农作物秸秆综合利用机械化技术分析

高英华

在农业经济快速发展的时期，农作物秸秆综合利用机械化技术备受关注，故本文通过结合实例的方式，分析农作物秸秆机械化粉碎还田技术和农作物秸秆饲草加工机械化技术的应用优势和应用要点，并得出相应的结论，以望借鉴。

随着农业丰产丰收，农作物秸秆产量也会日渐增多，如果农户都随意将秸秆丢弃在田地中、焚烧或者填埋，都会耗费资源且造成环境污染，严重时，还会引发火灾，增加社会成本。对此，如果农户可以妥善利用农作物秸秆中的有效成分，如碳、钾、硅、氮、钙、镁、磷等元素及纤维素、半纤维素木质素、蛋白质、氨基酸等有机质成分，有利于改善人居环境，实现生态平衡和资源可循环利用。

一、宽甸地区农作物秸秆综合利用现状分析

1、宽甸地区农作物秸秆资源概况

宽甸地区是粮食生产大县，蕴含着丰富的农作物秸秆资源，秸秆种类涵盖小麦、玉米、油菜等，并且粮食种植面积为85.97 万亩，玉米种植面积43.4 万亩，年产各类秸秆54.76 万吨。如果玉米秸秆产量403 公斤/亩计算，宽甸地区年产玉米秸秆15.53 万吨。没有将果树秸秆等其他秸秆资源计算在内，若全部囊括，秸秆总量至少在36 万吨之上，可见，该地区农作物秸秆综合利用面积广阔，并且收集与分类难度较大，工作任务繁重。

2、玉米秸秆机械化综合利用概况

根据2019 年至2021 年这三年来玉米秸秆机械化综合利用情况，分别展开分析，见表1。

表1 玉米秸秆机械化综合利用情况

结合表1 数据可知，在2021 年秋季玉米秸秆机械化综合利用率达到95.4%。同时在2019 年至2021 年已经连续三年，实现秸秆机械化综合利用效率在95%以上，可见，该地区在秸秆机械化还田、秸秆捡拾打捆、玉米青贮收获和饲草加工等利用方式中已经初见成效，但是还需要不断优化，拓宽综合利用机械化技术途径。

3、秸秆机械化综合利用工作思路

我国一直以来都是农业生产大国，在各种农业资源中，农作物秸秆产量较大，并且分布范围较广，类型繁多，长期发展以来，作物秸秆是农民生活与农业发展的可再生宝贵资源。根据2021年国家秸秆行业数据统计，我国秸秆资源较为丰富，可收集资源量占比居高，或将成为生物制造的主要原料。结合2011 年至2020 年近十年的秸秆产量变化情况，发现近十年我国秸秆产量稳定在7 亿-8 亿吨/年，产量远远高于玉米年产量。实行秸秆高值化利用和资源化利用，是我国2030 年碳达峰行动方案的重点内容。根据公开数据可知，秸秆可收集资源量占每年秸秆产生量的84%左右，换言之，我国每年有将近7 亿吨的秸秆可以作为原料用于大规模工业生产，若将其转化为高值化产品，可以作为玉米替代资源，成为合成生物学主要原料来源。与此同时，国家与地方陆续出台相关政策，以政策为引领，加速推进秸秆产业化进程。如国务院于2021 年10 月26 日出台了《2030 年前碳达峰行动方案》，明确指出：“要加大固废综合利用。”农作物秸秆作为农村重要的固废资源，根据《行动方案》，严格按照行动方案中的指示和要求贯彻落实，完善收储运体系，加强秸秆焚烧、填埋等不合理、不科学方式的管控。此外，2020 年至2021 年我国还出台部分秸秆综合利用相关政策。比如，2021 年3 月，我国发布了《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》，《意见》针对如何有效提高大宗固废资源利用效率，尤其是推进农作物秸秆的综合利用率，以提质增效为导向，坚持农用为先，有序落实秸秆肥料化、饲料化和基料化利用。此外，还应优化农村能源结构，大力使用和推广秸秆清洁能源，依靠农作物秸秆的生物质能来满足农村供暖需求。

二、农作物秸秆综合利用机械化技术模式

1、农作物秸秆机械化粉碎还田技术

①秸秆机械化还田技术应用及优势

农作物秸秆是农业生产的生物质副产品，具有潜在的利用价值。由于以往我国农作物秸秆产量偏低，主要用于生活燃料和饲料。但随着现代农业发展，人民生活水平提高以及化石能源的普及与广泛应用，农业生产力的增强也带动了农作物秸秆产量，并且也减少了秸秆在燃料与饲料中的使用。而为了控制成本，很多农户仍然习惯采用直接焚烧或丢弃的方式处理秸秆，不仅造成土壤有机质和养分降低，还会污染周边环境。有必要综合利用机械化技术，提高秸秆利用效率和生态价值。

