太湖秸稈機(jī)械化處理技術(shù)方案及實(shí)踐分析探討

摘 要：國內(nèi)擁有較多的秸稈資源，秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所得的產(chǎn)物，含有較多的氮、磷、鉀等各類營養(yǎng)成分。對秸稈資源進(jìn)行有效處理，將其轉(zhuǎn)變成有用的資源，補(bǔ)充田間所需的養(yǎng)分，是資源化處理的重要路徑。由于秸稈量較大，嘗試使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行集中處理，以此降低農(nóng)戶人工處理量，展現(xiàn)機(jī)械化技術(shù)的助農(nóng)生產(chǎn)優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：太湖；秸稈；機(jī)械化處理

1 太湖縣秸稈機(jī)械化處理的技術(shù)方案

1.1太湖縣機(jī)械處理秸稈的技術(shù)大框架

針對部分耕地含水量不足的問題，嘗試采取秸稈還田法，改善區(qū)域耕地的各類問題，以油菜種植為例，探索可行的秸稈還田技術(shù)流程。太湖縣地區(qū)經(jīng)過3年的秸稈機(jī)械還田處理，成功增加了油菜的產(chǎn)量，獲取了秸稈還田的技術(shù)收益，形成了秸稈機(jī)械處理的技術(shù)成果。

1.2 太湖縣機(jī)械處理秸稈的技術(shù)流程

（1）改進(jìn)機(jī)械化流程。初期未使用農(nóng)機(jī)設(shè)施時(shí)，各個(gè)秸稈處理流程均需農(nóng)戶獨(dú)自完成。開溝深度有限，無法在犁底層位置，添加較多的秸稈資源，難以展現(xiàn)秸稈改善土質(zhì)的功能。農(nóng)戶生產(chǎn)中，使用的農(nóng)機(jī)類型較多，拖拉機(jī)運(yùn)行次數(shù)較多，極易產(chǎn)生犁底層，有礙于作物生長。此種生產(chǎn)模式中，機(jī)具運(yùn)行時(shí)間需求較大，會消耗較多的能源。對此種秸稈處理體系進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化后，可充分展現(xiàn)秸稈資源的利用價(jià)值。

（2）機(jī)械處理秸稈的技術(shù)方案。參照太湖縣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力、南方氣候特點(diǎn)、地理方位的特殊性，在進(jìn)行機(jī)械化秸稈生產(chǎn)時(shí)，融合了“三個(gè)因素”，聯(lián)合本土種植機(jī)制，結(jié)合農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)，適合于本土的農(nóng)機(jī)引入經(jīng)濟(jì)條件。秸稈機(jī)械還田的技術(shù)方法具體如下：以前茬機(jī)械產(chǎn)物為基礎(chǔ)，借助秸稈粉碎處理，將全部秸稈回用于地表，參照下茬作物的種植情況，秸稈還田處理時(shí)，采取埋茬處理方式，使秸稈與土壤處于充分混合狀態(tài)，再開展下茬油菜種植。可采取免耕播種設(shè)備，在未進(jìn)行耕地的田塊內(nèi)開展貼茬種植處理，讓秸稈全部覆蓋田間地層。秸稈還田時(shí)，需要補(bǔ)充氮肥，以此增強(qiáng)秸稈腐爛分解的整體速度，防止秸稈分解與油菜作物生長過程爭搶氮肥養(yǎng)分。配合相應(yīng)的按壓處理方法，便于排除有害氣體。此種秸稈還田法的特點(diǎn)是能夠全部粉碎處理秸稈資源，使其處于均勻播撒狀態(tài)，參照下茬種植需求，合理選擇還田形式，比如水田式、免耕覆膜式等。

（3）建立機(jī)械處理秸稈的技術(shù)體系。參照機(jī)械化秸稈處理的技術(shù)方案，逐步確定農(nóng)機(jī)處理的技術(shù)內(nèi)容。在實(shí)踐中，為保證秸稈的資源處理質(zhì)量，多數(shù)采取粉碎處理方法。填入溝內(nèi)的秸稈，均勻添加一定量的化肥，以此增強(qiáng)土壤整治效果。使用的化肥類型較多，具體包括發(fā)酵菌劑、尿素等。各類肥料在添加時(shí)均以每平方公頃為單位，發(fā)酵菌劑添加量為33.5kg±2.5kg，硫酸鉀的補(bǔ)充量為448kg，尿素用量的參考值為300kg。秸稈、肥料填充完成后，在溝內(nèi)回填一定量的土料。位于秸稈上方添加的土料，土體厚度不應(yīng)小于10cm，以此保障次年油菜種植質(zhì)量。起壟處理時(shí)，保證壟體結(jié)構(gòu)的平整性。在進(jìn)行秋季覆膜處理時(shí)，應(yīng)防止次年春季覆膜性能不足問題，多數(shù)情況下，選擇覆膜的厚度為0.0065mm±0.0015mm。覆膜后進(jìn)行打孔，將種子播入孔內(nèi)，采取密植油菜的播種方法。

