秸稈打捆機(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

0 引言

我國(guó)耕地面積廣泛，農(nóng)作物種類繁多，每年會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)作物秸稈。相關(guān)研究表明，農(nóng)作物秸稈中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素與能量，可用于燃料、制備生物肥料與畜禽飼料等，是一種重要的可再生生物質(zhì)資源

。以黑龍江省為例，2017—2021年，黑龍江省玉米及水稻秸稈產(chǎn)量連年增加，僅玉米一項(xiàng)已經(jīng)突破3 900萬(wàn)t(圖1)。農(nóng)作物產(chǎn)量的不斷提升導(dǎo)致大量農(nóng)作物秸稈的剩余，不少地區(qū)仍然直接將秸稈進(jìn)行焚燒或在田間隨意丟棄，秸稈焚燒對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)境、交通安全、人員健康等造成了一定的威脅，嚴(yán)重制約了我國(guó)農(nóng)業(yè)高效、綠色、可持續(xù)發(fā)展，以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，對(duì)秸稈的高效利用成為目前主要研究熱點(diǎn)之一。目前，關(guān)于秸稈的高效利用技術(shù)相對(duì)較為成熟，但是秸稈的田間機(jī)械化收獲、打捆及運(yùn)輸是制約秸稈集中回收利用的重要限制條件。將秸稈收獲后在田間進(jìn)行壓實(shí)打捆，對(duì)于提升秸稈規(guī)?；\(yùn)輸及利用具有重要意義。但是目前秸稈打捆機(jī)在田間作業(yè)時(shí)，存在秸稈撿拾效率低、工作性能不可靠、打捆成型率較低等問(wèn)題，不利于秸稈規(guī)?；幚砼c運(yùn)輸作業(yè)，限制了秸稈的高效利用。

1 秸稈打捆機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外關(guān)于保護(hù)性耕作研究起步較早，其中主要包括對(duì)農(nóng)作物秸稈的高效利用與機(jī)械化設(shè)備的研制。在20世紀(jì)20年代，美國(guó)最早開始研制田間牧草打捆機(jī)。荷蘭在60年代末成功研制出世界上第一臺(tái)秸稈撿拾打捆機(jī)，如圖1所示。后期隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)與發(fā)展，美國(guó)約翰迪爾及凱斯等公司都成功研制出秸稈打捆機(jī)，其中以美國(guó)研制的大型打捆機(jī)為主，秸稈打捆量和作業(yè)效率更高，適合于大型農(nóng)場(chǎng)的使用，田間工作效率較高，一次性完成秸稈的撿拾、剪切、壓實(shí)及打捆等作業(yè)環(huán)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)秸稈的智能化收獲。隨著農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，挪威、加拿大及日本都相繼生產(chǎn)出工作效率高的田間秸稈打捆機(jī)，適用于玉米、小麥、水稻及大型牧草等。目前，在發(fā)達(dá)國(guó)家秸稈基本可以實(shí)現(xiàn)100%的回收利用，并且由于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)及裝備種類增多，其生產(chǎn)的秸稈打捆機(jī)產(chǎn)品具有工作性能可靠、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，目前國(guó)際農(nóng)機(jī)市場(chǎng)主要以美國(guó)凱斯、約翰迪爾及德國(guó)愛(ài)科等為主，占有75%的市場(chǎng)份額。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)于秸稈打捆機(jī)的研究起始于1970年，在1980年左右成功研制出我國(guó)第一臺(tái)自主研發(fā)的小型秸稈打捆機(jī)，隨著后期技術(shù)發(fā)展，相繼研制出牽引式及自走式秸稈打捆機(jī)。目前，我國(guó)主要以小中型打捆機(jī)為主要機(jī)型，但是關(guān)鍵零部件仍以進(jìn)口為主，整機(jī)工作性能較低，與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定技術(shù)差距。雷沃生產(chǎn)的MF3040型方形秸稈打捆機(jī)近年來(lái)銷量及市場(chǎng)反響良好，如圖4所示，該機(jī)在田間工作時(shí)較為穩(wěn)定，可以進(jìn)行農(nóng)作物秸稈及一些牧草的打捆收獲。

