農(nóng)作物秸稈綜合利用機(jī)械化技術(shù)探討

金榮圣

摘 要：農(nóng)作物秸稈作為生物質(zhì)資源沒有被很好地利用，反而因焚燒給社會帶來很大的危害，加大禁燒力度不如幫農(nóng)民找到切實可行、行之有效的秸稈利用辦法，變廢為寶使之服務(wù)于農(nóng)業(yè)、效力于社會。概述了我國目前秸稈綜合利用的現(xiàn)狀，及秸稈綜合利用機(jī)械研制開發(fā)應(yīng)用情況，對農(nóng)作物秸稈綜合利用存在的問題提出了建議。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物；秸稈；綜合利用；機(jī)械化技術(shù)

中圖分類號：S38 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.03.010

我國作為農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源十分豐富，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2016年全國主要農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量為9.84億t。長期以來，農(nóng)作物秸稈主要用作燃料、飼料和堆漚積肥，少量用于副業(yè)原料和建筑材料。近幾年，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，農(nóng)村生活逐步改善，秸稈剩余量日益增加，焚燒秸稈的現(xiàn)象普遍嚴(yán)重。每到秋收之后和春播之前，各地因焚燒秸稈引發(fā)的火災(zāi)就會不斷發(fā)生，焚燒秸稈帶來的空氣污染讓每個人都深受其害。秸稈焚燒不僅會引發(fā)火災(zāi)、污染空氣環(huán)境、危害人體健康、浪費資源，還會引發(fā)環(huán)境、衛(wèi)生、交通、安全等一系列社會問題。因此，開展秸稈的綜合利用，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，挖掘其潛力，使之服務(wù)于農(nóng)業(yè)、效力于社會，具有深遠(yuǎn)意義。

1 農(nóng)作物秸稈綜合利用概述

1.1 秸稈還田肥料化利用

玉米秸稈還田黑龍江省一農(nóng)機(jī)合作社走出了一條新路。他們用秸稈粉碎機(jī)將秸稈粉碎長度達(dá)到5～8 cm左右，均勻拋撒在地表，然后采用大馬力拖拉機(jī)配套大型五鏵翻轉(zhuǎn)犁翻埋，翻深達(dá)到30 cm以上，秸稈翻埋地下20 cm，地表平整，第二年采用免耕播種不受影響，而秸稈1～2年就能腐爛變成肥料。這樣做既解決了秸稈還田問題，又不影響第二年耕種。遼寧省錦州義縣秸稈還田采用的也是秸稈翻埋模式取得了很好的效果，即深翻扣埋秸稈，耙地起壟，采用深翻犁，翻深在25～30 cm扣垡嚴(yán)密，不出現(xiàn)回垡現(xiàn)象，不重不漏，翻地后地表平整，地表殘茬不超過10%，提高深翻作業(yè)質(zhì)量，確保農(nóng)機(jī)深翻作業(yè)高效推進(jìn)。

近兩年吉林省部分地區(qū)秸稈還田采取的是玉米秸稈全覆蓋寬窄行平作免耕栽培技術(shù)也取得了很好的效果。使用秸稈分離處理機(jī)，把當(dāng)年的休閑帶（寬行），也就是第二年的播種帶田面上覆蓋的秸稈，分離撥開到兩邊，形成一個約50 cm寬基本沒有秸稈覆蓋的播種帶，為后續(xù)免耕播種創(chuàng)造條件。創(chuàng)造一個秸稈全部留田不用移走，又能播好種的條件，使玉米秸稈全量覆蓋帶來的問題迎刃而解。

遼寧省對秸稈還田項目給予大力支持，將符合條件的秸稈機(jī)械化還田機(jī)具全部納入農(nóng)機(jī)補貼范圍，補貼資金重點向大中型拖拉機(jī)、免耕播種機(jī)、秸稈粉碎還田機(jī)、撿拾壓捆機(jī)、聯(lián)合整地機(jī)等農(nóng)機(jī)具設(shè)備傾斜。2016年遼寧省實施秸稈機(jī)械化還田面積超過600萬畝，2017年超過800萬畝，2018年超過1000萬畝。

