玉米秸秆机械化回收技术与后续利用途径分析

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　　摘 要： 秸秆回收与利用是现阶段农业生产的重要任务，秸秆资源也逐渐成为了生产生活中的重要资源，通过对玉米秸秆回收价值的分析，说明了秸秆回收的意义，并总结了现阶段的秸秆回收技术和回收后的利用途径，对秸秆回收与处理技术的发展进行了展望。
　　关键词： 玉米秸秆;机械化;回收技术;利用
　　中图分类号： F323.3         文献标识码： A
　　 doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.10.015
　　 玉米是我国的三大主要粮食作物之一，近年来，玉米在机械化和栽培技术的不断优化下，产量得到了显著提升，在农民获得更高经济效益的同时，大量的玉米秸秆做为农业生产的剩余资源，也受到了社会各界的广泛关注。据统计，我国玉米秸秆的年产量大约在2.3亿～3.4亿t，但秸秆通过不同途径的利用率仅为30%左右，为近一步提升秸秆资源利用率，响应国家资源循环利用的政策号召，优化玉米秸秆回收及利用技术具有重要意义。
　　 1 玉米秸秆的回收利用价值
　　玉米秸秆的营养成份十分丰富，经化验证实玉米秸秆中含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、有机质、氮、磷、钾等多种营养物质。其中，碳水化合物的含量超过30%，有机质含量达到15%，对玉米秸秆进行高效的回收利用能有效弥补工业生产原材料、畜牧业饲料、能源等资源紧缺的问题。且秸秆资源作为可再生资源，对其利用的过程更能创造良好的生态效应和经济效应，有利于减轻生产活动对自然界的危害，形成资源循环合理利用的新局面。
　　 2 玉米秸秆的回收技术
　　2.1 秸秆打捆机
　　现阶段使用的玉米秸秆打捆机，按照其制捆形状可分为方捆打捆机和圆捆打捆机两类。随着国家对玉米秸秆禁烧政策的严历实施，近年来秸秆打捆机在我国各地应用更为广泛，两种打捆机制捆技术存在明显差异，其在我国各地的使用量也各不相同。
　　（1） 方捆打捆机工作需要与拖拉机配套作业完成，在作业过程中拖拉机为打捆机的运转、制捆、放捆提供动力支持。方捆打捆机作业时，首先通过捡拾机构将地表的玉米秸秆收集到喂入装置，经喂入装置到达制捆室随着秸秆量不断累积，在曲柄连杆机构反复作用的冲击下，秸秆被压缩成为高密度的方形状态，然后经捆扎机构进行捆扎打结，完成方形捆的制捆工作，并由机具后方排放于田间。在我国推广秸秆打捆机的初期，农业使用的多为小方捆打捆机，其作业比较灵活，但存在制捆密度不佳、捡拾不干净、故障率高等问题，因此，为提高捡拾效率和秸秆制捆的品质，逐渐由大方捆打捆机所替代。方捆的形式更有利于秸秆的运输和贮存工作，能够在一定程度上降低运输与贮存的成本。
　　（2） 圆捆打捆机的作业形式和流程与方捆打捆机近似，都需要与拖拉机配套进行作业。圆捆打捆机在秸秆捡拾和喂入后到达制捆室时，并不采用传统的曲柄连杆机构进行压缩压制，而是利用滚筒的旋转产生的离心力实现高密度秸秆捆的压制。在制捆过程中，秸秆在制捆室内因受到滚筒旋转的离心力作用，会紧帖在滚筒外壁，而后进入的秸秆再继续累积，然后秸秆层的厚度不断增加，直至形成高密度的实心圆柱形状态，然后经捆扎打结后释放于田间。圆捆打捆机由于其制捆工艺的不同，具有更高的作业效率，但其在放捆的过程中需停机进行，不能实现连续作业，且圆捆制捆后秸秆的密度不均匀，表现为外侧秸秆密度高，内侧秸秆较为松散，会在一定程度上影响后期的利用效果。
　　2.2 饲料回收机械
　　为满足畜牧业对饲料的需求，结合传统的秸秆饲料制造技术，现代化的机械对玉米秸秆直接回收成为饲料作业，也有了较大的技术进步。按照收获形式的不同，常用的玉米秸秆饲料回收机具包括玉米茎穗兼收收获机和青贮玉米收获机等。
　　（1） 茎穗兼收收获机主要是能够在完成玉米果穗收获的同时，进行玉米秸秆同步收获的机具，是在传统的自走式玉米收获机功能的基础上，近一步完善所产生的机型。其通过切割刀组、切碎装置、输送装置、抛送装置来完成对玉米秸秆的同步处理。通常情况下，秸秆处理的机械结构位于割台和机体的下方，秸秆被刀组和切碎器粉碎后，被输送到抛送装置，经由抛送装置定向抛出到秸秆收集箱或跟随的收集车。秸秆兼收的形式对于将秸秆应用于牲畜饲养具有较大的优势。主要是在秸秆收集过程中，不沾泥土沙石，且切断更为均匀，秸秆经传统的拉茎辊挤压后其水分含量状态更适合后期的饲料制作和贮存。
