農(nóng)作物秸稈綜合利用機(jī)械化技術(shù)分析

高英華

在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)期，農(nóng)作物秸稈綜合利用機(jī)械化技術(shù)備受關(guān)注，故本文通過結(jié)合實(shí)例的方式，分析農(nóng)作物秸稈機(jī)械化粉碎還田技術(shù)和農(nóng)作物秸稈飼草加工機(jī)械化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用要點(diǎn)，并得出相應(yīng)的結(jié)論，以望借鑒。

隨著農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)豐收，農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量也會(huì)日漸增多，如果農(nóng)戶都隨意將秸稈丟棄在田地中、焚燒或者填埋，都會(huì)耗費(fèi)資源且造成環(huán)境污染，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)引發(fā)火災(zāi)，增加社會(huì)成本。對(duì)此，如果農(nóng)戶可以妥善利用農(nóng)作物秸稈中的有效成分，如碳、鉀、硅、氮、鈣、鎂、磷等元素及纖維素、半纖維素木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、氨基酸等有機(jī)質(zhì)成分，有利于改善人居環(huán)境，實(shí)現(xiàn)生態(tài)平衡和資源可循環(huán)利用。

一、寬甸地區(qū)農(nóng)作物秸稈綜合利用現(xiàn)狀分析

1、寬甸地區(qū)農(nóng)作物秸稈資源概況

寬甸地區(qū)是糧食生產(chǎn)大縣，蘊(yùn)含著豐富的農(nóng)作物秸稈資源，秸稈種類涵蓋小麥、玉米、油菜等，并且糧食種植面積為85.97 萬畝，玉米種植面積43.4 萬畝，年產(chǎn)各類秸稈54.76 萬噸。如果玉米秸稈產(chǎn)量403 公斤/畝計(jì)算，寬甸地區(qū)年產(chǎn)玉米秸稈15.53 萬噸。沒有將果樹秸稈等其他秸稈資源計(jì)算在內(nèi)，若全部囊括，秸稈總量至少在36 萬噸之上，可見，該地區(qū)農(nóng)作物秸稈綜合利用面積廣闊，并且收集與分類難度較大，工作任務(wù)繁重。

2、玉米秸稈機(jī)械化綜合利用概況

根據(jù)2019 年至2021 年這三年來玉米秸稈機(jī)械化綜合利用情況，分別展開分析，見表1。

表1 玉米秸稈機(jī)械化綜合利用情況

結(jié)合表1 數(shù)據(jù)可知，在2021 年秋季玉米秸稈機(jī)械化綜合利用率達(dá)到95.4%。同時(shí)在2019 年至2021 年已經(jīng)連續(xù)三年，實(shí)現(xiàn)秸稈機(jī)械化綜合利用效率在95%以上，可見，該地區(qū)在秸稈機(jī)械化還田、秸稈撿拾打捆、玉米青貯收獲和飼草加工等利用方式中已經(jīng)初見成效，但是還需要不斷優(yōu)化，拓寬綜合利用機(jī)械化技術(shù)途徑。

