農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)在秸稈還田中的應(yīng)用

劉 輝

(榆樹(shù)市農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校，吉林 榆樹(shù) 130400)

0 引言

作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要地位。在實(shí)施農(nóng)村振興戰(zhàn)略的過(guò)程中，我國(guó)對(duì)“三農(nóng)”的發(fā)展給予了更多的關(guān)注，并逐漸增加了對(duì)“三農(nóng)”的投資[1]。

秸稈是農(nóng)作物生產(chǎn)中的一種重要的農(nóng)業(yè)廢棄物，在大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)主要是將秸稈收集起來(lái)當(dāng)作燃料[2-3]，帶來(lái)了較大的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染[4]，也導(dǎo)致了大量的有機(jī)物質(zhì)資源的浪費(fèi)[5]。近年來(lái)，由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，更多可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為解決廢棄秸稈造成的環(huán)境污染提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)既相互獨(dú)立，又在實(shí)際應(yīng)用中密不可分，只有在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中將兩者融合起來(lái)才能充分提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。農(nóng)機(jī)技術(shù)主要是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為滿足農(nóng)藝操作而設(shè)計(jì)的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備等，農(nóng)藝技術(shù)主要是指作物種植制度和相關(guān)技術(shù)。農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合要求在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械與農(nóng)藝要求相適應(yīng)，構(gòu)成高效協(xié)調(diào)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以最低投入得到最高產(chǎn)出。

本研究基于農(nóng)作物秸稈資源應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提出基于農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)相結(jié)合，建立農(nóng)作物秸稈機(jī)械化還田的應(yīng)用思路。研究結(jié)果為農(nóng)作物秸稈的肥耕化利用與發(fā)展提供思路與參考。

1 秸稈機(jī)械還田與農(nóng)藝結(jié)合的優(yōu)勢(shì)

1.1 改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境

秸稈粉碎還田后，可以通過(guò)土壤耕翻技術(shù)將作物秸稈深翻到土壤深層，作物秸稈在土壤中逐漸發(fā)酵腐解后，會(huì)釋放出各種養(yǎng)分與有機(jī)質(zhì)，可以降低土壤密度，提高土壤的通氣性，使土壤肥沃、蓬松，增強(qiáng)土壤與大氣之間的氣體交換，為作物生長(zhǎng)提供所需的氣體環(huán)境。

1.2 提高土壤肥力

秸稈還田可以補(bǔ)充土壤養(yǎng)分。作物秸稈含有一定養(yǎng)分和纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)和灰分元素，既有較多有機(jī)質(zhì)，又有氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素。秸稈還田促進(jìn)了微生物活動(dòng)。相關(guān)研究表明，秸稈還田給土壤微生物增添了大量能源物質(zhì)，微生物數(shù)量和各類(lèi)酶活性也相應(yīng)增加，微生物數(shù)量可增加17.5%～21.3%，接觸酶活性可增加28.6%～32.5%，轉(zhuǎn)化酶活性可增加31.9%～42.6%，脲酶活性可增加17%，土壤養(yǎng)分的有效性也有所提高。經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生的纖維素、木質(zhì)素、多糖和腐殖酸等黑色膠體物，具有粘結(jié)土粒的能力，同黏土礦物形成有機(jī)與無(wú)機(jī)的復(fù)合體，促進(jìn)土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤容量減輕，增加土壤中水、肥、氣、熱的協(xié)調(diào)能力。

1.3 實(shí)現(xiàn)秸稈資源化利用

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，農(nóng)戶為了減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工序，往往會(huì)直接將作物秸稈進(jìn)行焚燒，秸稈焚燒過(guò)程中會(huì)造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境污染，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。通過(guò)秸稈還田和秸稈深加工技術(shù)可解決秸稈焚燒造成的資源浪費(fèi)與環(huán)境污染，最大限度地發(fā)揮秸稈資源的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2 秸稈還田相關(guān)農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝技術(shù)

2.1 農(nóng)機(jī)配套設(shè)施

目前在小麥聯(lián)合收割機(jī)、水稻聯(lián)合收割機(jī)中都有配套的秸稈粉碎裝置。在進(jìn)行谷物收獲的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)秸稈粉碎、翻耕、碎土和覆蓋等農(nóng)藝操作。同時(shí)，通過(guò)與五鏵犁、旋耕犁等配合使用，可以選擇將秸稈殘茬覆蓋在地表成進(jìn)行深埋，在提高秸稈利用率的同時(shí)，減輕作業(yè)工序與農(nóng)戶的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)。

