玉米收獲后的秸稈機械化回收與再利用技術(shù)分析

張艷芬，辛太國

(1.磐石市牛心鎮(zhèn)綜合服務(wù)中心，吉林 磐石 132315；2.磐石市農(nóng)業(yè)機械技術(shù)推廣站，吉林 磐石 132300)

0 引言

玉米是我國重要的糧食產(chǎn)物，在我國種植范圍極廣，玉米不僅具有很高的食用價值，而且是重要工業(yè)生產(chǎn)原材料。從我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作物種植面積來看，玉米的種植面積達到了作物種植總面積的30%，因此，玉米的機械化生產(chǎn)是我國農(nóng)機工作的重點。近年來，玉米生產(chǎn)的機械化普及程度得到了顯著提高，尤其是耕種收的機械化作業(yè)程度均超過了90%，使玉米生產(chǎn)的全程機械化初具規(guī)模。由于玉米生產(chǎn)中的秸稈產(chǎn)量極大，是秸稈產(chǎn)出最多的農(nóng)作物之一，傳統(tǒng)的焚燒處理秸稈的方式造成了嚴重的環(huán)境污染和資源浪費，因此國家加強了針對農(nóng)作物秸稈的再利用工作。這促進了玉米秸稈回收機械和深加工技術(shù)的發(fā)展，也使玉米產(chǎn)業(yè)整體向著綠色、環(huán)保、可持續(xù)的方向進步。

1 玉米秸稈再利用的必要性分析

隨著我國社會的不斷發(fā)展，人們在生活質(zhì)量不斷提高的同時，對于資源利用和環(huán)境保護的意識也不斷增強，尤其是在資源需求逐漸加大的今天，針對可再生資源的有效利用顯得尤為重要。從國際上看，很多國家針對農(nóng)作物的秸稈開發(fā)了多種利用途徑，例如芬蘭、澳大利亞、瑞士等國家已經(jīng)逐步淘汰了塑料食品包裝，而采用以秸稈資源制造的纖維包裝，有效控制白色污染的同時還充分利用了秸稈資源。從我國的國內(nèi)情況來看，社會的快速發(fā)展對煤炭、石油、木材等資源的消耗量巨大，同時資源的快速汲取也造成了環(huán)境的污染與退化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)出的大量秸稈資源難以被直接利用，導(dǎo)致大多數(shù)秸稈因無法處理被焚燒，使空氣中的粉塵、氟氯化物明顯增多，臭氧層被破壞，溫室效應(yīng)加劇。玉米秸稈每年的產(chǎn)量極大，其中包含多種營養(yǎng)成分和木質(zhì)素、纖維素、有機質(zhì)等，對其進行合理的利用能夠在多方面解決我國資源短缺的問題，而且從現(xiàn)階段來看，我國玉米秸稈的總體利用仍處于初級階段大部分的利用途徑未經(jīng)過深度加工和處理，導(dǎo)致資源利用后的附加值較低，若能通過現(xiàn)代化的技術(shù)和加工工藝，使玉米秸稈資源得到深度的利用，可發(fā)揮的價值將會進一步擴大。

2 玉米秸稈機械化回收技術(shù)

2.1 技術(shù)研究與發(fā)展情況

我國對于玉米秸稈的機械化回收工作主要通過機械化收集捆扎的形式進行，由于玉米秸稈細長堅韌，具有良好的捆集適用性，因此國際上針對玉米秸稈的收集工作也以制捆為主。我國針對農(nóng)作物秸稈的機械化制捆研究開始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過了國外技術(shù)引進和自主研發(fā)的漫長時期，現(xiàn)階段我國的秸稈打捆機技術(shù)已經(jīng)基本成型，并具備自主研發(fā)和生產(chǎn)的能力。目前，應(yīng)用于玉米秸稈打捆收集的機械設(shè)備包括了小方捆打捆機、大方捆打捆機和圓捆打捆機三大類型，市場上近年來還推出了一些新技術(shù)產(chǎn)品，目前還未得到有效的推廣與使用。

2.2 方捆打捆機技術(shù)

方捆打捆機主要包括小方捆打捆機、大方捆打捆機兩類產(chǎn)品，其工作原理近似，只是技術(shù)先進程度和配套拖拉機動力存在一定差異?？傮w上講，方捆打捆機主要包括了撿拾裝置、喂入裝置、秸稈輸送裝置、擠壓制捆裝置、傳動系統(tǒng)、機架等結(jié)構(gòu)，在對玉米秸稈進行制捆作業(yè)時通過拖拉機帶動機具行駛和運轉(zhuǎn)，拖拉機在田間行駛時，玉米秸稈首先被撿拾器拾起，并通過撥送裝置被輸送到壓縮制捆結(jié)構(gòu)，打捆機采用活塞式壓縮技術(shù)，通過活塞反復(fù)運動將逐漸喂入的秸稈壓實，達到一定密度后進行捆扎，制捆完成后由機具后方或側(cè)方釋放到田間。方捆打捆機具有技術(shù)成熟、工作可靠的優(yōu)點，且根據(jù)不同的拖拉機產(chǎn)品可以配套小方捆打捆機、大方捆打捆機的不同機型，適用性較好。

2.3 圓捆打捆機技術(shù)

