農(nóng)業(yè)機械在玉米秸稈綜合利用中效能提升的應(yīng)用研究

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)機裝備的科學應(yīng)用能夠顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展具有十分重要的促進作用。隨著農(nóng)機裝備的應(yīng)用比例不斷增加，有效改變了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)作業(yè)方式和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方案的不斷升級轉(zhuǎn)型。玉米作為我國比較常見的一種農(nóng)作物，其產(chǎn)量和品質(zhì)對保障國家糧食安全有著很大的幫助，其既可以作為糧食又能夠用于農(nóng)副產(chǎn)品加工。玉米栽培面積較為廣泛，生產(chǎn)過程中每年會產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈數(shù)量也在不斷增多，這些農(nóng)作物秸稈，如果得不到妥善有效地處理，隨意燃燒，隨意丟棄，將會造成不同程度的資源浪費和環(huán)境污染。玉米秸稈的綜合處理和綜合利用對資源的再利用和生態(tài)環(huán)境保護具有十分重要的現(xiàn)實意義，所以在農(nóng)業(yè)農(nóng)村綠色生態(tài)發(fā)展過程中就需要加強對玉米秸稈的綜合治理，推動綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的有效轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)對農(nóng)作物秸稈的高效利用，從而大大提高農(nóng)業(yè)環(huán)境保護水平。在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中，通過依托玉米機械對農(nóng)作物秸稈進行進一步的收獲、粉碎還田或者發(fā)酵處理，既可以作為肥料，增加土壤有機質(zhì)的含量，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，從而減少化肥的使用量，又可以將其發(fā)酵制作成可用于牛羊等反芻類動物使用的粗飼料，利用秸稈的營養(yǎng)價值，從而更好地滿足草食畜牧養(yǎng)殖業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，降低養(yǎng)殖成本，推動秸稈利用效率的提升。本文主要結(jié)合實際工作經(jīng)驗，探討了幾種農(nóng)業(yè)機械在玉米秸稈綜合利用中的應(yīng)用，然后分析了相應(yīng)的應(yīng)用措施，希望通過研究對更好地提高玉米秸稈的綜合利用效率，推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展有所借鑒和幫助。

一、玉米秸稈綜合利用的現(xiàn)實意義

1、玉米秸稈綜合利用有利于環(huán)境保護

玉米秸稈綜合利用的現(xiàn)實意義在于其能夠有效緩解環(huán)境污染問題。傳統(tǒng)秸稈利用過程中農(nóng)作物秸稈的焚燒會產(chǎn)生大量的煙塵和有害氣體，導致大氣污染，影響人們的身體健康，而通過將玉米秸稈制作生物質(zhì)燃料、飼料、肥料等進行綜合利用，可以大大減少焚燒行為，從源頭上降低污染物的排放，保護大氣環(huán)境。此外，玉米秸稈作為一種天然的有機物質(zhì)，還可以通過堆肥等方式改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，減少化肥的使用，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的負面影響。

2、拓展農(nóng)作物秸稈利用途徑

玉米秸稈的多功能性為其提供了廣闊的應(yīng)用前景，目前，秸稈不僅可以用于生物質(zhì)發(fā)電、沼氣等生產(chǎn)生物質(zhì)能源，還可以加工成秸稈板材，用于建筑材料、家具制造等領(lǐng)域，替代木材，減少森林資源的消耗。此外，秸稈還可以用于生產(chǎn)秸稈纖維素、秸稈漿等高附加值產(chǎn)品，進一步提升其經(jīng)濟價值，這些新興的利用途徑不僅可以增加農(nóng)民的收入，還能促進農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展。

3、農(nóng)作物秸稈利用有利于推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式往往存在資源浪費和環(huán)境污染等問題，而通過科學合理地利用農(nóng)作物秸稈，可以實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，減少廢棄物的產(chǎn)生。例如，秸稈還田作為有機肥料，可以有效提高土壤有機質(zhì)含量，改善土壤理化性質(zhì)，增強農(nóng)作物的抗逆性和產(chǎn)量。此外，通過發(fā)展秸稈飼料產(chǎn)業(yè)，可以提供更多優(yōu)質(zhì)的飼料資源，降低養(yǎng)殖業(yè)對天然草地和糧食飼料的依賴，促進畜牧業(yè)和種植業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益將得到同步提升，推動農(nóng)業(yè)向可持續(xù)方向發(fā)展。

