農業機械在玉米秸稈綜合利用中效能提升的應用研究

現代農業生產中，農機裝備的科學應用能夠顯著提高農業生產效率和生產質量，對農業現代化發展具有十分重要的促進作用。隨著農機裝備的應用比例不斷增加，有效改變了傳統的農業作業方式和農業生產方式，促進了農業生產方案的不斷升級轉型。玉米作為我國比較常見的一種農作物，其產量和品質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副產品加工。玉米栽培面積較為廣泛，生產過程中每年會產生的農作物秸稈數量也在不斷增多，這些農作物秸稈，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環境保護具有十分重要的現實意義，所以在農業農村綠色生態發展過程中就需要加強對玉米秸稈的綜合治理，推動綠色農業生產方式的有效轉變，實現對農作物秸稈的高效利用，從而大大提高農業環境保護水平。在現實生產過程中，通過依托玉米機械對農作物秸稈進行進一步的收獲、粉碎還田或者發酵處理，既可以作為肥料，增加土壤有機質的含量，提高農作物的產量，從而減少化肥的使用量，又可以將其發酵制作成可用于牛羊等反芻類動物使用的粗飼料，利用秸稈的營養價值，從而更好地滿足草食畜牧養殖業的現代化發展，降低養殖成本，推動秸稈利用效率的提升。本文主要結合實際工作經驗，探討了幾種農業機械在玉米秸稈綜合利用中的應用，然后分析了相應的應用措施，希望通過研究對更好地提高玉米秸稈的綜合利用效率，推動農業現代化發展有所借鑒和幫助。

一、玉米秸稈綜合利用的現實意義

1、玉米秸稈綜合利用有利于環境保護

玉米秸稈綜合利用的現實意義在于其能夠有效緩解環境污染問題。傳統秸稈利用過程中農作物秸稈的焚燒會產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，保護大氣環境。此外，玉米秸稈作為一種天然的有機物質，還可以通過堆肥等方式改良土壤結構，增加土壤肥力，減少化肥的使用，降低農業生產對環境的負面影響。

2、拓展農作物秸稈利用途徑

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

3、農作物秸稈利用有利于推動農業的可持續發展

傳統農業生產方式往往存在資源浪費和環境污染等問題，而通過科學合理地利用農作物秸稈，可以實現資源的循環利用，減少廢棄物的產生。例如，秸稈還田作為有機肥料，可以有效提高土壤有機質含量，改善土壤理化性質，增強農作物的抗逆性和產量。此外，通過發展秸稈飼料產業，可以提供更多優質的飼料資源，降低養殖業對天然草地和糧食飼料的依賴，促進畜牧業和種植業的協調發展。在此基礎上，農業生產的經濟效益和生態效益將得到同步提升，推動農業向可持續方向發展。

4、玉米秸稈綜合利用有利于推動技術的創新應用

技術創新在玉米秸稈綜合利用中起著關鍵作用，尤其是隨著科技的進步，越來越多的新技術、新工藝被應用于秸稈的處理和利用中。微生物發酵技術的誕生可以將秸稈轉化為高效生物肥料，增加土壤養分；生物質氣化技術可以將秸稈轉化為清潔能源，替代傳統化石能源；納米技術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，這些技術創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。更重要的是技術創新的應用推動了農業現代化的發展，提高了農業生產的科技含量，增強了農業的競爭力。

二、農業機械在玉米秸稈綜合利用中的應用

1、機械化秸稈粉碎還田利用

①機械設備的選擇

當前機械化秸稈粉碎還田是現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過程中，常用的機械設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秸稈量和粉碎要求調整，進料口高度略高于地面，以避免吸入泥土，風機轉速、風機出口角度還可以根據粉碎程度和秸稈量調整。在設備使用之前檢查傳動系統是否正常，潤滑油是否充足，根據秸稈量和粉碎要求，選擇合適的粉碎轉速，定期檢查刀片磨損情況，并及時更換或研磨，粉碎作業完成后，需要及時清理機器內的秸稈殘留。

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、減少環境污染、促進農業可持續發展的重要措施。在進行機械化作業過程中，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，或者使用聯合收獲機一次性完成玉米的摘穗和秸稈粉碎作業，機械化粉碎作業過程中可以根據秸稈高度調整留茬高度，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，為播種創造條件。機械化秸稈粉碎還田作業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，粉碎后的秸稈應盡量與土壤混合，提高腐解效果。

2、機械化秸稈粉碎青貯發酵利用方案

①機械設備的選擇

玉米秸稈青貯發酵處理常用機械設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置為20～30cm，刀片間距0.5～1cm，喂入速度可以根據收獲機類型和功率調整，保持均勻喂入。圓捆機捆重300～500kg、捆徑1.2～1.5m、高密度，調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，調整壓力輪和拾撿輪間距。秸稈切碎機刀片轉速1500～2000r/min、刀片間隙0.5～1cm、根據切碎機功率和秸稈產量調整，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酵操作方案

青貯發酵處理過程中首先選擇新鮮、無霉變、無病蟲害的玉米秸稈，最佳收割的干物質含量為30%～35%，最高不超過40%，準備好用于稀釋青貯菌種和調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，青貯發酵過程將自動進行，發酵過程中，溫度會逐漸升高，一般在50℃左右時，所有的化學反應停止，青貯發酵完成。

