學(xué)性能變化會(huì)影響其回收效果 隨著覆 蓋時(shí)間的延長 地膜縱 橫向斷裂伸長率及其拉伸負(fù) 荷均降低 其中 以內(nèi)力學(xué)性能下降較快 分析 其主要原因 應(yīng)該是覆膜前期 太陽輻射較強(qiáng) 溫度 較高 且植株較矮 所以地膜受環(huán)境影響較大 但是 覆蓋后期 力學(xué)性能下降趨勢變緩 性能趨于穩(wěn)定 表明地膜老化速度減慢 回收后的地膜斷裂伸長率 保留率為 以上 最大拉伸負(fù)荷保留率約為 左右 表明回收時(shí)仍有較好的力學(xué)性能 有利于回 收 所采用的試驗(yàn)地膜 因?yàn)檫M(jìn)行過力學(xué)性能強(qiáng)化 處理 所以即使是相近厚度 試驗(yàn)地膜的力學(xué)性能也 優(yōu)于對(duì)照地膜 但是大部分力學(xué)性能都表現(xiàn)出了與 厚度的相關(guān)性 張佳喜等 對(duì)比了 和 的地膜 研究結(jié)果表明地膜的力學(xué)性能隨厚度 的增加而加強(qiáng) 變化速率隨著鋪膜時(shí)間的增長而減 小 這些與本試驗(yàn)的結(jié)果基本一致 相比較而言 本 試驗(yàn)中厚度 和 的地膜覆蓋 后仍有較好的力學(xué)性能 在長季節(jié)栽培中表現(xiàn)出良 好的使用特性 增加地膜厚度可以有效降低殘留 研究表明 隨著厚度增加 地膜拾凈率逐漸增 大 即當(dāng)年覆蓋后地膜殘留量越少 周明冬等 對(duì) 和 的地膜進(jìn)行試 驗(yàn) 結(jié)果表明隨著地膜厚度增加 地膜的殘留量顯著 降低 曹 健 對(duì) 比 了 厚 度 為 和 地膜的殘留情況 隨著厚度增加 當(dāng)年殘 膜回收率逐漸增加 其中厚度 的地膜當(dāng) 年殘膜回收率達(dá)到 本研究將試驗(yàn)厚度提升 到 以上 且結(jié)果表明厚度為 的新型地膜拾凈率達(dá)到 以上 有效降低了當(dāng)年 覆蓋的殘留 值得進(jìn)行推廣使用 降低地膜含雜率可以促進(jìn)再利用 降低回收后地膜的含雜率 有利于殘膜的再利 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 年 第 卷 用 梁慶榮等 研究結(jié)果表明 由于棉田殘膜雜質(zhì) 含量高 殘膜 土和秸稈無序分布 相互纏繞 導(dǎo)致殘 膜初清理難度大 勞動(dòng)強(qiáng)度大 成本高 增加了企業(yè) 負(fù)擔(dān) 一定程度上降低了企業(yè)對(duì)殘膜回收再利用的 積極性 本研究結(jié)果表明 隨著地膜厚度的增加 含 雜率呈降低趨勢 尤其是厚度 以上的地 膜 含雜率低于 符合企業(yè)回收再利用的需求 此外 試驗(yàn)證明了厚度越大越容易清洗 可以降低企 業(yè)成本 有利于推進(jìn)殘膜再利用 結(jié) 論 使用 后 厚度 以上的地膜 縱 橫向斷裂伸長率仍高于 縱 橫向拉伸負(fù)荷 保留率均高于 新型地膜在長季節(jié)栽培中表現(xiàn) 出良好的使用特性 厚度 以上的試驗(yàn)地膜 含雜率低 于 拾凈率高于 可有效降低當(dāng)年覆蓋地 膜的土壤殘留量 值得推廣使用 構(gòu)建了地膜回收效果綜合評(píng)價(jià)方法 并對(duì)地 膜回收效果進(jìn)行評(píng)價(jià) 結(jié)果表明 在使用時(shí)間超過對(duì) 照地膜 的情況下 同樣厚度的 種新型試驗(yàn) 地膜總分值分別高于對(duì)照組 和 表現(xiàn) 出良好的回收特性 也說明了工藝上的差異性 在 種新型試驗(yàn)地膜組內(nèi) 也均表現(xiàn)出了厚度的影響 即 厚度越大 綜合評(píng)價(jià)越高 回收特性越好 尤其是 膜 和 的厚度 其綜合分值分別高 于 厚度 和 說明地膜厚度 仍然是一個(gè)重要影響因素 隨著厚度的增加 其回收 及用后循環(huán)再利用特性更佳 致謝 感謝博祿貿(mào)易 上海 有限公司對(duì)本研究的 資助 感謝山東省煙臺(tái)市益生生態(tài)蔬菜基地對(duì)本研 究的支持 參考文獻(xiàn) 畢繼業(yè) 王秀芬 朱道林 地膜覆蓋對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 梁榮慶 陳學(xué)庚 張炳成 蒙賀偉 姜鵬 彭祥彬 坎雜 李衛(wèi) 敏 新疆棉田殘膜回收方式及資源化再利用現(xiàn)狀問題與對(duì)策 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 尉海東 倫志磊 郭峰 殘留農(nóng)膜對(duì)土壤性狀的影響 生態(tài) 環(huán)境 解紅娥 李永山 楊淑巧 王嬌娟 吳秀峰 武宗信 農(nóng)田殘 膜對(duì)土壤環(huán)境及作物生長發(fā)育的影響研究 