對(duì)動(dòng)脈期進(jìn)行掃描時(shí)，在注射造影劑的20～25s后可開始掃描，注射造影劑后的40～45s可開始門脈期掃描，并將掃描數(shù)據(jù)傳送至工作站中進(jìn)行容積重建、最大密度投影、任意層面重建等處理。

④依法足額征收水土保持規(guī)費(fèi)。資陽(yáng)市人民政府以資府辦〔2012〕50號(hào)文件明確，“要嚴(yán)格按照水土保持方案審批的水土保持‘防治費(fèi)’‘補(bǔ)償費(fèi)’預(yù)算到位和征收到位，地方各級(jí)財(cái)政不統(tǒng)籌此費(fèi)，專項(xiàng)用于預(yù)防監(jiān)督和治理由此造成的水土流失，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境”?！笆濉逼陂g預(yù)算征收水土保持補(bǔ)償費(fèi)800萬(wàn)元，督促生產(chǎn)建設(shè)單位投入水土保持生態(tài)修復(fù)防治費(fèi)50 000萬(wàn)元。

2 秸稈打捆機(jī)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)及問(wèn)題

2.1 秸稈打捆機(jī)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)

股票模型發(fā)展趨勢(shì)的概率以連鎖模型為基準(zhǔn)，從而構(gòu)造只包括股票和現(xiàn)金的組合。假設(shè)以S0的價(jià)格買入a股股票，現(xiàn)金是b美元，則投資額即：

秸稈打捆離田可有效解決秸稈就地焚燒帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。秸稈焚燒會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染，危害人體健康，增加空氣中的二氧化硫、二氧化氮及可吸入顆粒物。由于空氣污染，大氣環(huán)境霧霾容易引發(fā)交通事故，秸稈焚燒時(shí)火勢(shì)蔓延還會(huì)造成人員及財(cái)產(chǎn)安全危害，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。最后，秸稈焚燒還會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤質(zhì)量，加重土壤板結(jié)，降低地力，限制了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，減少秸稈焚燒是秸稈打捆機(jī)帶來(lái)的重要生態(tài)效益。

秸稈打捆機(jī)是目前秸稈機(jī)械化推廣的主要農(nóng)業(yè)機(jī)械，改善在秸稈處理過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行大量處理，減少秸稈就地焚燒及隨意丟棄的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)秸稈高效利用與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。秸稈打捆機(jī)的主要發(fā)展優(yōu)勢(shì)包括以下三個(gè)方面。

目前，國(guó)外相關(guān)設(shè)備研制技術(shù)較為成熟，在核心零部件等方面的研制較為完善，未來(lái)正在逐步向智能化及機(jī)電一體化方向發(fā)展，隨著互聯(lián)網(wǎng)及無(wú)人駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，這些先進(jìn)技術(shù)也將不斷融入秸稈打捆機(jī)的研制中。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)向集約化及大型化轉(zhuǎn)型，關(guān)于秸稈打捆機(jī)的研制應(yīng)逐步向智能化、大型化及高效化。在設(shè)備研制過(guò)程中，應(yīng)加大智能化研發(fā)力度，提升農(nóng)機(jī)智能化水平及工作效率。

值得注意的是，在操作期間，應(yīng)隨時(shí)觀察液硫池空氣入口的流通情況，若液硫池空氣入口處有氣體冒出，應(yīng)首先降低鼓泡空氣量，確保現(xiàn)場(chǎng)處于安全狀態(tài)，然后調(diào)整抽空器蒸汽量，或加開備用抽空器，再逐步增加鼓泡空氣量。

2.1.3 生態(tài)效益

秸稈的機(jī)械化高效利用可以推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展，解決秸稈的收儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題，提高秸稈收獲效率，減輕農(nóng)戶收獲秸稈的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于保護(hù)性耕作技術(shù)的高效推動(dòng)。隨著秸稈高效處理技術(shù)的并行推進(jìn)，研制相關(guān)生物質(zhì)資源，如有機(jī)肥、畜禽飼料、生物燃料等，改善秸稈焚燒問(wèn)題，有利于維持社會(huì)穩(wěn)定與人民財(cái)產(chǎn)安全。