农作物秸秆机械化粉碎还田是以机械化技术为载体，利用联合收割机，安装专门的秸秆粉碎装置，实行秸秆粉碎、破茬、深耕和耙压等机械化作业，并将粉碎后的作物秸秆抛洒在土壤中，利用秸秆粉碎还田设备，将秸秆粉碎，长度控制在5-8cm 左右，并将粉碎的秸秆均匀抛洒并覆盖在地表，再利用铧式犁或旋耕机将秸秆翻埋或旋耕入土还田，翻深达到30cm 以上，秸秆翻埋地下深度为20cm，并对翻耕地表保持平整，或者不用翻耕土地，第二年采用免耕播种方式，结果并不受影响，直接采用免耕播种机械在未耕地上直接进行贴茬播种，使秸秆覆盖地表。而秸秆在1-2 年内就会腐烂转化为肥料。这样操作不仅有效解决秸秆还田问题，也不会阻碍第二年耕种任务。比如，本地区秸秆还田问题上采用的就是玉米秸秆全覆盖宽窄行平免耕栽培技术，经过实践证明，取得显著效果。实施方法是：利用秸秆分离处理机，将第二年播种带田面上覆盖的秸秆分离出来，并分为两拨，形成宽为50cm 且没有秸秆覆盖的播种带，为将来免耕播种奠定基础。同时该省还大力支持和推广秸秆还田项目，对于符合条件和要求的秸秆机械化还田机具全部纳入农机补贴范畴。

此外，在秸秆机械化还田基础上，增加一定量的氮肥，可以促使秸秆腐解，避免出现秸秆腐解与作物争氮的情况。同时旱田建立与旱田秸秆还田相匹配的镇压措施，而在水田秸秆还田中，则需要在水稻插播之前，利用稻田中的水自然落干，加速有害气体的排放。因此，借助秸秆机械化粉碎还田技术，不仅可以整合土壤中的有机质，提高土壤肥力，蓄水保墒，防止水土流失，保护农业生态环境。还能降低生产成本，确保农作物产量丰收，实现农业可持续发展。此外，还能为秸秆科学处理提供可行性路径，避免过去农户只能通过填埋、焚烧或者随意将其丢弃在农田中的方式，以此减少对环境的污染，紧跟新时代“碳达峰”行动目标和绿色可持续发展理念，将生态效益放在第一位，并将环保理念践行于行动。

②秸秆还田技术实施要点

自2014 年开始，将秸秆机械化还田作为秸秆综合利用的先行手段，这样工作实施以来，并在完善的保护性耕作技术推广、秸秆焚烧管控以及国家农机购置补贴政策下，秸秆还田机械化应用数量日益增加，已经成为秸秆综合利用的首选方式。如在2018 年，玉米秸秆粉碎还田面积30.4 万亩，还田秸秆12.25 万吨，占全年可利用秸秆总量的71.72%。可见，该地区运用秸秆还田机械化工艺技术已经取得初步成效，结合实况，农作物秸秆还田机械化技术可以分为稻麦两熟制秸秆还田机械化技术、稻油两熟制秸秆还田机械化技术两种，并且按照作物收割、秸秆还田和下茬作物播种统筹细化与全面布局。

技术实施要点如下：一是，在水稻秸秆还田水稻收割后，主要种植的作物是小麦和油菜，根据农时来看，种植两种作物时间不算紧张。当收割水稻时，农户可以利用自带秸秆粉碎装置半喂入收割机或者加装秸秆切碎装置的全喂入收割机，将粉碎后的秸秆均匀覆盖于田间。需要注意的是，粉碎后的秸秆长度需要控制在10cm 范围内，以不影响耕整土地质量为最佳割茬高度。二是，小麦秸秆还田技术主要用于小麦收获后，由于接茬作物水稻受农时短和季节因素，需要利用自带秸秆切碎装置的半喂入联合收割机或加装秸秆切碎装置的全喂入联合收割机收获小麦，并将粉碎的秸秆均匀撒在稻田间，再用田水将秸秆泡软后，作用于土壤，利用和拖拉机相配套的水田秸秆还田机械、旋耕机进行土地翻耕，将田地铺平。三是，在秸秆全量还田中，农户可以施加氮肥，减少磷钾肥用量，按照每100kg 秸秆增施纯氮1kg 的量来施用，以选用铵态氮或尿素为宜，也可以将有机肥与无机肥混合使用，按照7:3 的施用比例来施肥。施用时间可以选择在机具作业之前，也可以在秸秆还田之后，严格以施用标准为界限，并且还需要向田间喷洒腐蚀剂，用水浸泡一周到半个月为宜，这样有助于加速秸秆腐烂。