4、玉米秸稈綜合利用有利于推動技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

技術(shù)創(chuàng)新在玉米秸稈綜合利用中起著關(guān)鍵作用，尤其是隨著科技的進步，越來越多的新技術(shù)、新工藝被應(yīng)用于秸稈的處理和利用中。微生物發(fā)酵技術(shù)的誕生可以將秸稈轉(zhuǎn)化為高效生物肥料，增加土壤養(yǎng)分；生物質(zhì)氣化技術(shù)可以將秸稈轉(zhuǎn)化為清潔能源，替代傳統(tǒng)化石能源；納米技術(shù)可以將秸稈中的纖維素提取出來，制備高性能的生物基材料，這些技術(shù)創(chuàng)新不僅提高了秸稈利用的效率和效益，還為解決秸稈處理難題提供了新的思路和手段。更重要的是技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用推動了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技含量，增強了農(nóng)業(yè)的競爭力。

二、農(nóng)業(yè)機械在玉米秸稈綜合利用中的應(yīng)用

1、機械化秸稈粉碎還田利用

①機械設(shè)備的選擇

當前機械化秸稈粉碎還田是現(xiàn)階段玉米秸稈利用最常見的方式之一，玉米秸稈機械化粉碎還田作業(yè)過程中，常用的機械設(shè)備主要包括玉米秸稈粉碎機、多功能秸稈粉碎機、玉米秸稈撿拾粉碎機。例如，玉米秸稈粉碎機作業(yè)過程中刀片間隙0.2～0.4mm、刀片角度10～15°、進料口寬度可以根據(jù)秸稈量和粉碎要求調(diào)整，進料口高度略高于地面，以避免吸入泥土，風機轉(zhuǎn)速、風機出口角度還可以根據(jù)粉碎程度和秸稈量調(diào)整。在設(shè)備使用之前檢查傳動系統(tǒng)是否正常，潤滑油是否充足，根據(jù)秸稈量和粉碎要求，選擇合適的粉碎轉(zhuǎn)速，定期檢查刀片磨損情況，并及時更換或研磨，粉碎作業(yè)完成后，需要及時清理機器內(nèi)的秸稈殘留。

②玉米秸稈機械化粉碎還田方案

玉米秸稈機械化粉碎還田是提高土壤肥力、減少環(huán)境污染、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。在進行機械化作業(yè)過程中，首先選擇在玉米成熟后，秸稈呈綠色，含水率在30%以上時進行秸稈粉碎還田，在不影響產(chǎn)量的情況下，及早摘穗，并連苞葉一起摘下。選擇適合的秸稈粉碎機、施肥機械、旋耕機或耙地機。在玉米摘穗后，及時進行秸稈粉碎，或者使用聯(lián)合收獲機一次性完成玉米的摘穗和秸稈粉碎作業(yè)，機械化粉碎作業(yè)過程中可以根據(jù)秸稈高度調(diào)整留茬高度，不超過15cm，秸稈的粉碎長度不超過10cm，確保秸稈粉碎徹底。在粉碎秸稈后，為提高秸稈的腐蝕效率，可以使用尿素5～8kg/667m2，增加氮源，然后使用旋耕機或耙地機將粉碎后的秸稈與土壤充分混合。在播種前進行深耕，耕深要求在20～25cm，以消除土壤架空，為播種創(chuàng)造條件。機械化秸稈粉碎還田作業(yè)過程中要注意粉碎處理之前對玉米植株進行病蟲害防治，防止秸稈傳播病蟲害，粉碎后的秸稈應(yīng)盡量與土壤混合，提高腐解效果。

