甘蔗葉機械化粉碎技術與多途徑應用分析

0 引言

甘蔗是多年生實心草本植物，是我國重要的糖料作物，2020年我國甘蔗種植面積達到135萬hm

，甘蔗產量超過1.08億t。甘蔗高產的同時，在每年收獲后，大量甘蔗葉被遺棄在田間，甘蔗葉的利用缺少途徑，常常通過焚燒方式進行處理，焚燒過程會產生大量懸浮顆粒物、一氧化碳、氮氧化物等有害物質，會造成較為嚴重的環境污染，同時也造成了資源浪費。隨著國家對農業生產過程環保要求逐漸提升，在甘蔗生產區也實施了甘蔗葉禁燒的相關規定，積極鼓勵蔗農有效利用甘蔗葉。綜合來看，甘蔗葉中含有大量的可利用成分，對甘蔗葉進行有效利用不僅能降低利用不當造成的環境污染問題，還能為蔗農創造更大的經濟效益，合理利用甘蔗葉這一可再生資源具有積極意義。

1 甘蔗葉的特征與利用價值

甘蔗葉是甘蔗產出的附屬產物，產量很大，甘蔗葉中含有大量有價值成分，若能被有效利用，能夠有效補充現階段生產生活資源供給。甘蔗葉中包含的營養成分包括多糖、氨基酸、纖維素、木質素、有機酸、黃酮、N、P、K等，對甘蔗葉進行有效利用具有以下價值優勢。1)甘蔗葉的收購成本低，可作為原材料替代類似的原料，例如甘蔗葉中的全纖維素含量高達69.5%、木質素含量達17.2%，合理利用情況下能有效替代傳統木材、草料等材料，降低企業的生產成本；2)將甘蔗葉粉碎后還田，能夠有效提升土壤中的營養成分，降低化肥用量，提升地力；3)甘蔗葉的利用減少了焚燒帶來的污染，環保效益和社會效益明顯，更有利于蔗田周邊的環境保護。

文獻[6]中闡述了測量有源相控陣天線G/T值的方法，其中天線的G值可由天線測試系統測量得到，天線增益測得40.1 dB，該增益包含天線的鏈路放大量，由天線的各通道增益可計算得鏈路放大量為26.6 dB，因此天線實際增益為13.5 dB。在測量噪聲功率時，將有源相控陣天線的方位偏開，俯仰轉到測量的仰角上(以保證有源相控陣天線接收不到標準增益喇叭的發射信號)，在此條件下測得的噪聲功率偏大(因為有源相控陣天線的遠副瓣依然可以接收到微弱的信號)。按照文獻[6]的方法測得G/T值為-11.89 dB/K，因此T為345.9 K，換算得到噪聲系數為3.41 dB。

留守兒童問題愈演愈烈，有關部門為此出臺了相應政策，確保外出務工人員的子女能夠接受良好的教育。近年來，南陽市一些區縣學校開始逐漸削減借讀費，但是仍有一些學校未給這些孩子提供就讀的機會，他們認為這些孩子會給學校帶來升學負擔，降低升學率。因此，有關教育部門應不斷完善制度，如政府積極鼓勵城市中的學校接收外來務工人員子女入學，并制定一系列實質性的獎勵政策，以達到預期效果，在不斷改進體制的同時讓更多留守兒童可以在父母身邊享受到教育資源［5］。

輻射環境監測，主要就是借助當前先進的科學金屬手段，進而實時監測環境當中的污染物，深入研究分析其定量以及定性，發現其中的變化規律，進而采取有效措施，有效改善環境質量。從本質上來說，輻射環境監測，其實是一項政府行為，上級政府部門通過借助先進的技術手段，進而有效的監測到所存在的一些破壞環境均衡以及違反環境法律的行為，在這一過程當中，所監測到的一系列的數據，能夠對輻射環境起到良好的監督以及舉證的作用。

2 甘蔗葉處理與利用研究

肥料化利用是甘蔗葉資源利用的最直接途徑，肥料化利用主要有兩種形式：一是粉碎后直接還田；二是粉碎后收集堆漚制肥。由于甘蔗葉的產區以熱帶、亞熱帶為主，直接還田的氣候條件較為適宜，甘蔗葉在土壤中腐敗速度較快，基本不會對第二年的甘蔗生長產生不利影響。表1所示為粉碎還田與焚燒還田的主要參數對比，可見粉碎后直接還田對于甘蔗的產量提升具有積極作用。堆漚制肥的方式主要應用于不適于直接還田的地區，或需利用堆漚制備沼氣或其他資源的場合，可將堆漚后的廢料作為肥料直接還田。

3 甘蔗葉的機械化粉碎技術

3.1 粉碎價值

粉碎設備有兩種驅動形式，一是利用拖拉機驅動，多為田間直接粉碎；二是電機驅動，多為場地固定粉碎機。粉碎設備的結構包括撿拾或喂入機構、輸送機構、粉碎刀架、輸出機構等。其中粉碎刀架技術是決定甘蔗葉粉碎質量的關鍵因素。根據粉碎刀具形式和結構的不同，現階段甘蔗葉粉碎設備主要包括直刀粉碎機、甩刀粉碎機、錘爪式粉碎機、L型刀片粉碎機、鞭式粉碎機等

