王一鳴

選題背景與目的

1979年，我國(guó)從日本引進(jìn)地膜覆蓋技術(shù)，隨后大面積推廣。截至2014年，全國(guó)地膜用量達(dá)到144.1萬(wàn)噸，覆蓋面積超過(guò)3億畝。地膜覆蓋栽培的最大作用是提高土壤溫度，由于薄膜的氣密性強(qiáng)，地膜覆蓋后能顯著減少土壤水分蒸發(fā)，使土壤濕度穩(wěn)定，并能長(zhǎng)期保持濕潤(rùn)，有利于根系生長(zhǎng)。在旱區(qū)可以采用人工造墑、補(bǔ)墑的方法進(jìn)行抗旱播種。由于地膜覆蓋有增溫保濕的作用，因此有利于土壤微生物的增殖，加快腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)鹽的速度，有利作物吸收。覆蓋地膜后由于植株生長(zhǎng)健壯，可增強(qiáng)抗病性，減少發(fā)病率。覆蓋銀灰色反光膜更有避蚜蟲的作用，可減少病毒病的傳播危害。地膜的作用顯而易見(jiàn)，甚至可以說(shuō)是勞苦功高，但廢舊地膜產(chǎn)生的白色污染，也讓許多地方政府和農(nóng)民撓頭不已。

地膜殘留農(nóng)田對(duì)土壤的危害是很大的。農(nóng)田使用的地膜老化后，會(huì)破碎遺留在田間，不易分解腐爛，破壞土地結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤板結(jié)、失去供養(yǎng)能力。殘留地膜可阻礙植物吸收水分，影響根系生長(zhǎng)，影響土壤通透性。據(jù)相關(guān)資料表明，連續(xù)使用5年而不及時(shí)收撿棄膜的土地，每畝地膜殘留量超過(guò)30千克時(shí)，可使番茄、辣椒分別減產(chǎn)34%、25%，影響農(nóng)作物收成。每畝地若含殘膜3.9千克，就可使玉米減產(chǎn)11%～23%、小麥減產(chǎn)9%～16%，而且這種污染很難消除。

現(xiàn)在人們雖然已經(jīng)意識(shí)到地膜留在田問(wèn)會(huì)對(duì)土壤造成污染，但是為了短期的效益，依舊在大量使用地膜。在調(diào)查中我發(fā)現(xiàn)，人們基本上都會(huì)使用地膜打孔器對(duì)地膜進(jìn)行打孔，但是現(xiàn)有的打孔器沒(méi)有廢膜收集裝置，導(dǎo)致大量打孔時(shí)產(chǎn)生的廢膜遺留在田間地頭，造成了農(nóng)田的白色污染。于是我就想，能不能在原有地膜打孔器的基礎(chǔ)上，增加收集打孔時(shí)產(chǎn)生的地膜碎片的裝置，對(duì)被切掉的地膜進(jìn)行收集，并集中處理，從而減少地膜對(duì)土地的污染，同時(shí)還可以增加農(nóng)民保護(hù)農(nóng)田的意識(shí)。

研究過(guò)程

通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，我在原來(lái)的地膜打孔器上增加了1根豎直的鋼針，并把打孔器的前端打磨成了三棱形，為了防止地膜碎片脫落，在打孔器的前端焊接上了3個(gè)三角形倒鉤，這3個(gè)倒鉤成螺旋形，能夠有效收集打孔時(shí)產(chǎn)生的地膜碎片并防止碎片從鋼針上脫落。當(dāng)?shù)啬に槠e攢到一定數(shù)量后，利用鋼針上的可調(diào)整方向的扳手可以輕松把鋼針從打孔器上擰下來(lái)，然后取出地膜碎片。

工具設(shè)計(jì)好后，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)我發(fā)現(xiàn)，雖然鋼針硬度非常大，但由于長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，使用時(shí)鋼針會(huì)傾斜，如果長(zhǎng)時(shí)間使用，鋼針還會(huì)從焊接處斷掉。針對(duì)這種情況，我又增加了1個(gè)帶孔的鋼片，有效地解決了這個(gè)問(wèn)題，增加了鋼針的穩(wěn)固性。

為了方便不同身高的人使用，我還在環(huán)保型地膜打孔器的支桿上設(shè)計(jì)了3個(gè)孔位，可以伸縮調(diào)整工具的長(zhǎng)度，工具最短78厘米，最長(zhǎng)可達(dá)85厘米。這樣設(shè)計(jì)免去了農(nóng)民彎腰之苦，大大提高了工作效率。

創(chuàng)新點(diǎn)

◇集打孔與地膜碎片收集于一體。

◇拾取裝置上設(shè)計(jì)了三角形倒鉤，有效防止地膜碎片脫落。

◇工具高度可調(diào)，可滿足不同身高的人使用。

小結(jié)

在設(shè)計(jì)和制作環(huán)保型地膜打孔器的過(guò)程中，我失敗了很多次，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，最后利用現(xiàn)有工具加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)出了這種制作簡(jiǎn)單、使用方便的工具。環(huán)保型地膜打孔器能夠達(dá)到有效收集地膜碎片，集中處理，減少農(nóng)田白色污染的目的。為了增加工具的使用壽命，我采用了不銹鋼材質(zhì)，共花費(fèi)25元。工具價(jià)格便宜，具有實(shí)用價(jià)值，市場(chǎng)推廣前景可觀。

該項(xiàng)目獲得第32屆全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競(jìng)賽項(xiàng)目小學(xué)組技術(shù)類一等獎(jiǎng)。

專家評(píng)語(yǔ)

針對(duì)存在的問(wèn)題開(kāi)展研究，所研發(fā)的產(chǎn)品實(shí)用，能對(duì)地膜碎片進(jìn)行有效收集，減少白色污染。創(chuàng)新點(diǎn)明確。存在的不足之處在于，取出地膜碎片不夠方便。建議設(shè)計(jì)快捷地膜碎片取出結(jié)構(gòu)，增加播種功能，使打孔與播種一次完成。