玉米秸秆机械化收获与秸秆还田措施研究

摘    要：随着我国农业产业结构的调整，玉米的种植面积不断扩大。玉米生产过程中会产生大量的秸秆，如何处置秸秆已经成为当前种植户需要重点解决的一个问题。随着科技水平的进步，一些机械化技术被应用于农业生产，利用机械设备收获玉米秸秆不仅可以提高劳动效率，同时能够减轻农民的负担，实现对秸秆的有效处理。

关键词：玉米秸秆收获;机械化技术;秸秆还田

文章编号：1005-2690（2022）06-0139-03       中国图书分类号：S233.73       文献标志码：B

近年来，随着国家农业购置补贴政策的落实，加之各个地区的农业机械化水平不断提高，一些地区已经实现了农作物机械化。玉米秸秆收获就是利用切割技术完成茎秆的收获，并对玉米秸秆进行挤压和揉搓等，使其成为畜牧养殖的重要原料或将玉米秸秆还田，减少资源浪费，提高玉米秸秆的利用效率。

1 玉米秸秆机械化收获的重要性

现阶段，我国农村地区在畜牧业养殖中都会将农作物秸秆作为主要饲料，直接投喂给家畜，没有经过处理的玉米秸秆中含有可溶性的碳水化合物，蛋白质的含量较低且粗纤维含量高，家畜很难消化。利用玉米秸秆机械化收获技术可以实现对玉米秸秆加工后的应用，不仅能提高玉米秸秆中的营养成分，有利于家畜消化吸收，同时能提高玉米秸秆的利用效率。

1.1 促进农村地区的经济发展

玉米秸秆是我国农村地区的主要能源形式之一，有些农民将其直接燃烧用于做饭和取暖，长期使用会带来严重的环境污染问题。利用机械化收获玉米秸秆能将其转化为新型的能源，可以将其用来照明，能够降低对电力资源的浪费，同时减少大气污染，有利于社会主义新农村建设[1]。

1.2 促进农业发展

我国的玉米种植面积广阔，玉米在生产过程中会产生大量秸秆，秸秆中还有促进农作物生长的氮、磷、钾等营养元素，将玉米秸秆粉碎之后还田，能提高土壤的肥力，满足农作物生长的需求。此外，可以收集玉米秸秆，将其粉碎并添加微生物菌剂，促进玉米秸秆发酵，有利于农作物生长，改善土壤结构，保证土壤肥力。

1.3 育苗基质

玉米秸秆中含有丰富的氮、碳和矿物质等营养成分，粉碎还田后可以作为土地的重要肥料，还可以加工成育苗用的基质，不仅营养丰富、成本低廉，还能减少经济成本，又能解决秸秆剩余问题，提高资源利用率。

1.4 重要原料

由于自然资源不断减少，加之环境污染严重，应重视对资源再利用的研究。玉米秸秆含有丰富的木质纤维素，可以加工成一次性餐具，是一种低廉和环保型的原材料。利用清洁制浆技术提高了秸秆的利用效率，实现了资源再利用。秸秆也是重要的资源可持续发展利用的原材料，能制造成生物基复合材料，实现对生物降解，减少温室气体的排放，有着很好的市场发展前景。

2 玉米秸秆机械化收获工艺

2.1 分段收获

分段收获法就是将玉米秸秆割倒后平铺在田间晾晒，当水分达到一定要求时利用打捆机将其打捆收获，或利用人工、机械设备粉碎后将秸秆进行切碎处理。利用该工艺需要进行玉米的摘穗作业，并且设备简单和成本低，但是需要进行田间的二次作业，容易造成土壤板结，也比较耗时费工。

2.2 联合收获

该收获方式是一次性完成玉米茎秆的切割、摘穗脱粒和秸秆回收等处理，可提高生产效率，降低劳动强度。但是收获的过程比较复杂，对设备的要求较高，前期的资金投入多，适合大规模的农场使用。