3、玉米秸稈生物質氣化利用方案

①機械裝備的選擇

玉米秸稈生物質氣化利用所需要的機械設備主要包括了氣化爐、輸送設備、粉碎設備、除塵設備，其中氣化爐燃料層厚度為10～15cm，進氣量根據秸稈類型和氣化爐類型確定，爐膛溫度控制在800～1000℃，輸送設備輸送速度根據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，粉碎設備使用前調整好篩網孔徑、刀片間隙、轉速，并在處理過程中配置好除塵設備，明確最佳風量、除塵功率和濾帶張力。

②玉米秸稈生物質氣化利用方案

利用過程中選擇優質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、送風系統、排渣系統、冷卻系統、控制系統等。將粉碎后的玉米秸稈送入氣化爐，在爐內進行加熱，加熱溫度控制在500～800℃，缺氧條件下，玉米秸稈發生熱解氣化反應，生成可燃氣體，反應過程中要注重對氣化產生的煙氣進行除塵、脫硫、脫硝等處理，以滿足環保要求，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%，儲氣罐容積根據氣化爐負荷及原料處理量確定。系統在運行過程中要注重檢查氣化爐、送風系統、排渣系統等設備，加強對操作人員的安全培訓，提高操作人員的安全意識，設立應急預案，應對突發事件。

三、農業機械在玉米秸稈綜合利用中的應用對策

1、加大秸稈機械化綜合利用的扶持力度

政府應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、稅收優惠等多種支持方式，激勵農民和企業積極參與。在廣大農村地區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、處理等各個環節，確保各環節能夠高效運作。還可以通過設立專項資金，支持科研機構和企業開發新型秸稈利用機械設備，提升機械化利用水平。作為地方政府部門應該加強與金融機構的合作，提供農業機械補貼和融資服務。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備的普及率不高，導致秸稈處理效率低下。政府應根據不同區域的經濟發展水平和農業生產特點，制定差異化的補貼政策，對于經濟相對落后的地區，應加大補貼力度，減輕農民的經濟負擔，促進機械化設備的普及，鼓勵農機企業開展分期付款、租賃等多種融資方式，讓農民在資金短缺的情況下也能使用到先進的機械設備。政府也可以通過組織培訓班、技術講座等形式，提升農民對機械設備的操作技能和維護能力，確保機械設備能夠高效、穩定地運行，建立完善的售后服務體系，及時解決農民在使用設備過程中遇到的各種問題，保障機械設備的長期使用效果。

2、強化玉米秸稈機械化綜合利用的宣傳引導

為了提高農民對玉米秸稈機械化綜合利用的認識，政府和相關部門應加強宣傳引導工作，工作過程中可以通過電視、廣播、網絡、報紙等媒體多種渠道廣泛宣傳秸稈綜合利用的環保效益和經濟效益，增強農民的環保意識和參與積極性。在農村地區開展現場演示、技術講座、經驗交流會等形式多樣的培訓活動，提高農民對秸稈機械化綜合利用技術的掌握程度，還可以組織示范田、示范村等，樹立典型，發揮示范帶動作用，使更多農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、加快推進農機農藝融合技術研發

秸稈機械化綜合利用需要農機和農藝的有機結合，才能實現最佳效果。因此，應加快推進農機農藝融合技術的研發。科研機構和企業應加強合作，針對不同地區、不同作物的秸稈特性，研發適合當地的機械設備和處理工藝。例如，可以開發出適合東北地區寒冷氣候的玉米秸稈粉碎還田機械，或者適合南方潮濕環境的秸稈壓縮打包設備。同時，應加強對秸稈綜合利用技術的標準化研究，制定統一的技術規范和操作標準，確保秸稈機械化綜合利用的規范化、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業化發展

為了推動玉米秸稈機械化綜合利用的可持續發展，應積極探索市場化運作和產業化發展的路徑。政府可以通過政策引導和市場調控，培育和引進相關企業，形成以企業為主體、市場為導向、產學研用相結合的秸稈綜合利用產業體系，引導企業通過技術創新和商業模式創新，提高秸稈綜合利用的經濟效益和市場競爭力，著重開發秸稈生物質燃料、秸稈有機肥、秸稈飼料等多種產品，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業鏈，從秸稈收集、儲存、運輸、處理到產品銷售，形成閉環管理，提升整個產業的運作效率和效益。此外，應加強國際合作，引進先進的秸稈綜合利用技術和設備，借鑒國外成功經驗，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、技術展覽會等活動，搭建國內外技術交流與合作的平臺，促進技術進步和產業升級。政府還應出臺相關的法律法規，規范秸稈綜合利用市場，保護企業和農民的合法權益，確保市場健康有序發展。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業化發展，實現生態效益、經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，每年都會產生大量的農作秸稈，加強對玉米秸稈的綜合處理和綜合利用已經成為農業生產的重要環節和重要問題。玉米秸稈在綜合回收利用過程中借助現代農機裝備，將其粉碎還田或者將其粉碎之后直接進行發酵處理，可以有效改善土壤的理化性質，增加土壤有機質含量，也可以將其加工成多種飼料產品，充分發揮玉米秸稈的食用價值，從而更好地降低農作物秸稈隨意處置或者燃燒對生態環境造成的污染，減少農業生產成本，提高整體生產效益。未來隨著玉米秸稈綜合利用工作的不斷向前推進，各種現代化的農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量，將農作物秸稈綜合利用工作向著高效方向轉變，最終促進農業的整體發展。

（作者單位：233100 安徽省鳳陽縣總鋪鎮農機管理站）