3、秸稈機(jī)械化綜合利用工作思路

我國一直以來都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，在各種農(nóng)業(yè)資源中，農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量較大，并且分布范圍較廣，類型繁多，長期發(fā)展以來，作物秸稈是農(nóng)民生活與農(nóng)業(yè)發(fā)展的可再生寶貴資源。根據(jù)2021年國家秸稈行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國秸稈資源較為豐富，可收集資源量占比居高，或?qū)⒊蔀樯镏圃斓闹饕稀＝Y(jié)合2011 年至2020 年近十年的秸稈產(chǎn)量變化情況，發(fā)現(xiàn)近十年我國秸稈產(chǎn)量穩(wěn)定在7 億-8 億噸/年，產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于玉米年產(chǎn)量。實(shí)行秸稈高值化利用和資源化利用，是我國2030 年碳達(dá)峰行動(dòng)方案的重點(diǎn)內(nèi)容。根據(jù)公開數(shù)據(jù)可知，秸稈可收集資源量占每年秸稈產(chǎn)生量的84%左右，換言之，我國每年有將近7 億噸的秸稈可以作為原料用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，若將其轉(zhuǎn)化為高值化產(chǎn)品，可以作為玉米替代資源，成為合成生物學(xué)主要原料來源。與此同時(shí)，國家與地方陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)政策，以政策為引領(lǐng)，加速推進(jìn)秸稈產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。如國務(wù)院于2021 年10 月26 日出臺(tái)了《2030 年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，明確指出：“要加大固廢綜合利用?！鞭r(nóng)作物秸稈作為農(nóng)村重要的固廢資源，根據(jù)《行動(dòng)方案》，嚴(yán)格按照行動(dòng)方案中的指示和要求貫徹落實(shí)，完善收儲(chǔ)運(yùn)體系，加強(qiáng)秸稈焚燒、填埋等不合理、不科學(xué)方式的管控。此外，2020 年至2021 年我國還出臺(tái)部分秸稈綜合利用相關(guān)政策。比如，2021 年3 月，我國發(fā)布了《關(guān)于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導(dǎo)意見》，《意見》針對(duì)如何有效提高大宗固廢資源利用效率，尤其是推進(jìn)農(nóng)作物秸稈的綜合利用率，以提質(zhì)增效為導(dǎo)向，堅(jiān)持農(nóng)用為先，有序落實(shí)秸稈肥料化、飼料化和基料化利用。此外，還應(yīng)優(yōu)化農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)，大力使用和推廣秸稈清潔能源，依靠農(nóng)作物秸稈的生物質(zhì)能來滿足農(nóng)村供暖需求。

二、農(nóng)作物秸稈綜合利用機(jī)械化技術(shù)模式

1、農(nóng)作物秸稈機(jī)械化粉碎還田技術(shù)

①秸稈機(jī)械化還田技術(shù)應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)

農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生物質(zhì)副產(chǎn)品，具有潛在的利用價(jià)值。由于以往我國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量偏低，主要用于生活燃料和飼料。但隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，人民生活水平提高以及化石能源的普及與廣泛應(yīng)用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的增強(qiáng)也帶動(dòng)了農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量，并且也減少了秸稈在燃料與飼料中的使用。而為了控制成本，很多農(nóng)戶仍然習(xí)慣采用直接焚燒或丟棄的方式處理秸稈，不僅造成土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分降低，還會(huì)污染周邊環(huán)境。有必要綜合利用機(jī)械化技術(shù)，提高秸稈利用效率和生態(tài)價(jià)值。

農(nóng)作物秸稈機(jī)械化粉碎還田是以機(jī)械化技術(shù)為載體，利用聯(lián)合收割機(jī)，安裝專門的秸稈粉碎裝置，實(shí)行秸稈粉碎、破茬、深耕和耙壓等機(jī)械化作業(yè)，并將粉碎后的作物秸稈拋灑在土壤中，利用秸稈粉碎還田設(shè)備，將秸稈粉碎，長度控制在5-8cm 左右，并將粉碎的秸稈均勻拋灑并覆蓋在地表，再利用鏵式犁或旋耕機(jī)將秸稈翻埋或旋耕入土還田，翻深達(dá)到30cm 以上，秸稈翻埋地下深度為20cm，并對(duì)翻耕地表保持平整，或者不用翻耕土地，第二年采用免耕播種方式，結(jié)果并不受影響，直接采用免耕播種機(jī)械在未耕地上直接進(jìn)行貼茬播種，使秸稈覆蓋地表。而秸稈在1-2 年內(nèi)就會(huì)腐爛轉(zhuǎn)化為肥料。這樣操作不僅有效解決秸稈還田問題，也不會(huì)阻礙第二年耕種任務(wù)。比如，本地區(qū)秸稈還田問題上采用的就是玉米秸稈全覆蓋寬窄行平免耕栽培技術(shù)，經(jīng)過實(shí)踐證明，取得顯著效果。實(shí)施方法是：利用秸稈分離處理機(jī)，將第二年播種帶田面上覆蓋的秸稈分離出來，并分為兩撥，形成寬為50cm 且沒有秸稈覆蓋的播種帶，為將來免耕播種奠定基礎(chǔ)。同時(shí)該省還大力支持和推廣秸稈還田項(xiàng)目，對(duì)于符合條件和要求的秸稈機(jī)械化還田機(jī)具全部納入農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼范疇。

