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农业机械在玉米秸秆综合利用中的应用和发展

2025-04-14 56 上传者：管理员

摘要：为了提高玉米秸秆的综合利用效率,对农业机械在玉米秸秆处理中的应用与发展进行研究。在介绍秸秆粉碎、翻埋、耙地、起垄镇压及还田机械的技术要求和设备特性的基础上,分析了主要应用农机的工作原理和性能特点。智能化、多功能化及环保化是未来玉米秸秆处理机械的发展方向。

关键词：
农业机械
玉米秸秆
秸秆资源
粮食作物
综合利用
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1、引言

玉米作为我国重要的粮食作物之一,种植面积广泛､产量可观,其秸秆资源的综合利用已经成为农业可持续发展的关键问题[1]｡与此同时,玉米秸秆作为一种农业副产品,每年产量高达约1.5亿吨｡然而,由于处理方式不当,大量的玉米秸秆被焚烧或堆弃,不仅浪费了宝贵的生物资源,还对环境造成了极大的污染｡农业机械化作为提高玉米秸秆综合利用效率的关键工具,其作用愈加显著[2]｡因此,探讨农业机械在玉米秸秆综合利用中的应用与发展,以期为实现农业可持续发展目标提供参考｡

2、玉米秸秆破碎还田的技术要求

在玉米秸秆机械化还田的过程中,割茬高度应严格控制在8cm以内,以确保破碎后的秸秆长度均匀且不超过10cm,散落的不均匀性需控制在20%以下｡为了提高还田效果,需确保耕翻机的切割刀具能够准确覆盖留茬位置｡同时,在旋耕和翻埋处理时,应根据土壤的具体情况,合理增加氮肥和磷肥的施用量,一般建议每亩施用氮肥15—20kg和磷肥10—15kg｡在深度耕作过程中,应采用翻转､压紧和覆盖的方式,最大耕作深度可达25—30cm,以打破犁底层,增加土壤孔隙,优化土壤结构｡

3、玉米秸秆综合利用中常用的农业机械

3.1秸秆粉碎

在玉米秸秆粉碎还田过程中,可选用配备了秸秆破碎装置的玉米收割兼粉碎设备,或独立式的秸秆破碎还田机以完成秸秆的初步分解任务｡这些设备通过高速旋转的刀刃或锤状物,借助强劲的撞击力,快速将秸秆切断并细化｡例如,1JH-400秸秆粉碎还田机的配套动力范围为147.0至176.5kW,动力输出轴转速为760r/min,整机外形尺寸为1380×4670×1180mm,作业幅宽400cm,采用单排刀轴设计,配备2根刀轴,总成传动方式为带传动,刀轴设计转速2200r/min,刀片型式为弯刀和直刀的组合,其中弯刀160把､直刀80把｡通过双刀轴上的弯刀和直刀的高效配合,1JH-400秸秆粉碎还田机不仅能够确保秸秆的破碎尺寸符合标准的比例超过85%,而且残余的秸秆高度不超过10厘米,适用于中小型规模的农田作业｡

双级秸秆粉碎机则是另一种高效的秸秆粉碎设备,其通过双级转子的高速旋转,实现秸秆的连续粉碎｡双级秸秆粉碎机的时产分别为20—30吨(电机功率22kW+22kW)､35—55吨(电机功率45kW+55kW)和60—90吨(电机功率55kW+75kW),适合大型生物质能源项目的应用｡

3.2秸秆翻埋

在玉米秸秆还田过程中,翻埋能利用玉米残株作为天然有机质｡通常使用重型翻转犁或巨型耕犁来实施田地耕作,确保耕翻深度超过30厘米,从而使玉米秸秆遗留物彻底融入泥土之中,高效转化为有机肥料｡辽宁现代1LFZ-435重型翻转犁以其稳定可靠的设计,成为中小型农田的理想选择｡该犁的外形尺寸为320×160×149cm,重量1150kg,左右各4个犁体,耕幅140cm,适应耕深16—27cm,配套动力80—90HP,联接形式为三点悬挂,运输间隙大于30cm｡其独特的三连杆机构调幅设计,使得该犁能够与不同轮距的机车相匹配,限深轮采用翻转式设计,栅条结构的犁壁能够调整犁壁和犁体的角度,确保翻转自如,提高犁柱高度和增大犁体间距,有效避免作业时堵塞｡此外,1LFZ-435重型翻转犁还配备了安全螺栓,当犁柱受力超过1500N时,安全螺栓自动剪断,保护犁柱和犁梁,延长设备使用寿命｡栅条犁壁设计保证了覆盖及碎土效果,能有效处理玉米机收地,无开闭垄,作业后地表平整,每个犁体都能调整入土角,适用于土壤比阻不大于1.0kg/cm2的旱田熟地作业｡

