玉米秸秆综合利用机械化技术研究

范玉萍

摘要：玉米秸秆是不可多得的可再生资源，其综合利用前景非常广阔。详细阐述玉米秸秆“五化”利用模式，指出需要技术配套、性能适宜的机械化手段，才能实现良好的秸秆利用效果。

关键词：秸秆；玉米；综合利用；机械化

中图分类号：S513 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）10-0041-02

2015年，我国玉米产量达到2亿t，按照玉米与秸秆比1.0∶1.3～1.0∶1.6计算，大约产生玉米秸秆2.6～3.2亿t。传统的秸秆利用方式主要是作为燃料和饲料加以消耗，随着农村经济和能源结构的调整，畜牧业集约化，燃料使用多样化，如今传统方式每年能够消耗利用的秸秆数量已不到总量的1/3。大量的秸秆作为废弃物乱堆乱放，一些农民为了方便耕种，往往野外点火一烧了之，造成环境污染和安全隐患。各级政府虽三令五申，甚至罚款、拘留，但仍难以阻止此类现象的不断发生。为此，很多地方农业部门也动脑筋、想办法，“化堵为疏”“变废为宝”，为秸秆找出路，但很多方式往往因为技术、成本等问题难以持续，而缺乏相应的机械化手段是造成这一现象的主要因素。

按照农业部提出的玉米秸秆“五化”利用模式，即肥料化、饲料化、燃料化、基料化、原料化，可以看出玉米秸秆的综合利用前景非常广阔，是不可多得的可再生资源。在各种模式的很多环节中，都需要技术配套、性能适宜的机械化，才能实现良好的利用效果。

1 秸秆“肥料化”

玉米秸秆根茬还田是玉米秸秆的主要利用途径之一，也是实施保护性耕作、促进农业增产增收的重要方式。秸秆中含有粗纤维和丰富的氮、磷、钾等微量元素，属于天然的土地“滋补营养品”，通过粉碎或堆沤还田，可以明显增加土壤有机质，使土壤结构变得疏松、孔隙增大，改善土壤水、肥、气、热等物理性状，增肥地力，改良土壤。实践证明，秸秆还田对于保持土地生产能力的持续性、治理盐碱地和中低产田改造，是最为可行的高效率、低成本、易推广的农艺措施。

若要取得良好的秸秆还田农艺效果，就必须设计科学合理的机械化作业流程，设定符合本地农艺要求的作业参数。例如，其主要流程为机械化收获—秸秆粉碎—旋耕（深松）整地—免耕施肥播种等，需要考虑的技术参数主要有还田时间、粉碎长度、还田量、配套措施等，还要综合考虑减少机组进地次数和降低作业成本等。还田时间应在保证玉米产量和品质的前提下，尽早收获果穗和粉碎秸秆，以利于秸秆腐解还田。收获时应以玉米收获机配置粉碎装置一次作业为佳，秸秆粉碎长度应不大于10 cm，细碎为宜，根茬高度不大于12 cm（高茬覆盖的除外），如粉碎效果不理想，也可在收获后采用秸秆粉碎机单独作业。秸秆还田量一般以30%～50%为宜，如还田量过大影响后期农艺作业时，可采用秸秆搂草机和捡拾打捆机联合作业，回收过量秸秆。配套措施主要有撒施秸秆腐熟剂、增施速效氮肥；采用旋耕机、圆盘耙、深翻犁或深松机进行相应的混土、翻埋、松土、镇压等作业，防止秸秆散失并加速秸秆腐解；播种时宜采用具有良好通过性和作业效果的免耕施肥播种机；后期機械化药剂除草时应注意地面秸秆的遮挡作用，人工清除或进行补充除草。

2 秸秆“饲料化”

有关化验结果表明，玉米秸秆含有30%以上的碳水化合物、2%～4%的蛋白质和0.5%～1.0%的脂肪，营养丰富，总能量与牧草相当。对食草动物而言，2～3 kg的玉米秸秆增重净能相当于1 kg的玉米籽粒，特别是经青贮、黄贮、微贮、氨化或糖化等处理后，可提高利用率、采食率和消化率，降低了饲养成本，效益更为可观。因此，对玉米秸秆进行精细化的加工处理，制作成高营养、耐贮藏的牲畜饲料，不仅有利于发展畜牧业，而且通过秸秆过腹还田，更具有良好的生态效益和经济效益。

