子實(shí)-秸稈聯(lián)收狀況與趨勢(shì)
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引言
我國(guó)是人口大國(guó)、糧食生產(chǎn)大國(guó)，秸稈資源十分豐富［1］。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中小麥、玉米、水稻和棉花等農(nóng)作物秸稈每年產(chǎn)量達(dá)6億t以上。據(jù)調(diào)查，目前我國(guó)秸稈利用率約為33%，也就是說(shuō)每年有4億t左右的秸稈被浪費(fèi)掉。2011年我國(guó)農(nóng)業(yè)耕種收綜合機(jī)械化水平達(dá)到54.5%，同期，小麥、水稻和玉米的機(jī)收率分別達(dá)到90%以上、67%和33%。但現(xiàn)有大多數(shù)收獲機(jī)械結(jié)構(gòu)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(fèi)的同時(shí)還給收獲后的田間作業(yè)帶來(lái)不利影響。隨著生物質(zhì)秸稈發(fā)電工藝技術(shù)的完善和單位建設(shè)投資的降低，農(nóng)作物秸稈發(fā)電將逐步占據(jù)生物質(zhì)發(fā)電的主導(dǎo)地位，這將大大提高對(duì)秸稈的回收利用率，對(duì)秸稈焚燒而言，將會(huì)實(shí)現(xiàn)疏導(dǎo)而不必要堵截。對(duì)于養(yǎng)殖業(yè)來(lái)說(shuō)，草場(chǎng)以每年幾萬(wàn)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(guò)冬困難。隨著國(guó)家對(duì)可再生能源利用的關(guān)注，建設(shè)養(yǎng)殖業(yè)基地和建設(shè)大型飼料基地，保證養(yǎng)殖業(yè)所需要的飼料以及對(duì)保護(hù)環(huán)境的要求，作物秸稈回收、利用已成為我國(guó)農(nóng)牧地區(qū)和主抓養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的地區(qū)，特別是內(nèi)蒙古、新疆、東北和華北等地的迫切需求。
1行業(yè)現(xiàn)狀
國(guó)外對(duì)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(shù)采用的設(shè)備以聯(lián)合收獲機(jī)械為主(青貯收獲、谷物收獲)，針對(duì)作物秸稈的回收利用，一般采用分段收獲，先將作物秸稈調(diào)質(zhì)、晾曬，再利用撿拾打捆機(jī)(方捆機(jī)或圓捆機(jī))打捆成形。秸稈收獲后，為了運(yùn)輸、利用以及儲(chǔ)存的方便，需要進(jìn)行預(yù)處理和存儲(chǔ)，如壓塊造粒、通風(fēng)倉(cāng)干燥存儲(chǔ)等。這種分段收集方式中間環(huán)節(jié)多，成本高。國(guó)外小方捆、圓捆以及大方捆裝載運(yùn)輸均形成了以大農(nóng)場(chǎng)為基礎(chǔ)的全過(guò)程機(jī)械化與自動(dòng)化作業(yè)方式，專(zhuān)用設(shè)備可完成草捆田間自動(dòng)撿拾、碼放、堆垛乃至卸捆等全過(guò)程作業(yè)，產(chǎn)品朝著系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、大型化、自動(dòng)化與信息化方向發(fā)展［2］。國(guó)外大宗糧食作物秸稈收集已形成了與秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)相銜接，與農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展相適宜，與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)營(yíng)相結(jié)合，與農(nóng)業(yè)裝備相配套的產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系［2］。滿足了以農(nóng)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(shù)發(fā)展的需要［2-4］。我國(guó)秸稈綜合利用水平還比較低，受消費(fèi)觀念和生活方式的影響，農(nóng)村傳統(tǒng)處理秸稈方法使相當(dāng)部分的秸稈資源沒(méi)有得到合理開(kāi)發(fā)利用。加之秸稈綜合利用政策不完善，綜合利用技術(shù)研發(fā)水平落后，秸稈利用研究與推廣脫節(jié)，秸稈回收機(jī)械未形成規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化格局，農(nóng)民對(duì)秸稈利用認(rèn)識(shí)不深刻等因素，使得秸稈回收利用始終局限在一定范圍內(nèi)，與國(guó)外作物秸稈收集產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系相差甚遠(yuǎn)。我國(guó)農(nóng)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(guó)的秸稈回收方式也是分段式的，即聯(lián)合收獲機(jī)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(chǎng)前景
我國(guó)秸稈資源十分豐富，如加以有效利用，開(kāi)發(fā)潛力將十分巨大。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)農(nóng)村受傳統(tǒng)觀念和生活方式的影響，處理秸稈方法使相當(dāng)部分的秸稈資源沒(méi)有得到合理開(kāi)發(fā)利用。2007年中央1號(hào)文件指出，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)必須“加快開(kāi)發(fā)以農(nóng)作物秸稈為主要原料的生物燃料、肥料、飼料，啟動(dòng)農(nóng)作物秸稈生物氣化和固化成型燃料試點(diǎn)項(xiàng)目支持秸稈飼料利用”。幾年來(lái)，政府有關(guān)部門(mén)加強(qiáng)了秸稈綜合利用的推廣力度，國(guó)家相繼出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》等法規(guī)，但我國(guó)秸稈綜合利用水平還比較低，與國(guó)外相差甚遠(yuǎn)。