玉米秸秆打捆技术研究现状的分析与探讨

摘要： 玉米秸秆是我国北方最常见的作物秸秆，充分地利用秸秆再生能源，开发农村可再生能源、生态环境保护、农村产业化建设和农村小城镇建设角度，都具有重要意义。玉米秸秆的打捆运输既是解决问题的当务之急，也是当前我们当前研究的重中之重。

Abstract： Maize straw in the north is the most common crops straw. It is significant to make full use of the straw renewable energy， develop rural renewable energy， ecological environment protection， rural industrialization construction and rural construction. Corn straw bundling transportation is urgent to solve， also the focus that we make research at present.

关键词： 玉米秸秆；打捆；机械化

Key words： maize straw；banding；mechanization

中图分类号：S28 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）31-0309-03

1 对玉米秸秆打捆技术研究的目的意义

玉米和玉米秸秆都是重要的生产资料，对于玉米来说，可作为人类口粮、牲畜饲料和工业生产原料，同时也可以利用玉米进行新能源的开发，但是玉米秸秆的利用率却非常低，在我国北方，大部分玉米秸秆都被就地焚烧，这种处理秸秆的方法既对环境造成影响，同时也未对玉米秸秆进行充分利用，造成了资源浪费。

玉米秸秆在农村是最常见的作物秸秆，我国每年玉米的种植面积大，秸秆的产量高，据预测，我国每年可生产秸秆2000～2500亿公斤。但目前我国每年农民将大约30%以上的农作物秸秆废弃或者焚烧，大约有20%被用于生活燃料，30%用作饲料过腹还田，大约15%的秸秆资源被直接还田用作肥料，此外的2%用作工业原料，真正被用作饲料、燃料或肥料的还不足玉米秸秆产量的三分之一。联合国粮农组织官员先后到我国考察，官员们认为，“我国的秸秆资源非常丰富，但是我国对秸秆的浪费却居世界首位，如果能科学、合理地利用玉米秸秆，对于增加农民收入，加快我国社会的发展和经济结构调整都具有十分重要意义”。

随着国际原油价格的上涨，粮食的价格也随着国家对三农问题的重视不断攀升，各国都不断加大对生物燃料的研究力度。例如美国用全国玉米产量的三分之一以上来生产燃料乙醇，并且鼓励农民种植生物燃料作物；欧盟为了生产柴油，大约用一半的植物油作为原料。但是在人类还没有解决吃饭问题时，用玉米等食品原料来生产生物燃料必然会造成原料的浪费。

我国也在努力开发新能源，实现资源的重复利用。例如山东省东平县为了充分利用了玉米秸秆，在当地建成了发电厂和乙醇厂，这两个厂都是用玉米秸秆作原料进行生产的。根据计算，利用7吨玉米秸秆可以生产1吨乙醇，但是如果用玉米进行生产，则成本要高1000多元。因此，该项目在解决焚烧秸秆问题的同时也带动了当地农民的增收。

玉米秸秆具有很高的营养价值，其中能够被我们所利用的营养成分很多。玉米秸秆中能量和消化能的含量都非常高。经过对一些玉米新品种的秸秆进行研究，结果表明营养成分中含糖量和可溶性物质的含量都非常高，因此玉米秸秆是饲料的优质来源。

玉米秸秆的用途是很广的。玉米秸秆可以直接用来喂养牲畜，也可以粉碎之后作为青储饲料来喂养，这样可以实现牲畜快速增肥；经过牲畜消化吸收之后，秸秆还可以过腹还田，同样能够增加土壤的肥力；将玉米秸秆进行发酵，可以产生沼气，还可以发酵生产乙醇；此外玉米秸秆还可以做液化发生灶的原料，如果用来栽培食用菌，也具有很广阔的应用前景。

在资源紧张的今天，要建立资源节约型和环境友好型社会，要实现人类的可持续发展，对废弃资源的重复利用就显得尤为重要。如果废弃的秸秆资源能够得到充分利用，不仅可以产生很好的经济效益，同时对于环境保护也具有很重要的意义。

2 国外对秸秆打捆技术的研究现状

在国外，从打捆机诞生到现在已经有100多年历史，从最初的畜力牵引式打捆机发展到小方捆打捆机，再到现在的圆捆打捆机以及中型和大型方捆打捆机。早在1958年，美国人罗托-巴勒已经将圆捆打捆机研制出来，当时由美国的艾利斯-查默斯公司负责生产，在该打捆机投入使用之后，打出的秸秆捆直径为36-56厘米，长91厘米，每个秸秆捆的重量18-45公斤，直到现在，这种打捆机在有些地方仍在使用。为了更省时省力，提高作业效率，科研人员不断进行潜心研究，对打捆机的结构不断进行改进和优化。

