機(jī)械化作物秸稈回收的方式及發(fā)展方向分析

王喜順

摘要：秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的附屬產(chǎn)物，我國農(nóng)業(yè)每年都會(huì)產(chǎn)生大量的秸稈，作為數(shù)量龐大、功能多樣的可再生資源，近年來秸稈的回收再利用受到了政府和各大企業(yè)的重視，通過對(duì)秸稈回收方式和常用機(jī)型進(jìn)行研究，分析了秸稈回收的難點(diǎn)，并總結(jié)了秸稈回收的發(fā)展途徑。

關(guān)鍵詞：機(jī)械化；秸稈回收；方式；主要機(jī)型

中圖分類號(hào)：F323.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.14031/i.cnki.njwx.2018.06.005

我國的耕地資源面積很大，在每年糧食作物高產(chǎn)的同時(shí)，農(nóng)作物秸稈的產(chǎn)量也十分龐大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國農(nóng)業(yè)秸稈的年產(chǎn)量在7億t以上，由于我國農(nóng)作物秸稈種類多、分布廣，存在一定的回收難度，現(xiàn)階段除部分秸稈被用于農(nóng)業(yè)肥料或秸稈還田、以及牲畜飼料以外，有近60%的秸稈被直接廢棄或露天焚燒。秸稈的焚燒不僅造成了資源的浪費(fèi)，更加劇了空氣污染。秸稈作為自然產(chǎn)生有很大開發(fā)潛力的生物質(zhì)資源，在解決我國能源匱乏、飼料短缺、環(huán)境污染等問題上都能起到重要的作用，因此，對(duì)秸稈的開發(fā)利用是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須要走的路。目前，我國在機(jī)械化回收和儲(chǔ)存運(yùn)輸方面的技術(shù)還比較落后，要真正實(shí)現(xiàn)秸稈的高效回收和利用，還需要相關(guān)技術(shù)部門和廣大農(nóng)民的共同努力。

1農(nóng)作物秸稈機(jī)械化回收的關(guān)鍵問題

農(nóng)作物秸稈的特性是干燥后密度小、結(jié)構(gòu)各異、整體松散，這都對(duì)收集、運(yùn)輸和存儲(chǔ)造成了一定的困難，現(xiàn)階段秸稈回收的關(guān)鍵問題是撿拾與打捆技術(shù)，相關(guān)技術(shù)仍處于發(fā)展階段，成熟技術(shù)仍然相對(duì)缺乏，若不能有效的完成秸稈的撿拾與打包工作，秸稈回收的后續(xù)工作更難以順利地進(jìn)行，秸稈撿拾的難題在于如何將雜亂的秸稈收集起來，打包的難題在于需要將松散的秸稈壓縮到致密的結(jié)構(gòu)以便運(yùn)輸，目前國內(nèi)生產(chǎn)的秸稈撿拾打包機(jī)械能夠優(yōu)質(zhì)完成全部要求的機(jī)型較少，而從國外引進(jìn)的先進(jìn)機(jī)型也存在著一定的水土不服及作業(yè)成本高等問題?，F(xiàn)階段，由于秸稈資源的利用程度低，只有少量的秸稈能被回收，且僅用于牲畜飼料、生活燃料使用，同時(shí)，得益于國家政策的支持，更多的秸稈能用于電廠發(fā)電或秸稈還田，但目前的浪費(fèi)情況仍比較嚴(yán)重。秸稈收獲裝備作為農(nóng)作物秸稈有序利用的重要工具，對(duì)秸稈回收和優(yōu)化農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境都具有重要的意義。