对于更大规模的农田,辽宁现代1LFZ-535重型翻转犁则更为合适｡其外形尺寸为405×170×149cm,重量1300kg,左右各5个犁体,耕幅175cm,适应耕深16—27cm,配套动力100—120HP,联接形式为三点悬挂,运输间隙大于30cm,工作效率为10—12.5亩/小时｡1LFZ-535型号翻转犁不仅采用了三连杆机构调幅､翻转式限深轮和栅条结构的犁壁设计,确保作业过程中的高效率和可靠性,还具备更强的动力和更大的耕幅,适用于更大面积的农田作业｡

3.3机械耙地

在玉米秸秆还田过程中,利用拖拉机搭载复合式耙具进行联合式的耙地与耢地作业,能够显著优化土壤结构｡针对不同地区的春季干旱情况和土壤水分状态,选择最佳的耙地时机尤为关键｡在干旱频发的区域或高坡地块,建议在播种前三天进行耕田作业,以使土壤有充分的时间吸收和平衡水分｡对于土壤湿度适中的地块,则可以采用边耕作边播种的策略｡库恩公司的HR104/1004系列动力耙通过拖拉机的PTO轴驱动耙,利用耙齿对土壤进行破碎和平整,减少土壤压实并改善通气性｡该系列中的HR104D/M型耙的工作宽度为3.00—4.00米,最大拖拉机功率需求为140/190千瓦;而HR1004D型和HR1004DR型耙的工作宽度分别为3.00-3.50-4.00-4.50米和4.00-4.50-5.00米,最大拖拉机功率需求均为184/250千瓦｡HR6004DRC型耙则拥有6.00米的工作宽度和256/350千瓦的拖拉机最大功率需求,其可折叠式机架设计不仅提高了运输和存储的便利性,还提升了工作效率｡这些动力耙通过FAST-FIT快速拆装系统,方便更换不同类型的耙齿,以适应各种作业需求｡

TRUE-TANDEM系列圆盘耙,如340型和370型耙的作业宽度从6.8米到14.5米,运输宽度从3.8米到5.6米,运输高度从3.4米到4.7米,利用拖拉机PTO轴驱动圆盘耙片,对土壤进行破碎和平整｡TRUE-TANDEM340和370型耙均采用EarthMetal®耙片,具有更高的强度和耐用性,其凹面设计有效减少了土壤压实,提高了土壤的透气性和保水能力｡True-Tandem设计和优化的后耙组横向间距及羽化圆盘耙确保了作业后土壤的均匀平整,增强了土壤的渗透力｡

3.4起垄镇压

在玉米秸秆还田过程中,为了确保农田耕作的高效性和质量,通常采用起垄设备､施肥设备和压实设备进行系统的土壤翻耕和整地作业｡此外,在合适的时机使用压实机械对土地进行压实,使土壤紧实度达到4—5N/cm2,可以为播种创造最佳的土壤条件｡1SZL-350GL旋耕深松起垄镇压整地联合作业机和1SZL-420GL旋耕深松起垄镇压整地联合作业机在此过程中展现出显著的优势｡1SZL-350GL联合作业机的配套动力范围为132.3—176.5kW,整机外形尺寸为2750×3810×1350mm,作业速度为3—5km/h,作业生产率为0.7—1.5hm2/h,工作幅宽为350cm,深松深度为25—35cm,整地深度为12—18cm｡该机型通过旋耕､深松､起垄和镇压等多重作业,一次性完成土地的全面整理,作业效率高且适应性强,适用于不同土壤条件和作业需求｡

