玉米秸秆的回收与再处理机械主要类型与合理化选择

周凤春

(绥滨县农业机械服务中心，黑龙江 绥滨 156200)

0 引言

玉米是我国农业生产中秸秆资源产量最高的农作物，玉米秸秆也是极具利用价值的可再生资源。随着我国对玉米秸秆资源回收利用重视程度的不断提高，农村地区的秸秆利用意识显著增强，秸秆资源的有效利用也有效减少了资源浪费和环境污染问题的发生。随着玉米秸秆收储运体系的建立，玉米秸秆的处理方式逐渐趋于合理化，玉米秸秆的综合利用逐渐替代了传统的秸秆燃料利用和牲畜饲喂，使秸秆资源的价值得到了更大程度的发挥[1]。目前，我国的玉米秸秆回收再利用工作仍处于起步和发展阶段，很多农机产品在功能和适用范围等方面还不被农民认可，导致秸秆回收和处理的过程存在一定的不合理问题，因此对秸秆机械化回收与利用的过程进行梳理，帮助农民系统了解技术体系与机型特点，具有积极意义。

1 玉米秸秆回收利用现状

1.1 技术发展情况

随着国家秸秆利用政策的实施，农村地区对于秸秆资源利用的价值与意义有了更深入的了解，秸秆资源的利用途径更加丰富，使秸秆产品逐渐在社会发展的各个方面提供有效助力。玉米秸秆中含有大量营养物质和有价值成分，例如氮磷钾元素、有机质、木质素、蛋白质等，使其适合多种不同的深加工利用形式。总体来看，我国现阶段的农作物秸秆回收再利用的形式比传统的秸秆利用形式有了长足的进步，一方面秸秆的利用比例得到了显著提升，从图1可见，现阶段我国玉米秸秆的平均利用率达到了87.2%，其中秸秆肥料化和饲料化利用分别超过30%和25%，燃料化利用接近22%，但工业化利用不足1.5%，其他利用方式总计不足10%，说明尽管秸秆的利用率得到了显著提升，但秸秆的多样化利用途径还有较大的提升空间，秸秆的综合利用体系雏形已经基本建立[1]。另一方面从玉米秸秆的机械化利用来看，由于玉米秸秆的产量和结构特点，很多机械化的处理方式对秸秆回收工作造成了一定困难，传统玉米收获机在收获玉米后对玉米秸秆的粉碎处理导致了秸秆回收的难度增加，但随着我国秸秆打捆机技术的提升，近年来对于粉碎秸秆的收集能力不断增强，玉米秸秆的机械化回收利用得到了更好地发展。

图1 我国农作物秸秆的总体利用情况

1.2 技术研究情况

为更好地实现玉米秸秆优化利用，我国科研人员针对秸秆利用技术开展了大量工作。柏争艳等[1]以玉米秸秆为原料研制了燃料乙醇的生产工艺，采用动态挤压—稀碱耦合预处理工艺，将基因重组酵母作为酒精发酵菌种，研究了利用玉米秸秆木质纤维原料生产乙醇的技术，经过反复试验与工艺优化，使玉米秸秆制备燃料乙醇的成本降低了17.69%，且产出乙醇的品质与粮食制备的乙醇品质相当，有效提升了玉米秸秆的利用价值。黄莉莉等[2]利用玉米秸秆、油菜秸秆等作为原材料，通过X射线衍射仪、热重仪、红外光谱仪开展了秸秆板材制备工艺研究，并分析了木质素材料的自胶合机理，成功通过浸泡—磨解—消潜—热压4步骤制造了优质板材，并通过试验统计记录了板材制造过程的合理压力、温度等工艺，为秸秆资源利用提供了新途径。覃杨华等[3]以玉米秸秆为原料，开展了3D打印新技术研究，试验验证了秸秆粉碎质量、碱液预处理方式对打印质量的影响，并利用等离子体发生器改性玉米秸秆处理材料，使打印模型的强度进一步增加，为玉米秸秆利用和3D打印技术发展提供了新思路。程书平等[4]以玉米秸秆为研究对象进行了染料吸附剂制备工艺研究，将玉米秸秆分成玉米叶、玉米皮和玉米秸秆髓三部分进行改性试验，确定了玉米秸秆的合理条件，验证了染料的吸附能力和可能影响染料效果的成分。

2 玉米秸秆回收与深加工主要类型

2.1 玉米秸秆回收机械

玉米秸秆的回收工作主要依靠秸秆打捆机来完成，打捆机根据制捆形式分为方捆打捆机和圆捆打捆机两类，其中方捆打捆机多采用与拖拉机牵引连接的形式进行作业，其作业过程能够对放铺、站立、放铺揉搓等状态的秸秆进行捡拾、揉切、输送、压缩、制捆等工作，在我国应用的时间较长；而圆捆打捆机在我国应用的时间相对较短，但其适应能力更强，圆捆打捆机能够适应放铺揉搓和收获切碎两种状态的秸秆，能够实现秸秆的捡拾、输送、滚卷、缠网等工作，更适合大型玉米收获机对秸秆的处理方式[3]。现阶段的典型机型包括新疆牧神4KZ-275型自走式打捆机、中农机9YDF-90型大方捆打捆机、博远92YG-1.3型牵引式圆捆压捆机等。秸秆打捆机的普及和应用为玉米秸秆的综合利用奠定了基础。