（4）機(jī)械處理秸稈的重要技術(shù)節(jié)點(diǎn)。①收割油菜。在進(jìn)行秸稈還田的技術(shù)操作中，需加強(qiáng)秸稈甄選，盡量選擇木質(zhì)化不高、能夠腐爛的類型。當(dāng)田間作物處于黃熟階段時(shí)，可進(jìn)行摘穗操作。收割后，即可進(jìn)行秸稈粉碎處理，粉碎完成的秸稈資源回用于田間，可顯著調(diào)節(jié)田間養(yǎng)分，使田間含水量符合繼續(xù)播種的要求，促使秸稈處于快速腐爛的狀態(tài)。油菜達(dá)到成熟階段時(shí)，運(yùn)行油菜聯(lián)合收割農(nóng)機(jī)，高效完成油菜收割處理。太湖縣運(yùn)行的油菜聯(lián)合收割設(shè)施型號為4LYZ-2.5，其技術(shù)參數(shù)如表1所示。

此農(nóng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)不會處理秸稈，可運(yùn)行滅茬機(jī)處理，將秸稈壓倒在地表上，便于后續(xù)進(jìn)行粉碎、深埋等處理。此設(shè)備設(shè)計(jì)階段以油菜秸稈特性為思考點(diǎn)，給出了“同軸異速”的方案，內(nèi)部添加了秸稈粉碎程序。針對原有的脫粒滾筒，將其改變成兩種轉(zhuǎn)速方案。前期轉(zhuǎn)速不高，速度設(shè)計(jì)為18～25m/s，以此保證正常脫粒的運(yùn)行質(zhì)量。后期轉(zhuǎn)速滾筒，以處理油菜秸稈為目標(biāo)，轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)為50～70m/s以內(nèi)，以此保障油菜秸稈粉碎效果。此設(shè)備在運(yùn)行期間，油菜會處于前期轉(zhuǎn)速段，進(jìn)行脫粒、分離各類處理。秸稈會傳送至后期轉(zhuǎn)速段，進(jìn)行秸稈粉碎處理。秸稈粉碎處理后，會依照旋轉(zhuǎn)刀片的處理方向，放出切割處理完成的油菜秸稈碎片，將其散落于種植區(qū)各處。

②機(jī)械開溝。在秸稈深埋時(shí)，需要挖一個(gè)較深的溝，保證足量的秸稈埋入土層，改善土壤結(jié)構(gòu)整體的肥沃性，控制土壤容重量，切實(shí)增強(qiáng)土層蓄水性。開溝深度最小值為30cm，多數(shù)情況下不超過40cm。開溝寬度在50～100cm之間。保證開溝參數(shù)的平穩(wěn)性，使田間各處回填的秸稈資源均衡。

③起壟整壟。在秸稈回填完成時(shí)，進(jìn)行起壟整壟處理，將其整成梯形狀。壟體高度為20cm，壟下部區(qū)域的寬度在90～100cm之間，壟上部區(qū)域的寬度在70～80cm之間。此環(huán)節(jié)運(yùn)行的農(nóng)機(jī)為“開溝扶壟液壓翻轉(zhuǎn)犁”，機(jī)械設(shè)施型號為“TH-TLJ-40”，農(nóng)機(jī)檔數(shù)有8個(gè)，農(nóng)機(jī)重量為535kg。此農(nóng)機(jī)擁有較多功能，適用于多種田間條件，比如果園、大棚、丘陵等，配有多樣性農(nóng)機(jī)設(shè)施，包括播種機(jī)、開溝機(jī)、鏵犁等，能夠自動完成旋耕、開溝、抽水等各類操作，表現(xiàn)出較強(qiáng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適用性。此農(nóng)機(jī)配套設(shè)施較全，擁有較強(qiáng)的碎土性能。

