玉米秸稈的回收與再處理機械主要類型與合理化選擇

周鳳春

(綏濱縣農業(yè)機械服務中心，黑龍江 綏濱 156200)

0 引言

玉米是我國農業(yè)生產中秸稈資源產量最高的農作物，玉米秸稈也是極具利用價值的可再生資源。隨著我國對玉米秸稈資源回收利用重視程度的不斷提高，農村地區(qū)的秸稈利用意識顯著增強，秸稈資源的有效利用也有效減少了資源浪費和環(huán)境污染問題的發(fā)生。隨著玉米秸稈收儲運體系的建立，玉米秸稈的處理方式逐漸趨于合理化，玉米秸稈的綜合利用逐漸替代了傳統(tǒng)的秸稈燃料利用和牲畜飼喂，使秸稈資源的價值得到了更大程度的發(fā)揮[1]。目前，我國的玉米秸稈回收再利用工作仍處于起步和發(fā)展階段，很多農機產品在功能和適用范圍等方面還不被農民認可，導致秸稈回收和處理的過程存在一定的不合理問題，因此對秸稈機械化回收與利用的過程進行梳理，幫助農民系統(tǒng)了解技術體系與機型特點，具有積極意義。

1 玉米秸稈回收利用現狀

1.1 技術發(fā)展情況

隨著國家秸稈利用政策的實施，農村地區(qū)對于秸稈資源利用的價值與意義有了更深入的了解，秸稈資源的利用途徑更加豐富，使秸稈產品逐漸在社會發(fā)展的各個方面提供有效助力。玉米秸稈中含有大量營養(yǎng)物質和有價值成分，例如氮磷鉀元素、有機質、木質素、蛋白質等，使其適合多種不同的深加工利用形式?？傮w來看，我國現階段的農作物秸稈回收再利用的形式比傳統(tǒng)的秸稈利用形式有了長足的進步，一方面秸稈的利用比例得到了顯著提升，從圖1可見，現階段我國玉米秸稈的平均利用率達到了87.2%，其中秸稈肥料化和飼料化利用分別超過30%和25%，燃料化利用接近22%，但工業(yè)化利用不足1.5%，其他利用方式總計不足10%，說明盡管秸稈的利用率得到了顯著提升，但秸稈的多樣化利用途徑還有較大的提升空間，秸稈的綜合利用體系雛形已經基本建立[1]。另一方面從玉米秸稈的機械化利用來看，由于玉米秸稈的產量和結構特點，很多機械化的處理方式對秸稈回收工作造成了一定困難，傳統(tǒng)玉米收獲機在收獲玉米后對玉米秸稈的粉碎處理導致了秸稈回收的難度增加，但隨著我國秸稈打捆機技術的提升，近年來對于粉碎秸稈的收集能力不斷增強，玉米秸稈的機械化回收利用得到了更好地發(fā)展。

圖1 我國農作物秸稈的總體利用情況

1.2 技術研究情況

為更好地實現玉米秸稈優(yōu)化利用，我國科研人員針對秸稈利用技術開展了大量工作。柏爭艷等[1]以玉米秸稈為原料研制了燃料乙醇的生產工藝，采用動態(tài)擠壓—稀堿耦合預處理工藝，將基因重組酵母作為酒精發(fā)酵菌種，研究了利用玉米秸稈木質纖維原料生產乙醇的技術，經過反復試驗與工藝優(yōu)化，使玉米秸稈制備燃料乙醇的成本降低了17.69%，且產出乙醇的品質與糧食制備的乙醇品質相當，有效提升了玉米秸稈的利用價值。黃莉莉等[2]利用玉米秸稈、油菜秸稈等作為原材料，通過X射線衍射儀、熱重儀、紅外光譜儀開展了秸稈板材制備工藝研究，并分析了木質素材料的自膠合機理，成功通過浸泡—磨解—消潛—熱壓4步驟制造了優(yōu)質板材，并通過試驗統(tǒng)計記錄了板材制造過程的合理壓力、溫度等工藝，為秸稈資源利用提供了新途徑。覃楊華等[3]以玉米秸稈為原料，開展了3D打印新技術研究，試驗驗證了秸稈粉碎質量、堿液預處理方式對打印質量的影響，并利用等離子體發(fā)生器改性玉米秸稈處理材料，使打印模型的強度進一步增加，為玉米秸稈利用和3D打印技術發(fā)展提供了新思路。程書平等[4]以玉米秸稈為研究對象進行了染料吸附劑制備工藝研究，將玉米秸稈分成玉米葉、玉米皮和玉米秸稈髓三部分進行改性試驗，確定了玉米秸稈的合理條件，驗證了染料的吸附能力和可能影響染料效果的成分。

2 玉米秸稈回收與深加工主要類型

2.1 玉米秸稈回收機械

玉米秸稈的回收工作主要依靠秸稈打捆機來完成，打捆機根據制捆形式分為方捆打捆機和圓捆打捆機兩類，其中方捆打捆機多采用與拖拉機牽引連接的形式進行作業(yè)，其作業(yè)過程能夠對放鋪、站立、放鋪揉搓等狀態(tài)的秸稈進行撿拾、揉切、輸送、壓縮、制捆等工作，在我國應用的時間較長；而圓捆打捆機在我國應用的時間相對較短，但其適應能力更強，圓捆打捆機能夠適應放鋪揉搓和收獲切碎兩種狀態(tài)的秸稈，能夠實現秸稈的撿拾、輸送、滾卷、纏網等工作，更適合大型玉米收獲機對秸稈的處理方式[3]?，F階段的典型機型包括新疆牧神4KZ-275型自走式打捆機、中農機9YDF-90型大方捆打捆機、博遠92YG-1.3型牽引式圓捆壓捆機等。秸稈打捆機的普及和應用為玉米秸稈的綜合利用奠定了基礎。

