子實-秸稈聯(lián)收狀況與趨勢
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引言
我國是人口大國、糧食生產大國，秸稈資源十分豐富［1］。在農業(yè)生產過程中小麥、玉米、水稻和棉花等農作物秸稈每年產量達6億t以上。據(jù)調查，目前我國秸稈利用率約為33%，也就是說每年有4億t左右的秸稈被浪費掉。2011年我國農業(yè)耕種收綜合機械化水平達到54.5%，同期，小麥、水稻和玉米的機收率分別達到90%以上、67%和33%。但現(xiàn)有大多數(shù)收獲機械結構決定了秸稈和穎糠只能拋撒到田間，致使秸稈被廢棄，秸稈資源被浪費的同時還給收獲后的田間作業(yè)帶來不利影響。隨著生物質秸稈發(fā)電工藝技術的完善和單位建設投資的降低，農作物秸稈發(fā)電將逐步占據(jù)生物質發(fā)電的主導地位，這將大大提高對秸稈的回收利用率，對秸稈焚燒而言，將會實現(xiàn)疏導而不必要堵截。對于養(yǎng)殖業(yè)來說，草場以每年幾萬畝的速度退化，養(yǎng)殖業(yè)向圈養(yǎng)發(fā)展，冬季很多地區(qū)草料不足，牲畜過冬困難。隨著國家對可再生能源利用的關注，建設養(yǎng)殖業(yè)基地和建設大型飼料基地，保證養(yǎng)殖業(yè)所需要的飼料以及對保護環(huán)境的要求，作物秸稈回收、利用已成為我國農牧地區(qū)和主抓養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的地區(qū)，特別是內蒙古、新疆、東北和華北等地的迫切需求。
1行業(yè)現(xiàn)狀
國外對作物秸稈的利用方式主要有3種，即養(yǎng)殖飼料、粉碎還田和回收利用［2］。前兩種技術采用的設備以聯(lián)合收獲機械為主(青貯收獲、谷物收獲)，針對作物秸稈的回收利用，一般采用分段收獲，先將作物秸稈調質、晾曬，再利用撿拾打捆機(方捆機或圓捆機)打捆成形。秸稈收獲后，為了運輸、利用以及儲存的方便，需要進行預處理和存儲，如壓塊造粒、通風倉干燥存儲等。這種分段收集方式中間環(huán)節(jié)多，成本高。國外小方捆、圓捆以及大方捆裝載運輸均形成了以大農場為基礎的全過程機械化與自動化作業(yè)方式，專用設備可完成草捆田間自動撿拾、碼放、堆垛乃至卸捆等全過程作業(yè)，產品朝著系列化、標準化、大型化、自動化與信息化方向發(fā)展［2］。國外大宗糧食作物秸稈收集已形成了與秸稈綜合利用產業(yè)相銜接，與農業(yè)技術發(fā)展相適宜，與農業(yè)產業(yè)經營相結合，與農業(yè)裝備相配套的產業(yè)技術體系［2］。滿足了以農作物秸稈為原料的規(guī)?；曫B(yǎng)、工業(yè)化發(fā)電以及液化、氣化等新興技術發(fā)展的需要［2-4］。我國秸稈綜合利用水平還比較低，受消費觀念和生活方式的影響，農村傳統(tǒng)處理秸稈方法使相當部分的秸稈資源沒有得到合理開發(fā)利用。加之秸稈綜合利用政策不完善，綜合利用技術研發(fā)水平落后，秸稈利用研究與推廣脫節(jié)，秸稈回收機械未形成規(guī)模化和產業(yè)化格局，農民對秸稈利用認識不深刻等因素，使得秸稈回收利用始終局限在一定范圍內，與國外作物秸稈收集產業(yè)技術體系相差甚遠。我國農作物秸稈的利用方式主要作為牲畜用飼料、還田用肥料和能源用燃料。其中牲畜飼料占近1/3，其余基本被還田或焚燒。我國的秸稈回收方式也是分段式的，即聯(lián)合收獲機收獲后，采用撿拾打捆的收集方式，打完捆后拉回解捆、鍘草后使用，中間環(huán)節(jié)多，回收成本高。
2市場前景
我國秸稈資源十分豐富，如加以有效利用，開發(fā)潛力將十分巨大。長期以來，我國農村受傳統(tǒng)觀念和生活方式的影響，處理秸稈方法使相當部分的秸稈資源沒有得到合理開發(fā)利用。2007年中央1號文件指出，發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)必須“加快開發(fā)以農作物秸稈為主要原料的生物燃料、肥料、飼料，啟動農作物秸稈生物氣化和固化成型燃料試點項目支持秸稈飼料利用”。幾年來，政府有關部門加強了秸稈綜合利用的推廣力度，國家相繼出臺了《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》等法規(guī)，但我國秸稈綜合利用水平還比較低，與國外相差甚遠。