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        鳳陽縣農(nóng)作物秸稈綜合利用途徑及機械化處理技術(shù)探析

        2022-11-28 08:54:37計開家
        南方農(nóng)業(yè)·下旬 2022年9期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)應(yīng)用

        計開家

        摘 要 隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展,如何科學(xué)提升秸稈綜合利用效率已成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展急需解決的難題之一。為提高農(nóng)作物秸稈綜合利用水平,促進(jìn)農(nóng)業(yè)機械化和可持續(xù)發(fā)展,以安徽省鳳陽縣農(nóng)作物秸稈綜合利用和機械化技術(shù)應(yīng)用效果為例,探討了農(nóng)作物秸稈綜合利用機械化技術(shù)存在的問題,提出了“農(nóng)機與農(nóng)藝相結(jié)合;增加科研技術(shù)投入,解決生產(chǎn)中的難點;開展機械設(shè)備研究與引進(jìn);政府引導(dǎo),搞好秸稈綜合利用示范推廣工作,促進(jìn)秸稈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展”等措施建議。

        關(guān)鍵詞 農(nóng)作物秸稈;機械化技術(shù);技術(shù)應(yīng)用;安徽省滁州市鳳陽縣

        中圖分類號:S38 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:C DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.18.048

        隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活質(zhì)量不斷提高,以農(nóng)作物秸稈為代表的嚴(yán)重污染環(huán)境的生活燃料正逐漸被天然氣、環(huán)保煤等替代。同時,為保護(hù)生態(tài)環(huán)境,各級政府都出臺相關(guān)文件嚴(yán)禁秸稈焚燒,造成大量秸稈荒廢田間,科學(xué)利用率偏低。研究表明,農(nóng)作物秸稈作為重要的生物質(zhì)資源,總能量基本上和玉米淀粉相當(dāng);其燃燒值、蛋白質(zhì)和纖維素含量分別約為標(biāo)準(zhǔn)煤的50%、5%和30%;另外,作物秸稈中還含有一定量的鈣、磷等礦物質(zhì)[1-4]。采用秸稈歸田等方式,可以顯著提升土壤肥力,減少農(nóng)業(yè)化肥施用量。因此,開展農(nóng)作物秸稈的綜合利用和機械化技術(shù)研究既能維護(hù)鄉(xiāng)村生態(tài)平衡、促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)循環(huán)發(fā)展,又能增加作物秸稈附加值、提高農(nóng)民收入,對我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

        1 鳳陽縣作物秸稈綜合利用探索

        鳳陽縣是一個農(nóng)業(yè)大縣,常年農(nóng)作物播種面積15.3萬~16.0萬hm2,其中糧食種植面積12.0萬hm2,每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量可達(dá)70萬t[5-6]。按其燃燒值計算,可折合約35億t標(biāo)準(zhǔn)煤;按蛋白質(zhì)含量折算,相當(dāng)于近3 500 t糧食。因此,提升當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物秸稈綜合利用率,對提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)效率、擴大鄉(xiāng)村就業(yè)渠道、增加農(nóng)民收入和提升農(nóng)業(yè)資源利用率都具有重要意義。為此,鳳陽縣從2010年開始積極探索農(nóng)作物秸稈綜合利用的新途徑。

        1.1 秸稈利用途徑探索

        1.1.1 秸稈粉碎還田

        根據(jù)種植作物和種植模式不同,對秸稈粉碎還田實行兩種作業(yè)方式。1)全量還田。使用帶有秸稈粉碎裝置的聯(lián)合收割機收獲小麥或玉米時,將其秸稈粉碎均勻拋撒于田中,然后進(jìn)行翻耕整地或直接播種作業(yè)。2)部分還田。使用聯(lián)合收割機收獲水稻或玉米時,留茬10~20 cm,取走已切割下的秸稈,采用滅茬旋耕機進(jìn)行翻耕整地作業(yè)。隨后,將微生物菌劑、木屑和緩控釋肥全部混合,均勻撒施,通過旋耕機深翻入地。