1.2 秸稈飼料化利用

（1）氰化飼料：利用堿、尿素等含NH的物質(zhì)，經(jīng)與秸稈混合發(fā)生化學(xué)變化，使秸稈中的纖維素、木質(zhì)素細(xì)胞壁膨脹疏松，便于牲畜消化吸收。氨化后的秸稈有機(jī)物消化率可提高8%～12%，采食率提高20%，含氮量提高8～10 kg，粗蛋白含量增加1～2倍，相當(dāng)于中等質(zhì)量的牧草，適口性大大改善。由于氨化工藝簡單易行，投資少，見效快，受到普遍歡迎。

（2）微貯飼料：在秸稈中加入微生物高效活性菌，放入密封的容器（如水泥地、土窖等）中貯藏，經(jīng)一定的發(fā)酵過程，使之變成略帶酸、香、酒味的家畜喜食的飼料。這項技術(shù)是近年來研究成功的加工利用秸稈的新方法，發(fā)展前景廣闊，具有許多優(yōu)點。青貯和微貯等生物處理法可以提高秸稈的營養(yǎng)價值，但要求技術(shù)較高，處理不好，容易發(fā)生腐爛變質(zhì)。

（3）秸稈生物處理技術(shù)：利用微生物培養(yǎng)基、酵母真菌、氨基酸、酶制劑等生物和礦物質(zhì)使秸稈飼料轉(zhuǎn)化成蛋白飼料，可取代玉米飼料，比普通飼料營養(yǎng)價值更高，成本更低，為飼料蛋白來源開辟了新途徑。

1.3 秸稈燃料化利用

目前焚燒秸稈的鍋爐主要有，生物質(zhì)顆粒環(huán)保節(jié)能鍋爐、秸稈直燃鍋爐。遼寧省政府提出結(jié)合農(nóng)村環(huán)境治理，大力推廣秸稈固化成型燃料和高效低排戶用秸稈爐具。全省秸稈燃料化利用量，2016年超過100萬t，2017年超過150萬t，2018年超過200萬t。遼寧省鐵嶺縣大力推廣秸稈直燃鍋爐，目前已改造了11臺鍋爐，年可消化秸稈5000 t。

1.4 秸稈能源化利用

（1）秸稈發(fā)電。在我國自2006年國家頒布的《中華人民共和國可再生能源法》后，生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)加快了發(fā)展速度。截至2017年9月底，我國秸稈發(fā)電項目裝機(jī)規(guī)模約為725萬kW。山東萊西市一家生物質(zhì)發(fā)電公司用農(nóng)作物秸稈發(fā)電，年消耗農(nóng)作物秸稈、枯樹枝等生物質(zhì)燃料30多萬t，增加農(nóng)民收入6000多萬元。遼寧省也建成了幾個秸稈生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)，國能黑山、國能昌圖、臺安威華等。國能昌圖生物發(fā)電公司年可利用玉米秸稈13萬t，替代7萬多噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

（2）秸稈制油。北京三聚環(huán)保生物質(zhì)直接液化技術(shù)研發(fā)取得重大突破，利用秸稈可以生產(chǎn)液化油，用約2.1 t秸稈可以生成1 t初級液化油產(chǎn)品。我國可以生態(tài)利用的秸稈資源量應(yīng)該不低于2億t。這意味著至少有1億t的油品儲藏在秸稈之中，市場可開發(fā)空間巨大。

