玉米秸稈機(jī)械化回收技術(shù)與后續(xù)利用途徑分析

丁建華

摘 要： 秸稈回收與利用是現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要任務(wù)，秸稈資源也逐漸成為了生產(chǎn)生活中的重要資源，通過(guò)對(duì)玉米秸稈回收價(jià)值的分析，說(shuō)明了秸稈回收的意義，并總結(jié)了現(xiàn)階段的秸稈回收技術(shù)和回收后的利用途徑，對(duì)秸稈回收與處理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞： 玉米秸稈;機(jī)械化;回收技術(shù);利用

中圖分類號(hào)： F323.3? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.10.015

玉米是我國(guó)的三大主要糧食作物之一，近年來(lái)，玉米在機(jī)械化和栽培技術(shù)的不斷優(yōu)化下，產(chǎn)量得到了顯著提升，在農(nóng)民獲得更高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，大量的玉米秸稈做為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的剩余資源，也受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)玉米秸稈的年產(chǎn)量大約在2.3億～3.4億t，但秸稈通過(guò)不同途徑的利用率僅為30%左右，為近一步提升秸稈資源利用率，響應(yīng)國(guó)家資源循環(huán)利用的政策號(hào)召，優(yōu)化玉米秸稈回收及利用技術(shù)具有重要意義。

1 玉米秸稈的回收利用價(jià)值

玉米秸稈的營(yíng)養(yǎng)成份十分豐富，經(jīng)化驗(yàn)證實(shí)玉米秸稈中含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其中，碳水化合物的含量超過(guò)30%，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到15%，對(duì)玉米秸稈進(jìn)行高效的回收利用能有效彌補(bǔ)工業(yè)生產(chǎn)原材料、畜牧業(yè)飼料、能源等資源緊缺的問(wèn)題。且秸稈資源作為可再生資源，對(duì)其利用的過(guò)程更能創(chuàng)造良好的生態(tài)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，有利于減輕生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)自然界的危害，形成資源循環(huán)合理利用的新局面。

2 玉米秸稈的回收技術(shù)

2.1 秸稈打捆機(jī)

現(xiàn)階段使用的玉米秸稈打捆機(jī)，按照其制捆形狀可分為方捆打捆機(jī)和圓捆打捆機(jī)兩類。隨著國(guó)家對(duì)玉米秸稈禁燒政策的嚴(yán)歷實(shí)施，近年來(lái)秸稈打捆機(jī)在我國(guó)各地應(yīng)用更為廣泛，兩種打捆機(jī)制捆技術(shù)存在明顯差異，其在我國(guó)各地的使用量也各不相同。

（1） 方捆打捆機(jī)工作需要與拖拉機(jī)配套作業(yè)完成，在作業(yè)過(guò)程中拖拉機(jī)為打捆機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、制捆、放捆提供動(dòng)力支持。方捆打捆機(jī)作業(yè)時(shí)，首先通過(guò)撿拾機(jī)構(gòu)將地表的玉米秸稈收集到喂入裝置，經(jīng)喂入裝置到達(dá)制捆室隨著秸稈量不斷累積，在曲柄連桿機(jī)構(gòu)反復(fù)作用的沖擊下，秸稈被壓縮成為高密度的方形狀態(tài)，然后經(jīng)捆扎機(jī)構(gòu)進(jìn)行捆扎打結(jié)，完成方形捆的制捆工作，并由機(jī)具后方排放于田間。在我國(guó)推廣秸稈打捆機(jī)的初期，農(nóng)業(yè)使用的多為小方捆打捆機(jī)，其作業(yè)比較靈活，但存在制捆密度不佳、撿拾不干凈、故障率高等問(wèn)題，因此，為提高撿拾效率和秸稈制捆的品質(zhì)，逐漸由大方捆打捆機(jī)所替代。方捆的形式更有利于秸稈的運(yùn)輸和貯存工作，能夠在一定程度上降低運(yùn)輸與貯存的成本。

（2） 圓捆打捆機(jī)的作業(yè)形式和流程與方捆打捆機(jī)近似，都需要與拖拉機(jī)配套進(jìn)行作業(yè)。圓捆打捆機(jī)在秸稈撿拾和喂入后到達(dá)制捆室時(shí)，并不采用傳統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓縮壓制，而是利用滾筒的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力實(shí)現(xiàn)高密度秸稈捆的壓制。在制捆過(guò)程中，秸稈在制捆室內(nèi)因受到滾筒旋轉(zhuǎn)的離心力作用，會(huì)緊帖在滾筒外壁，而后進(jìn)入的秸稈再繼續(xù)累積，然后秸稈層的厚度不斷增加，直至形成高密度的實(shí)心圓柱形狀態(tài)，然后經(jīng)捆扎打結(jié)后釋放于田間。圓捆打捆機(jī)由于其制捆工藝的不同，具有更高的作業(yè)效率，但其在放捆的過(guò)程中需停機(jī)進(jìn)行，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，且圓捆制捆后秸稈的密度不均勻，表現(xiàn)為外側(cè)秸稈密度高，內(nèi)側(cè)秸稈較為松散，會(huì)在一定程度上影響后期的利用效果。