2、機械化秸稈粉碎青貯發(fā)酵利用方案

①機械設(shè)備的選擇

玉米秸稈青貯發(fā)酵處理常用機械設(shè)備主要包括玉米秸稈收獲機、圓捆機、方捆機、秸稈切碎機、多功能破碎機、青貯窖壓實機、輪胎壓實機、氧氣阻隔膜、重型塑料薄膜。秸稈收獲機刀具高度設(shè)置為20～30cm，刀片間距0.5～1cm，喂入速度可以根據(jù)收獲機類型和功率調(diào)整，保持均勻喂入。圓捆機捆重300～500kg、捆徑1.2～1.5m、高密度，調(diào)整壓力輪和拾撿輪間距。方捆機捆長0.8～1.2m、捆寬0.8～1m、捆高0.5～0.7m、高密度，調(diào)整壓力輪和拾撿輪間距。秸稈切碎機刀片轉(zhuǎn)速1500～2000r/min、刀片間隙0.5～1cm、根據(jù)切碎機功率和秸稈產(chǎn)量調(diào)整，保持均勻速度。青貯窖壓實機壓力15～20kg/cm2、行駛速度0.8～1.2km/h、根據(jù)青貯窖面積和深度選擇10～20t。輪胎壓實機輪胎載重4～8t、輪胎氣壓6～8個大氣壓、行駛速度0.8～1.2km/h。氧氣阻隔膜厚度大于0.1mm，鋪設(shè)面積覆蓋整個青貯窖表面，重型塑料薄膜厚度大于0.15mm，用于覆蓋在氧氣阻隔膜之上。

②機械化秸稈粉碎青貯發(fā)酵操作方案

青貯發(fā)酵處理過程中首先選擇新鮮、無霉變、無病蟲害的玉米秸稈，最佳收割的干物質(zhì)含量為30%～35%，最高不超過40%，準備好用于稀釋青貯菌種和調(diào)整原料含水量的清水，選用適合玉米秸稈青貯的乳酸菌、酵母菌等專用菌種，輔料玉米粉、麩皮等，用于稀釋菌種和調(diào)整原料含水量。收割時，玉米留茬20cm，防止土壤中的微生物進入青貯，引起梭菌繁殖，利用機械將玉米秸稈切成1～6cm長的段，便于踩實和排除空氣，豬用青貯料以1～2cm為宜，牛羊等青貯料以4～6cm為宜。將粉碎后的玉米秸稈與清水混合，調(diào)整含水量至60%～70%，按比例將青貯菌種與輔料（如玉米粉）混合，然后均勻撒入調(diào)整好含水量的玉米秸稈中。將拌好的玉米秸稈裝入青貯窖，每裝15cm壓實1次，特別是四周和邊角。從青貯窖一頭或中間以30°斜面層層堆填，邊填邊壓，逐層壓實，行走時采取直線行駛壓平，再對角線壓實，一定要壓到邊，頂部呈丘陵狀，裝窖壓實后，用塑料膜或土封口，確保密封性。在密封后的青貯窖內(nèi)，青貯發(fā)酵過程將自動進行，發(fā)酵過程中，溫度會逐漸升高，一般在50℃左右時，所有的化學反應(yīng)停止，青貯發(fā)酵完成。

3、玉米秸稈生物質(zhì)氣化利用方案

①機械裝備的選擇

玉米秸稈生物質(zhì)氣化利用所需要的機械設(shè)備主要包括了氣化爐、輸送設(shè)備、粉碎設(shè)備、除塵設(shè)備，其中氣化爐燃料層厚度為10～15cm，進氣量根據(jù)秸稈類型和氣化爐類型確定，爐膛溫度控制在800～1000℃，輸送設(shè)備輸送速度根據(jù)秸稈料型和輸送量確定，皮帶張力達標，防止皮帶打滑或斷裂，粉碎設(shè)備使用前調(diào)整好篩網(wǎng)孔徑、刀片間隙、轉(zhuǎn)速，并在處理過程中配置好除塵設(shè)備，明確最佳風量、除塵功率和濾帶張力。

