鳳陽縣農(nóng)作物秸稈綜合利用途徑及機(jī)械化處理技術(shù)探析

計開家

摘 要 隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，如何科學(xué)提升秸稈綜合利用效率已成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展急需解決的難題之一。為提高農(nóng)作物秸稈綜合利用水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和可持續(xù)發(fā)展，以安徽省鳳陽縣農(nóng)作物秸稈綜合利用和機(jī)械化技術(shù)應(yīng)用效果為例，探討了農(nóng)作物秸稈綜合利用機(jī)械化技術(shù)存在的問題，提出了“農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合；增加科研技術(shù)投入，解決生產(chǎn)中的難點(diǎn)；開展機(jī)械設(shè)備研究與引進(jìn)；政府引導(dǎo)，搞好秸稈綜合利用示范推廣工作，促進(jìn)秸稈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展”等措施建議。

關(guān)鍵詞 農(nóng)作物秸稈；機(jī)械化技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用；安徽省滁州市鳳陽縣

中圖分類號：S38 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.18.048

隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活質(zhì)量不斷提高，以農(nóng)作物秸稈為代表的嚴(yán)重污染環(huán)境的生活燃料正逐漸被天然氣、環(huán)保煤等替代。同時，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，各級政府都出臺相關(guān)文件嚴(yán)禁秸稈焚燒，造成大量秸稈荒廢田間，科學(xué)利用率偏低。研究表明，農(nóng)作物秸稈作為重要的生物質(zhì)資源，總能量基本上和玉米淀粉相當(dāng)；其燃燒值、蛋白質(zhì)和纖維素含量分別約為標(biāo)準(zhǔn)煤的50%、5%和30%；另外，作物秸稈中還含有一定量的鈣、磷等礦物質(zhì)[1-4]。采用秸稈歸田等方式，可以顯著提升土壤肥力，減少農(nóng)業(yè)化肥施用量。因此，開展農(nóng)作物秸稈的綜合利用和機(jī)械化技術(shù)研究既能維護(hù)鄉(xiāng)村生態(tài)平衡、促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)循環(huán)發(fā)展，又能增加作物秸稈附加值、提高農(nóng)民收入，對我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1 鳳陽縣作物秸稈綜合利用探索

鳳陽縣是一個農(nóng)業(yè)大縣，常年農(nóng)作物播種面積15.3萬～16.0萬hm2，其中糧食種植面積12.0萬hm2，每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量可達(dá)70萬t[5-6]。按其燃燒值計算，可折合約35億t標(biāo)準(zhǔn)煤；按蛋白質(zhì)含量折算，相當(dāng)于近3 500 t糧食。因此，提升當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物秸稈綜合利用率，對提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)效率、擴(kuò)大鄉(xiāng)村就業(yè)渠道、增加農(nóng)民收入和提升農(nóng)業(yè)資源利用率都具有重要意義。為此，鳳陽縣從2010年開始積極探索農(nóng)作物秸稈綜合利用的新途徑。

1.1 秸稈利用途徑探索

1.1.1 秸稈粉碎還田

根據(jù)種植作物和種植模式不同，對秸稈粉碎還田實行兩種作業(yè)方式。1）全量還田。使用帶有秸稈粉碎裝置的聯(lián)合收割機(jī)收獲小麥或玉米時，將其秸稈粉碎均勻拋撒于田中，然后進(jìn)行翻耕整地或直接播種作業(yè)。2）部分還田。使用聯(lián)合收割機(jī)收獲水稻或玉米時，留茬10～20 cm，取走已切割下的秸稈，采用滅茬旋耕機(jī)進(jìn)行翻耕整地作業(yè)。隨后，將微生物菌劑、木屑和緩控釋肥全部混合，均勻撒施，通過旋耕機(jī)深翻入地。

1.1.2 加工秸稈飼料

利用秸稈青貯收獲機(jī)械、秸稈粉碎機(jī)械、青貯設(shè)備及裝料與卸料設(shè)備等，將秸稈加工為飼料，以青貯和黃貯氨化為主。如花生秸稈、紅薯秸稈和玉米秸稈是牲畜傳統(tǒng)的粗飼料，在此基礎(chǔ)上，鳳陽縣依靠安徽科技學(xué)院的技術(shù)優(yōu)勢，開展作物秸稈青貯或氨化處理，形成高質(zhì)量飼料，發(fā)展畜牧業(yè)。每年制作青貯飼料7萬t，氨化秸稈4萬t，相當(dāng)于節(jié)約飼料用糧近10萬t。

