玉米秸秆还田机械化技术及配套机具研究

刘伟

摘要：秸秆还田技术是国家重点推广实施的一项重要环保农业技术。阐述秸秆还田的作用与意义，介绍玉米秸秆还田机械化技术的内容、技术要求、作业注意事项及配套机具情况，以期为该技术的推广应用提供参考。

关键词：农业机械化；秸秆还田；玉米；技术；配套机具

中图分类号：S233.1 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）02-0054-03

土壤是人类赖以生存的物质基础，是农业生产最重要的资源。我国人均占有耕地面积少，且耕地整体质量偏低，这就形成了我国目前的耕作现状：土地连年耕作得不到休养生息，农民为追求产量大量施用化肥，土壤有机质得不到补充地力逐年下降，土壤板结农作物营养不良以及病虫害多发等。可以说，耕地越种越“瘦”，板结越来越重，土壤酸化和沙化逐步加剧。为了恢复土壤地力，改善耕地质量状况，应大力推广应用秸秆还田技术。

1 秸秆还田的作用与意义

根据有关玉米种植区内土壤有机质平衡的研究结果，土壤有机质的年矿化量为54.0～95.0 kg/667 m2，年积累量为28.0～96.0 kg/667 m2。如果年矿化量大于年积累量，要想维持土壤有机质现状，每年就必须补充54.0～95.0 kg/667 m2的有机碳；而要提高土壤有机质含量，就必须补充更多的有机物质。试验表明：秸秆还田可以对土壤有机质平衡起到重要作用。例如：每667 m2还田500 kg玉米秸秆，耕层土壤中有机质就会有盈余；而没有进行秸秆还田的地块，其0～20 cm耕层土壤中有机质就要亏损12.4～17.6 kg。

秸秆还田将大量秸秆埋入土壤中，秸秆中含有大量的有机质，相当于给土壤微生物提供了大量能源物质，促使土壤中各类微生物繁殖和酶活性增强。据有关资料介绍：秸秆还田可以增加微生物数量18.9%，可增强接触酶活性33.0%、转化酶活性47.0%、尿酶活性17.0%。由于微生物数量和活性增强，直接加速了对有机物质的分解和矿物质养分的转化能力。秸秆在土壤微生物作用下，分解转化成作物需要的氮、磷、钾等营养元素，同时产生纤维素、木质素、多糖和腐殖酸等黑色胶体物。秸秆腐化分解不仅可提高土壤养分含量，还可促进土壤团粒结构的形成，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，减轻土壤碱性，改善土壤理化性状，提高土壤对水、肥、气、热的协调能力，提高蓄水保肥能力。

2 玉米秸稈还田机械化技术

玉米秸秆还田机械化技术是指在玉米收获期间利用秸秆粉碎还田机将玉米秸秆直接粉碎就地抛撒于地表，再经补氮处理后，通过旋耕或翻埋机具将粉碎的玉米秸秆埋入土壤中的一种作业技术。玉米秸秆还田作业可为农业可持续性发展打下良好的物质基础：玉米秸秆中含有大量的有机物质，埋入土壤后在适宜的温度、水分等条件下，被土壤中的微生物快速分解，生成能够被植物有效利用的有机质和氮、磷、钾等多种营养物质；同时还可促进土壤微生物繁殖，提高其生物活性，增强土壤生物固氮能力，促进土壤的酸碱平衡，使土壤结构趋于合理。机械化秸秆还田的主要特征是采用机械将秸秆粉碎、翻埋还田，与人工秸秆还田作业相比，工效可提高40～120倍，有利于抢农时、减少环境污染、培肥地力、提高粮食产量，具有很好的社会效益和经济效益。

2.1 主要形式

秸秆还田按途径可分为直接还田和间接还田。玉米秸秆还田机械化技术属于直接还田作业，其通常有两种作业过程。

1） 玉米摘穗后利用秸秆粉碎还田机粉碎秸秆进行还田作业：玉米摘穗—秸秆粉碎、抛撒—施肥—翻埋（或旋耕）—压盖。

2） 玉米联合收获机收获后进行还田作业：玉米联合收获机—施肥旋耕（翻埋）—压盖。玉米联合收获机一次作业完成玉米收获和秸秆粉碎抛撒的全部作业，作业速度快。

2.2 技术要求

玉米秸秆机械化还田作业质量要求：1） 割茬高度≤8 cm；2） 茎秆切碎长度≤10 cm；3） 抛散不均匀率≤20%。

秸秆粉碎还田作业时，要注意选择拖拉机合适的挡位作业，使秸秆粉碎效果达到理想状态；注意调整还田机的留茬高度，严防漏切，特别注意不能在撞倒玉米秸秆后再粉碎，还田机粉碎工作部件的地隙宜控制在5 cm以上。

对粉碎后的玉米秸秆旋耕、翻埋时，应适量增施氮肥和磷肥，以加快秸秆腐解，促其尽快变成有效养分。耕深以打破犁底层为宜，通过翻耕、压、盖，消除因秸秆造成的土壤架空，并及时浇水促使秸秆腐解。

2.3 注意事项

1） 玉米摘穗后，其秸秆含水率在30%以上，应马上对玉米秸秆进行粉碎和秋翻（旋耕），将秸秆埋入土中。这时翻入土壤的秸秆含水率较高，有利于秸秆快速分解；同时还可以避免粉碎后的秸秆因未及时埋入土壤而蒸发掉水分，甚至被风吹跑，造成秸秆扎堆而不利于掩埋，影响来年播种作业。

2） 要使用无病虫害玉米秸秆还田，以免传播病菌、加重下茬作物病虫害的发生。如果发现玉米秸秆存在较为严重的病虫害，不能直接用来还田，而应将带病菌的玉米秸秆运出，进行无害化处理，避免病虫害蔓延与传播。