④秸稈深埋補(bǔ)肥。由于太湖縣降水量充足，土壤內(nèi)含水量較高，為增強(qiáng)秸稈腐蝕性，提高秸稈分解速度，需補(bǔ)充一定量的肥料，以此保證秸稈利用效果。在秸稈還田處理環(huán)節(jié)中，每平方公頃田間內(nèi)秸稈翻壓量的最大值為4500kg。處理秸稈資源時(shí)，粉碎長度的檢查標(biāo)準(zhǔn)為“≥85%”。留茬處理時(shí)，其高度應(yīng)控制在10cm以內(nèi)。秸稈拋撒時(shí)，其拋撒不均勻性需控制在20%以內(nèi)。相應(yīng)添加各類肥料，以改善土壤養(yǎng)分。此環(huán)節(jié)主要運(yùn)行的農(nóng)機(jī)為“秸稈粉碎還田機(jī)”，此機(jī)械設(shè)施的喂入量為2000kg/s，割幅長度為1m，運(yùn)行損失率為0.3%，設(shè)備質(zhì)量為400kg。此設(shè)備體積不大、操作簡單，僅需一人即可操作，能夠全自動運(yùn)行秸稈喂入、秸稈粉碎鍘切等各項(xiàng)操作。此設(shè)施運(yùn)行能力為30～100馬力，留茬高度支持的范圍為5～15cm，切草長度的可調(diào)范圍為2～5cm。

⑤播種。太湖縣在甄選油菜種子時(shí)，主要選擇粒度較大、病害較少的品種，為高產(chǎn)、豐產(chǎn)提供技術(shù)條件。在前期去除了存在質(zhì)量問題的種子，借助高錳酸鉀液體進(jìn)行種子浸泡處理，以此提高播種成功性。泡種時(shí)，使液體濃度不高于5%。符合種植要求的油菜種子，對其進(jìn)行曬干處理，使其獲取充足的陽光，便于有序健康生長。播種時(shí)，依據(jù)太湖縣氣候特征，定于10月，不可早播。播種時(shí)間定好后，綜合選擇播種方式。適用于太湖縣油菜種植的方法，有撒播、苗床等方法。苗床栽培時(shí)，需要使用一定量的基肥，改善種植環(huán)境?；实目蛇x項(xiàng)較多，具體包括清糞水、復(fù)合肥等。在油菜種植之前，應(yīng)保持田間濕潤性。在添加油菜生長所需的各類肥料后，需進(jìn)行土地處理，使肥料與土地充分混合。再使用沙土包覆處理形式，確保油菜種植成功。在油菜發(fā)芽時(shí)，及時(shí)補(bǔ)充水分，維持土層含水量的充足。結(jié)合油菜田間實(shí)況，進(jìn)行除草、補(bǔ)充肥料等處理?？山柚鷻C(jī)械播種設(shè)備，進(jìn)行快速播種。結(jié)合太湖縣田間實(shí)況，綜合選擇合適的播種方案。太湖縣可采取淺層耕種、直接播種的方式，以此積極利用上茬油菜秸稈資源，相應(yīng)控制播種支出?？刹扇　八?油菜”的間隔輪換生產(chǎn)方式，具有較強(qiáng)的栽培效果，能夠顯著增加油菜產(chǎn)量。積極融合免耕栽培技術(shù)，以此全面推行機(jī)械化種植，有效控制油菜播種成本，獲取較高的種植收益。

2 太湖縣秸稈機(jī)械化處理的技術(shù)實(shí)踐分析

2.1 太湖縣域概況

太湖縣內(nèi)降水量充足，區(qū)域溫度平均值為16.4℃，區(qū)域內(nèi)降水量約為1368.4mm/年。區(qū)域內(nèi)光照時(shí)間約為1937.7h/年，溫度最大值達(dá)到40℃，溫度最小值為-12.7℃。秸稈機(jī)械處理研究組所劃定的試驗(yàn)田，以中壤土為主，土壤堅(jiān)實(shí)性測定均值為140N/cm3。利用上述秸稈處理技術(shù)，進(jìn)行油菜機(jī)械種植實(shí)踐，從土壤養(yǎng)分、土層密實(shí)性、果實(shí)產(chǎn)量各個(gè)方面，逐一分析秸稈機(jī)械還田的技術(shù)實(shí)踐效果。

