浅谈农业机械化技术在秸秆综合利用中的应用

2024-01-13关博文

南方农机 2024年2期

关博文

（黑龙江工商学院，黑龙江哈尔滨 150025）

秸秆是农业生产中的重要副产物，也是可再生资源。秸秆综合利用是指将秸秆作为有机肥料、饲料、能源、工业原料等，实现秸秆资源的最大化利用，提高农业生产效率和经济效益，保护生态环境和人类健康的一种农业生态工程。秸秆综合利用是实现农业绿色低碳循环发展的重要途径，也是落实乡村振兴战略的重要内容。农业机械化技术是指运用现代科学技术，将农业生产过程中的人力、畜力等替换为机械动力，提高农业生产效率和质量，降低农业生产成本和资源消耗的一种技术手段。农业机械化技术在秸秆综合利用中发挥着重要作用，为秸秆还田、收储运、加工转化等提供了有效的技术支撑。因此，本文旨在介绍农业机械化技术在秸秆综合利用中的应用情况，分析其效益和影响，探讨其存在的问题和挑战，并提出相应的对策和建议。

1 农业机械化技术在秸秆还田方面的应用

1.1 不同区域、不同作物、不同耕作制度的秸秆还田技术路线

秸秆还田是指将农作物的茎秆、叶片等残体还入土壤，以提高土壤肥力和改善土壤结构的一种农业生产方式。秸秆还田有利于提升耕地质量、改善农业农村生态环境、加快农业绿色低碳发展。但是，由于我国地域广阔，农作物种类多样，耕作制度不同，秸秆还田技术路线也应因地制宜，综合考虑整地、播种、田间管理、病虫害防治、农民实施意愿等因素，选择适合本地区、本作物的秸秆还田模式[1]。从整体层面分析，技术路线可分为以下四种。

第一，麦玉模式：这是一种适用于北方冬小麦-夏玉米两熟制的秸秆还田技术路线。具体操作方法是：小麦机收后，将小麦秸秆粉碎后直接还入土壤，然后进行免耕播种玉米；玉米机收后，将玉米秸秆打捆堆放在田头间，覆盖在小麦播种后的土壤表面，起到保湿保墒增肥的效果[2]。这种技术路线可以节省耕整时间和成本，减少土壤扰动和水分蒸发，提高土壤有机质含量和小麦产量。

第二，稻麦模式：这是一种适用于南方水稻-冬小麦两熟制的秸秆还田技术路线。具体操作方法是：水稻机收后，将水稻秸秆打捆堆放在田头间，在小麦播种前进行深翻埋入土壤；小麦机收后，将小麦秸秆粉碎后直接还入土壤，然后进行免耕播种水稻。这种技术路线可以提高土壤肥力和通气性，增加土壤微生物活性和氮素利用率，提高水稻和小麦的产量和品质。

第三，玉豆模式：这是一种适用于东北地区玉米-大豆两熟制的秸秆还田技术路线。具体操作方法是：玉米机收后，将玉米秸秆粉碎后直接还入土壤，然后进行免耕播种大豆；大豆机收后，将大豆茎叶打捆堆放在田头间，在玉米播种前进行深翻埋入土壤。这种技术路线可以利用大豆的固氮能力为玉米提供氮肥，同时利用玉米的高茎叶量为大豆提供有机质，实现两者互补互利[3]。

第四，棉麦模式：这是一种适用于黄淮海地区棉花-小麦两熟制的秸秆还田技术路线。具体操作方法是：棉花机收后，将棉花茎叶粉碎后直接还入土壤，然后进行深翻整地，播种小麦；小麦机收后，将小麦秸秆打捆堆放在田头间，在棉花播种前进行深翻埋入土壤。这种技术路线可以提高土壤有机质含量和保水保肥能力，降低土壤盐碱化程度，提高棉花和小麦的产量和品质。

1.2 农业机械化技术对秸秆还田的效益影响

秸秆还田是一种利用农业机械化技术将农作物秸秆直接或经过处理后还入土壤的农业生态工程，是提高土壤肥力、促进农业循环、保障粮食安全的重要措施。秸秆还田的效益主要体现在三个方面：一是提高土壤有机质含量。秸秆还田可以增加土壤中的有机质，改善土壤结构，提高土壤的通透性、保水性和缓冲性，促进土壤微生物的活动，增强土壤肥力。根据农业农村部在全国主要农区32 个点位的监测结果，秸秆还田后土壤有机质平均增幅在5%~7%之间[4]。二是提高作物产量和品质，秸秆还田可以为作物提供充足的有机养分，降低化肥用量，减少肥料对环境的污染，提高作物的抗病虫能力和抗逆性，提升作物的产量和品质。根据农业农村部在全国主要农区32 个点位的监测结果，秸秆还田后作物增产幅度在2%~4.5%之间[5]。三是节约资源和成本，秸秆还田可以减少秸秆离田处理的成本和资源消耗，减少燃烧秸秆造成的大气污染，节约能源和水资源，降低耕地开垦和维护的费用，提高农业生产效率和经济效益。秸秆还田的效益一览表如表1所示。