3 玉米秸秆机械化收获的制约因素

3.1 玉米的种植模式不统一

我国耕地面积辽阔，玉米种植范围广泛，不同地区的作业环境和玉米的播种行距存在差异，导致秸秆收获机械设备的使用范围受到影响。此外，我国当前的农业生产方式以家庭小规模种植为主，人力作业比较普遍，有些地区不适合规模化的机械收获。针对小规模分散种植户，利用机械设备收获玉米秸秆很难产生经济效益，农户在完成玉米收获后直接秸秆还田或直接焚烧，秸秆收获的机械化效率较低，也是影响玉米机械化收获的主要因素之一。

3.2 秸秆利用范围和程度低

近年来，玉米秸秆的综合利用率呈现逐年上升趋势，并且应用的范围逐渐扩大，但是玉米秸秆处理还是以还田和燃料两种方式为主，将秸秆用作饲料或者原料的比例较小。受地区经济发展水平和政策等因素的制约，我国有些地区玉米秸秆的应用范围有限，综合高效利用程度低，存在浪费玉米秸秆的现象，总体的综合化利用成本高。需要加大对玉米秸秆高效利用的研发力度，否则会限制玉米秸秆收获机械设备的发展[2]。

3.3 秸秆收获装备和体系不完善

受种植区域以及农艺要求等因素的影响，制约玉米秸秆机械化收获的主要环节是技术，因为玉米秸秆收获机械设备在使用过程中会出现一些问题，如有些玉米秸秆比较粗，很难实现机械设备的通用，需要改进玉米秸秆收获机械设备;有些玉米秸秆机械设备零部件需要进口或需要引进先进技术，增加了成本，超出农户的购买能力;有些机械设备不适合大规模运营，体系不完善会影响玉米秸秆收获机械设备应用和推广。

4 提高玉米秸秆机械化的发展趋势和建议

4.1 发展趋势

我国的玉米品种多样，不同地区玉米秸秆的利用方式存在差异，决定了我国玉米秸秆收获的模式以及技术装备具有一定的复杂性和多样性。传统的人工收割玉米秸秆的方式费时费力，并且收获方式较为落后。应该加强对茎穗兼收型玉米收获机械设备的探索和研究，形成成熟的技术体系，并且大范围向用户推广。应考虑玉米秸秆的潜在价值，在收获果穗的同时，回收利用秸秆，是我国未来秸秆利用的发展方向。

4.2 发展建议

4.2.1 加大玉米秸秆技术装备的研发力度

第一， 研发智能化的监控技术。可以在机械设备上加装传感器，检测和反馈作业中的参考数据，自动调节机械设备的使用参数，提高作业的效率。

第二， 重视不停机作业技术的研究。目前机械设备打捆作业劳动生产效率低，结合先进国家和地区的经验，加大打捆装置的研发力度，可以连续不停机打破作业，提升切割效率。

第三，实现秸秆收获机械设备的高适应性发展。因为各个地区的玉米种植模式不统一，玉米秸秆机械化收获设备很难实现通用，在未来的研究中，应该实现玉米秸秆收获机械设备的标准化和高适用化发展，能适用不同地区玉米种植的机械化收割，不断优化生产方式，提高玉米秸秆的收获效率。

4.2.2 加大玉米秸秆利用价值的研发力度

玉米秸秆的利用价值较大，应引导农户提高对玉米秸秆价值的重视程度，政府应给予政策支持和资金补贴，引导农户购买先进的玉米秸秆的机械化收获设备。支持当地的企业和高校的科研机构研发适合当地生产的玉米秸秆收获机械设备，通过加大机械收获设备的购置补贴力度，调动农民的积极性，实现玉米秸秆机械化设备的大规模的应用和推广，提高玉米秸秆的利用价值、利用效率，减小对生态环境的破坏。

