玉米秸稈機械化回收技術(shù)與后續(xù)利用途徑分析

丁建華

摘 要： 秸稈回收與利用是現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要任務(wù)，秸稈資源也逐漸成為了生產(chǎn)生活中的重要資源，通過對玉米秸稈回收價值的分析，說明了秸稈回收的意義，并總結(jié)了現(xiàn)階段的秸稈回收技術(shù)和回收后的利用途徑，對秸稈回收與處理技術(shù)的發(fā)展進行了展望。

關(guān)鍵詞： 玉米秸稈;機械化;回收技術(shù);利用

中圖分類號： F323.3? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼： A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.10.015

玉米是我國的三大主要糧食作物之一，近年來，玉米在機械化和栽培技術(shù)的不斷優(yōu)化下，產(chǎn)量得到了顯著提升，在農(nóng)民獲得更高經(jīng)濟效益的同時，大量的玉米秸稈做為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的剩余資源，也受到了社會各界的廣泛關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計，我國玉米秸稈的年產(chǎn)量大約在2.3億～3.4億t，但秸稈通過不同途徑的利用率僅為30%左右，為近一步提升秸稈資源利用率，響應(yīng)國家資源循環(huán)利用的政策號召，優(yōu)化玉米秸稈回收及利用技術(shù)具有重要意義。

1 玉米秸稈的回收利用價值

玉米秸稈的營養(yǎng)成份十分豐富，經(jīng)化驗證實玉米秸稈中含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、有機質(zhì)、氮、磷、鉀等多種營養(yǎng)物質(zhì)。其中，碳水化合物的含量超過30%，有機質(zhì)含量達到15%，對玉米秸稈進行高效的回收利用能有效彌補工業(yè)生產(chǎn)原材料、畜牧業(yè)飼料、能源等資源緊缺的問題。且秸稈資源作為可再生資源，對其利用的過程更能創(chuàng)造良好的生態(tài)效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng)，有利于減輕生產(chǎn)活動對自然界的危害，形成資源循環(huán)合理利用的新局面。

2 玉米秸稈的回收技術(shù)

2.1 秸稈打捆機

現(xiàn)階段使用的玉米秸稈打捆機，按照其制捆形狀可分為方捆打捆機和圓捆打捆機兩類。隨著國家對玉米秸稈禁燒政策的嚴(yán)歷實施，近年來秸稈打捆機在我國各地應(yīng)用更為廣泛，兩種打捆機制捆技術(shù)存在明顯差異，其在我國各地的使用量也各不相同。

（1） 方捆打捆機工作需要與拖拉機配套作業(yè)完成，在作業(yè)過程中拖拉機為打捆機的運轉(zhuǎn)、制捆、放捆提供動力支持。方捆打捆機作業(yè)時，首先通過撿拾機構(gòu)將地表的玉米秸稈收集到喂入裝置，經(jīng)喂入裝置到達制捆室隨著秸稈量不斷累積，在曲柄連桿機構(gòu)反復(fù)作用的沖擊下，秸稈被壓縮成為高密度的方形狀態(tài)，然后經(jīng)捆扎機構(gòu)進行捆扎打結(jié)，完成方形捆的制捆工作，并由機具后方排放于田間。在我國推廣秸稈打捆機的初期，農(nóng)業(yè)使用的多為小方捆打捆機，其作業(yè)比較靈活，但存在制捆密度不佳、撿拾不干凈、故障率高等問題，因此，為提高撿拾效率和秸稈制捆的品質(zhì)，逐漸由大方捆打捆機所替代。方捆的形式更有利于秸稈的運輸和貯存工作，能夠在一定程度上降低運輸與貯存的成本。

（2） 圓捆打捆機的作業(yè)形式和流程與方捆打捆機近似，都需要與拖拉機配套進行作業(yè)。圓捆打捆機在秸稈撿拾和喂入后到達制捆室時，并不采用傳統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)進行壓縮壓制，而是利用滾筒的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力實現(xiàn)高密度秸稈捆的壓制。在制捆過程中，秸稈在制捆室內(nèi)因受到滾筒旋轉(zhuǎn)的離心力作用，會緊帖在滾筒外壁，而后進入的秸稈再繼續(xù)累積，然后秸稈層的厚度不斷增加，直至形成高密度的實心圓柱形狀態(tài)，然后經(jīng)捆扎打結(jié)后釋放于田間。圓捆打捆機由于其制捆工藝的不同，具有更高的作業(yè)效率，但其在放捆的過程中需停機進行，不能實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，且圓捆制捆后秸稈的密度不均勻，表現(xiàn)為外側(cè)秸稈密度高，內(nèi)側(cè)秸稈較為松散，會在一定程度上影響后期的利用效果。