2機(jī)械化秸稈回收的主要方式

2.1秸稈回收方式的演變與發(fā)展

我國對(duì)秸稈回收機(jī)械的研制開始于20世紀(jì)50年代末期，研制方向?yàn)榘胱詣?dòng)化的蓄力草捆機(jī)，到20世紀(jì)60年代逐漸試驗(yàn)和引進(jìn)了國外的小方草捆撿拾壓捆機(jī)，并對(duì)該機(jī)型進(jìn)行了較為深入的研究與仿制，之后引進(jìn)的大型方捆機(jī)，在對(duì)其研究和改制的基礎(chǔ)上，在一定范圍內(nèi)進(jìn)行了批量的生產(chǎn)和銷售。在70年代末期，開始研發(fā)和制造了針對(duì)于秸稈的圓捆機(jī)，并優(yōu)化了秸稈的撿拾方式，圓捆機(jī)工作效果如圖1所示。由于秸稈回收再利用的一個(gè)主要方向就是牲畜飼料加工，對(duì)秸稈打包的最基礎(chǔ)要求就是必須具有較高的密度，因此高密度壓捆機(jī)是秸稈回收機(jī)械的前提，因此，利用液壓或其他方式增加秸稈捆扎的密度是目前階段打捆機(jī)研發(fā)的重點(diǎn)。撿拾裝置是打包機(jī)械的重要組成部分，其主要作用是對(duì)農(nóng)作物秸稈進(jìn)行收集，我國現(xiàn)階段壓捆機(jī)多采用彈齒滾筒式結(jié)構(gòu)，截至目前，我國的秸稈收集及后處理技術(shù)仍處于發(fā)展階段，機(jī)械化水平也還有很大的提升空間。

2.2我國秸稈回收機(jī)械種類

我國市場(chǎng)上常用的秸稈回收裝置主要包括撿拾壓捆機(jī)、固定式壓捆機(jī)、秸稈粉碎還田機(jī)三大類，其各自結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下。

（1）撿拾壓捆機(jī)。最早的撿拾壓捆機(jī)的設(shè)計(jì)是美國等發(fā)達(dá)國家收獲牧草使用的，所設(shè)計(jì)的壓縮密度通常為中等密度。我國農(nóng)業(yè)所生產(chǎn)和使用的撿拾壓捆機(jī)多為方捆壓捆機(jī)，捆扎材料為尼龍繩，關(guān)鍵部件包括了撿拾器、輸送喂入結(jié)構(gòu)、壓縮結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)裝置、打捆裝置和輸出裝置等，撿拾打捆機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。打捆機(jī)沿著壟向方向移動(dòng)，通過撿拾器撿拾秸稈，并通過輸送喂入結(jié)構(gòu)將秸稈送入壓捆室，在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用下，活塞做往復(fù)高頻率運(yùn)動(dòng)，對(duì)秸稈起壓縮作用，被壓縮后的秸稈經(jīng)打捆后排出，有些機(jī)型將排出的秸稈落到地面，另一些可直接推送至接料車。

（2）固定式壓捆機(jī)。固定式壓捆機(jī)相對(duì)于撿拾壓捆機(jī)而言取消了撿拾和行駛的功能。由于采用了固定式結(jié)構(gòu)，無需大馬力拖拉機(jī)做牽引，減少了一定量的機(jī)械結(jié)構(gòu)和動(dòng)力難題，但固定式壓捆機(jī)屬于半自動(dòng)化壓捆機(jī)，需要人工收割秸稈，并且人工喂入，適合丘陵、山地等行進(jìn)機(jī)械不易作業(yè)的區(qū)域使用，固定式壓捆機(jī)的壓縮方式大體上可以分為開式壓縮和閉式壓縮，通常來說，開式壓縮的壓縮方位更多，能達(dá)到更大密度的壓縮效果，但開式壓縮消耗的功率大，性價(jià)比不高。因此，固定式壓縮機(jī)在壓縮方式上更多會(huì)采用閉式壓縮進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（3）秸稈粉碎還田機(jī)是不對(duì)秸稈進(jìn)行收集而將秸稈直接粉碎于田間的農(nóng)業(yè)機(jī)械，秸稈還田適用于冬季溫度適宜地區(qū)，秸稈粉碎還田后經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的腐爛發(fā)酵分解為土壤中的有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)成分，有利于農(nóng)業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展。秸稈粉碎還田機(jī)械主要由連接結(jié)構(gòu)、變速箱、粉碎刀架、滑板以及殼體組成，秸稈粉碎還田機(jī)械工作時(shí)，由負(fù)責(zé)牽引的拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸提供動(dòng)力，拖拉機(jī)的動(dòng)力由萬向節(jié)軸傳遞給離合器，再通過離合器傳遞給變速箱，變速箱變速后帶動(dòng)刀架做高速轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)刀與定刀的往復(fù)作用產(chǎn)生較大的剪切力，秸稈在刀架的高速旋轉(zhuǎn)中被不斷剪碎、并拋灑在田間，在拖拉機(jī)的牽引下，能夠快速地對(duì)大面積農(nóng)機(jī)秸稈做粉碎還田作業(yè)，秸稈粉碎還田機(jī)工作如圖3所示。