此外，在秸稈機(jī)械化還田基礎(chǔ)上，增加一定量的氮肥，可以促使秸稈腐解，避免出現(xiàn)秸稈腐解與作物爭(zhēng)氮的情況。同時(shí)旱田建立與旱田秸稈還田相匹配的鎮(zhèn)壓措施，而在水田秸稈還田中，則需要在水稻插播之前，利用稻田中的水自然落干，加速有害氣體的排放。因此，借助秸稈機(jī)械化粉碎還田技術(shù)，不僅可以整合土壤中的有機(jī)質(zhì)，提高土壤肥力，蓄水保墑，防止水土流失，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。還能降低生產(chǎn)成本，確保農(nóng)作物產(chǎn)量豐收，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。此外，還能為秸稈科學(xué)處理提供可行性路徑，避免過去農(nóng)戶只能通過填埋、焚燒或者隨意將其丟棄在農(nóng)田中的方式，以此減少對(duì)環(huán)境的污染，緊跟新時(shí)代“碳達(dá)峰”行動(dòng)目標(biāo)和綠色可持續(xù)發(fā)展理念，將生態(tài)效益放在第一位，并將環(huán)保理念踐行于行動(dòng)。

②秸稈還田技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)

自2014 年開始，將秸稈機(jī)械化還田作為秸稈綜合利用的先行手段，這樣工作實(shí)施以來，并在完善的保護(hù)性耕作技術(shù)推廣、秸稈焚燒管控以及國家農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策下，秸稈還田機(jī)械化應(yīng)用數(shù)量日益增加，已經(jīng)成為秸稈綜合利用的首選方式。如在2018 年，玉米秸稈粉碎還田面積30.4 萬畝，還田秸稈12.25 萬噸，占全年可利用秸稈總量的71.72%?？梢姡摰貐^(qū)運(yùn)用秸稈還田機(jī)械化工藝技術(shù)已經(jīng)取得初步成效，結(jié)合實(shí)況，農(nóng)作物秸稈還田機(jī)械化技術(shù)可以分為稻麥兩熟制秸稈還田機(jī)械化技術(shù)、稻油兩熟制秸稈還田機(jī)械化技術(shù)兩種，并且按照作物收割、秸稈還田和下茬作物播種統(tǒng)籌細(xì)化與全面布局。

技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)如下：一是，在水稻秸稈還田水稻收割后，主要種植的作物是小麥和油菜，根據(jù)農(nóng)時(shí)來看，種植兩種作物時(shí)間不算緊張。當(dāng)收割水稻時(shí)，農(nóng)戶可以利用自帶秸稈粉碎裝置半喂入收割機(jī)或者加裝秸稈切碎裝置的全喂入收割機(jī)，將粉碎后的秸稈均勻覆蓋于田間。需要注意的是，粉碎后的秸稈長度需要控制在10cm 范圍內(nèi)，以不影響耕整土地質(zhì)量為最佳割茬高度。二是，小麥秸稈還田技術(shù)主要用于小麥?zhǔn)斋@后，由于接茬作物水稻受農(nóng)時(shí)短和季節(jié)因素，需要利用自帶秸稈切碎裝置的半喂入聯(lián)合收割機(jī)或加裝秸稈切碎裝置的全喂入聯(lián)合收割機(jī)收獲小麥，并將粉碎的秸稈均勻撒在稻田間，再用田水將秸稈泡軟后，作用于土壤，利用和拖拉機(jī)相配套的水田秸稈還田機(jī)械、旋耕機(jī)進(jìn)行土地翻耕，將田地鋪平。三是，在秸稈全量還田中，農(nóng)戶可以施加氮肥，減少磷鉀肥用量，按照每100kg 秸稈增施純氮1kg 的量來施用，以選用銨態(tài)氮或尿素為宜，也可以將有機(jī)肥與無機(jī)肥混合使用，按照7:3 的施用比例來施肥。施用時(shí)間可以選擇在機(jī)具作業(yè)之前，也可以在秸稈還田之后，嚴(yán)格以施用標(biāo)準(zhǔn)為界限，并且還需要向田間噴灑腐蝕劑，用水浸泡一周到半個(gè)月為宜，這樣有助于加速秸稈腐爛。