2.2 機(jī)械秸稈還田與改善土壤性能的關(guān)系

（1）土壤養(yǎng)分。2019年秋季秸稈機(jī)械還田的技術(shù)處理，在2020～2022年春季，分別測定土層養(yǎng)分。太湖縣土層含水量測定范圍為：試驗(yàn)田土層0～40cm內(nèi)。各年內(nèi)試驗(yàn)田土層含水量養(yǎng)分時(shí)，秸稈深埋位置處于30～40cm的土層區(qū)域，此處養(yǎng)分相比其他位置較少，主要是秸稈資源腐敗過程，會消耗較多的水和養(yǎng)分，致使部分土層養(yǎng)分變少。由此說明：在進(jìn)行深埋秸稈時(shí)，此土層內(nèi)需適當(dāng)增加水分與養(yǎng)分，增強(qiáng)土層蓄水性，調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分組成。當(dāng)秸稈養(yǎng)分較高時(shí)，高出土層自有的養(yǎng)分量和秸稈自身的養(yǎng)分會供給土壤，使秸稈與土層的養(yǎng)分逐漸均衡。這說明秸稈擁有豐富的營養(yǎng)，太湖縣選用的秸稈擁有較強(qiáng)的蓄水能力，且含有充足的養(yǎng)分，對于調(diào)整土層營養(yǎng)性具有一定的積極作用。2019年進(jìn)行秸稈機(jī)械處理后，將其添加在試驗(yàn)田土層中，試驗(yàn)田內(nèi)各處土層的養(yǎng)分量出現(xiàn)一定變化，此時(shí)秸稈與土層之間的養(yǎng)分互動尚未完成。2020年太湖縣內(nèi)土壤養(yǎng)分量有所減少，此時(shí)試驗(yàn)田內(nèi)的養(yǎng)分總量并未發(fā)生較大變化。這說明秸稈深埋的機(jī)械技術(shù)方案成功發(fā)揮出秸稈蓄水優(yōu)勢，給予太湖縣土層持續(xù)補(bǔ)充田間所需的水分，以此防止降水量變化帶來的耕種缺水問題。2020年存放秸稈層的土層緩慢吸收秸稈內(nèi)的養(yǎng)分，補(bǔ)充油菜種植所需的養(yǎng)分。經(jīng)過機(jī)械化技術(shù)實(shí)踐，在較深土層位置，回填較多的秸稈。利用液壓翻轉(zhuǎn)犁設(shè)備進(jìn)行深化開溝，成功提高了土壤營養(yǎng)含量，使較多養(yǎng)分蓄存于秸稈處，當(dāng)土壤養(yǎng)分不足時(shí)，自主吸收秸稈內(nèi)的養(yǎng)分，以此保證田間土層養(yǎng)分量的平穩(wěn)性。秸稈還田后，土壤N肥（55.12kg/mm2）、P肥（22.23kg/mm2）、K肥（121.1kg/mm2）含量均有一定增加。

（2）土壤緊實(shí)性。測定土壤緊實(shí)性時(shí)，分別從植株行間距、植株間隔等位置分別測定土壤緊實(shí)性。太湖縣測定土壤緊實(shí)性的結(jié)果是在0～44.88cm之間。測定期間，測量間隔長度的最小值為2.5cm。利用壓力計(jì)的顯示數(shù)據(jù)kPa，客觀反映土壤緊實(shí)性。測量時(shí)，主要測定試驗(yàn)田0～50cm范圍內(nèi)，每10cm為一個(gè)區(qū)間，每個(gè)位置重復(fù)測定至少3次，獲取各處土壤緊實(shí)性的平均結(jié)果。一般耕作方法的土壤緊實(shí)性處于310～1600kPa以內(nèi)，機(jī)械處理深埋秸稈技術(shù)后，土壤緊實(shí)性處于500～1300kPa以內(nèi)。使用土壤緊實(shí)性參數(shù)，旨在客觀評判土壤屬性。在秸稈機(jī)械處理后的田區(qū)內(nèi)，0～20cm土壤緊實(shí)性相對較高，20～50cm范圍內(nèi)的土壤緊實(shí)性相比一般土層較低。0～10cm范圍內(nèi)的土壤會因土層深度增加，土壤緊實(shí)性相應(yīng)增長。10～30cm區(qū)間內(nèi)的土壤在土層深度增加時(shí)，其緊實(shí)性逐漸變小。30～50cm區(qū)段內(nèi)的土壤，土層越深，土體緊實(shí)性再次升高。試驗(yàn)田內(nèi)的土壤緊實(shí)性最大值分布在5～10cm的土層區(qū)域。經(jīng)過數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)：未添加秸稈的地層中，會因?yàn)榉N植活動，土壤緊實(shí)性逐漸變小；而深埋秸稈的地層內(nèi)，并不會發(fā)生土壤緊實(shí)性變小的情況，整體土壤密實(shí)性的變幅較小。