        1.1.2 加工秸稈飼料

        利用秸稈青貯收獲機械、秸稈粉碎機械、青貯設(shè)備及裝料與卸料設(shè)備等,將秸稈加工為飼料,以青貯和黃貯氨化為主。如花生秸稈、紅薯秸稈和玉米秸稈是牲畜傳統(tǒng)的粗飼料,在此基礎(chǔ)上,鳳陽縣依靠安徽科技學(xué)院的技術(shù)優(yōu)勢,開展作物秸稈青貯或氨化處理,形成高質(zhì)量飼料,發(fā)展畜牧業(yè)。每年制作青貯飼料7萬t,氨化秸稈4萬t,相當(dāng)于節(jié)約飼料用糧近10萬t。

        1.1.3 加工秸稈肥料

        由于秸稈中含有豐富的礦物元素及微量元素,本身即是較好的肥料資源。將秸稈進(jìn)行肥料化處理后還田,可以增加農(nóng)作物養(yǎng)料來源,改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)[7-8]。以秸稈作為肥料資源還田的方式主要有直接還田、間接還田、腐熟還田和食用菌基料等4種:直接還田即作物收獲時利用粉碎機將秸稈粉碎直接還田;間接還田即過胃還田,秸稈飼料通過飼喂牲畜,產(chǎn)生的糞經(jīng)發(fā)酵處理后施到田地中;腐熟還田即將秸稈粉碎,加入一定比例的生物菌劑,并與氮肥混合,經(jīng)堆壓漚制腐熟后還田;食用菌基料是利用粉碎機將秸稈粉碎后作為栽培食用菌的基料。

        1.1.4 加工秸稈燃料

        利用秸稈撿拾打捆機、運輸車、秸稈粉碎機、秸稈壓塊成型機、制炭設(shè)備等將秸稈收集、粉碎、打捆和運輸,壓塊成型制炭?,F(xiàn)有研究表明,農(nóng)作物在生長過程中進(jìn)行光合作用,近50%的產(chǎn)物都貯存在秸稈中,秸稈中的養(yǎng)分包括氫、碳、氧等,而氮和硫的含量較低[9]。為了更好地利用秸稈,鳳陽縣積極采取措

        施:1)成立了永盛、潤農(nóng)、鑫德3家生物質(zhì)燃料有限公司,以生物質(zhì)為原料進(jìn)行加工,制成的顆粒型燃料可用于鍋爐、發(fā)電廠等企業(yè);2)結(jié)合夏秋季時節(jié)和作物特點,在堅持秸稈禁燒和還田利用的同時,提前謀劃、全面動員、周密部署,扎實推進(jìn)秸稈打捆離田作業(yè),為有效促進(jìn)秸稈綜合利用,從根本上解決秸稈的出路起到了很好的示范引領(lǐng)作用;3)每年夏秋季前,鳳陽縣政府都要召開由各鎮(zhèn)街和縣直相關(guān)單位參加的全縣秸稈收儲運體系建設(shè)協(xié)調(diào)會,要求各單位積極做好宣傳引導(dǎo)、工作對接,加快推進(jìn)收儲場地落實、收儲協(xié)議簽訂、獎補政策細(xì)則出臺等工作,提前謀劃好夏秋季的秸稈綜合利用工作;4)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道積極召開種糧大戶座談會,組織秸稈經(jīng)紀(jì)人、光大城鄉(xiāng)再生能源(鳳陽)有限公司與種糧大戶現(xiàn)場對接,簽訂協(xié)議,落實打捆、收儲、運輸?shù)燃?xì)節(jié)。

        截至2021年,鳳陽縣共建立了30多家秸稈收儲中心,秸稈經(jīng)紀(jì)人隊伍8家。2022年組織秸稈打捆、摟草、抓草、運輸?shù)葯C械200多臺(套)投入小麥秸稈收儲工作,完成小麥秸稈打捆面積2.3萬hm2,收儲小麥秸稈超過6萬t,促進(jìn)了秸稈禁燒和綜合利用。

        1.1.5 加工秸稈育秧盤

        秸稈富含大量的天然纖維素,是很好的造紙原材料,可以通過技術(shù)手段處理農(nóng)作物秸稈以提取草漿造紙。根據(jù)這一原理,鳳陽縣與安徽科技學(xué)院合作,以秸稈為原材料開發(fā)出可降解的水稻育秧盤,與傳統(tǒng)塑料育秧盤相比,具有育秧工序簡單、節(jié)省基質(zhì)土、降低成本等優(yōu)點。