2、农作物秸秆饲草加工机械化技术

秸秆饲草加工机械化技术可以有效去除和清理秸秆中有害物质、有害病原微生物，将不利于动物消化吸收的粗纤维转化为利于动物吸收的营养物质，满足动作所需营养成分以及畜牧业发展所需生产原料，有效控制饲料和劳动力支出成本，在满足效益需求的同时，解决“人畜争粮”的矛盾。以玉米秸秆为例，经过实验证明，玉米秸秆含有30%以上的碳水化合物、2%-4%的蛋白质和0.5%-1%的脂肪，既可青贮，又可以直接作为动作饲料，通过秸秆饲草加工机械化技术的处理，将其制作成营养丰富、适口性良好的畜牧饲料，可以降低30%-60%的饲养成本，还可以缩短饲养周期，加速经济效益转化，不仅推动畜牧业的发展，还能依托秸秆还田技术，创造良好的生态效益。比如，宽甸地区2021 年生猪存栏70082 万头，增长10.88%，牛存栏1.7 万头、羊存栏4.5 万只、禽类存栏75.8 万只，每年要消耗大量的饲料。但秸秆青贮量仅为10.23 万吨，氨化量1.2 万吨，秸秆直接饲喂利用量0.74 万吨，共计12.17 万吨。伴随着畜牧业发展逐渐壮大，饲草加工所需要的秸秆数量也逐渐上升，而依靠传统人工加工模式，难以及时满足畜牧产业所需要的发展需求。对此，宽甸地区积极推广和广泛应用秸秆饲料加工机械化技术包含秸秆饲料压块技术、秸秆饲料颗粒技术、青贮技术三类。分别来说：

①秸秆饲料压块技术，这项技术主要是通过较干的秸秆，经过带有粉碎装置的机械粉碎加工后，向其添加精饲料，并依托机械压制成块状的饲料。其技术优势在于具有良好的适口性，能够满足牲畜所需的营养成分，并且经过机械压制后的饲料质地柔软，适合肠胃功能薄弱的动物食用，而且这种压制的饲料也便于运输，不会占据较大的空间，加速了流通率。此外，在加工过程中，还需要满足以下要求：一是，控制好秸秆的湿度，其湿度值应控制在总水分的20%以下，以16%-18%为宜。二是，瞬时高压应为20-30t/cm2。三是，加工中物料瞬间温度应达到90℃-130℃，并在高温高压条件下，滞留12-15s。

②颗粒技术：简言之，就是对难以消化的食物进行加工，使其成为容易消化的食物，具体工序流程如下：首先，使用专业的机械设备，将秸秆粉碎，之后，将粉碎后的秸秆放入到搅拌机之中搅拌，在制成颗粒状后，将其放入到烘干机中烘干，最后，制成饲料。在查阅资料后得知，采取此项技术，可以使饲草采食率大幅度提高，消化率亦如此。

③青贮技术：将秸秆放入到厌氧环境下，经过一系列的处理后，制作成饲料。工艺流程如下：将添加剂加入秸秆中，在经过均匀搅拌后，使其营养价值增加。比如：可以将适当比例的食盐加入青鲜秸秆饲料之中，通过这种方式，使细胞叶汁渗出，不仅能减少发酵时间，同时，还能增加乳酸菌含量，饲料的品质和口感也会随之提升。

三、后续工作开展建议

为促进农作物秸秆综合利用机械化技术的发展，使其普及应用，建设社会主义新农村和发展生态农业，基于技术发展情况，提出以下几点发展建议：

1、将机械化粉碎秸秆作为重点

在查阅资料后得知，对秸秆汽化后，使其成为种植食用菌的环境；将秸秆加工为饲料，支持畜牧业发展；对秸秆做粉碎处理后还田，属于当前秸秆再利用的主要方式。若种植面积较小，则前两种方式并不适用，此时，需要采取第三种方式，方能发挥秸秆的最大价值，同时，还能避免农民将秸秆焚烧，引发环境问题。为此，建议有关部门在做好堵的同时，还要加强疏，积极推广秸秆粉碎还田技术，同时出台相关政策加以落实。

2、加快制定并出台补贴机制

当地部门应制定并出台补贴机制，补贴对象是实施秸秆粉碎还田的农户。以宽甸地区为例，该地区拥有玉米收割机2000台，如果天气良好，作业能力为120 万亩，机器收割率高达70%。为让农户认可秸秆粉碎还田，发挥农业机械的作用，杜绝秸秆焚烧现象，建议有关部门对采用农机收割，且实施粉碎还田的地块给予补贴，将补贴金额定为每亩50 元，共计6000 万元，该款项由政府部门承担，并列入财政支出。同时，还要将其作为立足点，构建秸秆粉碎还田技术推广和发展体系。

此外，各级政府部门还应设置专项资金，负责为当地农机购置和维修提供补贴，比如：免费为农户更换容易损坏的零部件，以保证农机使用性能和工作效率。对于尚未安装秸秆粉碎还田机的收割机，由政府部门补贴，争取在第二年秋收来临之前，使全部收割机均安装该设备。

综上所述，在研究后发现，农作物秸秆综合利用机械化技术，主要包括农作物秸秆机械化粉碎还田技术和农作物秸秆饲草加工机械化技术，两种技术各具优势和适用条件。故建议政府部门结合本地区实际情况，选择合适的技术，并通过宣传、补贴等政策的落实，使秸秆综合利用机械化技术不断普及应用，以解决秸秆焚烧引发的一系列问题。