玉米秸稈機(jī)械化收獲與秸稈還田措施研究

胡翠霞

摘? ? 要：隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，玉米的種植面積不斷擴(kuò)大。玉米生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的秸稈，如何處置秸稈已經(jīng)成為當(dāng)前種植戶需要重點(diǎn)解決的一個(gè)問(wèn)題。隨著科技水平的進(jìn)步，一些機(jī)械化技術(shù)被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，利用機(jī)械設(shè)備收獲玉米秸稈不僅可以提高勞動(dòng)效率，同時(shí)能夠減輕農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈的有效處理。

關(guān)鍵詞：玉米秸稈收獲;機(jī)械化技術(shù);秸稈還田

文章編號(hào)：1005-2690（2022）06-0139-03? ? ? ?中國(guó)圖書分類號(hào)：S233.73? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

近年來(lái)，隨著國(guó)家農(nóng)業(yè)購(gòu)置補(bǔ)貼政策的落實(shí)，加之各個(gè)地區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不斷提高，一些地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物機(jī)械化。玉米秸稈收獲就是利用切割技術(shù)完成莖稈的收獲，并對(duì)玉米秸稈進(jìn)行擠壓和揉搓等，使其成為畜牧養(yǎng)殖的重要原料或?qū)⒂衩捉斩掃€田，減少資源浪費(fèi)，提高玉米秸稈的利用效率。

1 玉米秸稈機(jī)械化收獲的重要性

現(xiàn)階段，我國(guó)農(nóng)村地區(qū)在畜牧業(yè)養(yǎng)殖中都會(huì)將農(nóng)作物秸稈作為主要飼料，直接投喂給家畜，沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的玉米秸稈中含有可溶性的碳水化合物，蛋白質(zhì)的含量較低且粗纖維含量高，家畜很難消化。利用玉米秸稈機(jī)械化收獲技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米秸稈加工后的應(yīng)用，不僅能提高玉米秸稈中的營(yíng)養(yǎng)成分，有利于家畜消化吸收，同時(shí)能提高玉米秸稈的利用效率。

1.1 促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展

玉米秸稈是我國(guó)農(nóng)村地區(qū)的主要能源形式之一，有些農(nóng)民將其直接燃燒用于做飯和取暖，長(zhǎng)期使用會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。利用機(jī)械化收獲玉米秸稈能將其轉(zhuǎn)化為新型的能源，可以將其用來(lái)照明，能夠降低對(duì)電力資源的浪費(fèi)，同時(shí)減少大氣污染，有利于社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)[1]。

1.2 促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展

我國(guó)的玉米種植面積廣闊，玉米在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量秸稈，秸稈中還有促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，將玉米秸稈粉碎之后還田，能提高土壤的肥力，滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)的需求。此外，可以收集玉米秸稈，將其粉碎并添加微生物菌劑，促進(jìn)玉米秸稈發(fā)酵，有利于農(nóng)作物生長(zhǎng)，改善土壤結(jié)構(gòu)，保證土壤肥力。

1.3 育苗基質(zhì)

玉米秸稈中含有豐富的氮、碳和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，粉碎還田后可以作為土地的重要肥料，還可以加工成育苗用的基質(zhì)，不僅營(yíng)養(yǎng)豐富、成本低廉，還能減少經(jīng)濟(jì)成本，又能解決秸稈剩余問(wèn)題，提高資源利用率。

1.4 重要原料

由于自然資源不斷減少，加之環(huán)境污染嚴(yán)重，應(yīng)重視對(duì)資源再利用的研究。玉米秸稈含有豐富的木質(zhì)纖維素，可以加工成一次性餐具，是一種低廉和環(huán)保型的原材料。利用清潔制漿技術(shù)提高了秸稈的利用效率，實(shí)現(xiàn)了資源再利用。秸稈也是重要的資源可持續(xù)發(fā)展利用的原材料，能制造成生物基復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物降解，減少溫室氣體的排放，有著很好的市場(chǎng)發(fā)展前景。

