农机农艺融合技术在秸秆还田中的应用

刘 辉

(榆树市农业机械化学校，吉林 榆树 130400)

0 引言

作为国民经济的基础性产业，农业在国民经济中占据着重要地位。在实施农村振兴战略的过程中，我国对“三农”的发展给予了更多的关注，并逐渐增加了对“三农”的投资[1]。

秸秆是农作物生产中的一种重要的农业废弃物，在大多数农村地区主要是将秸秆收集起来当作燃料[2-3]，带来了较大的农业生态环境污染[4]，也导致了大量的有机物质资源的浪费[5]。近年来，由于科学技术的进步，更多可持续发展的农机农艺融合技术应运而生，为解决废弃秸秆造成的环境污染提供了强有力的技术支撑。农机与农艺技术既相互独立，又在实际应用中密不可分，只有在农业生产中将两者融合起来才能充分提高农业生产效率。农机技术主要是指在农业生产中为满足农艺操作而设计的农业机械装备等，农艺技术主要是指作物种植制度和相关技术。农机与农艺相结合要求在农业生产中实现农业机械与农艺要求相适应，构成高效协调的农业生产系统，保证农业生产以最低投入得到最高产出。

本研究基于农作物秸秆资源应用优势，提出基于农机与农艺技术相结合，建立农作物秸秆机械化还田的应用思路。研究结果为农作物秸秆的肥耕化利用与发展提供思路与参考。

1 秸秆机械还田与农艺结合的优势

1.1 改善农业生产环境

秸秆粉碎还田后，可以通过土壤耕翻技术将作物秸秆深翻到土壤深层，作物秸秆在土壤中逐渐发酵腐解后，会释放出各种养分与有机质，可以降低土壤密度，提高土壤的通气性，使土壤肥沃、蓬松，增强土壤与大气之间的气体交换，为作物生长提供所需的气体环境。

1.2 提高土壤肥力

秸秆还田可以补充土壤养分。作物秸秆含有一定养分和纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质和灰分元素，既有较多有机质，又有氮、磷、钾等营养元素。秸秆还田促进了微生物活动。相关研究表明，秸秆还田给土壤微生物增添了大量能源物质，微生物数量和各类酶活性也相应增加，微生物数量可增加17.5%～21.3%，接触酶活性可增加28.6%～32.5%，转化酶活性可增加31.9%～42.6%，脲酶活性可增加17%，土壤养分的有效性也有所提高。经微生物分解转化后产生的纤维素、木质素、多糖和腐殖酸等黑色胶体物，具有粘结土粒的能力，同黏土矿物形成有机与无机的复合体，促进土壤形成团粒结构，使土壤容量减轻，增加土壤中水、肥、气、热的协调能力。

1.3 实现秸秆资源化利用

传统农业生产过程中，农户为了减少农业生产工序，往往会直接将作物秸秆进行焚烧，秸秆焚烧过程中会造成严重的生态环境污染，严重时还会导致火灾发生。通过秸秆还田和秸秆深加工技术可解决秸秆焚烧造成的资源浪费与环境污染，最大限度地发挥秸秆资源的应用优势。

2 秸秆还田相关农机和农艺技术

2.1 农机配套设施

目前在小麦联合收割机、水稻联合收割机中都有配套的秸秆粉碎装置。在进行谷物收获的同时，实现秸秆粉碎、翻耕、碎土和覆盖等农艺操作。同时，通过与五铧犁、旋耕犁等配合使用，可以选择将秸秆残茬覆盖在地表成进行深埋，在提高秸秆利用率的同时，减轻作业工序与农户的劳动负担。

2.2 农艺配套技术

针对不同的农作物类型，秸秆还田方式和相关农艺措施不一致。在本研究中，选取麦田配套的农艺措施为例进行阐述。在水稻播种时，应该用镇压轮进行镇压，保证水稻生长的苗齐，在水稻管理过程中，应该施充足的底肥，复合肥以尿素为主，在进行水稻生长过程中，避免水稻倒伏，为水稻收获时期留高茬做准备。在小麦秸秆粉碎换田时应该注意以下事项。

1)及时。在玉米收获后，要在秸秆水分含量较高时及时进行粉碎和碾压，有利于秸秆快速腐烂转化。

2)细碎。要注意将秸秆充分粉碎，翻压入土。

3)秸秆粉碎撒匀。注意秸秆粉碎后均匀铺撒在土壤中，避免密集成堆。

4)增氮。在秸秆还田过程中应该适当增加氮肥，防止土壤碳氮比失调，引起生物夺氮，造成小麦前期幼苗缺氮。

3 农作物秸秆还田的典型农机具

3.1 旋耕机

在农作物秸秆还田时，应用最为广泛的是旋耕机(图1)。在旋耕机的使用与运行中，存在着正、反两种作业状态。正向作业适合于翻土，反向作业可用于秸秆还田，依据农机农艺的融合和作业要求而定。在秸秆还田时，旋耕刀轴为反向旋转，使其在田间作业中的效率显著提高，可实现秸秆的灭茬、还田、碎土、覆盖等一系列农业生产工序。