        1.2 秸稈綜合利用效率探索

        1.2.1 輪作套種

        為加強秸稈的綜合利用,鳳陽縣正積極推進(jìn)多種作物輪作。近年來,在安徽省水稻、玉米等產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的大力支持下,安徽省鳳陽縣國家級農(nóng)作物品種區(qū)域試驗站等科研單位不斷嘗試和推廣各種生態(tài)栽培模式,如玉米與蔬菜、草莓、西甜瓜、葡萄、水稻等作物進(jìn)行輪套種,在改良土壤、提高種植品質(zhì)及促進(jìn)農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效等方面取得了良好的效果。

        1.2.2 技術(shù)步驟和關(guān)鍵點

        玉米為鳳陽縣主要農(nóng)作物之一,為進(jìn)一步推廣生態(tài)栽培模式,提升玉米秸稈的綜合利用率,鳳陽縣加大推廣玉米秸稈還田技術(shù)力度,提出了玉米秸稈還田的技術(shù)步驟和實施關(guān)鍵點。1)進(jìn)行二次粉碎。采用玉米聯(lián)合收獲機收獲后直接粉碎秸稈還田,或人工采收后用玉米還田機粉碎秸稈還田,留茬過高、秸稈粉碎達(dá)不到要求時,應(yīng)采用秸稈粉碎還田機進(jìn)行二次秸稈粉碎作業(yè)。2)細(xì)化作業(yè)要求。選用聯(lián)合收獲粉碎一體機作業(yè)模式,秸稈合格粉碎長度≤10 cm。3)規(guī)定秸稈還田量。玉米秸稈還田的生物量為0.9萬~

        1.2萬kg·hm-2。4)微生物菌劑施用方式。秸稈粉碎后,表面噴施微生物菌劑,活菌數(shù)≥107 cfu·mL-1,菌劑施用量為15.0~30.0 kg·hm-2,以加速秸稈的腐解。還應(yīng)注意,在微生物菌劑噴施后,需要再次翻耕,使秸稈與微生物充分混合,并適當(dāng)增施氮肥,適度調(diào)節(jié)碳氮比,從而加快秸稈腐解。降解15~20 d后種植下茬作物效果更佳。

        2 秸稈綜合利用技術(shù)存在的問題

        鳳陽縣在農(nóng)作物秸稈綜合利用方面取得了一些成功經(jīng)驗,但是這些利用方式還處在初級階段,存在一些問題,主要表現(xiàn)在以下4個方面。

        2.1 秸稈綜合利用技術(shù)不夠成熟

        鳳陽縣的秸稈粉碎還田、秸稈飼料加工、秸稈生物質(zhì)燃料加工和水稻育秧盤開發(fā)等技術(shù)在相關(guān)企業(yè)中已開始投入運營。但秸稈綜合利用總體技術(shù)水平不高,產(chǎn)品成本高,經(jīng)濟(jì)效益不明顯,農(nóng)民應(yīng)用的積極性不高。

        2.2 科技投入不夠

        目前鳳陽縣還是以秸稈粉碎還田作為解決秸稈問題的主要途徑,對秸稈營養(yǎng)成分分析、秸稈植物纖維特性研究、秸稈殘體腐解與土壤肥力基礎(chǔ)研究投入不夠,秸稈綜合利用和產(chǎn)品開發(fā)深度不夠。如飼料化加工方面,當(dāng)下主要利用玉米(豆類)秸稈經(jīng)過青貯和微生物發(fā)酵形成飼料,其粗蛋白和礦物質(zhì)含量低且纖維素含量過高,直接影響動物的采食量和營養(yǎng)物質(zhì)的消化率。

        2.3 機械設(shè)備有待更新?lián)Q代

        據(jù)不完全統(tǒng)計,鳳陽縣目前引進(jìn)的秸稈處理設(shè)備主要有秸稈粉碎還田機械(包括粉碎還田機、滅茬機等)、飼料加工設(shè)備(包括青貯收獲機、粉碎機、打捆機、揉絲機、調(diào)質(zhì)機及壓餅包膜機等),普遍存在中小型機具偏多、動力小、故障多等問題,2021年和2022年雖有大型馬力及配套機具增加,但離鳳陽縣秸稈打捆要求還相距甚遠(yuǎn),每年還要引進(jìn)外地機具100臺(套)。另外,鳳陽縣有制炭機、造紙機、秧盤成型機等,但這些設(shè)備自動化程度和加工精細(xì)度均有待提高。

