团队研发的秸秆粉碎还田残膜回收机在新疆沙湾县作业。

又到了棉花地里铺地膜的时节。上一年秋冬，棉花早已收割完毕，但羊儿成群而过的棉花地里，白茫茫的地膜上露出一个个被羊蹄子踩破的“小土洞”，疾风一吹，又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，原来当地政府引入了一款新残膜回收机。“从前用的设备一把搂上来的，除了地膜外，还有秸秆、土，而它真的做到了‘膜归膜、土归土、秸秆粉碎还田’。”当地一名村干部兴奋地说。

今年的中央一号文件提出，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，这一牵挂正在兑现中。

打破“无机好用”的僵局

农机在田里作业，风尘四起。

白色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。其所到之处，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”。

在西北地区种植棉花、玉米、土豆等农作物，如果不使用地膜，产量就很低。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就会转让，他们对于地膜残留处理的积极性并不高。

目前，我国地膜每年使用量约为143.7万吨、覆盖面积高达2.8亿亩，两项指标均为世界第一。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之一。

农业农村部、国家发展改革委等六部委联合发布的《关于加快推进农用残膜污染防治的意见》提出，到2025年，农膜基本实现全回收，全国地膜残留量实现负增长，农田白色污染得到有效防控。

如果只有一亩地，靠一人、一把耙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、美国的地膜厚度标准是0.02至0.08毫米，我国农业农村部推广的地膜厚度标准不小于0.01毫米，国外残膜回收机并不适用于我国的地膜回收。而实际上为了省钱，农民更愿意选择厚度为0.006至0.008毫米的地膜。这种地膜更易老化破碎和撕烂，无形中加大了回收难度。

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岁的他每天都在寻找解决残膜回收的新技术、新方案。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，忙起来的他顾不上戴帽子，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联合研发的高效智能秸秆粉碎还田残膜回收机，正式推向了市场。

“陈院士就像一个标杆，带领着所有人前进。”王新忠说。为了追求极致的产品性能，东部、西部3个团队就像候鸟一样，春秋时节准时“迁徙”。到如今，产品已经迭代了四五代。

经过多年努力，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？王新忠介绍，残膜回收机捡起一张地膜，如果不清除夹带而来的土、棉秆枝叶，卷到一定程度就运转不下去了。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”。原来，新疆土壤多样，有的地里石头多，有的沙土多，还有的是硬土块。特别是一旦有石头，过大的冲击力就可能把普通链条冲断。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。”常州汉森机械股份有限公司总工程师莫毅松说。

被认定为“免检”产品

新疆地势平坦、开阔，大面积承包土地是当地农户的惯例。100亩地块，从一头到另一头足足有一公里长。从前一些农机手玩猫儿腻，前、后段50至100米捡拾钉的入土深度可达50公分，中间段却只有三四十公分。

“偷工减料”为的是提高速度，入土浅使得原来8公里/时可提高到10公里/时，但留在地里的残膜却更多了，前、后段回收率可达80%，中间段只有30%至40%。而这款残膜回收机只要一入土，从始至终深度都是一致的。

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，地膜能够进行二次加工，实现资源再利用，且性能稳定，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，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，在河南、山东等地的平地作物种植中同样可以推广使用。

“我们算过一笔账。目前残膜回收机市场上，成熟产品保有量比较低，而未来十年全国需求量将超过十万台、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。”莫毅松说。

文章来源：中国科学报 2023年3月20日 4版

文章链接：https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2023/3/373710.shtm