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué) 學(xué)報(bào) 張丹 胡萬里 劉宏斌 杜連鳳 徐鈺 成振華 孫世友 王洪 第 期 武靈燕等 溫室條件下不同新型地膜回收性能研究 媛 華北地區(qū)地膜殘留及典型覆膜作物殘膜系數(shù) 農(nóng)業(yè)工 程學(xué)報(bào) 晏祥玉 郭兆建 康寧 陳壽宏 楊洪豈 楊光琴 張永港 譚 麻寬 甘蔗光降解地膜與普通地膜不同覆蓋方式對(duì)比試驗(yàn) 中國糖料 趙嘉濤 馬玉詔 范艷麗 劉俊梅 李全起 生物可降解地膜 對(duì)棉花產(chǎn)量及水分利用效率的影響 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào) 陳春暉 吉強(qiáng) 劉揚(yáng) 王金輝 許多 麻纖維可降解地膜研究 進(jìn)展 現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用 王龍 賀小偉 胡燦 王旭峰 劉勤 嚴(yán)昌榮 丁建萍 生物降 解地膜降解性能對(duì)南疆土壤溫濕度及棉花產(chǎn)量的影響 干 旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 張希麗 陳蘭鵬 使用普通地膜與可降解地膜存在的問題及 對(duì)策 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 張佳喜 王學(xué)農(nóng) 張麗 喻晨 蔣永新 張海春 劉旋峰 喬園 園 王祥金 張珊珊 侯書林 農(nóng)田地膜拉伸性能變化對(duì)纏繞 式回收的影響 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 陳建林 梁學(xué)強(qiáng) 運(yùn)杰 戚國璋 李鳳鳴 張怡 劉旭 邢碩 農(nóng)田殘膜回收作業(yè)質(zhì)量指標(biāo)設(shè)計(jì)及試驗(yàn) 農(nóng)業(yè)工程 白海春 農(nóng)用地膜力學(xué)性能試驗(yàn)與分析 種子科技 方旭 靳偉 張學(xué)軍 羅凱 農(nóng)用地膜力學(xué)性能試驗(yàn)與分析 農(nóng)機(jī)化研究 戚瑞敏 劉勤 王旭峰 嚴(yán)昌榮 高強(qiáng)度地膜應(yīng)用對(duì)棉花生產(chǎn) 及地膜回收的影響 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào) 張俊 郝西 臧秀旺 劉娟 張曼 湯豐收 董文召 劉華 地 膜厚度對(duì)花生生長發(fā)育和氮素積累的影響 生態(tài)學(xué)雜志 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) 聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜 北京 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) 塑料拉伸性能的測定第 部分 總則 北京 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) 塑料拉伸性能的測定第 部分 薄膜和 中 國 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 年 第 卷 薄片的試驗(yàn)條件 北京 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 由佳翰 張本華 溫浩軍 康建明 宋玉秋 陳學(xué)庚 鏟齒組 合式殘膜撿拾裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)優(yōu)化 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理司 殘膜回收機(jī) 北京 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 竇芙萍 楊樹銘 周英 梁彤 劉靜 廢舊地膜回收技術(shù)規(guī) 范 解讀 甘肅科技 郭輝 于欣東 靳偉 賀念東 郭偉宏 地膜拉伸力學(xué)模型及 回收厚度研究 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào) 周明冬 王祥金 董合干 侯洪 秦曉輝 不同厚度地膜覆蓋 棉花的經(jīng)濟(jì)效益和殘膜回收分析 干 旱 區(qū) 資 源 與 環(huán) 境 曹健 地膜厚度對(duì)棉花產(chǎn)量的影響及地膜殘留情況分析 農(nóng)村科技 責(zé)任編輯 楊愛東