2.2 飼料回收機械

為滿足畜牧業(yè)對飼料的需求，結(jié)合傳統(tǒng)的秸稈飼料制造技術(shù)，現(xiàn)代化的機械對玉米秸稈直接回收成為飼料作業(yè)，也有了較大的技術(shù)進步。按照收獲形式的不同，常用的玉米秸稈飼料回收機具包括玉米莖穗兼收收獲機和青貯玉米收獲機等。

（1） 莖穗兼收收獲機主要是能夠在完成玉米果穗收獲的同時，進行玉米秸稈同步收獲的機具，是在傳統(tǒng)的自走式玉米收獲機功能的基礎(chǔ)上，近一步完善所產(chǎn)生的機型。其通過切割刀組、切碎裝置、輸送裝置、拋送裝置來完成對玉米秸稈的同步處理。通常情況下，秸稈處理的機械結(jié)構(gòu)位于割臺和機體的下方，秸稈被刀組和切碎器粉碎后，被輸送到拋送裝置，經(jīng)由拋送裝置定向拋出到秸稈收集箱或跟隨的收集車。秸稈兼收的形式對于將秸稈應(yīng)用于牲畜飼養(yǎng)具有較大的優(yōu)勢。主要是在秸稈收集過程中，不沾泥土沙石，且切斷更為均勻，秸稈經(jīng)傳統(tǒng)的拉莖輥擠壓后其水分含量狀態(tài)更適合后期的飼料制作和貯存。

（2） 青貯玉米收獲機是直接針對牲畜飼養(yǎng)而設(shè)計的玉米收獲機，它能同時收獲玉米和秸稈，并將其粉碎后混合，形成優(yōu)于傳統(tǒng)青貯飼料的良好狀態(tài)，在收獲過程中，秸稈與玉米的比例更為合理。其營養(yǎng)成份也互相彌補。相關(guān)研究證實，玉米秸稈中的碳水化合物、有機質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的成份含量很高，單純以玉米秸稈作為牲畜飼料喂養(yǎng)，每2 kg優(yōu)質(zhì)玉米秸稈制成的飼料，能相當(dāng)于1 kg玉米籽粒飼料的喂養(yǎng)效果。青貯飼料將秸稈和玉米籽粒混合，更有利于牲畜的消化吸收和營養(yǎng)均衡。

2.3 其它秸稈處理機械

除上述秸稈回收機具外，隨著農(nóng)機技術(shù)的逐漸進步，很多功能更為細(xì)化的秸稈回收機具被設(shè)計并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。例如專門為紙質(zhì)品、人造板材、乙醇生產(chǎn)提供秸稈原料的玉米秸稈揉絲機，能夠?qū)⒔斩挼母畈纭⒂补?jié)等經(jīng)處理消除，并與秸稈一起制作成為柔軟的絲條狀結(jié)構(gòu)，以利于后續(xù)的工業(yè)使用。

3 玉米秸稈的后續(xù)利用途徑

3.1 替代傳統(tǒng)原材料應(yīng)用于工業(yè)

由于玉米秸稈中含有大量的木質(zhì)素，因此，它可以替代傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中所使用的木材、竹子、蘆葦?shù)炔牧稀Ｆ渲鲬?yīng)用途徑包括：（1）用于制造人造板材。以玉米秸稈結(jié)合傳統(tǒng)人造板材工藝制造出的纖維板具有良好的性能，且在一定程度上超過由木材制作的板材。秸稈板材具有良好的韌性，且具有表面光潔度好、成本低、易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點。（2）用于紙質(zhì)品生產(chǎn)。玉米秸稈中含有大量的纖維素，其可用于造紙過程中的草漿生產(chǎn)，通過多項工藝，將玉米秸稈中的蛋白質(zhì)和碳水化合物去除掉后，大量的優(yōu)質(zhì)纖維素能夠生產(chǎn)出強度很高的紙質(zhì)品，有利于紙質(zhì)品行業(yè)的技術(shù)變革。（3）可利用秸稈制造酒精等燃料。通過秸稈制造和提取的酒精性價比很高，且原材料易于獲得，具有廣闊的市場前景。