2 玉米秸稈機(jī)械化收獲工藝

2.1 分段收獲

分段收獲法就是將玉米秸稈割倒后平鋪在田間晾曬，當(dāng)水分達(dá)到一定要求時(shí)利用打捆機(jī)將其打捆收獲，或利用人工、機(jī)械設(shè)備粉碎后將秸稈進(jìn)行切碎處理。利用該工藝需要進(jìn)行玉米的摘穗作業(yè)，并且設(shè)備簡(jiǎn)單和成本低，但是需要進(jìn)行田間的二次作業(yè)，容易造成土壤板結(jié)，也比較耗時(shí)費(fèi)工。

2.2 聯(lián)合收獲

該收獲方式是一次性完成玉米莖稈的切割、摘穗脫粒和秸稈回收等處理，可提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。但是收獲的過(guò)程比較復(fù)雜，對(duì)設(shè)備的要求較高，前期的資金投入多，適合大規(guī)模的農(nóng)場(chǎng)使用。

3 玉米秸稈機(jī)械化收獲的制約因素

3.1 玉米的種植模式不統(tǒng)一

我國(guó)耕地面積遼闊，玉米種植范圍廣泛，不同地區(qū)的作業(yè)環(huán)境和玉米的播種行距存在差異，導(dǎo)致秸稈收獲機(jī)械設(shè)備的使用范圍受到影響。此外，我國(guó)當(dāng)前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式以家庭小規(guī)模種植為主，人力作業(yè)比較普遍，有些地區(qū)不適合規(guī)模化的機(jī)械收獲。針對(duì)小規(guī)模分散種植戶，利用機(jī)械設(shè)備收獲玉米秸稈很難產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，農(nóng)戶在完成玉米收獲后直接秸稈還田或直接焚燒，秸稈收獲的機(jī)械化效率較低，也是影響玉米機(jī)械化收獲的主要因素之一。

3.2 秸稈利用范圍和程度低

近年來(lái)，玉米秸稈的綜合利用率呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，并且應(yīng)用的范圍逐漸擴(kuò)大，但是玉米秸稈處理還是以還田和燃料兩種方式為主，將秸稈用作飼料或者原料的比例較小。受地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和政策等因素的制約，我國(guó)有些地區(qū)玉米秸稈的應(yīng)用范圍有限，綜合高效利用程度低，存在浪費(fèi)玉米秸稈的現(xiàn)象，總體的綜合化利用成本高。需要加大對(duì)玉米秸稈高效利用的研發(fā)力度，否則會(huì)限制玉米秸稈收獲機(jī)械設(shè)備的發(fā)展[2]。

3.3 秸稈收獲裝備和體系不完善

受種植區(qū)域以及農(nóng)藝要求等因素的影響，制約玉米秸稈機(jī)械化收獲的主要環(huán)節(jié)是技術(shù)，因?yàn)橛衩捉斩捠斋@機(jī)械設(shè)備在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如有些玉米秸稈比較粗，很難實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的通用，需要改進(jìn)玉米秸稈收獲機(jī)械設(shè)備;有些玉米秸稈機(jī)械設(shè)備零部件需要進(jìn)口或需要引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，增加了成本，超出農(nóng)戶的購(gòu)買能力;有些機(jī)械設(shè)備不適合大規(guī)模運(yùn)營(yíng)，體系不完善會(huì)影響玉米秸稈收獲機(jī)械設(shè)備應(yīng)用和推廣。

4 提高玉米秸稈機(jī)械化的發(fā)展趨勢(shì)和建議

4.1 發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)的玉米品種多樣，不同地區(qū)玉米秸稈的利用方式存在差異，決定了我國(guó)玉米秸稈收獲的模式以及技術(shù)裝備具有一定的復(fù)雜性和多樣性。傳統(tǒng)的人工收割玉米秸稈的方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且收獲方式較為落后。應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)莖穗兼收型玉米收獲機(jī)械設(shè)備的探索和研究，形成成熟的技術(shù)體系，并且大范圍向用戶推廣。應(yīng)考慮玉米秸稈的潛在價(jià)值，在收獲果穗的同時(shí)，回收利用秸稈，是我國(guó)未來(lái)秸稈利用的發(fā)展方向。