2.3秸稈回收面臨的主要問題

（1）秸稈收集困難。由于我國農(nóng)村的種植模式以小面積種植為主，秸稈回收機(jī)械進(jìn)地作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益不高，同時(shí)由于農(nóng)戶種植農(nóng)作物的品種不一、收獲時(shí)間各不相同，且大型農(nóng)機(jī)收獲后秸稈或被打碎或雜亂無序散落于地，這都增加了秸稈撿拾的難度，更降低了秸稈的回收效率。

（2）秸稈運(yùn)輸困難。由于秸稈回收以農(nóng)村地區(qū)為主，農(nóng)村的道路情況普遍不佳，很多農(nóng)田無法保證運(yùn)輸車輛靠近或停靠田邊，導(dǎo)致本來已經(jīng)打包完成的秸稈無法直接運(yùn)至車輛處，還必須耗費(fèi)資金聘用人力或拖拉機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)，很大程度上降低了秸稈回收的經(jīng)濟(jì)收益。

（3）秸稈存放困難。秸稈回收受季節(jié)影響較大，短時(shí)間內(nèi)回收大量的秸稈，必須要有足夠的場(chǎng)地來存放，并且由于秸稈中仍存有一定量的水分，導(dǎo)致過久存放而不經(jīng)處理的秸稈易出現(xiàn)發(fā)霉或腐爛現(xiàn)象。

（4）秸稈回收后處理途徑缺乏?，F(xiàn)階段秸稈回收再處理的主要途徑就是電廠燃料或牲畜飼料，處理和消化的途徑十分有限，而且由于現(xiàn)階段回收秸稈的成本也比較高，導(dǎo)致有能力消化秸稈資源的企業(yè)回收秸稈的意愿也不強(qiáng)烈，這更降低了秸稈的需求量。

3機(jī)械化秸稈回收前景分析

隨著國家對(duì)秸稈回收支持力度和相關(guān)政策的日益完善，加之秸稈禁燒的監(jiān)督與檢查日益嚴(yán)格，越來越多的農(nóng)民乃至城市人口都認(rèn)識(shí)到了秸稈回收的重要意義，為落實(shí)國家關(guān)于農(nóng)業(yè)的綠色、環(huán)保、生態(tài)、可持續(xù)的戰(zhàn)略思想，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)性，將生產(chǎn)剩余的秸稈資源有效的利用起來，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高效發(fā)展的必經(jīng)之路。同時(shí)，希望國家和地方政府能夠積極支持秸稈回收事業(yè)，優(yōu)化秸稈回收環(huán)境，保證秸稈回收工作順利進(jìn)行。

對(duì)應(yīng)用于秸稈回收的農(nóng)業(yè)機(jī)械來說，我國目前使用的機(jī)型已經(jīng)初具規(guī)模，只是在撿拾可靠程度、壓捆密度和所需配套動(dòng)力方面還有可優(yōu)化的空間，只需將現(xiàn)階段的不足逐一完善，針對(duì)于指定農(nóng)作物秸稈的撿拾與打包工作就能夠順利完成。至于秸稈打包機(jī)未來的發(fā)展方向，在滿足打包整體要求的前提下，應(yīng)向著多品種、多種類農(nóng)作物秸稈的高適應(yīng)性方向發(fā)展，使一臺(tái)打包機(jī)能夠同時(shí)滿足玉米、小麥、黃豆等多種糧食作物秸稈的撿拾與打包工作，在優(yōu)越的機(jī)械性能下擴(kuò)展秸稈回收機(jī)械的適用范圍與工作時(shí)間，可大幅提高其經(jīng)濟(jì)效益。