2.2 農(nóng)藝配套技術(shù)

針對(duì)不同的農(nóng)作物類(lèi)型，秸稈還田方式和相關(guān)農(nóng)藝措施不一致。在本研究中，選取麥田配套的農(nóng)藝措施為例進(jìn)行闡述。在水稻播種時(shí)，應(yīng)該用鎮(zhèn)壓輪進(jìn)行鎮(zhèn)壓，保證水稻生長(zhǎng)的苗齊，在水稻管理過(guò)程中，應(yīng)該施充足的底肥，復(fù)合肥以尿素為主，在進(jìn)行水稻生長(zhǎng)過(guò)程中，避免水稻倒伏，為水稻收獲時(shí)期留高茬做準(zhǔn)備。在小麥秸稈粉碎換田時(shí)應(yīng)該注意以下事項(xiàng)。

1)及時(shí)。在玉米收獲后，要在秸稈水分含量較高時(shí)及時(shí)進(jìn)行粉碎和碾壓，有利于秸稈快速腐爛轉(zhuǎn)化。

2)細(xì)碎。要注意將秸稈充分粉碎，翻壓入土。

3)秸稈粉碎撒勻。注意秸稈粉碎后均勻鋪撒在土壤中，避免密集成堆。

4)增氮。在秸稈還田過(guò)程中應(yīng)該適當(dāng)增加氮肥，防止土壤碳氮比失調(diào)，引起生物奪氮，造成小麥前期幼苗缺氮。

3 農(nóng)作物秸稈還田的典型農(nóng)機(jī)具

3.1 旋耕機(jī)

在農(nóng)作物秸稈還田時(shí)，應(yīng)用最為廣泛的是旋耕機(jī)(圖1)。在旋耕機(jī)的使用與運(yùn)行中，存在著正、反兩種作業(yè)狀態(tài)。正向作業(yè)適合于翻土，反向作業(yè)可用于秸稈還田，依據(jù)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝的融合和作業(yè)要求而定。在秸稈還田時(shí)，旋耕刀軸為反向旋轉(zhuǎn)，使其在田間作業(yè)中的效率顯著提高，可實(shí)現(xiàn)秸稈的滅茬、還田、碎土、覆蓋等一系列農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工序。

圖1 旋耕機(jī)

3.2 秸稈還田粉碎機(jī)

秸稈還田粉碎機(jī)操作方法與旋耕機(jī)相似，該機(jī)使用的是甩刀，而旋耕機(jī)則是犁頭。在秸稈還田粉碎機(jī)工作時(shí)，采用反向甩動(dòng)方式，將秸稈切割、粉碎、倒出，實(shí)現(xiàn)秸稈粉碎。目前，秸稈還田粉碎機(jī)使用的刀型可以分為 L型刀、直刀、爪型刀等。直刀主要用于小麥、水稻等作物秸稈，L形刀具用于玉米秸稈。爪型刀主要用于粉碎強(qiáng)度高、作業(yè)中不易破碎的秸稈。在實(shí)際作業(yè)中，根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的刀具類(lèi)型。

4 農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)在秸稈還田應(yīng)用中存在的問(wèn)題

4.1 對(duì)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合技術(shù)認(rèn)識(shí)不足

農(nóng)業(yè)發(fā)展與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長(zhǎng)是保證我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)條件。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式無(wú)法滿足目前社會(huì)發(fā)展需求，亟需引進(jìn)相關(guān)先進(jìn)設(shè)備提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)需要與農(nóng)藝技術(shù)的融合。但是目前農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)存在與農(nóng)藝技術(shù)脫節(jié)的現(xiàn)象，不利于我國(guó)秸稈還田機(jī)械化水平的提升和發(fā)展。

4.2 相關(guān)理論研究不足

在秸稈還田發(fā)展過(guò)程中，已經(jīng)開(kāi)始逐步推廣農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，并且在多個(gè)方面進(jìn)行了實(shí)踐與應(yīng)用。但是由于相關(guān)理論研究不充分，導(dǎo)致農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)融合在實(shí)踐中存在一定的問(wèn)題，如農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)人員在實(shí)際生產(chǎn)中缺乏溝通與交流，對(duì)建立農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)相互包容發(fā)展目標(biāo)的認(rèn)識(shí)不到位。

