秸秆综合利用主要技术及适宜配套机具

发布日期:2018-07-16 19:31

秸秆资源分散、季节性强且量大面广,收割、打包、收购、运输、加工、利用、技术、装备、资金、成本、利润以及销售等现实问题,严重制约了秸秆资源的综合利用。

目前我国约有1.2亿t用作饲料,1亿t用于还田,1.6亿t用于工业造纸,且秸秆利用技术不高,经济效益不明显。还有3亿多t被当作废弃物焚烧或扔掉,曾被用做燃料的农作物秸秆随意堆在田头肆意焚烧,大量秸秆露天焚烧,导致严重的大气污染并引发火灾,影响高速公路与民航的运行安全,殃及人的安全健康,造成资源浪费。

解决秸秆焚烧问题,关键在于为剩余秸秆找出路,综合利用好秸秆不仅仅是减低焚烧带来的各种危害,而且是有效缓解能源危机,变废为宝,照福人类,向可持续、绿色能源发展跨了一大步,目前我们要推进秸秆向“五料”(肥料、饲料、基料、原料、燃料)化方向发展,采取“2+x”(即以秸秆机械化还田、饲草加工为主,多种形式利用为辅)的模式,实现多途径、多元化综合利用,要以秸秆机械化粉碎还田和秸秆捡拾饲草加利用为主要方式,在秸秆能源开发、秸秆培养食用菌等方面开展探索。

文/王发明

1秸秆田间处理技术与装备

(1)秸秆直接还田技术

秸秆还田是目前主要的利用方法之一,是指将农作物秸秆通过机械方式覆盖或翻盖在土壤层下,进行保墒、腐化生肥的技术,包括整株还田、留高茬、覆盖还田和根茬粉碎还田、机翻粉碎还田和堆沤肥还田技术等。秸秆直接还田在我国已有了一定面积的推广应用,秸秆还田属于保护性耕作,秸秆还田技术是以微生物和化学技术为核心的秸秆快速腐熟还田技术,保护土壤,提高土壤的肥力,减少化学施肥,促进增产,从而达到有效绿色生态农作生产。

秸秆还田后,土壤中氮、磷、钾养分都有所增加,尤其是速效钾的增加最明显,土壤活性有机质也有一定的增加,对改善土壤结构有重要作用,秸秆覆盖和翻压对土壤有良好的保墒作用并可抑制杂草生长。试验示范结果表明,秸秆直接还田3年后,土壤理化性状均有所改善,其中增幅最大的速效钾,土壤微生物数量增加20%。

(2)秸秆还田装备

①秸秆还田机分类。

a.按与拖拉机连接方式不同可分为三点悬挂式和半悬挂式两种,同时,按悬挂位置可分为前置式、后置式和偏置。

b.按工作部件的结构形式可分为锤爪式、Y型甩刀式、直刀式和鞭式。

②小麦联合收割机秸秆切碎装置。

③秸秆粉碎还田深松机。它是一种新型复式作业机具,可一次完成秸秆粉碎还田、深松土地两道作业工序,适用于干旱半干旱地区秸秆还田和深松作业。

(3)小麦、玉米秸秆覆盖免耕播种技术及装备

①技术。

免耕播种技术是在土壤免(少)耕且有前茬作物秸秆覆盖还田的条件下,一次完成开沟、施肥、播种、覆土及镇压等工序的一种先进播种技术,它与常规播种技术相比较,具有减少作业环节、降低作业成本、蓄水保墒、培肥地力、提高粮食产量等特点。分为作物秸秆粉碎覆盖播种技术和高留茬播种技术两种。

②装备。

a.带状旋耕播种机。可一次完成旋耕、碎土、灭茬、开沟、施肥、播种、覆土及镇压等多道作业工序。该机具采用复式作业,功效高、不拥堵、通过性好,播种后形成带状播种沟,易灌溉、易集水、保墒、保温、通风、透光。采用宽幅播种,单粒种子占地面积大、分蘖率比一般条播高。如西安旋播机厂2BMG-4/6,洛阳鑫乐机械公司2BMFD-6/12。

b.玉米硬茬播种机。主要用于小麦、玉米、油菜等作物收获后的地表不做处理,一次完成开沟、施肥、播种、覆土和镇压等作业。按排种原理不同可分为窝眼式、气吸式、仓转式。如西安双永机械厂2BFY-3(4),河北农哈哈2BFY-3。

