玉米根茬的特性及機(jī)械處理模式特點(diǎn)分析

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1、玉米根茬的特性及機(jī)械處理模式特點(diǎn)分析　　0、引言　　隨著能源危機(jī)與環(huán)境污染成為當(dāng)前世界的焦點(diǎn)問題,農(nóng)作物秸稈作為可再生生物質(zhì)資源成為研究的熱點(diǎn),而農(nóng)作物根茬同樣也是一種重要的生物質(zhì)能燃料?！　∧壳?對(duì)玉米、高粱、大豆、小麥和水稻等作物根茬處理方式的研究主要集中在根茬粉碎還田和保護(hù)性免耕作業(yè)下的根茬處理技術(shù)與裝備上,對(duì)根茬機(jī)械化挖掘收獲技術(shù)的相關(guān)研究較少。玉米根茬與其它作物根茬相比質(zhì)量大、根系發(fā)達(dá)、熱值高,是一種極具開發(fā)價(jià)值的生物質(zhì)能燃料。我國(guó)是玉米種植大國(guó),2012年播種面積達(dá)3495105hm2,估計(jì)玉米根茬的年產(chǎn)量為0.67108t

2、左右,如此龐大的生物質(zhì)資源需要開發(fā)利用?！　榇?通過系統(tǒng)地分析玉米根茬的特性及處理模式的特點(diǎn),提出玉米根茬收獲、根茬還田、免耕作業(yè)相互輪作的玉米根茬處理模式,為今后根茬的處理方法提供了有效途徑?！　?、玉米根茬特點(diǎn)　　1.1玉米根茬生長(zhǎng)特點(diǎn)　　玉米根茬由地上部分的殘余秸稈和地下部分的根系兩部分組成。根系絕大部分生長(zhǎng)在地表下面的幾個(gè)基節(jié)上,成輻射狀向外生長(zhǎng),在根茬的上部圍繞中央莖部形成柵欄狀的錐形框架。根系以側(cè)根為主線、次生根為支線向土壤中延伸,通過散布、交叉、纏繞等形式固結(jié)了周圍土壤,形成了一種天然的根系土壤緊密結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu),稱為根

3、土復(fù)合體。玉米根土復(fù)合體及根茬的結(jié)構(gòu)形態(tài)。　　1.2玉米根茬熱值分析　　玉米根茬富含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。相關(guān)研究結(jié)果表明,纖維素、木質(zhì)素含量與熱值呈正相關(guān),且達(dá)極顯著水平。據(jù)測(cè)試,2t秸稈的熱值就相當(dāng)于1t標(biāo)準(zhǔn)煤。玉米秸稈的熱值從上到下逐漸升高,如表1所示;而玉米根茬的熱值要比玉米秸稈的熱值更高(約高10%~20%)?！　　　∮衩赘缁曳趾康汀⑵骄蛄康?、熱值高,非常適合燃燒發(fā)熱。以玉米根茬年產(chǎn)量0.67108t計(jì)算,全國(guó)根茬年產(chǎn)量轉(zhuǎn)換為熱值約相當(dāng)于0.35108t標(biāo)準(zhǔn)煤?！　?、玉米根茬機(jī)械化處理模式現(xiàn)狀　　2.1傳統(tǒng)根茬處

4、理模式　　農(nóng)村傳統(tǒng)的根茬處理方式主要有3種:一是靠人工把根茬翻到地表,經(jīng)過一段時(shí)間晾曬后,通過人工敲打方式把根茬和土塊分開,最后再人工撿拾裝運(yùn)回家里作為燃料;二是利用犁將根茬扣到地里,任其腐爛;三是用刨茬鍬刨出或用拉茬機(jī)將茬原地割斷,由人工集堆后放火燒掉,灰燼還田。傳統(tǒng)的玉米根茬處理模式勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率極低,且焚燒根茬產(chǎn)生了大量的煙霧,造成大氣污染,嚴(yán)重影響正常的交通運(yùn)輸,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的損失。另外,根茬通過焚燒變成灰燼還田,有機(jī)質(zhì)含量大量流失,焚燒過程中產(chǎn)生的熱量沒有得到利用,浪費(fèi)嚴(yán)重?！　∵@種對(duì)根茬處理的處理方式盡管近期已被根茬