5 玉米秸秆还田的作用

5.1 对土壤养分含量和pH的影响

玉米秸秆还田后能改变土壤养分含量和土壤的pH值。有学者研究表明，利用玉米秸秆还田不仅能提高土壤中的有机质含量，还能改善农作物的品质。玉米秸秆还田后，土壤中的pH值会随秸秆还田的增加呈下降趋势，下降幅度为4%～12%，在改良盐碱土方面发挥着重要的作用。总而言之，玉米秸秆还田不仅能提高土壤中的养分含量，还能降低碱性土壤中的pH值，对提高土壤的肥力意义重大。

5.2 玉米秸秆还田对物理性状的影响

玉米秸秆还田后能帮助土壤形成腐殖质，有效改善土壤有机质的含量和质量，有利于形成土壤团粒结构，降低土壤容重，提高透气性，有助于农作物的生长。

5.3 玉米秸秆还田对土壤微生物的影响

玉米秸秆还田能增加土壤中的有机质含量和养分含量，可以为微生物的生长提供良好的物质基础。玉米秸秆还田能够促进土壤微生物的活动，持续增加土壤中微生物氮含量。微生物含量的增多有利于改善土壤的耕作性能，也能有效提高土壤的肥力。

5.4 玉米秸秆还田对产量的影响

通过玉米秸秆还田能提高土壤中的养分含量，优化土壤的物理性能，提高土壤中的微生物数量，对促进农作物生长非常有利。不同的秸秆还田方式对玉米产量的影响存在差异，如果选择秸秆覆盖还田和秸秆粪肥还田，对玉米产量的影响会大于秸秆覆盖还田和秸秆粉碎直接还田。

与此同时，玉米秸秆还田后能明显提高土壤中的氮、磷、钾及有机质含量，种植农作物可以促进养分积累，提升产量。调查研究显示，如果连续三年秸秆还田并配合施用肥料，能实现作物增产41%～47%，单一的秸秆还田不能满足农作物高产对养分的需求，需要配合肥料效果更好。

6 玉米秸秆还田的主要方式

6.1 玉米秸秆直接还田

第一，深翻。将秸秆粉碎后直接还田，是当前比较常见的秸秆还田模式。秸秆粉碎之后直接翻入土壤中，通过该种方式能够提高土壤中的有机质含量，增强土壤中的微生物活性，提高土壤的肥力。

第二，混拌。在秸秆粉碎后选择重型圆耙耙地一两遍，让秸秆和土壤充分接触，提高土壤的保墒能力，之后起垄镇压。

第三，覆盖。直接覆盖玉米秸秆在土壤表面，减少土壤中的水分蒸发，达到保墒的目的。秸秆腐烂后能提高土壤中的有机质含量，在秸秆遮挡下会提高地表温度，有利于播种。

6.2 间接还田

第一， 过腹还田。秸秆经过粉碎处理后可以作为养殖业中的重要饲料，牲畜经过消化之后可以将秸秆变成粪尿等，将其充分腐熟之后还田处理。该种方式不仅可以增加农业生产中的有机肥料，降低生产成本，同时可以促进畜牧业发展，促进农业生态良性循环。秸秆作为畜牧业发展中的重要饲料，秸秆中的一部分养分被动物吸收，包括蛋白质和纤维素等营养物质，其他物质变成粪便施入土壤中没有副作用，能提高资源利用率，这种秸秆还田方式是当前比较常见的、具有生态性的还田方式，适宜大范围推广和应用。

第二， 堆沤还田。将玉米秸秆制成肥料后经过发酵施入土壤中。主要包括厌氧发酵和好氧发酵。厌氧发酵就是将秸秆堆沤后封闭起来，好氧发酵就是将秸秆堆后设置通风沟，让秸秆能充分腐蚀分解，形成有机肥料，然后还田。选择粉碎机将玉米秸秆粉碎为1～3 cm后浇湿透水，因为秸秆的含水量较大，混入适量腐熟的有机肥料搅拌均匀后使用塑料布覆盖即可。