1.1.3 加工秸稈肥料

由于秸稈中含有豐富的礦物元素及微量元素，本身即是較好的肥料資源。將秸稈進(jìn)行肥料化處理后還田，可以增加農(nóng)作物養(yǎng)料來源，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)[7-8]。以秸稈作為肥料資源還田的方式主要有直接還田、間接還田、腐熟還田和食用菌基料等4種：直接還田即作物收獲時利用粉碎機(jī)將秸稈粉碎直接還田；間接還田即過胃還田，秸稈飼料通過飼喂牲畜，產(chǎn)生的糞經(jīng)發(fā)酵處理后施到田地中；腐熟還田即將秸稈粉碎，加入一定比例的生物菌劑，并與氮肥混合，經(jīng)堆壓漚制腐熟后還田；食用菌基料是利用粉碎機(jī)將秸稈粉碎后作為栽培食用菌的基料。

1.1.4 加工秸稈燃料

利用秸稈撿拾打捆機(jī)、運(yùn)輸車、秸稈粉碎機(jī)、秸稈壓塊成型機(jī)、制炭設(shè)備等將秸稈收集、粉碎、打捆和運(yùn)輸，壓塊成型制炭。現(xiàn)有研究表明，農(nóng)作物在生長過程中進(jìn)行光合作用，近50%的產(chǎn)物都貯存在秸稈中，秸稈中的養(yǎng)分包括氫、碳、氧等，而氮和硫的含量較低[9]。為了更好地利用秸稈，鳳陽縣積極采取措

施：1）成立了永盛、潤農(nóng)、鑫德3家生物質(zhì)燃料有限公司，以生物質(zhì)為原料進(jìn)行加工，制成的顆粒型燃料可用于鍋爐、發(fā)電廠等企業(yè)；2）結(jié)合夏秋季時節(jié)和作物特點(diǎn)，在堅持秸稈禁燒和還田利用的同時，提前謀劃、全面動員、周密部署，扎實推進(jìn)秸稈打捆離田作業(yè)，為有效促進(jìn)秸稈綜合利用，從根本上解決秸稈的出路起到了很好的示范引領(lǐng)作用；3）每年夏秋季前，鳳陽縣政府都要召開由各鎮(zhèn)街和縣直相關(guān)單位參加的全縣秸稈收儲運(yùn)體系建設(shè)協(xié)調(diào)會，要求各單位積極做好宣傳引導(dǎo)、工作對接，加快推進(jìn)收儲場地落實、收儲協(xié)議簽訂、獎補(bǔ)政策細(xì)則出臺等工作，提前謀劃好夏秋季的秸稈綜合利用工作；4）各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道積極召開種糧大戶座談會，組織秸稈經(jīng)紀(jì)人、光大城鄉(xiāng)再生能源（鳳陽）有限公司與種糧大戶現(xiàn)場對接，簽訂協(xié)議，落實打捆、收儲、運(yùn)輸?shù)燃?xì)節(jié)。

截至2021年，鳳陽縣共建立了30多家秸稈收儲中心，秸稈經(jīng)紀(jì)人隊伍8家。2022年組織秸稈打捆、摟草、抓草、運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械200多臺（套）投入小麥秸稈收儲工作，完成小麥秸稈打捆面積2.3萬hm2，收儲小麥秸稈超過6萬t，促進(jìn)了秸稈禁燒和綜合利用。

1.1.5 加工秸稈育秧盤

秸稈富含大量的天然纖維素，是很好的造紙原材料，可以通過技術(shù)手段處理農(nóng)作物秸稈以提取草漿造紙。根據(jù)這一原理，鳳陽縣與安徽科技學(xué)院合作，以秸稈為原材料開發(fā)出可降解的水稻育秧盤，與傳統(tǒng)塑料育秧盤相比，具有育秧工序簡單、節(jié)省基質(zhì)土、降低成本等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 秸稈綜合利用效率探索

1.2.1 輪作套種

為加強(qiáng)秸稈的綜合利用，鳳陽縣正積極推進(jìn)多種作物輪作。近年來，在安徽省水稻、玉米等產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的大力支持下，安徽省鳳陽縣國家級農(nóng)作物品種區(qū)域試驗站等科研單位不斷嘗試和推廣各種生態(tài)栽培模式，如玉米與蔬菜、草莓、西甜瓜、葡萄、水稻等作物進(jìn)行輪套種，在改良土壤、提高種植品質(zhì)及促進(jìn)農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效等方面取得了良好的效果。