　　（2） 青贮玉米收获机是直接针对牲畜饲养而设计的玉米收获机，它能同时收获玉米和秸秆，并将其粉碎后混合，形成优于传统青贮饲料的良好状态，在收获过程中，秸秆与玉米的比例更为合理。其营养成份也互相弥补。相关研究证实，玉米秸秆中的碳水化合物、有机质等营养物质的成份含量很高，单纯以玉米秸秆作为牲畜饲料喂养，每2 kg优质玉米秸秆制成的饲料，能相当于1 kg玉米籽粒饲料的喂养效果。青贮饲料将秸秆和玉米籽粒混合，更有利于牲畜的消化吸收和营养均衡。
　　2.3 其它秸秆处理机械
　　除上述秸秆回收机具外，随着农机技术的逐渐进步，很多功能更为细化的秸秆回收机具被设计并在农业生产中应用。例如专门为纸质品、人造板材、乙醇生产提供秸秆原料的玉米秸秆揉丝机，能够将秸秆的割茬、硬节等经处理消除，并与秸秆一起制作成为柔软的丝条状结构，以利于后续的工业使用。
　　 3 玉米秸秆的后续利用途径
　　3.1 替代传统原材料应用于工业
　　由于玉米秸秆中含有大量的木质素，因此，它可以替代传统工业生产中所使用的木材、竹子、芦苇等材料。其主应用途径包括：（1）用于制造人造板材。以玉米秸秆结合传统人造板材工艺制造出的纤维板具有良好的性能，且在一定程度上超過由木材制作的板材。秸秆板材具有良好的韧性，且具有表面光洁度好、成本低、易于批量生产等优点。（2）用于纸质品生产。玉米秸秆中含有大量的纤维素，其可用于造纸过程中的草浆生产，通过多项工艺，将玉米秸秆中的蛋白质和碳水化合物去除掉后，大量的优质纤维素能够生产出强度很高的纸质品，有利于纸质品行业的技术变革。（3）可利用秸秆制造酒精等燃料。通过秸秆制造和提取的酒精性价比很高，且原材料易于获得，具有广阔的市场前景。 　　3.2 替代传统基材用于食用菌培养
　　传统的食用菌培养多以木材本体或木屑做为基质，在一定程度上浪费了我国的森林资源，而玉米秸秆中所富含的木质素和纤维素能够作为栽培食用菌的良好基材，同時以玉米秸秆作为基材还能显著降低食用菌的生产成本，且秸秆内的营养成分更为丰富，食用菌的产品品质更易得到保障。经生产后的基材废弃物还可以作为有机肥进行还田，有利于形成玉米秸秆多级利用的良好形式，促进农业循环理念的进一步实现。
　　3.3 替代传统能源助力生产生活
　　通过在我国各地建立以秸秆为燃料的新型发电厂，能有效利用现阶段的秸秆资源，解决我国能源紧缺的现实问题。且通过秸秆处理技术的不断进步，对玉米秸秆和其它助燃材料进行混合，经高温、高压处理后，所制成的秸秆炭具有较高的燃烧热量值，能够减少煤炭不可再生资源的使用量。通过对玉米秸秆的集中收集处理，可将其发酵后制成沼气，可用于农村地区的生活燃料供给。既实现了秸秆资源的回收利用，又提升了农村地区的生活水平与便利程度。同时，沼气生产后的剩余沼渣也可用于有机肥还田，从而使秸秆的利用率进一步提升，减少化肥使用造成的环境污染。
　　3.4 进行新型饲料的加工与生产
　　除传统的青贮饲料等直接将秸秆作为饲料的喂养形式外，可将秸秆经批量回收后在专用机械设备的生产加工下，制造成多种形式的成品饲料，以提高牲畜饲养的便捷性，有利于与大批量牲畜饲养自动化的设备匹配。常见的新型秸秆饲料加工技术包括以下几点：（1）秸秆膨化制粒技术。主要是在自动化机械设备上将秸秆粉碎切割成为指定长度的秸秆颗粒，再经高温、高压处理，使秸秆水分蒸发，表面变脆，形成更具营养价值且口感更佳的牲畜饲料。（2）秸秆揉搓加工技术。主要是利用专用设备将秸秆拉伸揉搓后进行烘干，使秸秆整体更为均匀松散，这一饲料多应用于奶牛养殖中使用，有利于奶牛对饲料的消化吸收，提高奶牛的产奶质量。（3）高蛋白饲料块技术。主要是将玉米秸秆进行机械和化学的处理，使其具有适当的硬度和干燥度，且蛋白质含量相对更高，将其做为饲料有利于提高牲畜的健康状态。
　　 4 结语
　　总而言之，秸秆资源是极具价值的可再生资源，通过多种途径对其进行有价值的利用，不仅能够有效缓解现阶段资源紧缺的问题，还有利于提高农业生产的经济效益，并减少农业生产中的污染和对环境的破坏。相信，随着科学技术的提升和相关研究的深入，对玉米秸秆的回收与利用将会更为科学和充分，我国农业生产的总体结构与形式也会更为合理。
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