2.2 飼料回收機(jī)械

為滿足畜牧業(yè)對(duì)飼料的需求，結(jié)合傳統(tǒng)的秸稈飼料制造技術(shù)，現(xiàn)代化的機(jī)械對(duì)玉米秸稈直接回收成為飼料作業(yè)，也有了較大的技術(shù)進(jìn)步。按照收獲形式的不同，常用的玉米秸稈飼料回收機(jī)具包括玉米莖穗兼收收獲機(jī)和青貯玉米收獲機(jī)等。

（1） 莖穗兼收收獲機(jī)主要是能夠在完成玉米果穗收獲的同時(shí)，進(jìn)行玉米秸稈同步收獲的機(jī)具，是在傳統(tǒng)的自走式玉米收獲機(jī)功能的基礎(chǔ)上，近一步完善所產(chǎn)生的機(jī)型。其通過(guò)切割刀組、切碎裝置、輸送裝置、拋送裝置來(lái)完成對(duì)玉米秸稈的同步處理。通常情況下，秸稈處理的機(jī)械結(jié)構(gòu)位于割臺(tái)和機(jī)體的下方，秸稈被刀組和切碎器粉碎后，被輸送到拋送裝置，經(jīng)由拋送裝置定向拋出到秸稈收集箱或跟隨的收集車。秸稈兼收的形式對(duì)于將秸稈應(yīng)用于牲畜飼養(yǎng)具有較大的優(yōu)勢(shì)。主要是在秸稈收集過(guò)程中，不沾泥土沙石，且切斷更為均勻，秸稈經(jīng)傳統(tǒng)的拉莖輥擠壓后其水分含量狀態(tài)更適合后期的飼料制作和貯存。

（2） 青貯玉米收獲機(jī)是直接針對(duì)牲畜飼養(yǎng)而設(shè)計(jì)的玉米收獲機(jī)，它能同時(shí)收獲玉米和秸稈，并將其粉碎后混合，形成優(yōu)于傳統(tǒng)青貯飼料的良好狀態(tài)，在收獲過(guò)程中，秸稈與玉米的比例更為合理。其營(yíng)養(yǎng)成份也互相彌補(bǔ)。相關(guān)研究證實(shí)，玉米秸稈中的碳水化合物、有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的成份含量很高，單純以玉米秸稈作為牲畜飼料喂養(yǎng)，每2 kg優(yōu)質(zhì)玉米秸稈制成的飼料，能相當(dāng)于1 kg玉米籽粒飼料的喂養(yǎng)效果。青貯飼料將秸稈和玉米籽?；旌?，更有利于牲畜的消化吸收和營(yíng)養(yǎng)均衡。

2.3 其它秸稈處理機(jī)械

除上述秸稈回收機(jī)具外，隨著農(nóng)機(jī)技術(shù)的逐漸進(jìn)步，很多功能更為細(xì)化的秸稈回收機(jī)具被設(shè)計(jì)并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。例如專門為紙質(zhì)品、人造板材、乙醇生產(chǎn)提供秸稈原料的玉米秸稈揉絲機(jī)，能夠?qū)⒔斩挼母畈?、硬?jié)等經(jīng)處理消除，并與秸稈一起制作成為柔軟的絲條狀結(jié)構(gòu)，以利于后續(xù)的工業(yè)使用。

3 玉米秸稈的后續(xù)利用途徑

3.1 替代傳統(tǒng)原材料應(yīng)用于工業(yè)

