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  发表日期:2010年12月1日        已经有13275位读者读过此文
 

农作物秸秆机械化还田技术应用分析

 

                          徐州市农机技术推广站 樊家志  

    摘要:针对农作物秸秆利用率下降,大部分农作物秸秆被废弃和焚烧及造成环境污染和资源浪费等问题,提出了小麦、水稻、玉米三大农作物秸秆机械化还田的技术工艺路线及秸秆还田应用的机械装备,制定了水田机械化秸秆还田的配套技术,并对几种机械秸秆还田作业成本进行了分析对比,为我国今后大面积推广应用机械化秸秆还田技术提供参考依据。

    关键词:机械;秸秆还田;技术应用;分析

1 国内外农作物秸秆的应用现状

目前世界上发展中国家粮食增产量的30%是靠机械化秸秆还田技术取得的,美国、日本有60%以上耕地采取机械化秸秆还田技术,加拿大、澳大利亚等国家几乎全部采用机械化秸秆还田技术。我国早在2000多年前,就有一部《耕地法》规定禁止焚烧禾草等。近年来,随着农村经济的发展,农作物秸秆有效利用率急剧下降,大部份秸秆被废弃和焚烧,造成了严重的环境污染和资源浪费。从而引起了各级领导的重视,提出了加大机械化秸秆还田的推广力度,为此,农机科研、企业研制了一批新型秸秆还田机,并进行了试验示范推广,为做好机械化秸秆还田工作创造了一个良好的条件。

2 机械化秸秆还田技术工艺路线

2.1 小麦秸秆还田

2.1.1 水田秸秆还田

采用全喂入联合收获机收获小麦(出草口安装秸秆粉碎机),使用半喂入联合收获机的启用秸秆切碎装置→放水泡田(24小时)→使用大、中、小型水田秸秆还田机掩埋小麦秸秆、高留茬及整地→水稻插秧。

2.1.2 旱田秸秆还田

①采用全喂入联合收获机收获小麦(出草口安装秸秆粉碎机),使用半喂入联合收获机的启用秸秆切碎装置→使用大、中型秸秆粉碎机小麦秸秆和高留茬→旋耕机整地→种植花生、玉米、大豆等旱作物。

②联合收获机收获小麦(出草口带粉碎机)→使用大型秸秆粉碎旋耕机作业,一次完成高留茬秸秆粉碎及旋耕整地作业→种植花生、玉米、大豆等。

③联合收获机收获小麦(出草口带粉碎机)→使用反转灭茬机,掩埋秸秆及高留茬→旋耕机浅旋平整土地→种植花生、玉米、大豆等。

④联合收获机收获小麦(出草口装粉碎机)→板茬播种玉米、花生、大豆等作物。

2.2 水稻秸秆还田

1)半喂入联合收获机作业,采用低割茬收割,启用秸秆切碎装置→旋耕机整地→播种小麦。

2)全喂入联合收获机采用高留茬作业,出草口安装秸秆粉碎机→秸秆粉碎机粉碎秸秆和高留茬→旋耕播种小麦。

3)全喂入联合收获机采用高留茬作业,出草口安装秸秆粉碎机→大型双轴秸秆粉碎旋耕机作业,一次完成秸秆粉碎、高留茬及平整地→播种小麦。

4)联合收获机作业、低留茬、出草口安装秸秆粉碎机→使用免(少)耕播种机播种小麦。

2.3玉米秸秆还田

1)玉米联合收获机作业,同时把玉米秸秆粉碎还田→旋耕机整地覆盖秸秆(或直接采用少免耕条播)→机械播种。

2)人工摘收玉米→使用大、中型玉米秸秆粉碎机作业、粉碎秸秆→旋耕机作业、覆盖秸秆及整地(或直接少免耕条播)→机械播种。

3 秸秆还田机械简介

3.1 推广应用联合收割机秸秆切碎抛撒装置

江苏省苏北地区属稻麦两熟轮作区,小麦、水稻的收获主要使用全喂入和半喂入联合收获机作业。全喂入联合收获机作业,一般割茬较高,出草口抛撒的秸秆呈紊乱状条堆在田间,半喂入联合收获机的割茬较低,大多数半喂入收获机没有启用秸秆切碎装置,收获后的秸秆呈条状铺放在田间。因此,联合收获机遗留的高割茬和抛出的秸秆给下季作物种植带来困难,其问题的根源是联合收获机造成的。