②玉米秸稈生物質(zhì)氣化利用方案

利用過程中選擇優(yōu)質(zhì)玉米秸稈作為氣化原料，要求秸稈長度適中，含水率控制在15%以下。將玉米秸稈進行粉碎，粉碎粒度控制在10～20mm。選用固定床氣化爐或移動床氣化爐，氣化爐容積為2～10m3，配置好進料系統(tǒng)、送風系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。將粉碎后的玉米秸稈送入氣化爐，在爐內(nèi)進行加熱，加熱溫度控制在500～800℃，缺氧條件下，玉米秸稈發(fā)生熱解氣化反應(yīng)，生成可燃氣體，反應(yīng)過程中要注重對氣化產(chǎn)生的煙氣進行除塵、脫硫、脫硝等處理，以滿足環(huán)保要求，將凈化后的可燃氣體收集至儲氣罐。通常情況下加熱溫度500～800℃，加熱時間2～4h，氣化反應(yīng)時間2～4h，氣化爐負荷控制在70%～90%，氣化爐壓力0.1～0.2MPa，送風量控制在氣化爐容積的0.5～1倍，除塵效率≥98%、脫硫效率≥90%、脫硝效率≥80%，儲氣罐容積根據(jù)氣化爐負荷及原料處理量確定。系統(tǒng)在運行過程中要注重檢查氣化爐、送風系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)等設(shè)備，加強對操作人員的安全培訓，提高操作人員的安全意識，設(shè)立應(yīng)急預(yù)案，應(yīng)對突發(fā)事件。

三、農(nóng)業(yè)機械在玉米秸稈綜合利用中的應(yīng)用對策

1、加大秸稈機械化綜合利用的扶持力度

政府應(yīng)加大對秸稈機械化綜合利用的政策扶持力度，提供財政補貼、稅收優(yōu)惠等多種支持方式，激勵農(nóng)民和企業(yè)積極參與。在廣大農(nóng)村地區(qū)建立完善的秸稈機械化綜合利用體系，涵蓋秸稈收集、儲存、運輸、處理等各個環(huán)節(jié)，確保各環(huán)節(jié)能夠高效運作。還可以通過設(shè)立專項資金，支持科研機構(gòu)和企業(yè)開發(fā)新型秸稈利用機械設(shè)備，提升機械化利用水平。作為地方政府部門應(yīng)該加強與金融機構(gòu)的合作，提供農(nóng)業(yè)機械補貼和融資服務(wù)。當前，玉米秸稈資源豐富，但其綜合利用率較低，主要原因之一是機械化設(shè)備的普及率不高，導致秸稈處理效率低下。政府應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展水平和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點，制定差異化的補貼政策，對于經(jīng)濟相對落后的地區(qū)，應(yīng)加大補貼力度，減輕農(nóng)民的經(jīng)濟負擔，促進機械化設(shè)備的普及，鼓勵農(nóng)機企業(yè)開展分期付款、租賃等多種融資方式，讓農(nóng)民在資金短缺的情況下也能使用到先進的機械設(shè)備。政府也可以通過組織培訓班、技術(shù)講座等形式，提升農(nóng)民對機械設(shè)備的操作技能和維護能力，確保機械設(shè)備能夠高效、穩(wěn)定地運行，建立完善的售后服務(wù)體系，及時解決農(nóng)民在使用設(shè)備過程中遇到的各種問題，保障機械設(shè)備的長期使用效果。

2、強化玉米秸稈機械化綜合利用的宣傳引導

為了提高農(nóng)民對玉米秸稈機械化綜合利用的認識，政府和相關(guān)部門應(yīng)加強宣傳引導工作，工作過程中可以通過電視、廣播、網(wǎng)絡(luò)、報紙等媒體多種渠道廣泛宣傳秸稈綜合利用的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益，增強農(nóng)民的環(huán)保意識和參與積極性。在農(nóng)村地區(qū)開展現(xiàn)場演示、技術(shù)講座、經(jīng)驗交流會等形式多樣的培訓活動，提高農(nóng)民對秸稈機械化綜合利用技術(shù)的掌握程度，還可以組織示范田、示范村等，樹立典型，發(fā)揮示范帶動作用，使更多農(nóng)民看到秸稈機械化綜合利用的實際效果，從而積極參與其中。