由于玉米秸稈中含有大量的木質(zhì)素，因此，它可以替代傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中所使用的木材、竹子、蘆葦?shù)炔牧?。其主?yīng)用途徑包括：（1）用于制造人造板材。以玉米秸稈結(jié)合傳統(tǒng)人造板材工藝制造出的纖維板具有良好的性能，且在一定程度上超過(guò)由木材制作的板材。秸稈板材具有良好的韌性，且具有表面光潔度好、成本低、易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。（2）用于紙質(zhì)品生產(chǎn)。玉米秸稈中含有大量的纖維素，其可用于造紙過(guò)程中的草漿生產(chǎn)，通過(guò)多項(xiàng)工藝，將玉米秸稈中的蛋白質(zhì)和碳水化合物去除掉后，大量的優(yōu)質(zhì)纖維素能夠生產(chǎn)出強(qiáng)度很高的紙質(zhì)品，有利于紙質(zhì)品行業(yè)的技術(shù)變革。（3）可利用秸稈制造酒精等燃料。通過(guò)秸稈制造和提取的酒精性價(jià)比很高，且原材料易于獲得，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

3.2 替代傳統(tǒng)基材用于食用菌培養(yǎng)

傳統(tǒng)的食用菌培養(yǎng)多以木材本體或木屑做為基質(zhì)，在一定程度上浪費(fèi)了我國(guó)的森林資源，而玉米秸稈中所富含的木質(zhì)素和纖維素能夠作為栽培食用菌的良好基材，同時(shí)以玉米秸稈作為基材還能顯著降低食用菌的生產(chǎn)成本，且秸稈內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)成分更為豐富，食用菌的產(chǎn)品品質(zhì)更易得到保障。經(jīng)生產(chǎn)后的基材廢棄物還可以作為有機(jī)肥進(jìn)行還田，有利于形成玉米秸稈多級(jí)利用的良好形式，促進(jìn)農(nóng)業(yè)循環(huán)理念的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。

3.3 替代傳統(tǒng)能源助力生產(chǎn)生活

通過(guò)在我國(guó)各地建立以秸稈為燃料的新型發(fā)電廠，能有效利用現(xiàn)階段的秸稈資源，解決我國(guó)能源緊缺的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。且通過(guò)秸稈處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)玉米秸稈和其它助燃材料進(jìn)行混合，經(jīng)高溫、高壓處理后，所制成的秸稈炭具有較高的燃燒熱量值，能夠減少煤炭不可再生資源的使用量。通過(guò)對(duì)玉米秸稈的集中收集處理，可將其發(fā)酵后制成沼氣，可用于農(nóng)村地區(qū)的生活燃料供給。既實(shí)現(xiàn)了秸稈資源的回收利用，又提升了農(nóng)村地區(qū)的生活水平與便利程度。同時(shí)，沼氣生產(chǎn)后的剩余沼渣也可用于有機(jī)肥還田，從而使秸稈的利用率進(jìn)一步提升，減少化肥使用造成的環(huán)境污染。

3.4 進(jìn)行新型飼料的加工與生產(chǎn)

除傳統(tǒng)的青貯飼料等直接將秸稈作為飼料的喂養(yǎng)形式外，可將秸稈經(jīng)批量回收后在專用機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)加工下，制造成多種形式的成品飼料，以提高牲畜飼養(yǎng)的便捷性，有利于與大批量牲畜飼養(yǎng)自動(dòng)化的設(shè)備匹配。常見(jiàn)的新型秸稈飼料加工技術(shù)包括以下幾點(diǎn)：（1）秸稈膨化制粒技術(shù)。主要是在自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備上將秸稈粉碎切割成為指定長(zhǎng)度的秸稈顆粒，再經(jīng)高溫、高壓處理，使秸稈水分蒸發(fā)，表面變脆，形成更具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值且口感更佳的牲畜飼料。（2）秸稈揉搓加工技術(shù)。主要是利用專用設(shè)備將秸稈拉伸揉搓后進(jìn)行烘干，使秸稈整體更為均勻松散，這一飼料多應(yīng)用于奶牛養(yǎng)殖中使用，有利于奶牛對(duì)飼料的消化吸收，提高奶牛的產(chǎn)奶質(zhì)量。（3）高蛋白飼料塊技術(shù)。主要是將玉米秸稈進(jìn)行機(jī)械和化學(xué)的處理，使其具有適當(dāng)?shù)挠捕群透稍锒?，且蛋白質(zhì)含量相對(duì)更高，將其做為飼料有利于提高牲畜的健康狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，秸稈資源是極具價(jià)值的可再生資源，通過(guò)多種途徑對(duì)其進(jìn)行有價(jià)值的利用，不僅能夠有效緩解現(xiàn)階段資源緊缺的問(wèn)題，還有利于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，并減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的污染和對(duì)環(huán)境的破壞。相信，隨著科學(xué)技術(shù)的提升和相關(guān)研究的深入，對(duì)玉米秸稈的回收與利用將會(huì)更為科學(xué)和充分，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的總體結(jié)構(gòu)與形式也會(huì)更為合理。