。

3.2 粉碎設備的類型與特征

粉碎處理是甘蔗葉有效利用的基礎工作，現階段甘蔗葉的粉碎主要有兩種形式，一是田間直接粉碎，這種方式主要用于還田處理，粉碎后的甘蔗葉通過機械化深翻作業能夠與土壤實現充分混合，利于甘蔗葉在土壤中的腐化過程；二是將甘蔗葉集中收集后利用專用粉碎機械進行集中粉碎，這種方式避免了田間粉碎時甘蔗葉中混有過量的泥土、砂石等雜物，有利于更好保證甘蔗葉凈度。

4)L型刀片粉碎機。L型刀片粉碎機的刀片形狀類似L，刀刃與橫向刀刃所成角度可在60°～90°之間調整和選擇，L型刀片粉碎機是針對田間粉碎作業專門進行的升級和研發，與普通甩刀粉碎機相比，L型刀片粉碎機能更好地破碎田間殘留的甘蔗，降低甘蔗葉在田間直接粉碎的根茬阻力影響，提高作業效率，降低能耗。

5)鞭式粉碎機。鞭式粉碎機多用于田間粉碎，其刀具呈多節布置，通常包括2～3節的刀片組成，鞭式刀片具有一定的柔性，在刀軸高速旋轉下既能起到切割甘蔗葉的作用，又能起到抽打作用，能夠有效切碎蔗葉，并利用鞭式刀片的長度實現根茬等較硬結構的粉碎，能夠一次作業達到免耕播種或粉碎還田的農藝要求。

3)錘爪式粉碎機。錘爪式粉碎機與刀片粉碎機原理存在一定差異，以錘爪作為粉碎部件，錘爪既具有一部分撕剪的能力，還具有很強的沖擊捶打能力，在高速旋轉過程中，錘爪的慣性力更大，能夠對甘蔗葉產生搗碎效果，具有良好的粉碎質量，且錘爪體積大、硬度高使用壽命長，不易損壞。但錘爪式粉碎機所需配套動力大，能耗更高。

2)甩刀粉碎機。甩刀粉碎機是在直刀粉碎機技術上進行的改良，用以進一步提高甘蔗葉的粉碎效率，更適合大量甘蔗葉的高效率粉碎作業。甩刀粉碎機根據甩刀形狀的不同，種類也存在一定差異，常用的甩刀類型包括Y型甩刀和T型甩刀兩類。Y型甩刀開刃方向多角度，有效增加了粉碎過程的剪切效果，且運轉過程阻力小，有利于高效率粉碎；T型甩刀既有縱向刀刃又有橫向刀刃，能實現兩個方向同時切割的效果，其多用于精細粉碎的設備使用，該機型通常結構復雜，以固定式大型粉碎設備為主。

1)直刀粉碎機。直刀粉碎機在我國農業生產中應用較為廣泛，其工作過程通常依靠刀軸的快速旋轉實現對甘蔗葉的劃切。為保證粉碎質量，直刀粉碎機的刀片安裝間距較小，刀片的排列密度大，對于甘蔗葉粉碎效果較好，且結構簡單，能滿足大部分甘蔗葉再利用的粉碎質量要求，但對于部分需要精細粉碎的場合則不適用，且粉碎效率相對較低。

劉凱玉[27]研究了經過堿化和氨化處理秸稈的奶牛瘤胃NDF降解率，結果表明，堿化秸稈的NDF有效降解率顯著高于干秸稈（P＜0.05），而且堿化秸稈的NDF慢速降解部分較氨化秸稈提高了17.25%。Pan等[28]的研究表明，尿素和氫氧化鈉處理都會提高秸稈的NDF的有效降解率，但氫氧化鈉的作用更明顯。華金玲等[29]以成年公羊為基礎研究了氨化秸稈各時間段的NDF降解率，試驗表明氨化秸稈的NDF降解率顯著高于相應時間點的未處理秸稈，NDF的最大降解量提高了22.83%。孫國強等[30]指出，將尿素和氫氧化鈣按玉米秸風干質量的4%添加時，72 h NDF瘤胃降解率顯著高于未處理玉米秸。

4 甘蔗葉的合理應用途徑

4.1 肥料化利用

近年來，甘蔗葉的價值得到了社會認可，其再利用工作也得以有效開展，很多學者根據甘蔗葉的組成成分展開研究，為甘蔗葉的科學處理、加工、利用豐富了理論基礎。徐振華

針對蔗葉柔性刀切斷還田機展開研究，利用LS-DYNA有限元分析軟件對粉碎過程進行了仿真，證實了主刀輥順時針旋轉，從刀輥逆時針旋轉的最優工作方式，得到了粉碎過程蔗皮的最大應力值為2.68 MPa，蔗芯的最大應力值為0.57 MPa，為柔性刀結構參數的優化提供參考。鄭勇等