4.2 發(fā)展建議

4.2.1 加大玉米秸稈技術(shù)裝備的研發(fā)力度

第一， 研發(fā)智能化的監(jiān)控技術(shù)?？梢栽跈C(jī)械設(shè)備上加裝傳感器，檢測(cè)和反饋?zhàn)鳂I(yè)中的參考數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)械設(shè)備的使用參數(shù)，提高作業(yè)的效率。

第二， 重視不停機(jī)作業(yè)技術(shù)的研究。目前機(jī)械設(shè)備打捆作業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)效率低，結(jié)合先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，加大打捆裝置的研發(fā)力度，可以連續(xù)不停機(jī)打破作業(yè)，提升切割效率。

第三，實(shí)現(xiàn)秸稈收獲機(jī)械設(shè)備的高適應(yīng)性發(fā)展。因?yàn)楦鱾€(gè)地區(qū)的玉米種植模式不統(tǒng)一，玉米秸稈機(jī)械化收獲設(shè)備很難實(shí)現(xiàn)通用，在未來(lái)的研究中，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)玉米秸稈收獲機(jī)械設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化和高適用化發(fā)展，能適用不同地區(qū)玉米種植的機(jī)械化收割，不斷優(yōu)化生產(chǎn)方式，提高玉米秸稈的收獲效率。

4.2.2 加大玉米秸稈利用價(jià)值的研發(fā)力度

玉米秸稈的利用價(jià)值較大，應(yīng)引導(dǎo)農(nóng)戶提高對(duì)玉米秸稈價(jià)值的重視程度，政府應(yīng)給予政策支持和資金補(bǔ)貼，引導(dǎo)農(nóng)戶購(gòu)買先進(jìn)的玉米秸稈的機(jī)械化收獲設(shè)備。支持當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)和高校的科研機(jī)構(gòu)研發(fā)適合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的玉米秸稈收獲機(jī)械設(shè)備，通過(guò)加大機(jī)械收獲設(shè)備的購(gòu)置補(bǔ)貼力度，調(diào)動(dòng)農(nóng)民的積極性，實(shí)現(xiàn)玉米秸稈機(jī)械化設(shè)備的大規(guī)模的應(yīng)用和推廣，提高玉米秸稈的利用價(jià)值、利用效率，減小對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

5 玉米秸稈還田的作用

5.1 對(duì)土壤養(yǎng)分含量和pH的影響

玉米秸稈還田后能改變土壤養(yǎng)分含量和土壤的pH值。有學(xué)者研究表明，利用玉米秸稈還田不僅能提高土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，還能改善農(nóng)作物的品質(zhì)。玉米秸稈還田后，土壤中的pH值會(huì)隨秸稈還田的增加呈下降趨勢(shì)，下降幅度為4%～12%，在改良鹽堿土方面發(fā)揮著重要的作用?？偠灾衩捉斩掃€田不僅能提高土壤中的養(yǎng)分含量，還能降低堿性土壤中的pH值，對(duì)提高土壤的肥力意義重大。

5.2 玉米秸稈還田對(duì)物理性狀的影響

玉米秸稈還田后能幫助土壤形成腐殖質(zhì)，有效改善土壤有機(jī)質(zhì)的含量和質(zhì)量，有利于形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低土壤容重，提高透氣性，有助于農(nóng)作物的生長(zhǎng)。

5.3 玉米秸稈還田對(duì)土壤微生物的影響

玉米秸稈還田能增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量和養(yǎng)分含量，可以為微生物的生長(zhǎng)提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。玉米秸稈還田能夠促進(jìn)土壤微生物的活動(dòng)，持續(xù)增加土壤中微生物氮含量。微生物含量的增多有利于改善土壤的耕作性能，也能有效提高土壤的肥力。

