玉米秸稈的機械化處理方式與再利用途徑分析

王亞芬

(梨樹縣農(nóng)業(yè)機械化學(xué)校,吉林 梨樹 136500)

0 引言

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平對我國的經(jīng)濟發(fā)展與社會穩(wěn)定影響很大，在每年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在產(chǎn)出糧食的同時也會產(chǎn)出大量的秸稈，玉米作為我國三大主要糧食作物之一，其秸稈的產(chǎn)量也十分豐富。據(jù)統(tǒng)計，我國每年的玉米秸稈產(chǎn)量可達到2.5 億t左右，約為玉米籽粒產(chǎn)量的1.6倍，是秸稈產(chǎn)量最高的農(nóng)作物之一。傳統(tǒng)的玉米生產(chǎn)過程中，農(nóng)民只重視糧食的生產(chǎn)收獲工作，對于秸稈的利用十分有限，通常只有少量的秸稈被用于生活燃料和牲畜飼養(yǎng)，絕大多數(shù)秸稈被焚燒產(chǎn)生了嚴重浪費和環(huán)境污染問題。近年來，隨著資源與環(huán)境問題的凸顯，越來越多的人們致力于秸稈利用行業(yè)，在國家政策的支持下，無論是秸稈收儲運機械還是后續(xù)的加工利用途徑都逐步建立，對玉米秸稈的資源化利用已經(jīng)開啟了新局面。

1 玉米秸稈再利用的重要性

秸稈是玉米生產(chǎn)過程中的必然產(chǎn)物，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入所產(chǎn)生的寶貴資源之一，如圖1所示，為我國不同農(nóng)作物生產(chǎn)過程的秸稈產(chǎn)量，可見玉米秸稈的產(chǎn)量位居所有糧食作物之首，玉米秸稈中含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)，對其進行利用會產(chǎn)生良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

圖1 不同農(nóng)作物生產(chǎn)過程的秸稈產(chǎn)量

對玉米秸稈進行利用，會產(chǎn)生很多積極地影響，首先，玉米秸稈中含有大量的蛋白質(zhì)、碳水化合物及微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)，是牲畜飼養(yǎng)的良好飼料，據(jù)統(tǒng)計，如果將我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的所有秸稈資源產(chǎn)量的30%應(yīng)用于牲畜飼料喂養(yǎng)，可節(jié)約5000～5500 t糧食，并增加牲畜飼養(yǎng)量達1億頭。同時，玉米秸稈中的氮磷鉀等元素及碳元素含量較高，還可應(yīng)用于燃料和肥料等眾多產(chǎn)業(yè)。積極地利用玉米秸稈資源還能減少不良處理方式造成的環(huán)境污染問題，減少生產(chǎn)過程中對環(huán)境產(chǎn)生的危害。

2 傳統(tǒng)秸稈處理的不合理現(xiàn)象

就目前而言，我國的玉米秸稈的處理方式仍存在一定問題，首先，就是秸稈焚燒問題仍然存在，盡管國家和各級地方政府大力推廣并實施了秸稈禁燒工作，但現(xiàn)階段焚燒秸稈的現(xiàn)象仍然沒有杜絕，很多農(nóng)民仍然沒有認識到玉米秸稈焚燒產(chǎn)生的危害。大量的焚燒秸稈不僅造成了資源浪費和環(huán)境污染，而且焚燒過程產(chǎn)生的高溫也嚴重破壞了土壤表層的養(yǎng)分、微生物的比例，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的長久運營。其次，我國目前的玉米秸稈收獲、利用水平仍比較低，很多秸稈直接應(yīng)用于還田，導(dǎo)致利用效益不明顯，秸稈收獲后的儲運條件不良，導(dǎo)致很多秸稈資源浪費，秸稈后續(xù)加工的技術(shù)水平不高，使秸稈產(chǎn)業(yè)整體的經(jīng)濟效益受到影響。

3 玉米秸稈的機械化處理方式

3.1 機械化切割晾曬

玉米秸稈的切割晾曬是傳統(tǒng)的秸稈處理方式，針對于人工摘穗或機械摘穗但未割斷秸稈的田地使用，主要的作業(yè)機型為玉米割曬機，其功能是針對田間站立的秸稈進行割斷和鋪放作業(yè)，該機型通常以割曬機具與拖拉機配套作業(yè)的形式進行，將機具與拖拉機裝配后，由拖拉機提供行進動力和運轉(zhuǎn)動力，作業(yè)過程通常可一次割斷2～4行的玉米秸稈，割斷后的秸稈經(jīng)輸送和釋放后以一定的規(guī)律傾倒在田間，進而實現(xiàn)晾曬。就目前而言，隨著收獲機功能的集成，玉米秸稈割曬機僅在少數(shù)地區(qū)或特定環(huán)境時仍有使用，大規(guī)模生產(chǎn)中已逐步被淘汰。