（3）秸稈生物制碳。生物碳是生物質(zhì)在缺氧或者無氧條件下低溫裂解制備的富碳固體，即為黑碳。研究人員研制出新型高效連續(xù)式循環(huán)秸稈碳化系統(tǒng)，開發(fā)出不同作物秸稈碳化工藝，探索秸稈碳化產(chǎn)物的資源化利用，已經(jīng)初步研制出秸稈碳化的相關(guān)下游產(chǎn)品，有水稻、玉米、大豆、馬鈴薯、蔬菜等作物專用碳基有機(jī)肥、碳基有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥和碳基摻混肥；針對退化黑土、白漿土和鹽堿土的土壤改良劑等，以及水稻專用壯秧劑和育秧基質(zhì)。該技術(shù)不僅為我國秸稈綜合利用開辟了一個新的綠色能源通道，實現(xiàn)了低碳運行，防污染、零排放的總體要求和秸稈處理無害化、減量化、資源化、能源化的目標(biāo)。

（4）沼氣發(fā)酵。原料（秸稈、人畜糞便等）在厭氧條件下，經(jīng)多種微生物的作用，降解成簡單而穩(wěn)定的物質(zhì)，最終得到沼氣和有機(jī)肥料，還可進(jìn)一步由此制取工業(yè)產(chǎn)品。這樣就使生物資源得到多次利用和綜合利用。

2 機(jī)械化技術(shù)在農(nóng)作物秸稈綜合利用中的應(yīng)用

2.1 秸稈粉碎還田機(jī)

傳統(tǒng)的小麥秸稈還田方法有在前茬作物收割時，人為提高留茬高度；前茬作物收獲后，將脫凈的整秸稈人工鍘切成段，均勻鋪放在田地上；聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)后留下的碎秸稈等，用普通旋耕機(jī)耕作。由于這幾種秸稈還田方法都有不盡人意之處，高留茬給耕作和后茬種植帶來麻煩；人工鍘切堆放費工費力，而且易出現(xiàn)短秸稈漂浮和裸露現(xiàn)象；聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)留下的碎秸稈易纏在旋耕機(jī)上等。

玉米秸稈機(jī)械化直接還田的工藝路線分為玉米聯(lián)合收割機(jī)收割和人工摘收玉米。玉米聯(lián)合收獲機(jī)收獲，是利用機(jī)上自帶的秸稈粉碎裝置，在收獲玉米時，將秸稈直接粉碎進(jìn)行還田。人工摘收，是人工摘收玉米之后，再用玉米秸稈粉碎機(jī)進(jìn)行作業(yè)，將粉碎的玉米秸稈覆蓋于地表。目前使用較多的秸稈粉碎還田機(jī)有錘爪式和甩刀式兩種，作業(yè)時由拖拉機(jī)牽引。

2.2 麥草秸稈撿拾打捆機(jī)

秸稈在進(jìn)行能源化利用或飼料化利用時，需要從田間運出，就需要先打成捆再運出。由于秸稈打捆機(jī)的推廣，使秸稈的回收效率得到了提高，回收途徑更為廣泛。我國目前的麥草秸稈撿拾打捆機(jī)種類比較豐富，包括小方捆、小圓捆秸稈撿拾打捆機(jī)，大方捆和大圓捆秸稈撿拾打捆機(jī)，且大型秸稈撿拾打捆機(jī)在我國的使用和銷售量在不斷提升，基本能適應(yīng)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點。打捆機(jī)配套動力一般在30～80馬力的拖拉機(jī)，適合我國的小塊分散種植的特點。打捆機(jī)打捆的密度和長度都是可以調(diào)節(jié)的。

2.3 重型缺口圓盤耙和翻轉(zhuǎn)犁

秸稈入土翻埋利用帶有粉碎機(jī)的自走式玉米收獲機(jī)收獲，在收獲后到播種前期間利用重型缺口圓盤耙耙地，耙片入土深度不低于20 cm，通過耙片將秸稈切壓入土。重耙作業(yè)后，地表松軟，顆粒細(xì)碎，苗床結(jié)構(gòu)較好，播種作業(yè)質(zhì)量得到保障。