（3）油菜產(chǎn)量。太湖縣采取大壟多行密植播種方法，2019年進(jìn)行秸稈機(jī)械處理，深層挖溝，放入較多的秸稈后，進(jìn)行覆膜種植。2020年、2021年均處于免耕種植狀態(tài)。結(jié)合土壤養(yǎng)分情況，2022年再次進(jìn)行一次秸稈換填，深埋土層的機(jī)械技術(shù)處理，以此持續(xù)發(fā)揮秸稈機(jī)械技術(shù)的積極作用。此種技術(shù)方案顯著增強(qiáng)了油菜生長性能，確保密植種植收益，有效利用了田間土地，打造出通風(fēng)性較高、透光性較強(qiáng)的田間生態(tài)條件，以此最大程度地利用光能、水肥各類資源，獲取較高的油菜產(chǎn)量。秸稈機(jī)械深埋技術(shù)試行后，單位試驗(yàn)田內(nèi)的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重均有一定增加，籽粒產(chǎn)量大約提高了10%。這說明秸稈機(jī)械深埋技術(shù)可用于太湖縣進(jìn)行油菜增收計(jì)劃，以期獲取更多的油菜果實(shí)。

（4）油菜果實(shí)質(zhì)量。太湖縣秸稈機(jī)械深埋技術(shù)實(shí)踐中，在油菜植株高度方面，相比一般耕作的植株高出了大約17cm，徑粗大了0.08cm，出苗成功性提高了23.03%。這說明合理運(yùn)用秸稈機(jī)械深埋技術(shù)能夠有效改善土層養(yǎng)分，切實(shí)補(bǔ)充太湖縣油菜植株生長所需的各類養(yǎng)分，加速植株代謝，使其處于較好的生長狀態(tài)。

2.3 秸稈機(jī)械處理還田的技術(shù)效果

（1）運(yùn)行機(jī)械農(nóng)機(jī)，能夠深挖土層，挖出適合大量秸稈還田的空間，便于進(jìn)行秸稈還田處理。液壓翻轉(zhuǎn)犁、收割農(nóng)機(jī)各類機(jī)械設(shè)施的運(yùn)行能力較為平穩(wěn)，太湖縣進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)、秸稈處理時(shí)，并未發(fā)生設(shè)施故障問題，整體工作性較好。

（2）耕作后土層平整性較好。太湖縣試驗(yàn)田測定各處的平整性時(shí)并未發(fā)現(xiàn)平整性不足問題，測定結(jié)果符合種植要求，有助于作物生長。

3 結(jié)論

（1）收割油菜、機(jī)械開溝、整壟、播種各個(gè)環(huán)節(jié)，均需運(yùn)行機(jī)械農(nóng)機(jī)，一體化營造秸稈深埋、機(jī)械處理的有利條件，以此充分利用秸稈資源，用于改善土層性能，保證種植收益。

（2）機(jī)械粉碎秸稈、機(jī)械深層挖溝、機(jī)械深埋的各個(gè)技術(shù)處理有效調(diào)節(jié)了太湖縣田間深土層的養(yǎng)分，切實(shí)發(fā)揮出秸稈補(bǔ)充養(yǎng)分的優(yōu)勢。

（3）機(jī)械處理秸稈，將其回用于試驗(yàn)田后，能夠防止種植活動帶來的土壤緊實(shí)性變小問題，更好地維持土壤緊實(shí)性。

（4）秸稈機(jī)械處理技術(shù)用于太湖縣區(qū)種植后，試驗(yàn)田內(nèi)的籽粒產(chǎn)量相比一般耕作田的產(chǎn)量增加了大約10%，增收效益突出。

（5）在秸稈機(jī)械深埋技術(shù)實(shí)踐中，太湖縣油菜植株生長狀態(tài)較好，出苗成功性顯著提高。