5.4 玉米秸稈還田對(duì)產(chǎn)量的影響

通過(guò)玉米秸稈還田能提高土壤中的養(yǎng)分含量，優(yōu)化土壤的物理性能，提高土壤中的微生物數(shù)量，對(duì)促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)非常有利。不同的秸稈還田方式對(duì)玉米產(chǎn)量的影響存在差異，如果選擇秸稈覆蓋還田和秸稈糞肥還田，對(duì)玉米產(chǎn)量的影響會(huì)大于秸稈覆蓋還田和秸稈粉碎直接還田。

與此同時(shí)，玉米秸稈還田后能明顯提高土壤中的氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)含量，種植農(nóng)作物可以促進(jìn)養(yǎng)分積累，提升產(chǎn)量。調(diào)查研究顯示，如果連續(xù)三年秸稈還田并配合施用肥料，能實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)41%～47%，單一的秸稈還田不能滿足農(nóng)作物高產(chǎn)對(duì)養(yǎng)分的需求，需要配合肥料效果更好。

6 玉米秸稈還田的主要方式

6.1 玉米秸稈直接還田

第一，深翻。將秸稈粉碎后直接還田，是當(dāng)前比較常見(jiàn)的秸稈還田模式。秸稈粉碎之后直接翻入土壤中，通過(guò)該種方式能夠提高土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，增強(qiáng)土壤中的微生物活性，提高土壤的肥力。

第二，混拌。在秸稈粉碎后選擇重型圓耙耙地一兩遍，讓秸稈和土壤充分接觸，提高土壤的保墑能力，之后起壟鎮(zhèn)壓。

第三，覆蓋。直接覆蓋玉米秸稈在土壤表面，減少土壤中的水分蒸發(fā)，達(dá)到保墑的目的。秸稈腐爛后能提高土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，在秸稈遮擋下會(huì)提高地表溫度，有利于播種。

6.2 間接還田

第一， 過(guò)腹還田。秸稈經(jīng)過(guò)粉碎處理后可以作為養(yǎng)殖業(yè)中的重要飼料，牲畜經(jīng)過(guò)消化之后可以將秸稈變成糞尿等，將其充分腐熟之后還田處理。該種方式不僅可以增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的有機(jī)肥料，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)可以促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)良性循環(huán)。秸稈作為畜牧業(yè)發(fā)展中的重要飼料，秸稈中的一部分養(yǎng)分被動(dòng)物吸收，包括蛋白質(zhì)和纖維素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其他物質(zhì)變成糞便施入土壤中沒(méi)有副作用，能提高資源利用率，這種秸稈還田方式是當(dāng)前比較常見(jiàn)的、具有生態(tài)性的還田方式，適宜大范圍推廣和應(yīng)用。

第二， 堆漚還田。將玉米秸稈制成肥料后經(jīng)過(guò)發(fā)酵施入土壤中。主要包括厭氧發(fā)酵和好氧發(fā)酵。厭氧發(fā)酵就是將秸稈堆漚后封閉起來(lái)，好氧發(fā)酵就是將秸稈堆后設(shè)置通風(fēng)溝，讓秸稈能充分腐蝕分解，形成有機(jī)肥料，然后還田。選擇粉碎機(jī)將玉米秸稈粉碎為1～3 cm后澆濕透水，因?yàn)榻斩挼暮枯^大，混入適量腐熟的有機(jī)肥料攪拌均勻后使用塑料布覆蓋即可。

第三， 焚燒還田。秸稈焚燒會(huì)造成能源的浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)污染生態(tài)環(huán)境，是當(dāng)前禁止的的還田方式。

第四， 碳化還田。該方法就是將含水量低于20%的秸稈放入爐中點(diǎn)燃，在缺氧的環(huán)境下燃燒，最后形成碳顆粒。在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的甲烷或氫氣能回收再利用，提高資源的利用效率。

第五，廢渣還田。秸稈廢渣還田是當(dāng)前一項(xiàng)生物質(zhì)熱能氣化技術(shù)，秸稈經(jīng)過(guò)氣化后能生成沼氣，可以作為生產(chǎn)和生活中的重要能源，形成的沼渣可以作為肥料還田，也能提高資源的利用效率[3]。