3、加快推進農(nóng)機農(nóng)藝融合技術(shù)研發(fā)

秸稈機械化綜合利用需要農(nóng)機和農(nóng)藝的有機結(jié)合，才能實現(xiàn)最佳效果。因此，應(yīng)加快推進農(nóng)機農(nóng)藝融合技術(shù)的研發(fā)。科研機構(gòu)和企業(yè)應(yīng)加強合作，針對不同地區(qū)、不同作物的秸稈特性，研發(fā)適合當?shù)氐臋C械設(shè)備和處理工藝。例如，可以開發(fā)出適合東北地區(qū)寒冷氣候的玉米秸稈粉碎還田機械，或者適合南方潮濕環(huán)境的秸稈壓縮打包設(shè)備。同時，應(yīng)加強對秸稈綜合利用技術(shù)的標準化研究，制定統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和操作標準，確保秸稈機械化綜合利用的規(guī)范化、標準化、科學化。

4、推進玉米秸稈機械化綜合利用的市場化運作產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

為了推動玉米秸稈機械化綜合利用的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)積極探索市場化運作和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的路徑。政府可以通過政策引導和市場調(diào)控，培育和引進相關(guān)企業(yè)，形成以企業(yè)為主體、市場為導向、產(chǎn)學研用相結(jié)合的秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)體系，引導企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新，提高秸稈綜合利用的經(jīng)濟效益和市場競爭力，著重開發(fā)秸稈生物質(zhì)燃料、秸稈有機肥、秸稈飼料等多種產(chǎn)品，拓展秸稈綜合利用的市場空間。同時，建立完善的秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈，從秸稈收集、儲存、運輸、處理到產(chǎn)品銷售，形成閉環(huán)管理，提升整個產(chǎn)業(yè)的運作效率和效益。此外，應(yīng)加強國際合作，引進先進的秸稈綜合利用技術(shù)和設(shè)備，借鑒國外成功經(jīng)驗，提升我國秸稈機械化綜合利用的水平。通過舉辦國際交流會、技術(shù)展覽會等活動，搭建國內(nèi)外技術(shù)交流與合作的平臺，促進技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級。政府還應(yīng)出臺相關(guān)的法律法規(guī)，規(guī)范秸稈綜合利用市場，保護企業(yè)和農(nóng)民的合法權(quán)益，確保市場健康有序發(fā)展。通過多方努力，共同推動玉米秸稈機械化綜合利用的市場化運作和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益的多贏。

綜上所述，在玉米栽培管理過程中，每年都會產(chǎn)生大量的農(nóng)作秸稈，加強對玉米秸稈的綜合處理和綜合利用已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)和重要問題。玉米秸稈在綜合回收利用過程中借助現(xiàn)代農(nóng)機裝備，將其粉碎還田或者將其粉碎之后直接進行發(fā)酵處理，可以有效改善土壤的理化性質(zhì)，增加土壤有機質(zhì)含量，也可以將其加工成多種飼料產(chǎn)品，充分發(fā)揮玉米秸稈的食用價值，從而更好地降低農(nóng)作物秸稈隨意處置或者燃燒對生態(tài)環(huán)境造成的污染，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高整體生產(chǎn)效益。未來隨著玉米秸稈綜合利用工作的不斷向前推進，各種現(xiàn)代化的農(nóng)機裝備也勢必會得以有效地推行，從而大大提升工作效率和工作質(zhì)量，將農(nóng)作物秸稈綜合利用工作向著高效方向轉(zhuǎn)變，最終促進農(nóng)業(yè)的整體發(fā)展。

（作者單位：233100 安徽省鳳陽縣總鋪鎮(zhèn)農(nóng)機管理站）