圓捆打捆機也是需要與拖拉機配套進行作業(yè)，其功能結(jié)構(gòu)包括撿拾裝置、傳動裝置、壓縮裝置、捆繩裝置、放捆裝置等。圓捆打捆機的工作過程與方捆打捆機類似，只是壓縮技術(shù)和成捆形狀存在一定的差別。當(dāng)秸稈被依次送入制捆室，秸稈會在圓周分布的圓輥轉(zhuǎn)動下進行高速的圓周運動，在這一過程中秸稈緊貼在圓周內(nèi)壁，后進入的秸稈依次累積，在離心力的作用下逐漸形成致密的圓柱形秸稈捆，并在繞繩捆扎后釋放于田間。

方捆打捆機與圓捆打捆機在我國現(xiàn)階段的玉米秸稈收集工作中應(yīng)用十分廣泛，二者在性能和適用性上各有特點，總體上講方捆更利于節(jié)省運輸空間，且秸稈捆的密度更為均勻；圓捆機械制捆效率更高，適應(yīng)能力更強，農(nóng)民可根據(jù)自身需求進行選擇。

3 玉米秸稈的再利用方式

3.1 玉米秸稈制捆直燃技術(shù)

散狀的玉米秸稈密度小，燃燒所能產(chǎn)生的熱量十分有限，用于農(nóng)村居民燒火取暖尚可，但用于集中供熱則很難產(chǎn)生足夠的熱值，而捆扎后的秸稈密度和體積都比較大，可用于專門的秸稈鍋爐燃燒使用。通過技術(shù)先進的秸稈專用鍋爐焚燒秸稈生熱和發(fā)電能發(fā)揮良好的能源利用率，利用貧氧倒置層燃技術(shù)或半氣化逆向燃燒技術(shù)可實現(xiàn)超過75%的熱效率轉(zhuǎn)化，十分適合用于小區(qū)的集中供熱使用。近年來，我國北方很多地區(qū)紛紛建設(shè)了秸稈供熱的專用供熱站，并引進了大量的先進鍋爐設(shè)備，使秸稈供熱成為了北方冬季供熱的一種常見形式，不僅有效利用了玉米秸稈資源，更保證了寒冷地區(qū)的舒適過冬要求，為節(jié)約煤炭資源貢獻了較大的力量。

3.2 玉米秸稈飼料加工技術(shù)

玉米秸稈中含有豐富的蛋白質(zhì)和纖維素等營養(yǎng)成分，十分適合作為豬、牛、羊的牲畜飼料使用，但是玉米秸稈直接被牲畜食用適口性差且營養(yǎng)成分不易被吸收，隨著針對玉米秸稈飼料化加工設(shè)備逐漸被開發(fā)并投入市場，以玉米秸稈為原料的飼料產(chǎn)品也被投入市場。從深加工飼料的品質(zhì)來看，玉米秸稈十分適宜采用膨化加工的方式進行處理。通過瞬間產(chǎn)生高溫高壓使玉米秸稈經(jīng)歷壓力驟升和驟降的過程，秸稈出現(xiàn)膨化噴放效果，秸稈內(nèi)部的蛋白質(zhì)、木質(zhì)素、纖維素產(chǎn)生熟化。膨化處理后的飼料粗蛋白含量提高50%以上、粗脂肪含量提高65%以上，十分適合牲畜的消化吸收。

3.3 玉米秸稈的包裝制造技術(shù)

玉米秸稈中的纖維素、木質(zhì)素是制造紙制品的良好基材，其能有效替代木材制造生活用紙和包裝材料?，F(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)中，通過將秸稈進行粉碎處理后，在專門的生產(chǎn)線上進行秸稈材料的再處理，通過將秸稈中的木質(zhì)素漿化后制成厚實的纖維材料，能有效替代傳統(tǒng)的包裝袋及其他包裝盒等用品，且秸稈中的可用元素比例與木材極為近似，是十分適宜的替代品。通過機械化生產(chǎn)線制造的秸稈紙材和包裝材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品和生活用品的包裝中，形成了綠色環(huán)保的包裝新潮流。

3.4 玉米秸稈的生活品制造技術(shù)

除生產(chǎn)包裝材料外，利用玉米秸稈還可加工多種生活用品，例如一次性餐具、塑料盛裝具、牙刷等常見的生活用品都可以通過專業(yè)的生產(chǎn)線實現(xiàn)制造，通過秸稈制品替代傳統(tǒng)的生活用品，可有效減少塑料生活品的使用，使人們生活對環(huán)境的影響進一步降低，人與自然的關(guān)系更為和諧。

4 結(jié)語

總體上講，提高玉米秸稈的回收與再利用水平無論對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還是對于資源環(huán)境都具有積極的意義?，F(xiàn)階段，我國玉米秸稈回收及其再利用相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須以科學(xué)技術(shù)作為依托，在國家政策的支持下，加速玉米秸稈利用相關(guān)的科技成果轉(zhuǎn)化速度，并進一步鼓勵企業(yè)加入玉米秸稈再利用的行列，根據(jù)各地玉米秸稈產(chǎn)量與特點，因地制宜設(shè)計好玉米秸稈產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模和產(chǎn)業(yè)類型的工業(yè)布局，確保玉米秸稈得到科學(xué)有效的利用，并發(fā)揮出最佳的價值。