4.3 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合制度不完善

農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合制度不完善主要表現(xiàn)在缺乏農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合的組織，推行農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)的結(jié)合需要農(nóng)機(jī)和農(nóng)業(yè)技術(shù)部門(mén)的密切合作與發(fā)展，但是在實(shí)踐過(guò)程中，不同部門(mén)難以實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)的融合推廣。

5 農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)在秸稈還田中的應(yīng)用途徑

5.1 加大新型農(nóng)機(jī)具的研發(fā)力度

要想實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)在秸稈還田中的有效利用，首先應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)新型農(nóng)機(jī)具的研發(fā)，著力開(kāi)展研發(fā)田間作業(yè)效率高、使用簡(jiǎn)單和工作可靠性較好的農(nóng)機(jī)具。在新型農(nóng)機(jī)具研發(fā)過(guò)程中，應(yīng)該以農(nóng)藝技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行農(nóng)機(jī)具的強(qiáng)化試驗(yàn)，不斷優(yōu)化農(nóng)機(jī)技術(shù)參數(shù)與結(jié)構(gòu)。

5.2 完善秸稈還田機(jī)械化生產(chǎn)路線

通過(guò)對(duì)農(nóng)作物秸稈還田設(shè)備的不斷優(yōu)化與田間驗(yàn)證，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷修正與優(yōu)化升級(jí)，通過(guò)對(duì)不同地區(qū)秸稈還田技術(shù)路線總結(jié)，形成一套完善的秸稈還田技術(shù)路線，并通過(guò)建立相關(guān)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)示范區(qū)強(qiáng)化推廣效果。

5.3 加大宣傳力度

為了提高作物秸稈還田效率，應(yīng)該加大宣傳力度。可以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域，通過(guò)電視、廣播和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等進(jìn)行技術(shù)宣傳與推廣；另一方面可以通過(guò)開(kāi)展農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)班對(duì)農(nóng)戶進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)與講座，讓更多農(nóng)戶了解秸稈還田的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并幫助農(nóng)戶了解秸稈還田相關(guān)機(jī)械的使用方法。幫助農(nóng)戶真正接受并了解秸稈還田技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，為相關(guān)農(nóng)藝技術(shù)和農(nóng)機(jī)技術(shù)的推廣與應(yīng)用提供保證。

5.4 堅(jiān)持示范推廣

為了讓更多農(nóng)戶了解并接受秸稈還田技術(shù)與機(jī)械使用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)該堅(jiān)持先行示范，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣秸稈還田技術(shù)路線，帶動(dòng)農(nóng)戶的積極性與主動(dòng)性。

5.5 加大政策扶持力度

各級(jí)政府及相關(guān)組織應(yīng)該積極完善推廣政策，加大財(cái)政支持力度，積極推廣秸稈還田機(jī)械，鼓勵(lì)相關(guān)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)組織和農(nóng)機(jī)合作社推出秸稈還田農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)，形成完善的社會(huì)服務(wù)體系。

5.6 加強(qiáng)復(fù)合型人才的培養(yǎng)

將農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)培訓(xùn)并行發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)有機(jī)結(jié)合，保證農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)發(fā)揮最大的效應(yīng)。不同農(nóng)機(jī)部門(mén)和農(nóng)業(yè)種植部門(mén)應(yīng)該積極配合，組織開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)活動(dòng)，如向農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)人員傳授先進(jìn)的農(nóng)藝技術(shù)，保證農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)更加貼切農(nóng)藝發(fā)展要求。同時(shí)，聘請(qǐng)農(nóng)機(jī)專(zhuān)家為農(nóng)藝人員講解專(zhuān)業(yè)知識(shí)，讓相關(guān)技術(shù)人員意識(shí)到農(nóng)藝技術(shù)必須依靠農(nóng)業(yè)機(jī)械完成。保證農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)的聯(lián)合培訓(xùn)，促進(jìn)復(fù)合型人才的培養(yǎng)。

6 結(jié)論

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，秸稈的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，與“綠色、健康、安全”的農(nóng)業(yè)發(fā)展理念相違背。秸稈還田技術(shù)，利用了農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝技術(shù)融合，顯著降低了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，降低了溫室效應(yīng)和交通安全事故的發(fā)生。同時(shí)對(duì)于地表水也增加了防護(hù)、增加了土壤含水量，促進(jìn)了廢棄秸稈的再利用、使其變廢為寶。因此，積極推動(dòng)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)在秸稈還田中的應(yīng)用，是我國(guó)發(fā)展高效、綠色、健康、安全的農(nóng)業(yè)的重要舉措。