(4)玉米机械化收获技术及装备

①技术。用玉米联合收获机一次完成摘穗、剥皮、脱粒、集箱和秸秆还田的一项机械化技术。

②装备。目前我国开发研制的玉米联合收获机大体可分悬挂式、自走式和玉米割台3种类型。

a.悬挂式玉米收获机:该机型与拖拉机配套使用,可提高拖拉机的利用率、机具价格较低。

b.自走式。是专用玉米收获机械,可一次完成在摘穗、集穗、秸秆还田和秸秆切碎收集青贮等作业。可分为青贮式和还田型两种,如博远乌克兰4YZ-3(4),谷王B40。

c.玉米割台。是与谷物联合收获机配套使用的专用装置,用于替换谷物联合收割机上的谷物收割台,简化玉米收割系统,提高谷物联合收割机的利用率和经济效益。

(5)秸秆捡拾打捆技术及装备

①技术。秸秆捡拾打捆技术是指用秸秆捡拾打捆机将联合收割机抛撒在田间的作物秸秆依次捡拾、压缩并自动打捆的机械化技术,采用该技术收集的秸秆便于运输和贮存。

②装备。按成捆形状可分为方捆机和圆捆机,能将田间铺放的草条自动捡拾起来,通过输送喂入、压缩成形、打结捆扎等作业工序,把散状秸秆捆扎成外形整齐规则的草捆,如9YFQ-1.5型。

一台谷子秸秆捡拾打捆机1d作业7h,能够捡拾秸秆1000捆,作业面积50亩20~30元;打捆机配套拖拉机29.4kW以上,耗油量1.2L/亩,成本约每亩9.6元;机械化捡拾油耗0.3元/亩,折算每亩0.3元;每台机车需要雇佣工人2个,每人每天200元,合8元/亩,绳费6.6元/亩;设备折旧。寿命按10年,每年作业2个月,设备折旧费10元/亩,玉米秸秆每捆质量约为14.8kg,一亩地打捆20~25个,秸秆售价650元/t,每亩地秸秆收入约:(14.8×20/1000)×650=192.4元,使用秸秆打捆机收获秸秆的利润每亩地约192.4-54.5=137.9元。

2秸秆饲草加工机械化技术及配套装备

我国粮食年均产量5.03亿t,养殖业用粮食近2亿t,占约2/5,所以必须扩大饲料来源,开发新的饲料资源,提高饲料质量和饲料效率。秸秆作饲料,其营养价值相当于谷物的1/4,其构成成分中,粗纤维含量高,蛋白质含量少,且直接作为饲料品质不佳,一些农作物秸秆由于营养价值低,可消化性低,不能直接用作饲料,但经适当处理,便大大提高其营养价值和可消化性,解决“人畜争粮”的现实问题,因此,秸秆压块饲料、生物秸秆蛋白饲料成为养殖业发展的希望之路。

(1)秸秆饲料机械化加工技术。

主要是指通过利用秸秆氨化、青贮、微贮、揉搓丝化、压块等处理方式,把秸秆转化为优质饲料,提高了饲料的适口性和营养价值,用秸秆养蓄、实现过腹还田是一种综合效益高的生产模式,既解决了养蓄问题,又实现了秸秆间接还田,促进了农业养畜的发展。饲草压块后,密度高、容量大,利于长途运输,实现了农作物秸秆异地消化利用,使秸秆增值。

(2)秸秆青贮收获装备。

利用联合收获机将适合青贮的农作物秸秆直接在田间收获、切碎和收集的作业机械。具有作业效率高、饲草品质和切碎质量好、生产成本低等优点。

我国在20世纪80年代开始引进国外的青贮收获机械,从21世纪初,我国开始研发适合我国国情的青贮饲料收获机,目前,我国生产的自走式青贮饲料收获机按割台型式分为卧式和立式。

①卧式割台收获机。如河北中农博远公司生产的4QZ-8型青贮饲料收获机,山东巨明生产4QS-2500型青贮饲料收获机。这类产品可不对行作业,不受农作物种植行距差异影响,可一次进行玉米秸秆的切割、搅笼喂入、揉搓、切碎、抛送等作业,对倒伏秸秆作业优势明显,割茬低。

②立式割台收获机。如河南新乡市花溪机械制造有限公司生产的4QZ系列青饲料收获机、陕西西安力农农业机械有限公司生产的9QP系列收获机,都采用立式圆盘收割和立式喂入机构,可不对行收获,连续完成收割、切碎、揉搓和抛送装车等作业,作业速度快,机动性强,特别适合高秆青贮玉米。缺点是割茬高,不利于农民整理土地。

总之,秸秆综合利用前景广阔,有学者算过一笔账:如果能将秸秆在农村就地变为国家急需的工业原料,实现产业化,吸纳农村劳动力,将给农民带来可观的收入(0.5t秸秆/亩,增收150元/亩)。

可以设想,如果能转化我国每年7亿多t秸秆的50%,将是一个巨大的新兴产业;如果能创建以秸秆为原料的新型生态工业,实行种植业、养殖业、农副产品加工业、秸秆生态工业四业相结合的高级阶段生态农业的生产模式,则农用生物柴油燃料、秸秆有机肥、秸秆生物饲料等都是秸秆转化的产物,有望形成比传统“石油农业”劳动生产率更高、可持续发展的新型农业。