3.2 替代傳統(tǒng)基材用于食用菌培養(yǎng)

傳統(tǒng)的食用菌培養(yǎng)多以木材本體或木屑做為基質(zhì)，在一定程度上浪費了我國的森林資源，而玉米秸稈中所富含的木質(zhì)素和纖維素能夠作為栽培食用菌的良好基材，同時以玉米秸稈作為基材還能顯著降低食用菌的生產(chǎn)成本，且秸稈內(nèi)的營養(yǎng)成分更為豐富，食用菌的產(chǎn)品品質(zhì)更易得到保障。經(jīng)生產(chǎn)后的基材廢棄物還可以作為有機肥進行還田，有利于形成玉米秸稈多級利用的良好形式，促進農(nóng)業(yè)循環(huán)理念的進一步實現(xiàn)。

3.3 替代傳統(tǒng)能源助力生產(chǎn)生活

通過在我國各地建立以秸稈為燃料的新型發(fā)電廠，能有效利用現(xiàn)階段的秸稈資源，解決我國能源緊缺的現(xiàn)實問題。且通過秸稈處理技術(shù)的不斷進步，對玉米秸稈和其它助燃材料進行混合，經(jīng)高溫、高壓處理后，所制成的秸稈炭具有較高的燃燒熱量值，能夠減少煤炭不可再生資源的使用量。通過對玉米秸稈的集中收集處理，可將其發(fā)酵后制成沼氣，可用于農(nóng)村地區(qū)的生活燃料供給。既實現(xiàn)了秸稈資源的回收利用，又提升了農(nóng)村地區(qū)的生活水平與便利程度。同時，沼氣生產(chǎn)后的剩余沼渣也可用于有機肥還田，從而使秸稈的利用率進一步提升，減少化肥使用造成的環(huán)境污染。

3.4 進行新型飼料的加工與生產(chǎn)

除傳統(tǒng)的青貯飼料等直接將秸稈作為飼料的喂養(yǎng)形式外，可將秸稈經(jīng)批量回收后在專用機械設(shè)備的生產(chǎn)加工下，制造成多種形式的成品飼料，以提高牲畜飼養(yǎng)的便捷性，有利于與大批量牲畜飼養(yǎng)自動化的設(shè)備匹配。常見的新型秸稈飼料加工技術(shù)包括以下幾點：（1）秸稈膨化制粒技術(shù)。主要是在自動化機械設(shè)備上將秸稈粉碎切割成為指定長度的秸稈顆粒，再經(jīng)高溫、高壓處理，使秸稈水分蒸發(fā)，表面變脆，形成更具營養(yǎng)價值且口感更佳的牲畜飼料。（2）秸稈揉搓加工技術(shù)。主要是利用專用設(shè)備將秸稈拉伸揉搓后進行烘干，使秸稈整體更為均勻松散，這一飼料多應(yīng)用于奶牛養(yǎng)殖中使用，有利于奶牛對飼料的消化吸收，提高奶牛的產(chǎn)奶質(zhì)量。（3）高蛋白飼料塊技術(shù)。主要是將玉米秸稈進行機械和化學(xué)的處理，使其具有適當(dāng)?shù)挠捕群透稍锒龋业鞍踪|(zhì)含量相對更高，將其做為飼料有利于提高牲畜的健康狀態(tài)。

4 結(jié)語

總而言之，秸稈資源是極具價值的可再生資源，通過多種途徑對其進行有價值的利用，不僅能夠有效緩解現(xiàn)階段資源緊缺的問題，還有利于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，并減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的污染和對環(huán)境的破壞。相信，隨著科學(xué)技術(shù)的提升和相關(guān)研究的深入，對玉米秸稈的回收與利用將會更為科學(xué)和充分，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的總體結(jié)構(gòu)與形式也會更為合理。