图1 旋耕机

3.2 秸秆还田粉碎机

秸秆还田粉碎机操作方法与旋耕机相似，该机使用的是甩刀，而旋耕机则是犁头。在秸秆还田粉碎机工作时，采用反向甩动方式，将秸秆切割、粉碎、倒出，实现秸秆粉碎。目前，秸秆还田粉碎机使用的刀型可以分为 L型刀、直刀、爪型刀等。直刀主要用于小麦、水稻等作物秸秆，L形刀具用于玉米秸秆。爪型刀主要用于粉碎强度高、作业中不易破碎的秸秆。在实际作业中，根据实际情况选择不同的刀具类型。

4 农机农艺融合技术在秸秆还田应用中存在的问题

4.1 对农机与农艺融合技术认识不足

农业发展与农业经济的稳步增长是保证我国国民经济的重要基础条件。传统农业生产方式无法满足目前社会发展需求，亟需引进相关先进设备提高农业生产效率，实现农业机械的优化设计需要与农艺技术的融合。但是目前农业机械设计存在与农艺技术脱节的现象，不利于我国秸秆还田机械化水平的提升和发展。

4.2 相关理论研究不足

在秸秆还田发展过程中，已经开始逐步推广农机与农艺技术的结合发展，并且在多个方面进行了实践与应用。但是由于相关理论研究不充分，导致农机与农艺技术融合在实践中存在一定的问题，如农机与农艺技术人员在实际生产中缺乏沟通与交流，对建立农机与农艺技术相互包容发展目标的认识不到位。

4.3 农机与农艺结合制度不完善

农机与农艺结合制度不完善主要表现在缺乏农机与农艺结合的组织，推行农机与农艺技术的结合需要农机和农业技术部门的密切合作与发展，但是在实践过程中，不同部门难以实现农机与农艺技术的融合推广。

5 农机农艺融合技术在秸秆还田中的应用途径

5.1 加大新型农机具的研发力度

要想实现农机与农艺技术在秸秆还田中的有效利用，首先应该加强对新型农机具的研发，着力开展研发田间作业效率高、使用简单和工作可靠性较好的农机具。在新型农机具研发过程中，应该以农艺技术为基础进行农机具的强化试验，不断优化农机技术参数与结构。

5.2 完善秸秆还田机械化生产路线

通过对农作物秸秆还田设备的不断优化与田间验证，对农业机械结构进行不断修正与优化升级，通过对不同地区秸秆还田技术路线总结，形成一套完善的秸秆还田技术路线，并通过建立相关农业生产示范区强化推广效果。

5.3 加大宣传力度

为了提高作物秸秆还田效率，应该加大宣传力度。可以在农业生产区域，通过电视、广播和网络平台等进行技术宣传与推广；另一方面可以通过开展农业技术培训班对农户进行技术培训与讲座，让更多农户了解秸秆还田的应用优势，并帮助农户了解秸秆还田相关机械的使用方法。帮助农户真正接受并了解秸秆还田技术的应用优势，为相关农艺技术和农机技术的推广与应用提供保证。

5.4 坚持示范推广

为了让更多农户了解并接受秸秆还田技术与机械使用，在农业生产中应该坚持先行示范，在农业生产中推广秸秆还田技术路线，带动农户的积极性与主动性。

5.5 加大政策扶持力度

各级政府及相关组织应该积极完善推广政策，加大财政支持力度，积极推广秸秆还田机械，鼓励相关农业生产组织和农机合作社推出秸秆还田农机作业服务，形成完善的社会服务体系。

5.6 加强复合型人才的培养

将农机与农艺技术培训并行发展，实现农机与农艺技术有机结合，保证农机与农艺技术发挥最大的效应。不同农机部门和农业种植部门应该积极配合，组织开展专项培训活动，如向农机设计人员传授先进的农艺技术，保证农机设计更加贴切农艺发展要求。同时，聘请农机专家为农艺人员讲解专业知识，让相关技术人员意识到农艺技术必须依靠农业机械完成。保证农机与农艺技术的联合培训，促进复合型人才的培养。

6 结论

在传统农业生产中，秸秆的燃烧会产生大量有害物质，与“绿色、健康、安全”的农业发展理念相违背。秸秆还田技术，利用了农机和农艺技术融合，显著降低了火灾风险，降低了温室效应和交通安全事故的发生。同时对于地表水也增加了防护、增加了土壤含水量，促进了废弃秸秆的再利用、使其变废为宝。因此，积极推动农机农艺融合技术在秸秆还田中的应用，是我国发展高效、绿色、健康、安全的农业的重要举措。