5、粉碎還田和免耕模式下的根茬處理所代替,但在局部地區(qū)仍然存在?！　?.2玉米根茬粉碎還田技術(shù)　　根茬還田技術(shù),是利用機(jī)械將玉米根茬粉碎成絲條直接拋撒在地表上,隨即進(jìn)行旋耕作業(yè),將粉碎根茬混入土壤中作有機(jī)肥的一項(xiàng)農(nóng)機(jī)作業(yè)項(xiàng)目。隨著玉米產(chǎn)量的逐年提高,加重了地力消耗,使土壤中的有機(jī)質(zhì)含量下降、土壤容重增加、板結(jié)嚴(yán)重,玉米根茬粉碎還田技術(shù)為培肥地力開辟了新途徑。根茬被粉碎還田后,均勻拌入土層中,可增加土壤有機(jī)質(zhì),使土壤微生物活動(dòng)增強(qiáng),提高了肥料的利用率?！　〗斩捙c根茬還田最早由美國(guó)在20世紀(jì)30年代提出。歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家利用機(jī)械化秸稈和根茬直接

6、或間接還田方法與施肥應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合來提高土壤肥力,改善土壤耕作性能,進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。國(guó)外并未見單獨(dú)的滅茬作業(yè)機(jī)具的研究,只有在免耕播種機(jī)上安裝的粉碎根茬部件?！　?0世紀(jì)80年代末,我國(guó)在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上自主研究開發(fā)出多種類型的秸稈還田機(jī)。隨著對(duì)地上秸稈粉碎技術(shù)研究的深入和機(jī)具性能的不斷完善,人們又把目光轉(zhuǎn)向?qū)Φ叵赂绲姆鬯樘幚?開始逐步重視根茬粉碎還田技術(shù),發(fā)展并研制了旋轉(zhuǎn)滅茬、振動(dòng)滅茬、對(duì)行滅茬及復(fù)合滅茬等新原理和新機(jī)具。目前,我國(guó)根茬粉碎還田機(jī)已并不僅局限在單一的功能上,為了適應(yīng)一機(jī)多用和新的農(nóng)藝要求,傳統(tǒng)的滅茬機(jī)

7、在增加了深松、起壟、旋耕部件后,向復(fù)式作業(yè)發(fā)展。　　根茬粉碎還田機(jī)按使用功能可分為單軸式根茬粉碎還田機(jī)、根茬粉碎起壟(或深松)機(jī)、秸稈及根茬粉碎還田機(jī)和雙軸式滅茬旋耕機(jī)。國(guó)內(nèi)幾種典型玉米根茬還田機(jī)具如表2所示?！　　∮衩赘绶鬯檫€田雖然有利于增加土壤的有機(jī)質(zhì)成分,但是在切茬、碎茬還田處理過程中,土壤擾動(dòng)水平較大,易造成適耕表層土壤的流失;耕作阻力大、能耗高,相應(yīng)加大了整地成本?！　?.3免耕模式下的根茬處理技術(shù)　　留茬免耕播種是保護(hù)性耕作的核心技術(shù)之一,是旱地農(nóng)業(yè)保水保土行之有效的種植方法。這種作業(yè)模式是指前茬作物收獲后,不單獨(dú)進(jìn)行土壤

8、耕作,而在茬地上直接播種后作物的一種耕作方式。一般用聯(lián)合作業(yè)免耕播種機(jī)在前茬地上一次完成切茬、開溝、噴藥除草、施肥、播種和覆土等多道工序。國(guó)外從20世紀(jì)60年代開始推廣免耕播種法,并進(jìn)行了大量研究,國(guó)內(nèi)從9