为了解决联合收获机抛撒的秸秆和高留茬的还田问题,首先应该从源头抓起,在联合收获机上要基本解决这一问题,即在全喂入联合收获机出草口加装秸秆切碎器,把联合收获机抛出的秸秆,在落地前进行切碎,并增加抛撒装置,把切碎的秸秆均匀地撒到田间。对于高性能半喂入联合收获机在收获作业时,要求启用秸秆切碎装置,把秸秆在落地前进行切碎撒匀。这样可为下一步秸秆还田作业创造良好的工作条件。

目前江苏省推广的全喂入联合收获机出草口切碎装置有两种结构形式,一种是纹齿甩刀式,另一种是纹齿固定刀式。该装置具有安装方便、切碎效果好、消耗动力小、投资少等优点。其次是近年来推广应用的联合收获机配套动力增大,有一定的储备功率,虽然是秸秆切碎装置增加了五马力功率消耗,但对新型联合收获机的作业效率影响不大,仅需增加5/亩收获作业费,作为燃油消耗成本补偿。

主要技术参数:

刀片型式:纹齿甩刀/纹齿固定刀;

刀片数量:2030把;

刀轴转速:24003000/分;

切碎长度:<10cm

3.2 推广应用水田秸秆还田机

对于稻麦轮作种植区,在小麦收获后,直接放水泡田(24小时),然后使用水田秸秆还田机作业,水田刀在旋转过程中,进行切削土壤、压草及搅拌土壤,可一次完成旋耕、埋草、起浆及平整土地等作业工序。

该机具是在原旋耕机基础上改进设计的,即把旋耕刀改为“燕尾”刀或“起浆”刀加横向压草板等两种结构形式,整机结构简单,使用调整方便,工作效率高,埋草效果好,是一种比较理想的水田秸秆还田机机具。

主要技术参数:

配套动力:5080马力;

    深:816cm

起浆溶度:≥80%

植被覆盖率:≥85%

耕后地表平整度:≤3cm

生产效率:712/小时。

3.3 推广应用秸秆粉碎还田机

对于玉米、水稻及小麦秸秆及高留茬,可使用秸秆粉碎机作业,该机具采用高速运转秸秆粉碎刀,粉碎刀采用纹齿甩刀,具有刃口锋利耐磨及切碎效果好等特点。可一次完成整秸秆及高留茬的粉碎及抛撒还田作业工序。

另外,也可使用秸秆粉碎旋耕复式作业机具,该机采用双轴结构,前轴高速运转,粉碎秸秆,后轴旋耕碎土,覆盖秸秆,可一次完成秸秆粉碎、旋耕、覆盖及平整土地等多道作业工序。

秸秆粉碎还田机技术参数:

配套动力:5080马力拖拉机;

作业幅宽:180cm

秸秆切碎长度:≤10cm

秸秆切碎合格率:≥92%

生产率:48/小时。

秸秆粉碎还田旋耕机技术参数:

配套动力:6080马力拖拉机;

切碎长度:≤10cm

秸秆切碎合格率:≥92%

耕深:816cm

秸秆覆盖率:≥85%

生产率:58/小时。

3.4 推广应用反转灭茬机

对于小麦、水稻收获后,田间有高留茬的地块,可使用反转灭茬机作业。反转灭茬机的刀轴转向与拖拉机前进时车轮转向相反,即把旋耕刀反装,其密度比旋耕刀少,转速略高,该机可一次完成高留茬和部分秸秆掩埋、旋耕碎土及平整土地等作业工序。该机具有结构紧凑、埋茬效果好、生产效率高等优点,但功耗比旋耕机大,因此,在选择配套动力的时候,要适当加大配套动力,有利于提高作业效果。

技术参数:

配套动力:6080马力;

工作幅宽:180/200cm

耕深:816cm

埋茬深度:212cm

埋茬率:≥85%

生产率:58/小时。

3.5 推广应用少(免)耕播种机械

对于小麦收获后,后季准备种植玉米等旱作物田块,可把小麦秸秆撒开后,直接使用玉米板茬播种机播种玉米。对于水稻收获后,后季准备种植小麦作物的田块,可使用小麦少(免)耕播种施肥机直接种植小麦,把农作物秸秆直接覆盖地表还田,这样有利于保水、保肥、保温和增加土壤有机质等。