3） 秸秆粉碎作业时应注意拖拉机挡位的选择，保证将玉米秸秆粉碎长度控制在5 cm左右、不得超过10 cm，秸秆埋入土壤深度控制在15 cm以下。并且覆土要严、镇压要实，避免漏风，以保证秸秆快速分解，不影响来年播种作业。

4） 配合施用氮、磷肥。玉米秸秆在腐解过程中，需要消耗氮、磷和水分，这样可能造成土壤肥力不足，出现秸秆腐解过程与作物争水、争肥现象，影响作物生长发育。为避免上述情况出现，影响作物生长，应在秸秆还田作业中施加一定量的氮、磷化肥。建议每667 m2还田玉米秸秆不超过500 kg，施氮 5.0 kg、纯磷1.5 kg，以保证秸秆腐解过程中对氮和磷的需求。

5） 深耕或深旋耕时可选择高留茬，即留茬高度为15～20 cm。

6） 秸秆翻埋还田时，翻埋深度要达到20～25 cm，通过翻、盖、压等措施消除土壤被秸秆架空的现象。

7） 旋耕或耙地灭茬，应使秸秆均匀分布于耕层中。在还田作业中应把玉米根茬破开，并再次破碎较长的茎秆，以便能够细碎化秸秆，保证秸秆在土壤中充分腐解，不影响来年播种作业。

8） 秸秆腐解是通过土壤中的微生物完成的，微生物生存繁殖需要土壤有适宜的含水率。土壤过于干燥不利于微生物的繁殖，影响秸秆腐解速度。所以土壤墒情不好时，应进行灌水。

3 玉米秸秆还田作业主要机具

3.1 玉米联合收获机秸秆粉碎装置

玉米联合收获机均配有玉米秸秆粉碎装置，其可将进入联合收获机的玉米秸秆粉碎后抛撒于地表，完成玉米秸秆粉碎和抛撒作业。玉米联合收获机的秸秆粉碎装置按结构特性可分为“甩刀式”和“滚刀式”。其作业时都是对玉米秸秆进行砍、切、搓、撕，直接将秸秆粉碎和抛撒，以满足后续旋耕（翻埋）作业的要求。这种切碎装置主要用于玉米等秸秆粉碎，具有方便、经济、高效等优点。

3.2 玉米秸秆还田机

玉米秸秆还田机由轮式拖拉机驱动，通过拖拉机后三点悬挂与拖拉机挂接，工作动力来源于拖拉机后输出轴，一般为卧式单轴结构。该机具主要由机架、中间变速箱、传动轴、侧皮带传动、刀轴、限位辊等组成。刀轴上安装有切削刀具，切削刀具常见的有锤爪、弯刀和直刀。工作时，刀轴高速旋转，带动轴上切削刀具对地面上的玉米秸秆进行高速的砍切、搓撕，并将部分秸秆带入粉碎室，被定刀进一步砍切、揉搓和撕裂，粉碎后的秸秆被均匀地抛撒在地面。玉米秸秆的留茬高度受还田机限位辊的控制，通过调节限位辊的角度，使留茬高度为4～5 cm。该机具的主要缺点是不能解决玉米根茬的粉碎问题。

3.3 双轴灭茬整地机

双轴灭茬整地机由轮式拖拉机驱动，通过拖拉机后三点悬挂与拖拉机挂接，工作动力来源于拖拉机后输出轴，通常为卧式双轴结构。该机具主要由机架、中间变速箱、万向传动轴、侧传动箱、前后刀轴等组成。前刀轴为灭茬刀轴，安装有灭茬刀，灭茬刀呈螺旋排列，灭茬深度5～8 cm；后刀轴为整地刀轴，安装有整地刀，耕深可达17 cm。工作时，前刀轴对玉米根茬进行粉碎，后刀轴进行旋耕整地，将粉碎后的秸秆旋入土壤中。该机具为复式作业，减少了机具进地次数，作业效率高，适用于垄作玉米根茬粉碎还田作业。

3.4 玉米秸秆和根茬粉碎还田联合机

玉米秸秆和根茬粉碎还田联合机是在秸秆还田机的基础上增加根茬粉碎刀轴，为双轴卧式结构。该机具主要由中间变速箱、万向传动轴、侧传动箱、前后刀轴、机架和限位辊等组成。前刀轴为秸秆粉碎刀轴，用于粉碎地面秸秆，切削刀具为锤爪或弯刀；后刀轴为灭茬刀轴，用于粉碎玉米根茬和旋耕。该机具可将玉米秸秆及根茬粉碎后旋耕还田。

4 结语

玉米秸秆机械化还田技术能够较好地解决玉米秸秆的出路问题，避免因秸秆废弃霉烂和焚烧造成的环境污染，同时又可培肥地力、减少化肥施用量、提高化肥利用率、促进土壤形成良性循环，保证农业可持续性发展。该技术的推广应用既能提高粮食产量、增加农民收入，又能促使旱作农业区生态趋于好转，具有良好的经济效益和社会效益。

參考文献

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Research on Maize Straw Mulching Mechanization Technique

and the Matched Machine

LIU Wei

（Huludao Agricultural Machinery Technology Extension Center， Huludao Liaoning 125000， China）

Abstract： Straw mulching technique is an important agricultural technique for environmental protection which is mainly popularized and implemented in China. This paper expounded the effect and significance of straw mulching， and introduced the content， technical requirement and working attentions of maize straw mulching mechanization technique and the situation of matched machine， in order to provide reference for the popularization and application of the technique.

Key words： agricultural mechanization； straw mulching； maize； technique； matched machine