1.2.2 技術(shù)步驟和關(guān)鍵點(diǎn)

玉米為鳳陽縣主要農(nóng)作物之一，為進(jìn)一步推廣生態(tài)栽培模式，提升玉米秸稈的綜合利用率，鳳陽縣加大推廣玉米秸稈還田技術(shù)力度，提出了玉米秸稈還田的技術(shù)步驟和實施關(guān)鍵點(diǎn)。1）進(jìn)行二次粉碎。采用玉米聯(lián)合收獲機(jī)收獲后直接粉碎秸稈還田，或人工采收后用玉米還田機(jī)粉碎秸稈還田，留茬過高、秸稈粉碎達(dá)不到要求時，應(yīng)采用秸稈粉碎還田機(jī)進(jìn)行二次秸稈粉碎作業(yè)。2）細(xì)化作業(yè)要求。選用聯(lián)合收獲粉碎一體機(jī)作業(yè)模式，秸稈合格粉碎長度≤10 cm。3）規(guī)定秸稈還田量。玉米秸稈還田的生物量為0.9萬～

1.2萬kg·hm-2。4）微生物菌劑施用方式。秸稈粉碎后，表面噴施微生物菌劑，活菌數(shù)≥107 cfu·mL-1，菌劑施用量為15.0～30.0 kg·hm-2，以加速秸稈的腐解。還應(yīng)注意，在微生物菌劑噴施后，需要再次翻耕，使秸稈與微生物充分混合，并適當(dāng)增施氮肥，適度調(diào)節(jié)碳氮比，從而加快秸稈腐解。降解15～20 d后種植下茬作物效果更佳。

2 秸稈綜合利用技術(shù)存在的問題

鳳陽縣在農(nóng)作物秸稈綜合利用方面取得了一些成功經(jīng)驗，但是這些利用方式還處在初級階段，存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下4個方面。

2.1 秸稈綜合利用技術(shù)不夠成熟

鳳陽縣的秸稈粉碎還田、秸稈飼料加工、秸稈生物質(zhì)燃料加工和水稻育秧盤開發(fā)等技術(shù)在相關(guān)企業(yè)中已開始投入運(yùn)營。但秸稈綜合利用總體技術(shù)水平不高，產(chǎn)品成本高，經(jīng)濟(jì)效益不明顯，農(nóng)民應(yīng)用的積極性不高。

2.2 科技投入不夠

目前鳳陽縣還是以秸稈粉碎還田作為解決秸稈問題的主要途徑，對秸稈營養(yǎng)成分分析、秸稈植物纖維特性研究、秸稈殘體腐解與土壤肥力基礎(chǔ)研究投入不夠，秸稈綜合利用和產(chǎn)品開發(fā)深度不夠。如飼料化加工方面，當(dāng)下主要利用玉米（豆類）秸稈經(jīng)過青貯和微生物發(fā)酵形成飼料，其粗蛋白和礦物質(zhì)含量低且纖維素含量過高，直接影響動物的采食量和營養(yǎng)物質(zhì)的消化率。

2.3 機(jī)械設(shè)備有待更新?lián)Q代

據(jù)不完全統(tǒng)計，鳳陽縣目前引進(jìn)的秸稈處理設(shè)備主要有秸稈粉碎還田機(jī)械（包括粉碎還田機(jī)、滅茬機(jī)等）、飼料加工設(shè)備（包括青貯收獲機(jī)、粉碎機(jī)、打捆機(jī)、揉絲機(jī)、調(diào)質(zhì)機(jī)及壓餅包膜機(jī)等），普遍存在中小型機(jī)具偏多、動力小、故障多等問題，2021年和2022年雖有大型馬力及配套機(jī)具增加，但離鳳陽縣秸稈打捆要求還相距甚遠(yuǎn)，每年還要引進(jìn)外地機(jī)具100臺（套）。另外，鳳陽縣有制炭機(jī)、造紙機(jī)、秧盤成型機(jī)等，但這些設(shè)備自動化程度和加工精細(xì)度均有待提高。