第三， 焚烧还田。秸秆焚烧会造成能源的浪费，同时还会污染生态环境，是当前禁止的的还田方式。

第四， 碳化还田。该方法就是将含水量低于20%的秸秆放入炉中点燃，在缺氧的环境下燃烧，最后形成碳颗粒。在燃烧过程中产生的甲烷或氢气能回收再利用，提高资源的利用效率。

第五，废渣还田。秸秆废渣还田是当前一项生物质热能气化技术，秸秆经过气化后能生成沼气，可以作为生产和生活中的重要能源，形成的沼渣可以作为肥料还田，也能提高资源的利用效率[3]。

7 秸秆还田的缺点

第一， 大量秸秆还田容易导致土壤中微生物的生活环境发生变化，改变土壤中的碳氮比例，秸秆还田生物可能与农作物幼苗争夺养分和水分，造成黄苗和死苗的现象。在秸秆还田之前要控制好秸秆还田量，不能对土壤的结构造成破坏。

第二， 秸秆翻压还田后，土壤疏松度变大，孔隙大小比例不均匀，容易跑风，要采取适当地灌水或镇压措施，让土壤和种子充分接触，提高种子发芽率。

第三， 秸秆还田会增加病虫害的发生概率，所以秸秆还田后要经过处理，否则秸秆中会存有大量虫卵和病菌，在直接粉碎还田中可能无法全部杀死，有些病菌和虫卵会留在土壤中。

第四，农民秸秆还田的技术水平较低。玉米秸秆粉碎的质量较差，很难分解，无法提高土壤肥力，甚至会影响植株生长。一些农民没有正确使用秸秆粉碎还田方法，技术水平有待提高。

8 玉米秸秆粉碎还田的注意事项

第一， 在玉米秸秆收割后立即深翻土壤，避免水分蒸发，影响玉米秸秆的腐解。同时用机械设备将秸秆切碎，控制好秸秆切碎的长度，越碎越容易腐烂，将切碎的秸秆翻耕到25～35 cm的土壤中，之后覆土镇压，以提高土壤的保墒能力，加速秸秆的分解。

第二， 合理调节土壤中的碳氮比。要控制好秸秆中的碳氮比例，否则在秸秆还田后会导致微生物和农作物争夺养分和水分，在秸秆充分腐熟的过程中，可能会消耗土壤中的氮素。在还田的同时要配合施用碳酸氢氨或过磷酸钙等肥料，补充秸秆腐熟过程中的养分。

第三， 在秸秆还田中，秸秆本身具有吸水和微生物分解吸水的能力，可能会降低土壤含水量，应让秸秆和土壤充分接触，土壤沉实有利于秸秆还田。

第四，提高农户的玉米秸秆还田技术。玉米秸秆还田质量直接受到技术的影响，应保证秸秆充分粉碎，选择适合的秸秆粉碎机械设备。通常情况下，玉米秸秆的粉碎长度为3～5 cm，要控制好玉米秸秆的还田量，将粉碎后的玉米秸秆均匀地撒在土壤中，尽早深翻处理，及时镇压，从而提高秸秆还田效果。

9 结束语

随着玉米种植范围的不断扩大，玉米生产会产生大量秸秆，其含有丰富的营养物质，合理利用秸秆能提高资源的利用效率。随着科技水平进步，一些大型的机械设备被应用于农业生产，包括玉米秸秆收获设备。在玉米秸秆收获后可以采取还田处理，提高土壤肥力，增加土壤中的有机质含量，促进农作物的生长。因此，坚持因地制宜的原则，选择正确的玉米秸秆收获机械设备，坚持科学的玉米秸秆还田技术，促进我国农业发展。

参考文献：

[1]荣磊.武清区青饲玉米机械化收获技术应用示范与探索[J].基层农技推广，2014，2（11）：61-65.

[2]龚秋菊，朱记伟.玉米机械化收获子粒前景展望与探讨[J].中国种业，2015，19（7）：21-22.

[3]刘菊.玉米收获机械化技术探析[J].种子科技，2021，39（9）：44-45.