玉米免耕播种施肥机技术参数:

配套动力:>18马力拖拉机;

行数:4行;

行距:4570cm

施肥深度:610cm

播种深度:35cm

每穴籽粒数:2±1粒;

生产率:46/小时。

小麦少(免)耕播种施肥复式作业机技术参数:

配套动力:5085马力拖拉机;

播深:25cm

播量:320kg(可调);

行距:1625cm

工作幅宽:200cm

行数:10行;

工作效率:49/小时。

4 麦秸秆水田机械化还田配套技术

4.1 撒施基肥

为了加速麦秸秆的腐解,提高当季秸秆还田的效果,在秸秆还田作业前要撒施基肥,在总施肥量与秸秆不还田肥料用量保持基本一致的前提下,氮肥施用适当前移,以每100kg麦秸秆增施纯氮0.5kg为宜,以选择铵态氮或尿素为好,并提倡有机肥、无机肥结合,在机具作业前,把基肥均匀撒施在秸秆残体上。

4.2 放水泡田

撒施基肥后,水田需立即放水泡田,浸泡时间以泡软秸秆、泡透土壤耕作层为标准,小麦秸秆一般放水浸泡24小时为宜,软化后的麦秸秆易于泥浆搅拌均匀,一般不会直立于田间或漂浮于水面,有利于提高水田秸秆还田的效果。

4.3 控制作业水层

放水泡田后,在水田秸秆还田机作业前,要严格控制田间水层深度,如果水层太浅或无水层,容易出现秸秆还田机刀滚缠草,机具作业负荷过大,田间不易起浆等现象;若水层过深,容易出现秸秆漂浮,秸秆覆盖率偏低、耕整地不平等现象,将会直接影响栽植水稻。因此,严格控制水层,是保证机械埋草和整地质量的关键。经试验表明,水田机械化秸秆还田的作业水层深度,以控制在3cm左右为宜。

5 机械化秸秆还田作业成本

5.1 水田机械化秸秆还田作业成本

联合收割获机出草口切碎秸秆作业:每亩收费5元;

水田秸秆还田机作业二遍:每亩收费50元;

成本合计:55/亩。

5.2 旱田机械化秸秆还田作业成本

①秸秆粉碎还田机作业:

联合收获机出草口切碎秸秆作业:每亩收费5元;

秸秆粉碎机作业一遍:30/亩;

旋耕机作业一遍:30/亩;

成本合计:65/亩。

②秸秆粉碎还田旋耕复式机作业:

联合收获机出草口切碎秸秆作业:每亩收费5元;

秸秆粉碎旋耕复式机作业一遍:45/亩;

成本合计:50/亩。

③反转灭茬机作业:

联合收获机出草口切碎秸秆作业:每亩收费5元;

反转灭茬机作业一遍:40/亩;

旋耕机浅旋整地一遍:15/亩;

成本合计:60/亩。

④旋耕机作业:

联合收获机出草口切碎秸秆作业:每亩收费5元;

旋耕机作业二遍:50/亩;

成本合计:55/亩。

⑤铧犁耕翻埋草作业:

联合收获机出草口切碎秸秆作业:每亩收费5元;

铧犁耕翻埋草作业一遍:35/亩;

旋耕机浅旋整地一遍:15/亩;

成本合计:55/亩。

⑥少免耕播种作业:

联合收获机出草口切碎秸秆作业:每亩收费5元;

少免耕播种机作业:35/亩;

成本合计:40/亩。

从上述对机械化秸秆还田作业成本分析表明,水田机械化还田作业成本为55/亩,其成本较为适中。旱田机械化秸秆还田成本最高的是采用粉碎机和旋耕机的作业方式,每亩为65元,成本最低的为少免耕播种作业方式,每亩为40元,其他作业成本在5060/亩之间,与秸秆不还田使用旋耕机作业的成本相比,收费成本略高510/亩,所以说,机械化秸秆还田作业成本增加较少,可以适应于大面积推广应用的要求。



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