        2.4 秸稈產(chǎn)業(yè)發(fā)展有待進(jìn)一步完善

        近年來,政府部門出臺了一系列關(guān)于作物秸稈綜合利用的文件和政策,多集中在“禁燒”“秸稈集中收儲”等方面,對秸稈深加工產(chǎn)品開發(fā)及相關(guān)企業(yè)投入和政策支持力度還不夠,作物秸稈的綜合利用有待繼續(xù)完善,作物秸稈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展還沒有形成規(guī)模。

        3 改善建議

        農(nóng)作物秸稈綜合利用機械化技術(shù)是采用現(xiàn)代先進(jìn)的實用技術(shù)對農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行開發(fā)利用,使之轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏觅Y源的過程。農(nóng)作物秸稈綜合利用既節(jié)約了資源,又保護(hù)了環(huán)境,實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)循環(huán)發(fā)展。結(jié)合鳳陽縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際情況,針對存在的問題提出如下建議。

        3.1 農(nóng)機與農(nóng)藝相結(jié)合

        在秸稈滅茬粉碎還田的基礎(chǔ)上,因地適宜,開展秸稈適量還田、部分離地再利用。通過農(nóng)機與農(nóng)藝相結(jié)合,更加完善秸稈綜合利用技術(shù),進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平,增加農(nóng)民收入,提升各類農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體和農(nóng)民參與的積極性。

        3.2 增加科研技術(shù)投入,解決生產(chǎn)中的難點

        農(nóng)作物秸稈綜合利用需要產(chǎn)品開發(fā)和農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)綜合運用,建議各級政府、科技和農(nóng)業(yè)部門,在政策項目、技術(shù)創(chuàng)新和資金方面給予專項支持,開展產(chǎn)學(xué)研合作,組織各類農(nóng)業(yè)院校、科研院所等科技力量進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),促進(jìn)成果應(yīng)用與轉(zhuǎn)化。

        3.3 開展機械設(shè)備研究與引進(jìn)

        依托安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、安徽科技學(xué)院等相關(guān)科研院校,重點在農(nóng)作物秸稈還田實驗基礎(chǔ)上進(jìn)行理論與生產(chǎn)對接的研究,對秸稈飼料設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化,加快秸稈生物質(zhì)燃料和秸稈育秧盤加工設(shè)備核心零部件開發(fā)、秸稈有機肥工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備的引進(jìn)。

        3.4 政府引導(dǎo),搞好秸稈綜合利用示范推廣工作,促進(jìn)秸稈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

        加大政策引導(dǎo)力度,鼓勵農(nóng)民有條件地加大對秸稈綜合利用的投入,調(diào)整《機具補貼目錄》,加強對秸稈綜合利用農(nóng)機化技術(shù)的宣傳和推廣工作。結(jié)合農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,有重點地扶持科技含量高、效益高的秸稈加工利用項目和企業(yè),實施項目帶動戰(zhàn)略,搞好秸稈綜合利用示范推廣工作。如在鳳陽縣政府積極引導(dǎo)下,光大城鄉(xiāng)再生能源(鳳陽)有限公司每年全量收購鳳陽縣及周邊秸稈,為秸稈產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展起到了很好的示范帶動作用。

        4 結(jié)語

        鳳陽縣農(nóng)作物秸稈綜合利用應(yīng)在政府統(tǒng)籌規(guī)劃和社會各方力量參與下,圍繞生態(tài)農(nóng)業(yè)開展秸稈綜合利用,繼續(xù)探索“兩利用”新路徑,促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。截至2022年,鳳陽縣共布置了32個秸稈收儲中心,形成了完善的秸稈收儲運用產(chǎn)業(yè)體系和“公司+村集體+專業(yè)合作社”的模式。村設(shè)立秸稈收儲專業(yè)合作社并設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)化臨時堆放轉(zhuǎn)運點及堆放點,配備必要的收儲器械設(shè)備和收儲人員,最終形成了農(nóng)作物秸稈“收、儲、存、運、銷”一條龍服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。未來鳳陽縣要將做大做強秸稈產(chǎn)業(yè)、讓秸稈變廢為寶、點草成金作為農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重點,力爭到“十四五”期末,將農(nóng)作物秸稈和畜禽養(yǎng)殖廢棄物綜合利用率提升到96%以上,秸稈產(chǎn)業(yè)化利用率提升到70%以上。

        參考文獻(xiàn):

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        (責(zé)任編輯:劉寧寧)

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