摘要：地膜覆盖技术对提高农作物产量具有重要作用，但残留地膜对土壤、作物生长及环境造成严重污染。在阐述残膜回收、存储与运输效率低、易产生二次污染等问题的基础上，梳理了国内外残膜打包机的研究现状与技术特点。国外设备适用于厚度大、强度高的地膜，结构相对简单；国内因使用超薄、易破碎地膜，现有打包设备普遍存在成包率低、易缠绕、稳定性不足等问题。分析了各类打包机结构与工作原理，指出其在残膜适应性、自动化程度等方面仍有较大的提升空间。从残膜回收机结构优化、智能控制等方面提出了改进建议，为我国残膜回收处理装备的研制提供参考。

　　关键词：残膜回收；打包机；机械结构；研究进展

　　1.引言

　　农用地膜覆盖是缓解干旱，解决缺水问题的一种重要手段，它可以在土壤表面形成一个阻隔层，既能够降低水分的蒸发，又可以维持土壤温度，也就是保水保墒[1]。与常规种植模式相比，地膜覆盖（图1）种植的农作物会提前成熟5—10天，作物茎秆温度会提高2—4℃,并且可以增加机收含水量3%左右。据调查，利用覆膜种植技术，可以使玉米的单位面积产量提升30%，棉花则增产约30%，产量增加十分显著。地膜覆盖技术在我国三北地区耕地使用尤其广泛，在新疆、甘肃、陕西、山东、辽宁等省份，地膜作为农业生产中不可缺少的重要材料，得到了快速发展与广泛认可，其经济效益显著、增产效果突出，深受广大农民群众的青睐[2]。

　　地膜覆盖技术因其在农业上所具有的诸多优点，在国内的种植面积与使用量都呈快速增长趋势[3]。据统计，1995-2020年我国地膜覆盖面积从6493千公顷增加到17387千公顷，地膜使用量从47万吨增长到135.7万吨（图2），占全球地膜使用量的60%以上。由此可见，地膜覆盖技术对保证国家粮食安全具有十分重要的意义。

　　地膜覆盖技术为农业发展带来了极大的帮助，但残膜回收处理不当同样影响农业的发展，主要体现在以下几方面。

　　1.1农田残膜对土壤生态环境、种子播种质量、作物生长和耕作操作等有着负面影响[4]。研究发现，由于残膜在农田土壤中数量大幅增加，导致土壤孔隙度减小，容重增大，降低了土壤蓄水能力，进而使土壤的透水性和透气性变差，导致养分和微生物在土壤中的分布不均匀，最终使得土壤肥力下降、抗旱力减弱，甚至出现次生盐碱化的现象[5]。

　　1.2地膜残留污染对土壤造成的伤害最终会波及作物生产（图3）。研究显示，当农田地膜残留量为58.50 kg/ha时，会使玉米产量减少11.00%—13.00%，蔬菜产量减少14.60%—59.20%；当农田地膜残留量介于4.50—23.50 kg/ha时，可使花生产量减少20.00%—32.90%，小麦减产15.60%[6]。

　　我国研究者目前提出了3种残膜回收方式，即人工回收、机械回收（图4）和使用可降解新型地膜[7]。

　　当前我国大部分的残膜回收设备都是通过在机体上安装一个集膜箱（图5）来装膜，将残膜集中后装车运送。残膜本身的结构比较疏松，不能有效利用集膜箱内存储空间，导致残膜回收工作效率低下，易产生二次污染，且其疏松的结构使其在运输、存储过程中占用较大空间，提高了中下游企业的生产成本，不利于污染控制。因此，对残膜的回收再利用是实现残膜回收可持续发展的关键。研究此领域机器设备，对促进我国农业残膜面源污染治理具有十分重要的意义。

　　2.国外残膜打包机研究现状

　　国外普遍采用的地膜厚度在0.2 mm左右，其拉伸强度远远超过国内使用的地膜，而且韧性好，回收后仍然保持很高的强度。另外，国外的地膜一般都加入了一些化学成分例如抗氧化剂，所以在循环利用的时候，膜不会被撕开，可重复利用。

　　日本国土面积相对较小，可用耕地面积更小，农业多以高强度耕作为主，地膜在田间的覆膜期仅为两个多月，所以膜的完整性好，便于循环利用。图6为日本研发的小型残膜卷收机，该设备工作时，残膜由导向装置卷绕于卷收装置上，实现打包。美国研发的PS 610残膜回收机的主要结构包括支撑机架、起膜铲和切割圆盘等核心组件。其作业流程分为三步：先通过铲具将埋藏于土壤中的残膜边缘翻起，再同步清除附着在膜面的泥土与杂物，最后利用圆盘刀将地膜纵向剖分，结合人工辅助完成最终回收。Sawyer和Roberson设计了一种残膜回收机装置，工作原理为采用半自动化设计，需人工将残膜初始段固定于卷膜辊上，后续通过辊筒旋转实现残膜缠绕回收。Parry设计了一种残膜回收机，将残膜及膜表面的土壤、作物茎叶等多种杂质经卷膜辊卷取，这种方式容易导致后期膜杂分离困难。