现在的秸秆“饲料化”技术和机械化手段有多种，必须因地制宜采用合适的方式进行秸秆处理。首先是回收、制备秸秆原料，一般采用玉米收获机、秸秆搂草机、秸秆打捆机联合作业，回收田间过剩的碎秸秆；青饲玉米可直接使用青饲料收割机粉碎、收获；已经收割回收的玉米整秆可使用秸秆切草机进行铡切、粉碎。机械化回收、制备秸秆原料的要求是粉碎程度适当、含土率低。秸秆“饲料化”加工技术主要有几种，一是利用秸秆揉丝粉碎机将秸秆揉搓粉碎成丝状，混合添加精饲料直接饲喂牲畜；二是采用秸秆饲料颗粒机组进行粉碎、搅拌和挤压成型，通过加入添加剂或生物菌剂，以及高温挤压的熟化作用，可使秸秆饲料颗粒具有消化率高、应用范围广和便于储运的特点；三是贮藏发酵，将秸秆铡切粉碎到相应程度，调节水分、添加氮素或生物菌剂、密闭贮藏，通过“青贮”“黄贮”“微贮”或氨化等，获得优良的饲料；四是“裹包贮藏”，采用秸秆打包机对粉碎的秸秆进行打包，同时调节水分、添加生物菌剂等，并使用包膜机进行包膜密封，即可制成营养丰富、便于储运的牲畜饲料——“草罐头”。

3 秸秆“燃料化”

玉米秸秆经过加工处理作为燃料，热值可达

15 906.2～17 580.5 kJ/kg，相当于0.5～0.7 kg的标准煤，而且升温更快、成本更低、废气排放更加环保。其应用模式主要有：一是采用秸秆搂草机、秸秆打捆机联合作业，将玉米秸秆加压打捆，直接作为生物质发电的燃料；二是将秸秆粉碎，与添加物混合生成清洁能源——沼气，或将粉碎秸秆经过气化炉热解、氧化和还原反应转变成可燃气体；三是将玉米秸秆粉碎后，使用秸秆燃料成型机进行热压、增密、成型，制成块棒状生物质燃料——“秸秆煤炭”，它具有比重大、热值高、燃烧好、成本低、使用方便、洁净卫生等优点，便于贮存和运输，是一种应用广泛的新型环保、清洁、可再生燃料。

4 秸秆“基料化”

秸秆基料（基质）是指以秸秆为主要原料加工或制备的，既能为动物、植物及微生物生长提供良好条件，也能提供一定营养的有机固体物料。玉米秸秆含有丰富的纤维素和木质素等有机物，是栽培食用菌的好材料，其经过秸秆粉碎机处理成适当大小的碎块，再通过添加辅料、拌料、灭菌、接种等一系列加工，配制成食用菌的栽培基料。生产鲜菇后剩余的蘑菇糠是一种带菇香味的富含营养的菌体蛋白饲料，也可作为优质有机肥还田。目前，利用秸秆基料种植食用菌技术成熟，资源效益和经济效益较高，该项技术的应用推广可使农业资源多级增值，既能大量利用玉米秸秆，又能节省林木资源，减少环境污染，增加农民收益。

5 秸秆“原料化”

由于玉米秸秆的纤维含量高、组织结构强，通过加工可成为性状优良的天然原料：一是作为生态造纸的主要原料；二是用作建筑装饰材料，如秸秆轻体门板、轻型墙体隔板等；三是生产可降解的包装材料，如一次性餐具、快餐盒等；四是生产工业原料淀粉、酒精等。其主要作业环节有输送、粉碎、搅拌、挤压及工业处理等，都需要相应的作业机具。

6 结语

从玉米秸秆综合利用的主要技术路径来看，无论是就地直接还田，还是收集转移出田间资源化综合利用，都需要农业机械化的全面配合，使用相关的作业机组分别完成收集、运输、铡切、粉碎、打包、搅拌混合、挤压成型等各种处理任务，其作业质量也直接决定了秸秆利用模式的成败。因此，有待于进一步研究，以促进玉米秸秆综合利用与机械化技术的相辅相成。

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