針對甘蔗葉剪切特性展開研究，利用電子萬能材料試驗機對甘蔗葉進行剪切試驗研究，明確了甘蔗葉葉鞘、葉脈、葉薄片各個位置的剪切力學特性，統計并獲得了甘蔗葉抗剪切強度和剪切模量，為粉碎質量的提升創造有利條件。文少白等

針對甘蔗葉不同還田方式對土壤養分的影響進行了實驗研究，利用動態監測甘蔗葉粉碎、焚燒和深埋不同還田方式，統計了甘蔗生長過程的差異性特點，證實了粉碎還田和深埋還田對于提高甘蔗產量的意義。艾浩

利用甘蔗葉特性研究了活性炭的制備方法，明確了制備過程的最佳工藝條件，并對制備成的活性炭吸附性能進行了試驗驗證。付志濱

以組合堿的形式對甘蔗葉進行預處理，探索酶解的最佳條件，通過正交優化實驗明確了組合堿預處理條件為組合堿體積比4∶1，并得出了酶解的最佳溫度、預處理時間等參數，有效縮短了反應時間。

4.2 飼料化利用

甘蔗葉中富含粗纖維、脂肪、蛋白質、礦物質、維生素等營養物質，且含糖量相對于其他植物葉片或秸稈更高，將其應用于農業畜牧業作為飼料使用十分適宜。將甘蔗葉與其他糧食或植物原料進行混合，或將其進行氨化、青貯處理，能進一步提高飼料的適口性和營養含量，同時降低牲畜飼喂過程的飼喂成本，降低企業的經營投入。

4.3 能源化利用

甘蔗葉的能源化利用具有多種形式，從應用過程的消耗量來看，主流的能源化利用形式包括：沼氣制備和直燃發電兩種。由于甘蔗葉的纖維化含量平均可達69.5%左右，十分適合利用堆漚發酵的方式制備沼氣，相對于普通的秸稈、草木堆漚，其沼氣產生量更高。此外，我國南方地區近年來建設了多個甘蔗葉直燃發電項目，實現了甘蔗產區的蔗葉就近能源化利用。

急性腎功能衰竭是由于多種原因導致患者體內的腎小球濾過率持續或突然的下降，從而使患者的腎臟在短時間內無法正常排泄。急性腎衰竭是繼發于嚴重感染、創傷、休克，中毒和溶血等多種原因導致的急性腎損害的總稱。在患者的急性腎衰竭的救治方法中，血液凈化能夠起到非常關鍵的作用。血液凈化方法基本類型有腹膜透析、血液濾過和血液透析三類。在應用血液透析療法的治療過程當中，循證護理對急性腎衰竭的治療起到一定作用。為探究急性腎功能衰竭應用血液透析療法的循證護理效果，本研究對我院2017年2月—2018年1月收治的60例急性腎功能衰竭患者的護理方式及效果進行探討，現將研究結果報道如下。

4.4 醫藥原料利用

甘蔗葉中含有能被醫藥企業利用的活性成分，從甘蔗葉中能夠提取出黃酮類、多酚類、多糖類、過氧化物酶類、苷類等抗氧化成分，具有降血糖、抗菌、抗神經類炎癥等藥用價值。甘蔗葉相對于傳統的中藥藥材更易獲取，收集成本更低，其所能提取的有價值成分較高，將其提取物應用于醫藥產業能夠有效降低醫藥企業的原材料成本。

4.5 制備活性炭

活性炭制備是利用甘蔗葉轉換為高價值產品的新思路，通過將甘蔗葉與指定濃度的活化劑進行混合，利用恰當的浸泡時間、料液成分和溫度控制，使甘蔗葉在適當的環境條件下完成熱解。研究表明活性炭的制備溫度為700 ℃，活化時間60 min，在恰當的料液比下能夠形成大量的微米級孔隙，達到良好的吸附能力要求。

5 結語

綜上所述，甘蔗葉做為蔗田生產的附屬產物，具有高產、高利用價值的特點，為避免農業生產過程造成甘蔗葉資源的浪費，應以甘蔗產區農業主管部門為主導，積極引導農民參與甘蔗葉的利用工作，并為甘蔗葉回收利用相關設備的生產企業、轉化利用企業創造便捷的政策條件和技術支持。幫助甘蔗葉得到有效合理的利用，使甘蔗生產的經濟價值和社會價值得到進一步提升。

[1] 徐振華.蔗葉還田機柔性刀工作過程仿真研究[D].廣州：華南農業大學,2016.

[2] 鄭勇,李玲,焦靜,等.甘蔗葉剪切特性研究[J].農機化研究,2017,39(9):174-178.

[3] 文少白,葛暢,李明,等.甘蔗葉不同還田方式對土壤養分的影響[J].熱帶作物學報,2017,38(8):1423-1426.

[4] 艾浩.甘蔗葉活性炭的清潔制備方法、性能及其應用研究[D].南寧：廣西師范大學,2013.

[5] 付志濱.甘蔗葉的組合堿預處理和發酵產乙醇研究[D].廣州：暨南大學,2019.

[6] 付雪高.甘蔗葉粉碎還田機關鍵部件研究[D].?？冢汉Ｄ洗髮W,2010.