進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用秸稈，已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)的新焦點(diǎn)，提高農(nóng)作物秸稈的綜合利用水平，也是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和幫助農(nóng)民致富的迫切需要和重要途徑之一［2］。2011年全國(guó)小麥種植面積2266萬(wàn)hm2，玉米種植面積3136萬(wàn)hm2，若全部實(shí)現(xiàn)秸稈回收機(jī)械化，按每臺(tái)機(jī)器年采收200hm2計(jì)算，各類(lèi)秸稈回收機(jī)械需求量在27萬(wàn)臺(tái)以上。2015年若10%實(shí)現(xiàn)秸稈回收機(jī)械化，則需求為2.7萬(wàn)臺(tái)。2011年我國(guó)棉花種植面積約485萬(wàn)hm2，若在全國(guó)棉花產(chǎn)區(qū)全部實(shí)現(xiàn)棉稈回收機(jī)械化，則需求量為1.6萬(wàn)臺(tái)，2015年若10%實(shí)現(xiàn)秸稈回收機(jī)械化，則需求為1600臺(tái)。
3秸稈回收方式分析
生物質(zhì)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(guó)家政策引導(dǎo)，全國(guó)已建成投產(chǎn)的生物質(zhì)直燃發(fā)電項(xiàng)目有40多個(gè)。可以看出，中國(guó)生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正漸入佳境。對(duì)于國(guó)內(nèi)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(chǎn)對(duì)現(xiàn)有牲畜已不堪重負(fù)，我國(guó)年產(chǎn)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(lái)源。但目前我國(guó)作物秸稈的飼料化利用還很低，秸稈經(jīng)青貯、氨化后用作草食家畜飼料的僅占2%，農(nóng)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(jī)械還處于不成熟階段，亟需適應(yīng)市場(chǎng)、成本低的秸稈回收聯(lián)合收獲機(jī)械。
(1)對(duì)于水稻、小麥等農(nóng)作物的秸稈回收，最佳方案是利用現(xiàn)有市場(chǎng)保有量幾十萬(wàn)臺(tái)的稻麥?zhǔn)崭顧C(jī)進(jìn)行改進(jìn)，在收割機(jī)上增加秸稈切碎收集裝置和秸稈收集箱，從而實(shí)現(xiàn)一次田間作業(yè)就將子實(shí)與秸稈同時(shí)回收的功能。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)最多、使用最普遍的稻麥?zhǔn)斋@機(jī)型是國(guó)內(nèi)自行研制開(kāi)發(fā)的“新疆-2”機(jī)型以及由此衍生出的2、3kgs的機(jī)型，市場(chǎng)保有量在60萬(wàn)臺(tái)以上，對(duì)這些機(jī)型進(jìn)行改進(jìn)即可達(dá)到子實(shí)、秸稈同時(shí)回收的目的。這種聯(lián)合收獲方式的優(yōu)勢(shì)是利用了現(xiàn)有收割機(jī)投入成本低、改進(jìn)方案簡(jiǎn)單、容易在市場(chǎng)上推行和實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。但這種改進(jìn)的局限在于以稻麥?zhǔn)崭顧C(jī)為主，收回的秸稈主要用于生物質(zhì)發(fā)電和食草牲畜的飼料。
(2)對(duì)于玉米收獲機(jī)械來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)廠家已考慮到秸稈回收問(wèn)題，機(jī)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(jìn)一步利用還需進(jìn)行物理或化學(xué)等處理。個(gè)別地區(qū)也有子實(shí)收獲后，將秸稈通過(guò)二次回收，用打捆機(jī)回收打捆。
(3)對(duì)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(wèn)題，同時(shí)克服目前分段收獲帶來(lái)的回收費(fèi)用高、運(yùn)輸不方便和效益低等問(wèn)題，可使用集揉搓、粉碎、微化、打捆和裹包一次性完成的專(zhuān)用一體收獲機(jī)。具體收獲流程:割臺(tái)對(duì)秸稈進(jìn)行收割或撿拾后由輸送過(guò)橋送入揉搓室，經(jīng)揉搓滾筒揉搓(將秸稈捏扁、草節(jié)劈開(kāi))，進(jìn)入粉碎滾筒粉碎后在微化區(qū)噴淋藥物，然后進(jìn)入圓捆機(jī)打捆，機(jī)器自動(dòng)停車(chē)后開(kāi)始自動(dòng)布線、自動(dòng)卸捆至裹包裝置，通過(guò)雙向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)裹包后卸捆［1］。這種收獲機(jī)械適應(yīng)多種作物秸稈收獲，在機(jī)型上增加微化和裹包功能，形成一體化作業(yè)。經(jīng)該機(jī)器收回的秸稈可直接作為飼料，打開(kāi)包裹即可給牲畜食用。其優(yōu)點(diǎn)是減少人工及勞動(dòng)強(qiáng)度，降低飼草、秸稈的回收成本，提高營(yíng)養(yǎng)及利用率，方便運(yùn)輸和儲(chǔ)存［1］。缺點(diǎn)是一次投入大，對(duì)不同的秸稈采取不同的微化方法，專(zhuān)業(yè)性要求高。
(4)繼續(xù)沿用過(guò)去的分段收獲形式，由聯(lián)合收割機(jī)收獲后，由圓、方捆機(jī)進(jìn)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(jī)性強(qiáng)，比較適合我國(guó)目前還沒(méi)有形成完善產(chǎn)業(yè)體系的情況，還會(huì)在部分地區(qū)和時(shí)間段內(nèi)延續(xù)使用，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這種方式必然會(huì)使用多種設(shè)備，造成大量有效資源的浪費(fèi)。
4結(jié)論
隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)作物秸稈綜合利用的重視及引導(dǎo)，在未來(lái)幾年內(nèi)，作物秸稈回收是必然趨勢(shì)，回收方式由淺入深、由易到難、由少到多、由廣到專(zhuān)，在不同地區(qū)、不同時(shí)間段，各類(lèi)子實(shí)-秸稈收獲機(jī)很快會(huì)受到市場(chǎng)的青睞。