7 秸稈還田的缺點(diǎn)

第一， 大量秸稈還田容易導(dǎo)致土壤中微生物的生活環(huán)境發(fā)生變化，改變土壤中的碳氮比例，秸稈還田生物可能與農(nóng)作物幼苗爭(zhēng)奪養(yǎng)分和水分，造成黃苗和死苗的現(xiàn)象。在秸稈還田之前要控制好秸稈還田量，不能對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)造成破壞。

第二， 秸稈翻壓還田后，土壤疏松度變大，孔隙大小比例不均勻，容易跑風(fēng)，要采取適當(dāng)?shù)毓嗨蜴?zhèn)壓措施，讓土壤和種子充分接觸，提高種子發(fā)芽率。

第三， 秸稈還田會(huì)增加病蟲害的發(fā)生概率，所以秸稈還田后要經(jīng)過(guò)處理，否則秸稈中會(huì)存有大量蟲卵和病菌，在直接粉碎還田中可能無(wú)法全部殺死，有些病菌和蟲卵會(huì)留在土壤中。

第四，農(nóng)民秸稈還田的技術(shù)水平較低。玉米秸稈粉碎的質(zhì)量較差，很難分解，無(wú)法提高土壤肥力，甚至?xí)绊懼仓晟L(zhǎng)。一些農(nóng)民沒(méi)有正確使用秸稈粉碎還田方法，技術(shù)水平有待提高。

8 玉米秸稈粉碎還田的注意事項(xiàng)

第一， 在玉米秸稈收割后立即深翻土壤，避免水分蒸發(fā)，影響玉米秸稈的腐解。同時(shí)用機(jī)械設(shè)備將秸稈切碎，控制好秸稈切碎的長(zhǎng)度，越碎越容易腐爛，將切碎的秸稈翻耕到25～35 cm的土壤中，之后覆土鎮(zhèn)壓，以提高土壤的保墑能力，加速秸稈的分解。

第二， 合理調(diào)節(jié)土壤中的碳氮比。要控制好秸稈中的碳氮比例，否則在秸稈還田后會(huì)導(dǎo)致微生物和農(nóng)作物爭(zhēng)奪養(yǎng)分和水分，在秸稈充分腐熟的過(guò)程中，可能會(huì)消耗土壤中的氮素。在還田的同時(shí)要配合施用碳酸氫氨或過(guò)磷酸鈣等肥料，補(bǔ)充秸稈腐熟過(guò)程中的養(yǎng)分。

第三， 在秸稈還田中，秸稈本身具有吸水和微生物分解吸水的能力，可能會(huì)降低土壤含水量，應(yīng)讓秸稈和土壤充分接觸，土壤沉實(shí)有利于秸稈還田。

第四，提高農(nóng)戶的玉米秸稈還田技術(shù)。玉米秸稈還田質(zhì)量直接受到技術(shù)的影響，應(yīng)保證秸稈充分粉碎，選擇適合的秸稈粉碎機(jī)械設(shè)備。通常情況下，玉米秸稈的粉碎長(zhǎng)度為3～5 cm，要控制好玉米秸稈的還田量，將粉碎后的玉米秸稈均勻地撒在土壤中，盡早深翻處理，及時(shí)鎮(zhèn)壓，從而提高秸稈還田效果。

9 結(jié)束語(yǔ)

隨著玉米種植范圍的不斷擴(kuò)大，玉米生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量秸稈，其含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，合理利用秸稈能提高資源的利用效率。隨著科技水平進(jìn)步，一些大型的機(jī)械設(shè)備被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，包括玉米秸稈收獲設(shè)備。在玉米秸稈收獲后可以采取還田處理，提高土壤肥力，增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)。因此，堅(jiān)持因地制宜的原則，選擇正確的玉米秸稈收獲機(jī)械設(shè)備，堅(jiān)持科學(xué)的玉米秸稈還田技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

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