2.2 秸稈深加工典型機械

近年來，我國的玉米秸稈深加工方式得到了積極擴展，對于秸稈的深度利用形式實現了不斷創(chuàng)新，玉米秸稈經過深加工后逐漸應用到生產生活的多個方面中。

2.2.1 玉米秸稈固化燃料制造

玉米秸稈的固化燃料制造主要利用生物質固化成型設備來完成。首先需要對捆扎的秸稈機型拆捆，并進行進一步的粉碎處理后，將其逐步輸送進入生物質固化成型設備，利用設備對粉碎后的秸稈與部分添加原料進行混合，并在螺旋推進器的作用下進行高強度擠壓，擠壓同時進行高溫碳化處理，以此將低密度、低熱值、可燃性不良的廢棄秸稈資源轉換成為高密度、高熱值、耐燃燒、易儲存的優(yōu)質燃料，且具有清潔、可再生的明顯優(yōu)勢。

2.2.2 玉米秸稈板材加工技術

玉米秸稈經過粉碎和簡單處理后，可作為制造板材的良好原料，通過板材壓塊機進行玉米秸稈的板材制造，能夠將玉米秸稈生產成生活中常用的高密度纖維板和人造板(圖2)，成為木材原料板材的良好替代品，玉米秸稈板材可應用于住宅建筑、家具材料、溫室材料等眾多領域，不僅市場前景廣闊，且能夠有效增加農民的收入[4]。

圖2 以玉米秸稈為原料制造的板材

2.2.3 一次性餐具制造技術

通過對玉米秸稈中的纖維素和木質素進行利用，可將其制作成為一次性可降解餐具和包裝材料，經過合理的工藝設計，所制造出的一次性餐具能有效替代現階段使用的塑料餐具，具有綠色環(huán)保和可降解的特性。且一次性可降解制品的制作過程基本沒有有害氣體和廢渣等污染物的生成，產品使用后進行統(tǒng)一收集，能夠使廢棄材料在25～30天內降解為高品質的有機肥料，是現階段餐具和包裝品的有效替代材料。

2.2.4 秸稈基材編織技術

秸稈基材的機械化編制技術與傳統(tǒng)的草編制品和竹編織品的機械化加工工藝類似，能夠利用秸稈基材的柔韌性將其編制成為防護毯或編織物。但由于玉米秸稈與稻麥秸稈相比稈徑較粗，內部含有較多的不可用物質，因此，玉米秸稈的編織技術相對更為復雜，通常需要進行擠壓、揉搓、制絲后才能進行機械化編制加工。利用秸稈編制后制造的防護毯具有良好的致密性和覆蓋能力，可用于路基、河岸護坡及草皮防護；利用秸稈編制的容器、裝飾品也具有良好的應用價值。

2.2.5 秸稈薄膜制造技術

現階段農業(yè)生產過程中應用了大量的地膜輔助農作物生長，但由于大部分地膜不具備良好的降解能力，造成了農田的污染問題。隨著秸稈制膜技術的研究與應用，利用現代化的機械生產線，能夠將玉米秸稈制造成為優(yōu)質可降解的薄膜，生產過程中對秸稈進行打漿、提取凈化、機械化細磨漿等方式制取秸稈漿，再通過成膜機制作成秸稈膜。利用玉米秸稈制成的薄膜能夠在100～150天的時間內自然降解，用其替代普通地膜，能有效降低薄膜污染問題。

3 秸稈回收與深加工技術的合理選擇

對于秸稈打捆技術，應根據玉米收獲過程的秸稈處理方式進行選擇，對于秸稈放鋪、人工摘穗狀態(tài)的收獲方式，更適合使用方捆打捆機進行秸稈的制捆與回收，對于收獲過程秸稈粉碎、秸稈揉搓后的耕地，可選擇圓捆打捆機進行打捆回收作業(yè)。

對于條件適宜的地區(qū)，為進一步減少秸稈回收利用的成本，應以秸稈還田為主要利用方式，但應注意控制秸稈還田的量，做到合理還田，并對超過還田量的秸稈進行機械化回收，做到秸稈資源利用的最佳化。

不同地區(qū)所使用的秸稈深加工技術可能存在較大的差異性，對于玉米產區(qū)與牧區(qū)臨近的地區(qū)，本著資源臨近利用原則，更適合發(fā)展秸稈飼料化產業(yè)；對于與城市或大型企業(yè)臨近的玉米產區(qū)，則可考慮秸稈的燃料化加工和板材、生活用品制造等產業(yè)，做到秸稈深加工的合理規(guī)劃。

4 結語

總而言之，秸稈綜合利用已經引起了世界范圍的高度重視，玉米秸稈作為農作物中的高產類型，對其秸稈進行有效利用意義重大。合理的利用玉米秸稈不僅可以降低資源浪費與環(huán)境污染，還能為農業(yè)生產、社會生活和農業(yè)制造等眾多領域提供豐富的資源。尤其隨著我國農業(yè)經濟形式向好發(fā)展，玉米秸稈的產量還將持續(xù)提升。盡管現階段我國在秸稈再利用與機械處理方面有了良好的技術與實踐積累，但總體上講秸稈利用體系仍不成熟，相關的政策法規(guī)還需優(yōu)化，很多秸稈再處理、秸稈產品銷路等工作有待深化。為進一步做好玉米產業(yè)的綠色化發(fā)展，秸稈資源的綜合利用既是機遇也是挑戰(zhàn)，但玉米秸稈的利用價值已經凸顯，在現階段秸稈利用的基礎上，進一步優(yōu)化利用流程、調配秸稈資源合理分流、采用最適合的方式利用秸稈，將成為玉米秸稈優(yōu)化利用的新工作。