3.2 機械化粉碎處理

玉米秸稈的機械化粉碎處理多在玉米收獲的過程中同步完成，目前使用的玉米聯(lián)合收割機不僅具有玉米摘穗、收獲等功能，還能同時對玉米秸稈進行割斷、輸送、粉碎和拋撒等工作，具有秸稈粉碎功能的收獲機多為自走式聯(lián)合收獲機，有部分大型背負式收獲機也具備秸稈粉碎功能，秸稈的切碎裝置具有多種技術(shù)結(jié)構(gòu)，常見的包括旋轉(zhuǎn)刀片式、Y 形甩刀式、往復(fù)式等，根據(jù)農(nóng)藝要求，收獲機粉碎后的秸稈長度應(yīng)小于10 cm，以便于秸稈回收或還田。現(xiàn)階段的很多小型玉米收獲機采用背負式結(jié)構(gòu)，通常因為機械動力效小的限制，不具有粉碎秸稈的功能，使用這類收獲機收獲的秸稈常被割斷后散落于田間，此種情況可通過專門的秸稈粉碎機進行粉碎處理。

3.3 機械化收集處理

秸稈的機械化收集多采用秸稈打捆機實施，現(xiàn)階段使用的秸稈打捆機包括小方捆打捆機、大方捆打捆機、圓捆打捆機三類，秸稈打捆機能夠?qū)⑸⒙溆谔镩g的玉米秸稈撿拾起來，并喂入到打捆機中，秸稈經(jīng)輸送裝置進入制捆箱中，受到活塞往復(fù)壓力或離心力的作用，隨著秸稈量的逐漸累計增加，秸稈捆密度不斷增大，達到指定體積后進行捆扎與打結(jié)，并將制好的秸稈捆釋放到田間，供后續(xù)收集和輸送。

4 玉米秸稈的再利用途徑

4.1 玉米秸稈的飼料化利用

玉米秸稈中所含有的營養(yǎng)成分很適合作為牲畜飼料使用，但是在傳統(tǒng)的牲畜飼喂中，多應(yīng)用未經(jīng)處理的玉米秸稈，由于秸稈中粗纖維較高，導(dǎo)致牲畜食用和消化都相對困難，對于碳水化合物、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分的吸收也不好。通過現(xiàn)代化的秸稈加工技術(shù)，利用專業(yè)的機械生產(chǎn)線對玉米秸稈進行熟化、制粒加工，使玉米秸稈成為良好的飼料產(chǎn)品，且其適口性更好，牲畜食用易于消化吸收，在一定程度上替代了傳統(tǒng)的糧食飼喂，顯著降低了畜牧業(yè)的生產(chǎn)成本。

4.2 玉米秸稈的能源化利用

玉米秸稈含有較高的熱能，是良好的生活和生產(chǎn)燃料，在過去的農(nóng)村生活中，玉米秸稈是燒飯取暖的重要原料之一，因農(nóng)村生活水平的改善，玉米秸稈在農(nóng)村的燃料化利用程度逐漸降低。隨著秸稈回收利用工作的開展，秸稈能源化利用技術(shù)不斷進步，現(xiàn)階段可將玉米秸稈粉碎后進行高溫高壓處理，將其制造成為熱量值很高的秸稈炭，用于火力發(fā)電或集中供熱使用。同時將秸稈資源集中發(fā)酵，能夠用于生產(chǎn)沼氣，供農(nóng)村地區(qū)生活使用，生產(chǎn)沼氣剩余的沼渣也能作為肥料使用，一舉多得。

4.3 玉米秸稈的肥料化利用

玉米秸稈的肥料化利用主要有兩種形式，一是對粉碎的秸稈進行直接還田，利用機械深翻或機械旋耕實施，粉碎的秸稈與土壤均勻混合后，在土壤中微生物的作用下逐漸分解，能夠為耕地土壤提供大量的氮磷鉀元素及有機質(zhì)，有利于耕地地力的恢復(fù)并減少化肥的使用量；二是對玉米秸稈收集后堆漚制肥，通過向秸稈中加入微生物等原料，使玉米秸稈迅速腐爛，轉(zhuǎn)化成為易于利用的生物肥料，再施加于田間，在一定程度替代化學(xué)肥料的作用。

4.4 玉米秸稈的原料化利用

玉米秸稈經(jīng)過處理后還可作為良好的工業(yè)原材料，由于秸稈中的纖維素含量很高，是造紙業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料，能有效提高紙張的強度，若應(yīng)用于生活用紙，其半纖維素量約為0.58%，有利于提高紙漿的吸水效果；同時，將秸稈配以黏合劑等原料處理后，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)木材制造秸稈復(fù)合板，可應(yīng)用于生活板材、地板、家具的生產(chǎn)，且其相關(guān)制品的實際質(zhì)量與木制品相當，是木質(zhì)資源的良好替代原料；此外用秸稈纖維生產(chǎn)的包裝材料具有體積小、重量輕等優(yōu)點，且該包裝材料能夠在自然環(huán)境中天然降解，不產(chǎn)生環(huán)境污染，具有較高的應(yīng)用價值。

5 結(jié)語

玉米秸稈具有產(chǎn)量高、價格低廉的優(yōu)點，在生產(chǎn)生活的很多方面都能實現(xiàn)良好的應(yīng)用，但現(xiàn)階段我國玉米秸稈的再利用工作僅處于起步階段，各地區(qū)的實際回收、利用情況存在很大差異，造成玉米秸稈利用工作存在不均衡問題。針對這一情況，在大力研發(fā)玉米秸稈收獲和再利用技術(shù)的同時，還應(yīng)有針對性的對秸稈利用率較低的地區(qū)進行重點技術(shù)推廣和示范，使我國的秸稈再利用工作得以全面開展。與此同時，政府還應(yīng)進一步加大對秸稈回收、利用等工作的政策支持力度，進一步提高人們參與秸稈回收工作的熱情。