表1 秸秆还田的效益一览表

2 农业机械化技术在秸秆离田利用方面的应用

2.1 秸秆加工转化为饲料、能源、工业原料等

秸秆是农业生产中重要的副产物，也是可再生资源。将秸秆加工转化为饲料、能源、工业原料等，是实现秸秆综合利用的有效途径，也是推动农业绿色发展、循环发展、低碳发展的重要举措。目前，我国在秸秆加工转化方面已经取得了一些进展，主要包括饲料化、能源化两个方面。在秸秆饲料化方面，主要是利用秸秆中的纤维素、半纤维素、粗蛋白等营养成分，通过青贮、氨化、膨化等技术，制作出适合牛羊等草食动物消化吸收的饲料[6]。这种饲料可以提高草食动物的生产性能，降低养殖成本，减少对优质饲草的依赖，也可以改善土壤肥力和结构。在秸秆能源化方面，主要是利用秸秆中的碳水化合物、挥发分等可燃成分，通过炭化、气化、液化等技术，制作出固体炭、沼气、生物油等能源产品。这种能源可以替代传统的木炭、煤炭等化石能源，减少二氧化碳等温室气体的排放，提高能源利用效率和安全性，也可以促进农村能源结构的优化。

2.2 农业机械化技术对秸秆离田的效益影响

农业机械化技术对秸秆离田的效益影响主要表现在三个层面。首先是节约资源和成本，利用农业机械化技术，可以提高秸秆收储运的效率和质量，节省人力和物力资源，降低成本并减少损耗。例如，利用秸秆打捆机、打包机、切碎机等设备，可以将田间的秸秆收集成捆、包或粉末，便于运输和储存；利用拖拉机、卡车、轮式装载机等车辆，可以将收集好的秸秆从田间运送到指定地点，如加工厂、发电厂或仓库；利用仓储设施、防潮剂、防火措施等，可以保证秸秆的安全和品质，延长其使用寿命[7]。其次是增加收入和效益，利用农业机械化技术，可以促进秸秆资源的合理配置和优化利用，增加农民的收入和社会的效益。例如，将秸秆加工转化为饲料、能源、工业原料等产品，可以提高秸秆的附加值和市场竞争力；利用秸秆发电、制氢、制糖等方式，可以提供清洁能源和新材料；利用秸秆生产蘑菇、金针菇等食用菌，可以提供优质食品。最后是减少污染和影响，利用农业机械化技术，可以减少对环境的污染和影响，保护生态系统和生物多样性。例如，利用秸秆还田技术，可以减少燃烧秸秆造成的大气污染，改善空气质量；利用秸秆饲料化技术，可以减少畜禽粪便排放造成的水体污染，改善水环境质量[8]；利用秸秆基料化技术，可以减少土壤肥力流失造成的土地退化，改善土壤生态质量。秸秆离田利用方式及其效益一览表如表2所示。

表2 秸秆离田利用方式及其效益一览表

3 农业机械化技术在秸秆综合利用中面临的挑战和对策

3.1 设备研发和推广

秸秆综合利用的关键环节之一是设备研发和推广，这涉及农业机械化技术的创新和应用。目前，我国在秸秆还田、收储运、加工转化等方面已经形成了一批具有自主知识产权的农业机械化设备，如秸秆打捆机、秸秆打包机、秸秆切碎机、秸秆炭化机、秸秆饲料机等，为秸秆综合利用提供了有效的技术支撑。但是，这些设备的研发和推广还存在一些问题和挑战，如：设备性能不稳定，适应性不强，维修保养困难，使用寿命短；设备价格较高，投资回收周期长，农民购买意愿不高，市场需求不旺；设备标准不统一，质量监管不严格，产品质量参差不齐，影响用户信任度等。针对这些问题和挑战，需要采取有效的应对措施，例如加强设备的科学研究和技术改进，提高设备的性能和适应性，降低设备的故障率和维修成本，延长设备的使用寿命[9]。同时，还可以降低设备的生产成本和销售价格，提高设备的经济效益和竞争力，增加农民的购买力和市场的需求量。

3.2 市场机制和服务体系

市场机制和服务体系是秸秆综合利用中的重要支撑，也是农业机械化技术在秸秆综合利用中发挥作用的关键条件。然而，目前我国在这方面还存在一些挑战和不足，需要采取相应的对策和措施，以促进秸秆综合利用的发展。例如，目前秸秆市场供需不平衡、价格波动大、缺乏有效的市场调节机制。由于我国秸秆资源分布不均，有些地区供大于求，有些地区供不应求，导致秸秆的市场价格难以形成合理的定价机制，影响了秸秆利用的效益和稳定性。同时，由于缺乏有效的市场信息服务平台，农民和利用者之间的沟通不畅，增加了交易成本和风险。针对这种情况，应建立健全秸秆市场调节机制，稳定秸秆市场价格，提高秸秆利用效率。首先，可以建立全国性的秸秆资源统计和监测系统，及时发布秸秆产量、质量、价格等信息，为市场主体提供参考依据；其次，可以建立区域性的秸秆资源配置中心，协调不同地区的供需关系，促进跨区域的秸秆流通和交易；最后，可以建立地方性的秸秆价格指数体系，反映不同地区、不同季节、不同品种的秸秆价格变化趋势，为市场主体提供定价参考[10]。