2.2 秸秆深加工典型机械

近年来，我国的玉米秸秆深加工方式得到了积极扩展，对于秸秆的深度利用形式实现了不断创新，玉米秸秆经过深加工后逐渐应用到生产生活的多个方面中。

2.2.1 玉米秸秆固化燃料制造

玉米秸秆的固化燃料制造主要利用生物质固化成型设备来完成。首先需要对捆扎的秸秆机型拆捆，并进行进一步的粉碎处理后，将其逐步输送进入生物质固化成型设备，利用设备对粉碎后的秸秆与部分添加原料进行混合，并在螺旋推进器的作用下进行高强度挤压，挤压同时进行高温碳化处理，以此将低密度、低热值、可燃性不良的废弃秸秆资源转换成为高密度、高热值、耐燃烧、易储存的优质燃料，且具有清洁、可再生的明显优势。

2.2.2 玉米秸秆板材加工技术

玉米秸秆经过粉碎和简单处理后，可作为制造板材的良好原料，通过板材压块机进行玉米秸秆的板材制造，能够将玉米秸秆生产成生活中常用的高密度纤维板和人造板(图2)，成为木材原料板材的良好替代品，玉米秸秆板材可应用于住宅建筑、家具材料、温室材料等众多领域，不仅市场前景广阔，且能够有效增加农民的收入[4]。

图2 以玉米秸秆为原料制造的板材

2.2.3 一次性餐具制造技术

通过对玉米秸秆中的纤维素和木质素进行利用，可将其制作成为一次性可降解餐具和包装材料，经过合理的工艺设计，所制造出的一次性餐具能有效替代现阶段使用的塑料餐具，具有绿色环保和可降解的特性。且一次性可降解制品的制作过程基本没有有害气体和废渣等污染物的生成，产品使用后进行统一收集，能够使废弃材料在25～30天内降解为高品质的有机肥料，是现阶段餐具和包装品的有效替代材料。

2.2.4 秸秆基材编织技术

秸秆基材的机械化编制技术与传统的草编制品和竹编织品的机械化加工工艺类似，能够利用秸秆基材的柔韧性将其编制成为防护毯或编织物。但由于玉米秸秆与稻麦秸秆相比秆径较粗，内部含有较多的不可用物质，因此，玉米秸秆的编织技术相对更为复杂，通常需要进行挤压、揉搓、制丝后才能进行机械化编制加工。利用秸秆编制后制造的防护毯具有良好的致密性和覆盖能力，可用于路基、河岸护坡及草皮防护；利用秸秆编制的容器、装饰品也具有良好的应用价值。

2.2.5 秸秆薄膜制造技术

现阶段农业生产过程中应用了大量的地膜辅助农作物生长，但由于大部分地膜不具备良好的降解能力，造成了农田的污染问题。随着秸秆制膜技术的研究与应用，利用现代化的机械生产线，能够将玉米秸秆制造成为优质可降解的薄膜，生产过程中对秸秆进行打浆、提取净化、机械化细磨浆等方式制取秸秆浆，再通过成膜机制作成秸秆膜。利用玉米秸秆制成的薄膜能够在100～150天的时间内自然降解，用其替代普通地膜，能有效降低薄膜污染问题。

3 秸秆回收与深加工技术的合理选择

对于秸秆打捆技术，应根据玉米收获过程的秸秆处理方式进行选择，对于秸秆放铺、人工摘穗状态的收获方式，更适合使用方捆打捆机进行秸秆的制捆与回收，对于收获过程秸秆粉碎、秸秆揉搓后的耕地，可选择圆捆打捆机进行打捆回收作业。

对于条件适宜的地区，为进一步减少秸秆回收利用的成本，应以秸秆还田为主要利用方式，但应注意控制秸秆还田的量，做到合理还田，并对超过还田量的秸秆进行机械化回收，做到秸秆资源利用的最佳化。

不同地区所使用的秸秆深加工技术可能存在较大的差异性，对于玉米产区与牧区临近的地区，本着资源临近利用原则，更适合发展秸秆饲料化产业；对于与城市或大型企业临近的玉米产区，则可考虑秸秆的燃料化加工和板材、生活用品制造等产业，做到秸秆深加工的合理规划。

4 结语

总而言之，秸秆综合利用已经引起了世界范围的高度重视，玉米秸秆作为农作物中的高产类型，对其秸秆进行有效利用意义重大。合理的利用玉米秸秆不仅可以降低资源浪费与环境污染，还能为农业生产、社会生活和农业制造等众多领域提供丰富的资源。尤其随着我国农业经济形式向好发展，玉米秸秆的产量还将持续提升。尽管现阶段我国在秸秆再利用与机械处理方面有了良好的技术与实践积累，但总体上讲秸秆利用体系仍不成熟，相关的政策法规还需优化，很多秸秆再处理、秸秆产品销路等工作有待深化。为进一步做好玉米产业的绿色化发展，秸秆资源的综合利用既是机遇也是挑战，但玉米秸秆的利用价值已经凸显，在现阶段秸秆利用的基础上，进一步优化利用流程、调配秸秆资源合理分流、采用最适合的方式利用秸秆，将成为玉米秸秆优化利用的新工作。