進一步開發(fā)利用秸稈，已經成為農業(yè)生產資源開發(fā)和環(huán)境保護的新焦點，提高農作物秸稈的綜合利用水平，也是實現(xiàn)高產優(yōu)質高效農業(yè)，促進農村經濟發(fā)展和幫助農民致富的迫切需要和重要途徑之一［2］。2011年全國小麥種植面積2266萬hm2，玉米種植面積3136萬hm2，若全部實現(xiàn)秸稈回收機械化，按每臺機器年采收200hm2計算，各類秸稈回收機械需求量在27萬臺以上。2015年若10%實現(xiàn)秸稈回收機械化，則需求為2.7萬臺。2011年我國棉花種植面積約485萬hm2，若在全國棉花產區(qū)全部實現(xiàn)棉稈回收機械化，則需求量為1.6萬臺，2015年若10%實現(xiàn)秸稈回收機械化，則需求為1600臺。
3秸稈回收方式分析
生物質發(fā)電是僅次于煤炭、石油和天然氣的第4大能源。根據(jù)國家政策引導，全國已建成投產的生物質直燃發(fā)電項目有40多個?？梢钥闯觯袊镔|發(fā)電產業(yè)的發(fā)展正漸入佳境。對于國內發(fā)展草食家畜的前景，由于草原退化、沙化和缺水等因素的影響，草地生產對現(xiàn)有牲畜已不堪重負，我國年產6億t作物秸稈是北方草原每年打草量的50倍，可作為家畜飼料的主要原料來源。但目前我國作物秸稈的飼料化利用還很低，秸稈經青貯、氨化后用作草食家畜飼料的僅占2%，農區(qū)依靠作物秸稈發(fā)展草食家畜具有巨大潛力。秸稈回收機械還處于不成熟階段，亟需適應市場、成本低的秸稈回收聯(lián)合收獲機械。
(1)對于水稻、小麥等農作物的秸稈回收，最佳方案是利用現(xiàn)有市場保有量幾十萬臺的稻麥收割機進行改進，在收割機上增加秸稈切碎收集裝置和秸稈收集箱，從而實現(xiàn)一次田間作業(yè)就將子實與秸稈同時回收的功能。目前國內生產最多、使用最普遍的稻麥收獲機型是國內自行研制開發(fā)的“新疆-2”機型以及由此衍生出的2、3kgs的機型，市場保有量在60萬臺以上，對這些機型進行改進即可達到子實、秸稈同時回收的目的。這種聯(lián)合收獲方式的優(yōu)勢是利用了現(xiàn)有收割機投入成本低、改進方案簡單、容易在市場上推行和實施的優(yōu)點。但這種改進的局限在于以稻麥收割機為主，收回的秸稈主要用于生物質發(fā)電和食草牲畜的飼料。
(2)對于玉米收獲機械來說，生產廠家已考慮到秸稈回收問題，機型配備有秸稈還田和秸稈回收兩種裝置。收回的秸稈也只是粉碎后收集而已，若要進一步利用還需進行物理或化學等處理。個別地區(qū)也有子實收獲后，將秸稈通過二次回收，用打捆機回收打捆。
(3)對于以飼料利用為主的秸稈回收，為解決作物秸稈適口性差、不易消化及采食量低的問題，同時克服目前分段收獲帶來的回收費用高、運輸不方便和效益低等問題，可使用集揉搓、粉碎、微化、打捆和裹包一次性完成的專用一體收獲機。具體收獲流程:割臺對秸稈進行收割或撿拾后由輸送過橋送入揉搓室，經揉搓滾筒揉搓(將秸稈捏扁、草節(jié)劈開)，進入粉碎滾筒粉碎后在微化區(qū)噴淋藥物，然后進入圓捆機打捆，機器自動停車后開始自動布線、自動卸捆至裹包裝置，通過雙向旋轉運動實現(xiàn)裹包后卸捆［1］。這種收獲機械適應多種作物秸稈收獲，在機型上增加微化和裹包功能，形成一體化作業(yè)。經該機器收回的秸稈可直接作為飼料，打開包裹即可給牲畜食用。其優(yōu)點是減少人工及勞動強度，降低飼草、秸稈的回收成本，提高營養(yǎng)及利用率，方便運輸和儲存［1］。缺點是一次投入大，對不同的秸稈采取不同的微化方法，專業(yè)性要求高。
(4)繼續(xù)沿用過去的分段收獲形式，由聯(lián)合收割機收獲后，由圓、方捆機進行撿拾打捆。這種方式中間環(huán)節(jié)多、收回成本高。但是隨機性強，比較適合我國目前還沒有形成完善產業(yè)體系的情況，還會在部分地區(qū)和時間段內延續(xù)使用，但從長遠來看，這種方式必然會使用多種設備，造成大量有效資源的浪費。
4結論
隨著國家對農作物秸稈綜合利用的重視及引導，在未來幾年內，作物秸稈回收是必然趨勢，回收方式由淺入深、由易到難、由少到多、由廣到專，在不同地區(qū)、不同時間段，各類子實-秸稈收獲機很快會受到市場的青睞。