2.1.2 社會(huì)效益

2.1.1 經(jīng)濟(jì)效益

2.2 秸稈打捆機(jī)存在的問(wèn)題

目前，秸稈打捆機(jī)存在的主要問(wèn)題為田間工作效率低及秸稈打捆后的貯藏、銷路問(wèn)題。大量的農(nóng)作物秸稈不能及時(shí)進(jìn)行集中回收處理，容易造成秸稈滯銷，加之我國(guó)各個(gè)地區(qū)的秸稈產(chǎn)量不同，秸稈較長(zhǎng)路程運(yùn)輸便失去了秸稈回收的經(jīng)濟(jì)效益。因此，未來(lái)應(yīng)該在提高秸稈打捆機(jī)工作效率的同時(shí)提升秸稈快速處理與集中處理技術(shù)，提高秸稈的經(jīng)濟(jì)效益與價(jià)值。

3 秸稈打捆機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 提高技術(shù)創(chuàng)新及智能化設(shè)備的研制

以目前廣泛應(yīng)用的雷沃方形打捆機(jī)收獲玉米秸稈為例，每小時(shí)可以進(jìn)行秸稈打捆200 個(gè)，假設(shè)每天工作8 h，則每天可以打捆1 600個(gè)，每個(gè)打捆秸稈重量為20～30 kg，則每天打捆共32～48 t。需要投入資金為油料費(fèi)、摟草機(jī)費(fèi)用及短途運(yùn)輸費(fèi)用，總計(jì)在200元左右，這些秸稈獲利共2 000元左右，假設(shè)每年工作30 d，則年利潤(rùn)為4萬(wàn)元左右，可以在提高資源高效利用的同時(shí)增加農(nóng)戶收入，帶動(dòng)農(nóng)民致富。

從技術(shù)裝備等方面來(lái)看，我國(guó)打捆機(jī)的研發(fā)力度及產(chǎn)品質(zhì)量都在逐步提升，設(shè)備穩(wěn)定性逐漸提高，但是目前我國(guó)農(nóng)機(jī)研制的核心部件主要依靠進(jìn)口，處于“仿制+進(jìn)口”的階段，自主研發(fā)力度較低。我國(guó)秸稈回收率與發(fā)達(dá)國(guó)家100%的水平相差較遠(yuǎn)，因此，提升我國(guó)打捆機(jī)的研發(fā)力度與創(chuàng)新性對(duì)于提高我國(guó)秸稈資源的高效率用具有重要意義。

3.2 加大科研力度與資金投入

相關(guān)部門應(yīng)該高度重視，并積極宣傳秸稈回收政策，提升農(nóng)戶的積極性，并制定相應(yīng)的政策優(yōu)惠，給予適當(dāng)?shù)墓ぷ餮a(bǔ)貼。加大對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的研發(fā)力度，貫徹我國(guó)農(nóng)業(yè)“十四五”發(fā)展的規(guī)劃要求，準(zhǔn)確把握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的先進(jìn)形勢(shì)，加大農(nóng)業(yè)機(jī)械基礎(chǔ)零部件研究，提高自主研發(fā)能力，目前關(guān)于農(nóng)業(yè)機(jī)械整體配合性與機(jī)具使用效率的研究較為匱乏。因此，應(yīng)對(duì)秸稈打捆機(jī)工藝技術(shù)進(jìn)行同步深入研究，在提高機(jī)械工作性能、保證良好工作結(jié)構(gòu)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)打捆機(jī)使用壽命的延長(zhǎng)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，加快技術(shù)創(chuàng)新與改革，提高生產(chǎn)力與機(jī)械化進(jìn)展的速度，力求達(dá)到一個(gè)更加理想的機(jī)械化普及水平，在關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)中，加大科研資金的投入力度。在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，基于我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件研制出適合我國(guó)地形及生產(chǎn)模式的作物秸稈打捆機(jī)。