而1SZL-420GL联合作业机的配套动力范围为191.1—235.2kW,整机外形尺寸为2600×4610×1400mm,作业速度为2—5km/h,作业生产率为0.84—2.10hm2/h,工作幅宽为420cm,深松深度为25—35cm,整地深度为8—14cm｡1SZL-420GL旋耕深松起垄镇压整地联合作业机具备更大的作业幅宽,旋耕刀型号为IT245,起垄器采用箭形铲加双翼可调分土板式设计,能够满足大规模田间作业的需求,减少作业环节,进一步提高作业效率｡

3.5秸秆还田机械

按照配套形式,秸秆还田机主要分为三点悬挂式和半悬挂式两种｡其中三点悬挂式还田机因其较小的转弯半径和灵活的地块迁移能力,特别适用于中小耕田的秸秆处理｡从结构构造上看,秸秆还田机的核心构件包括动力传递齿轮箱､传动带系统､刀片轴组件以及悬挂调节装置｡动力传递机制通过内部齿轮和轴等装置,将拖拉机驱动轴的动力高效传输到田间作业设备的驱动构件,确保整个作业过程中动力的连续性和稳定性｡刀片轴构件通常由刀轴､刀片､支撑轴承及防护壳体等部分组成,其中刀片型号为IT245,能够通过高速旋转,将农田中的秸秆迅速破碎并均匀投放出去｡快速运动的刀杆及其上固定的刀片是还田机的关键部分,通过高速旋转的锤状爪子,实现秸秆的高效破碎和均匀撒布,确保还田作业的顺利完成,提高土壤的肥力与结构稳定性｡

4、农业机械在玉米秸秆综合利用中的发展方向

近年来,国内外大型玉米联合收割机正逐步向籽粒直收技术迈进,即在收获过程中同时完成玉米脱粒清选和茎秆及玉米芯的直接粉碎还田[3]｡但是中小型玉米收获机仍主要采用摘穗剥皮的方式,穗茎分段收获导致了效率低下,并引发了一系列问题,如玉米秸秆的回收､整地､运输､贮藏和禁烧等难题[4]｡为了解决这些问题,未来的发展方向将集中在穗茎兼收的一体化收获机械的研制,通过设计新型玉米割台,实现穗茎一体化的高效收集,从根本上解决玉米秸秆回收难的问题,这将极大地提高收获机的作业效率和田间处理能力｡与此同时,未来收割机的设计将更加人性化,考虑操作者的舒适性和安全性,例如改进驾驶舱布局,增加减震装置和先进的控制系统,减少长时间作业带来的疲劳感,提高操作者的满意度和工作效率｡在环保方面,未来的玉米收割机将集成更多功能,如秸秆的初步处理,直接将其转化为生物质燃料等｡根据《中国玉米秸秆收割机市场现状调研与发展趋势分析报告(2024-2030年)》,未来收割机将更加注重高效､多功能和环保,通过智能控制和精准农业技术的应用,实现自动化作业和精准定位,提高作业精度和效率｡

5、结束语

农业机械在玉米秸秆粉碎､翻埋､耙地､起垄镇压及还田等环节中扮演了关键角色｡未来,随着智能化､多功能化农业机械的不断涌现,玉米秸秆的综合利用效率将进一步提升,为实现农业绿色转型和可持续发展目标提供技术支撑｡

参考文献:

[1]吴晓莉,蔡霞,吕云杰,等.伊犁河谷制种玉米全程机械化技术要点[J].农机科技推广,2024,(11):44-46.

[2]杨超.玉米秸秆还田技术应用现状及发展建议[J].农机使用与维修,2024,(11):75-77.

[3]陈丽华,吕媛媛,李宗波,等.小麦玉米多功能收割机结构设计与研究[J].南方农机,2024,55(21):141-145.

[4]张洁.浅谈玉米秸秆资源综合利用现状及发展对策[J].新农民,2024,(29):70-72.

文章来源:闫可丰.农业机械在玉米秸秆综合利用中的应用和发展[J].中国农机装备,2025,(04):95-97.