翻轉(zhuǎn)犁是與拖拉機(jī)配套使用的，由雙聯(lián)分配器控制犁的升降和犁的翻轉(zhuǎn)。

3 農(nóng)作物秸稈綜合利用存在的問題與建議

3.1 秸稈綜合利用率低

由上面所述，秸稈有很高的利用價值，可通過機(jī)械化粉碎還田覆蓋地表保護(hù)耕地，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，也可經(jīng)過處理后加工成飼料，還可以用來發(fā)電，提取液化油等。但是，目前我國秸稈利用率不高，每年農(nóng)作物秸稈約有1/3得不到利用。遺棄在田間地頭的秸稈焚燒產(chǎn)生的濃濃煙霧污染大氣和環(huán)境，嚴(yán)重威脅機(jī)場飛機(jī)起降和車輛行駛，也是構(gòu)成霧霾天氣的因素之一，已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注。秸稈還田直接將秸稈拋于田地，但要增加粉碎和翻埋作業(yè)，增加機(jī)具作業(yè)成本；用于發(fā)電、制做飼料、燃料等需要打捆運輸貯放，成本高，糧秸爭搶農(nóng)時、人力和機(jī)具，收貯機(jī)制尚未形成；政府支持力度也不夠。對此，建議政府加大對秸稈還田作業(yè)補貼（深松）的支持力度；探索收貯運機(jī)制，為除還田外的秸稈綜合利用提供幫助；研發(fā)先進(jìn)適用的還田機(jī)、播種機(jī)和打捆機(jī)等。

3.2 秸稈綜合利用設(shè)備缺少

秸稈肥料化利用現(xiàn)行設(shè)備不配套，缺少秸稈專用粉碎機(jī)，不能處理秸稈。而新技術(shù)設(shè)備開發(fā)滯后導(dǎo)致秸稈處理困難，傳統(tǒng)堆漚還田投工多，沒人搞。湖南碧野通過多年努力，研制的農(nóng)業(yè)廢棄物生化處理制肥機(jī)，可達(dá)到改良土壤、防止病害蔓延、改善環(huán)境的目的。該技術(shù)設(shè)備通過了國家科技成果和農(nóng)機(jī)鑒定，技術(shù)達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先水平。在湖南、安徽、寧夏、海南等地區(qū)的21個單位進(jìn)行了應(yīng)用，效果良好。農(nóng)技、農(nóng)機(jī)、畜牧部門要進(jìn)一步做好秸稈綜合利用的相關(guān)技術(shù)工作，不斷研究和推廣秸稈綜合利用的先進(jìn)技術(shù)，并制定相應(yīng)的配套方案和技術(shù)規(guī)程。

3.3 農(nóng)民對秸稈綜合利用的認(rèn)識有待提高

強化宣傳提高農(nóng)民的綜合利用秸稈的積極性?！叭铩逼陂g，召開秸稈綜合利用現(xiàn)場會，并利用網(wǎng)絡(luò)、報紙、電視等媒體，宣傳了解政府的政策、秸稈利用的好處，讓農(nóng)民群眾真正認(rèn)識到秸稈還田是節(jié)本增效、廢舊資源循環(huán)利用，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)良性發(fā)展的重要路子，營造秸稈綜合利用的良好氛圍。充分發(fā)揮種植大戶的示范引領(lǐng)作用，加大秸稈收貯和機(jī)械還田力度，確保所有秸稈都能得到充分利用。

4 結(jié)束語

給秸稈找出路，為農(nóng)民找到切實可行、行之有效的秸稈利用的好辦法，將是秸稈禁燒的靈丹妙藥和最佳路徑。將農(nóng)作物秸稈資源化、產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提高到戰(zhàn)略高度，有效調(diào)動社會力量，加上政府政策推進(jìn)促進(jìn)秸稈資源化開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

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