2、農(nóng)作物秸稈飼草加工機(jī)械化技術(shù)

秸稈飼草加工機(jī)械化技術(shù)可以有效去除和清理秸稈中有害物質(zhì)、有害病原微生物，將不利于動(dòng)物消化吸收的粗纖維轉(zhuǎn)化為利于動(dòng)物吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，滿足動(dòng)作所需營養(yǎng)成分以及畜牧業(yè)發(fā)展所需生產(chǎn)原料，有效控制飼料和勞動(dòng)力支出成本，在滿足效益需求的同時(shí)，解決“人畜爭(zhēng)糧”的矛盾。以玉米秸稈為例，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，玉米秸稈含有30%以上的碳水化合物、2%-4%的蛋白質(zhì)和0.5%-1%的脂肪，既可青貯，又可以直接作為動(dòng)作飼料，通過秸稈飼草加工機(jī)械化技術(shù)的處理，將其制作成營養(yǎng)豐富、適口性良好的畜牧飼料，可以降低30%-60%的飼養(yǎng)成本，還可以縮短飼養(yǎng)周期，加速經(jīng)濟(jì)效益轉(zhuǎn)化，不僅推動(dòng)畜牧業(yè)的發(fā)展，還能依托秸稈還田技術(shù)，創(chuàng)造良好的生態(tài)效益。比如，寬甸地區(qū)2021 年生豬存欄70082 萬頭，增長10.88%，牛存欄1.7 萬頭、羊存欄4.5 萬只、禽類存欄75.8 萬只，每年要消耗大量的飼料。但秸稈青貯量僅為10.23 萬噸，氨化量1.2 萬噸，秸稈直接飼喂利用量0.74 萬噸，共計(jì)12.17 萬噸。伴隨著畜牧業(yè)發(fā)展逐漸壯大，飼草加工所需要的秸稈數(shù)量也逐漸上升，而依靠傳統(tǒng)人工加工模式，難以及時(shí)滿足畜牧產(chǎn)業(yè)所需要的發(fā)展需求。對(duì)此，寬甸地區(qū)積極推廣和廣泛應(yīng)用秸稈飼料加工機(jī)械化技術(shù)包含秸稈飼料壓塊技術(shù)、秸稈飼料顆粒技術(shù)、青貯技術(shù)三類。分別來說：

①秸稈飼料壓塊技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)主要是通過較干的秸稈，經(jīng)過帶有粉碎裝置的機(jī)械粉碎加工后，向其添加精飼料，并依托機(jī)械壓制成塊狀的飼料。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于具有良好的適口性，能夠滿足牲畜所需的營養(yǎng)成分，并且經(jīng)過機(jī)械壓制后的飼料質(zhì)地柔軟，適合腸胃功能薄弱的動(dòng)物食用，而且這種壓制的飼料也便于運(yùn)輸，不會(huì)占據(jù)較大的空間，加速了流通率。此外，在加工過程中，還需要滿足以下要求：一是，控制好秸稈的濕度，其濕度值應(yīng)控制在總水分的20%以下，以16%-18%為宜。二是，瞬時(shí)高壓應(yīng)為20-30t/cm2。三是，加工中物料瞬間溫度應(yīng)達(dá)到90℃-130℃，并在高溫高壓條件下，滯留12-15s。

②顆粒技術(shù)：簡(jiǎn)言之，就是對(duì)難以消化的食物進(jìn)行加工，使其成為容易消化的食物，具體工序流程如下：首先，使用專業(yè)的機(jī)械設(shè)備，將秸稈粉碎，之后，將粉碎后的秸稈放入到攪拌機(jī)之中攪拌，在制成顆粒狀后，將其放入到烘干機(jī)中烘干，最后，制成飼料。在查閱資料后得知，采取此項(xiàng)技術(shù)，可以使飼草采食率大幅度提高，消化率亦如此。