3.3 培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人才

人才是第一生產(chǎn)力，只有擁有一大批專業(yè)技術(shù)人才，才能實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展。應(yīng)該加強(qiáng)人才引機(jī)，提高福利待遇，積極引進(jìn)一大批專業(yè)人才，并定期進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)與外出學(xué)習(xí)交流，堅(jiān)持學(xué)習(xí)實(shí)踐、實(shí)用及實(shí)效原則，強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)。技術(shù)人員積極幫助農(nóng)戶進(jìn)行工作指導(dǎo)，保證農(nóng)戶熟練操控相關(guān)秸稈收獲機(jī)械，還要著重對(duì)農(nóng)民培訓(xùn)相關(guān)維修及保養(yǎng)技術(shù)。在技術(shù)人才進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，加強(qiáng)科研經(jīng)費(fèi)的投入，提高技術(shù)人員的工資待遇，增強(qiáng)技術(shù)人員的科研積極性，為提升我國(guó)農(nóng)機(jī)裝備水平提供技術(shù)保障，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新與技術(shù)突破。

當(dāng)空氣源熱泵承擔(dān)設(shè)計(jì)負(fù)荷在50%以下時(shí)，隨著空氣源熱泵承擔(dān)設(shè)計(jì)負(fù)荷的升高，運(yùn)行費(fèi)用下降的速度超過(guò)投資年值增長(zhǎng)的速度，費(fèi)用年值降低.這一階段空氣源熱泵制熱量增速較快，占整個(gè)采暖季的制熱量從0%增長(zhǎng)到86.30%，平均空氣源熱泵承擔(dān)設(shè)計(jì)負(fù)荷每增加1%，空氣源熱泵制熱量在整個(gè)采暖季的制熱量占比增加1.726%.當(dāng)空氣源熱泵承擔(dān)設(shè)計(jì)負(fù)荷50%以上時(shí)，費(fèi)用年值隨空氣源熱泵承擔(dān)設(shè)計(jì)負(fù)荷的增加而增加，空氣源熱泵制熱量在整個(gè)采暖季制熱量的占比增速較慢，平均空氣源熱泵承擔(dān)設(shè)計(jì)負(fù)荷每增加1%，空氣源熱泵制熱量在整個(gè)采暖季的制熱量占比增加0.189%，增速為上一階段的10.9%.

3.4 拓寬秸稈處理技術(shù)

在提升秸稈打捆機(jī)工作效率的同時(shí)，提高秸稈的銷路及處理技術(shù)也是目前面臨的主要問(wèn)題，應(yīng)該積極引進(jìn)國(guó)外秸稈高效處理技術(shù)，如制備生物質(zhì)有機(jī)肥、制作生物質(zhì)燃料、與畜禽業(yè)緊密連接拓寬秸稈銷路與集中處理。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)機(jī)制造與使用大國(guó)，現(xiàn)階段在秸稈打捆機(jī)的自主研發(fā)、技術(shù)、裝備等方面與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距。我國(guó)自主研發(fā)的秸稈打捆機(jī)存在結(jié)構(gòu)不合理、田間工作不穩(wěn)定、秸稈打捆效率低等問(wèn)題，引進(jìn)國(guó)外打捆機(jī)與我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式不匹配，因此，加快我國(guó)農(nóng)機(jī)技術(shù)創(chuàng)新與自主研發(fā)能力對(duì)于提高我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本研究以秸稈打捆機(jī)為主要研究目標(biāo)，分析了我國(guó)秸稈打捆機(jī)目前在生產(chǎn)制造及應(yīng)用方面存在的技術(shù)創(chuàng)新性低、科研投入資金不足及缺乏相關(guān)農(nóng)機(jī)技術(shù)人才等嚴(yán)重制約我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展與效率提升的問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，提出我國(guó)未來(lái)秸稈打捆機(jī)主要發(fā)展方向與研究重點(diǎn)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，研究結(jié)果對(duì)于研制出適合我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品具有重要意義，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)高效可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

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