2.4 秸稈產(chǎn)業(yè)發(fā)展有待進(jìn)一步完善

近年來，政府部門出臺了一系列關(guān)于作物秸稈綜合利用的文件和政策，多集中在“禁燒”“秸稈集中收儲”等方面，對秸稈深加工產(chǎn)品開發(fā)及相關(guān)企業(yè)投入和政策支持力度還不夠，作物秸稈的綜合利用有待繼續(xù)完善，作物秸稈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展還沒有形成規(guī)模。

3 改善建議

農(nóng)作物秸稈綜合利用機(jī)械化技術(shù)是采用現(xiàn)代先進(jìn)的實用技術(shù)對農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行開發(fā)利用，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏觅Y源的過程。農(nóng)作物秸稈綜合利用既節(jié)約了資源，又保護(hù)了環(huán)境，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)循環(huán)發(fā)展。結(jié)合鳳陽縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際情況，針對存在的問題提出如下建議。

3.1 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合

在秸稈滅茬粉碎還田的基礎(chǔ)上，因地適宜，開展秸稈適量還田、部分離地再利用。通過農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合，更加完善秸稈綜合利用技術(shù)，進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平，增加農(nóng)民收入，提升各類農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體和農(nóng)民參與的積極性。

3.2 增加科研技術(shù)投入，解決生產(chǎn)中的難點(diǎn)

農(nóng)作物秸稈綜合利用需要產(chǎn)品開發(fā)和農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)綜合運(yùn)用，建議各級政府、科技和農(nóng)業(yè)部門，在政策項目、技術(shù)創(chuàng)新和資金方面給予專項支持，開展產(chǎn)學(xué)研合作，組織各類農(nóng)業(yè)院校、科研院所等科技力量進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，促進(jìn)成果應(yīng)用與轉(zhuǎn)化。

3.3 開展機(jī)械設(shè)備研究與引進(jìn)

依托安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、安徽科技學(xué)院等相關(guān)科研院校，重點(diǎn)在農(nóng)作物秸稈還田實驗基礎(chǔ)上進(jìn)行理論與生產(chǎn)對接的研究，對秸稈飼料設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，加快秸稈生物質(zhì)燃料和秸稈育秧盤加工設(shè)備核心零部件開發(fā)、秸稈有機(jī)肥工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備的引進(jìn)。

3.4 政府引導(dǎo)，搞好秸稈綜合利用示范推廣工作，促進(jìn)秸稈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

加大政策引導(dǎo)力度，鼓勵農(nóng)民有條件地加大對秸稈綜合利用的投入，調(diào)整《機(jī)具補(bǔ)貼目錄》，加強(qiáng)對秸稈綜合利用農(nóng)機(jī)化技術(shù)的宣傳和推廣工作。結(jié)合農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，有重點(diǎn)地扶持科技含量高、效益高的秸稈加工利用項目和企業(yè)，實施項目帶動戰(zhàn)略，搞好秸稈綜合利用示范推廣工作。如在鳳陽縣政府積極引導(dǎo)下，光大城鄉(xiāng)再生能源（鳳陽）有限公司每年全量收購鳳陽縣及周邊秸稈，為秸稈產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展起到了很好的示范帶動作用。

4 結(jié)語

鳳陽縣農(nóng)作物秸稈綜合利用應(yīng)在政府統(tǒng)籌規(guī)劃和社會各方力量參與下，圍繞生態(tài)農(nóng)業(yè)開展秸稈綜合利用，繼續(xù)探索“兩利用”新路徑，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。截至2022年，鳳陽縣共布置了32個秸稈收儲中心，形成了完善的秸稈收儲運(yùn)用產(chǎn)業(yè)體系和“公司+村集體+專業(yè)合作社”的模式。村設(shè)立秸稈收儲專業(yè)合作社并設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)化臨時堆放轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)及堆放點(diǎn)，配備必要的收儲器械設(shè)備和收儲人員，最終形成了農(nóng)作物秸稈“收、儲、存、運(yùn)、銷”一條龍服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。未來鳳陽縣要將做大做強(qiáng)秸稈產(chǎn)業(yè)、讓秸稈變廢為寶、點(diǎn)草成金作為農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)，力爭到“十四五”期末，將農(nóng)作物秸稈和畜禽養(yǎng)殖廢棄物綜合利用率提升到96%以上，秸稈產(chǎn)業(yè)化利用率提升到70%以上。

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）