③青貯技術(shù)：將秸稈放入到厭氧環(huán)境下，經(jīng)過一系列的處理后，制作成飼料。工藝流程如下：將添加劑加入秸稈中，在經(jīng)過均勻攪拌后，使其營養(yǎng)價(jià)值增加。比如：可以將適當(dāng)比例的食鹽加入青鮮秸稈飼料之中，通過這種方式，使細(xì)胞葉汁滲出，不僅能減少發(fā)酵時(shí)間，同時(shí)，還能增加乳酸菌含量，飼料的品質(zhì)和口感也會(huì)隨之提升。

三、后續(xù)工作開展建議

為促進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展，使其普及應(yīng)用，建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村和發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，基于技術(shù)發(fā)展情況，提出以下幾點(diǎn)發(fā)展建議：

1、將機(jī)械化粉碎秸稈作為重點(diǎn)

在查閱資料后得知，對(duì)秸稈汽化后，使其成為種植食用菌的環(huán)境；將秸稈加工為飼料，支持畜牧業(yè)發(fā)展；對(duì)秸稈做粉碎處理后還田，屬于當(dāng)前秸稈再利用的主要方式。若種植面積較小，則前兩種方式并不適用，此時(shí)，需要采取第三種方式，方能發(fā)揮秸稈的最大價(jià)值，同時(shí)，還能避免農(nóng)民將秸稈焚燒，引發(fā)環(huán)境問題。為此，建議有關(guān)部門在做好堵的同時(shí)，還要加強(qiáng)疏，積極推廣秸稈粉碎還田技術(shù)，同時(shí)出臺(tái)相關(guān)政策加以落實(shí)。

2、加快制定并出臺(tái)補(bǔ)貼機(jī)制

當(dāng)?shù)夭块T應(yīng)制定并出臺(tái)補(bǔ)貼機(jī)制，補(bǔ)貼對(duì)象是實(shí)施秸稈粉碎還田的農(nóng)戶。以寬甸地區(qū)為例，該地區(qū)擁有玉米收割機(jī)2000臺(tái)，如果天氣良好，作業(yè)能力為120 萬畝，機(jī)器收割率高達(dá)70%。為讓農(nóng)戶認(rèn)可秸稈粉碎還田，發(fā)揮農(nóng)業(yè)機(jī)械的作用，杜絕秸稈焚燒現(xiàn)象，建議有關(guān)部門對(duì)采用農(nóng)機(jī)收割，且實(shí)施粉碎還田的地塊給予補(bǔ)貼，將補(bǔ)貼金額定為每畝50 元，共計(jì)6000 萬元，該款項(xiàng)由政府部門承擔(dān)，并列入財(cái)政支出。同時(shí)，還要將其作為立足點(diǎn)，構(gòu)建秸稈粉碎還田技術(shù)推廣和發(fā)展體系。

此外，各級(jí)政府部門還應(yīng)設(shè)置專項(xiàng)資金，負(fù)責(zé)為當(dāng)?shù)剞r(nóng)機(jī)購置和維修提供補(bǔ)貼，比如：免費(fèi)為農(nóng)戶更換容易損壞的零部件，以保證農(nóng)機(jī)使用性能和工作效率。對(duì)于尚未安裝秸稈粉碎還田機(jī)的收割機(jī)，由政府部門補(bǔ)貼，爭(zhēng)取在第二年秋收來臨之前，使全部收割機(jī)均安裝該設(shè)備。

綜上所述，在研究后發(fā)現(xiàn)，農(nóng)作物秸稈綜合利用機(jī)械化技術(shù)，主要包括農(nóng)作物秸稈機(jī)械化粉碎還田技術(shù)和農(nóng)作物秸稈飼草加工機(jī)械化技術(shù)，兩種技術(shù)各具優(yōu)勢(shì)和適用條件。故建議政府部門結(jié)合本地區(qū)實(shí)際情況，選擇合適的技術(shù)，并通過宣傳、補(bǔ)貼等政策的落實(shí)，使秸稈綜合利用機(jī)械化技術(shù)不斷普及應(yīng)用，以解決秸稈焚燒引發(fā)的一系列問題。