　　3.国内残膜打包机研究现状

　　我国是世界上最大的地膜生产国，因地膜不能被循环利用从而导致严重的环境污染。运输回收残膜存在很多问题，还需占用大量的空间，会降低残膜回收的经济效益。因此，我国开始重视残膜打包技术并逐步探索，但研究尚在初期阶段。新疆农业大学黄爽设计的一种残膜回收打包机如图7所示[8]。

　　打包装置采用圆捆打包结构，工作时，挑膜机构顺时针旋转将残膜混合物拾起，刮板卸膜机构顺时针旋转“刮下”滚筒表面的混合液，回收后的残膜通过设备上部的喂料斗进入成捆室内，其由一组周向布置的圆辊构成。赵岩等研制了一种残膜回收打包联合作业机，打包机构如图8所示[9]。

　　甘肃农业大学工学院郭笑欢等人研制的全膜双垄沟废膜捡拾打捆机如图9所示[10]。该设备的核心工作流程由五大功能模块协同完成，包括废膜收集系统、气流输送装置、卷压成型机组、捆扎机构和卸料单元，分别对应废膜的拾取、输送、压缩成形、固定及下料等工序。作业时，拖拉机牵引整机沿覆膜区域行进，同时为打捆装置提供动力输入。设备运行后，其收集机构中的弧形起膜齿将地表废膜挑起，随后气动输送装置将拾取的薄膜导入卷压室。在卷压室内，多组刚性辊筒按预设转速持续旋转，通过渐进式压缩工艺使松散废膜逐步形成高密度的圆柱形捆包。

　　卷膜式残膜打包机凭借其结构简单、运行可靠以及残膜成包效率高等特点，在我国农业生产中得到了大范围推广。Wang Peng等以残膜回收机为基础进行技术创新，研制出一种创新性的卷膜式残膜打包装置如图10所示，重点针对轻质杂质分离性能开展了系统性优化研究[11]。这一设备与王征团队研发的揉搓式残膜打包机及杨松梅等提出的带式卷膜装置在技术原理上具有相似性，但在具体实现方式上各具特色[12]。

　　4.结论与建议

　　地膜覆盖技术虽在增产保墒方面成效显著，但残膜长期滞留土壤导致生态环境恶化、作物减产，甚至威胁人体健康，已成为制约农业可持续发展的关键问题。国外残膜打包机多采用整体卷收方式，结构相对简单、回收效率高，适用于厚度大、强度高的地膜。而国内因使用超薄、易碎、含杂多的地膜，导致现有打包设备普遍存在结构复杂、成包率低、易缠绕、稳定性差等问题。尽管我国已研发多种圆捆、方捆及卷膜式打包装置，但在物料适应性、结构优化、自动化程度等方面仍存在明显不足，多数设备依赖人工干预，作业效率低，易造成二次污染。现有打包机在打包室结构、缠绕控制、杂质分离、成包稳定性等方面尚未突破关键技术瓶颈，缺乏对残膜物料特性的系统研究，导致设备在实际应用中表现不佳。

　　应系统开展国产超薄地膜的力学特性、破碎机理与杂质组成研究，为打包机结构设计与控制系统提供理论依据。针对残膜易缠绕、成包率低等问题，开发防缠绕辊筒结构、自适应打包室容积调节机构，提升设备适应性与稳定性。引入传感器检测、自动捆扎、液压闭环控制等智能技术，减少人工干预，提高残膜回收作业效率与成包质量。

参考文献:

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　　[2]王琦,金伟兴,熊丹,等.不同地膜覆盖对马铃薯产量及经济效益的影响[J].长江蔬菜,2025(06):49-52.

　　[3]于俊平.农用地膜的应用趋势及残膜污染防控对策研究[J].农业技术与装备,2024(10):86-88.

　　[4]张明宏,许强.农田残膜回收现状及治理措施研究[J].农机使用与维修,2024(09):57-60.

　　[5]刘宗陈,王峰.不同规格地膜覆盖对鲜食玉米中后期生长的影响[J].中国果菜,2025,45(2):56-61.

　　[6]李明凯,刘洋,娜祖,等.甘肃省农田地膜残留特征及影响因素[J/OL].农业资源与环境学报,2025(3):231-241.

　　[7]刘淼,邸树峰,樊超,等.新型生物降解地膜降解性能及对玉米生长的影响[J].黑龙江农业科学,2022(09):31-36.

　　[8]黄爽.残膜捡拾打包机的设计与试验研究[D].新疆农业大学,2022.

　　[9]赵岩,严昌荣,田辛亮,等.4JSM-2000B型残膜回收机棉秆粉碎装置设计与试验[J].农机化研究,2020,42(11):81-85+93.

　　[10]郭笑欢,戴飞,赵武云,等.全膜双垄沟废膜捡拾打捆机的设计[J].中国农机化学报,2016,37(09):32-36+55.

　　[11]WANG P，CHEN X，WEN H.Research and Experiment on the Removal Mechanism of Light Impuritiesof the Residual Mulch Film Recovery Machine[J].Agriculture，2022,12(6):775.

　　[12]王征.揉搓式残膜打包装置的设计与试验[D].石河子大学,2021.