西方国家的农业机械发展较快，在上个世纪60年代的时候，这些国家的秸秆收获机械已经发展达到高峰时期，其中畜力机械不断被淘汰，而与拖拉机等动力机械配套作业的农业机械逐渐走上历史的舞台，这些更新换代都是在这个时期完成的。此外，在这个时期，新型秸秆收获机械和各类联合作业机械相继研制成功并迅速推广，在美国，秸秆收获机械保有量迅速上升，达到70万台。上世纪70年代以来，随着产品种类的增加，以及来自各方面的竞争压力，各个农机生产企业都在进行新产品的开发，希望通过对产品的优化改进，占有更大的市场，以保持公司的竞争力。

国际上生产打捆机的企业很多，其中比较著名的品牌有纽荷兰、约翰迪尔、克拉斯等。这些公司生产的打捆机品种齐全，生产的产品经过不断改进，能满足不同使用环境下不同机械化水平的需要，并且可以通过计算机进行精确控制，在操作人员的舒适性等方面也进行了很大的改进。在该领域，美国、德国、法国、意大利、日本等发达国家由于科技先进，不断开发新产品而处于领先地位。在上世纪90年代我国从这些国家引进秸秆收获机械。国外秸秆收获机械的技术先进，生产的产品性能也比较可靠，能够适应各种生产条件，并且机具品种多，但是价格相对来说比较昂贵。

玉米秸秆打捆机按照其行走方式可以分为自走式和牵引式两大类，如果按照其打捆的原理可以分为内卷式和外卷式两种，这些产品的研究开发技术已经趋于成熟，生产出来的产品结构合理，在工作过程中可靠性比较高，并且都已经系列化生产，其打出的秸秆捆密度高，体积大。例如，纽荷兰公司生产的BR6000系列的圆捆打捆机能够适应不同的作业环境条件，对于秸秆捆体积和密度的不同要求，都能够卷压出令人满意的秸秆捆。克拉斯公司生产的打捆机在欧洲居领先地位，其生产的ROLLANT系列圆捆打捆机，其性能可靠，可以对牧草和秸秆进行打捆，总是能塑造成完美的捆包。

目前，圆捆打捆机经过不断的改进，草捆直径已经可以达到60～120厘米，市场上甚至出现了直径为150～180厘米的大型圆捆打捆机，所以生产效率非常高，但是秸秆捆密度低还是一个非常值得关注的问题，此外秸秆捆在储存运输过程中占用空间较大的问题也亟待解决，仍然需要进行优化和改进，所以有必要对玉米秸秆圆捆机进行研究。

3 我国玉米秸秆打捆技术的研究情况

我国的秸秆收获机械工业在农机工业中是起步较晚、发展较慢的行业，但是秸秆收获机械却是我国最早生产和使用的畜牧机械之一。我国从上个世纪60年代初开始生产秸秆收获机械，到70年代末期，从国外引进了捡拾打捆机，并且开始了对捡拾打捆机的研究。到上世纪80年代初，我国成功研制的打捆机已经批量生产并且投入使用。通过引进国外的打捆机产品，学习其先进生产技术，对一些机型进行改进，使之适应我国的发展状况，产品品种显著增加，产品的性能也得到不断改进。但是，我国的机械化总体水平仍然比较低，不论是从科研的投入上，还是从科研的成果来看，我国与国际水平还有很大差距，因此，我国需要不断学习西方的先进技术，转变我国的生产模式，加大对农业机械科研的投入力度，不断提高我国的机械化水平。

目前我国的三大玉米生产区是北方玉米区、黄淮平原玉米区和西南丘陵玉米区，三大玉米产区的播种面积分别占全国播种面积的40%、25%和15%。全国大部分的玉米秸秆都是靠人工收割，根据数据显示，全国玉米的机收率还不到2%，因此要实现机械化作业，玉米秸秆收获机的需求量还是很大的。如果全国玉米秸秆的机械收获率要达到50%，尚且需要10万台玉米秸秆打捆机，对于不足2%的机收率，将需要更多的打捆机。由此来看，我国玉米秸秆机械化收获滞后已经严重阻碍农业机械化的发展，所以要不断努力改善农业生产水平，加快玉米收获机械化的发展速度，实现其又好又快发展。

由于我国玉米秸秆的机收率水平很低，所以国产打捆机的市场并不是很大。对于从国外进口的打捆机，其价格非常昂贵，所以普及率不高。而国内生产打捆机的厂家对打捆机各个部件的研究比较少，其中的计算数据比较缺乏，只是仿造而没有创新，这样不能从根本上解决问题，因此能够适应各种条件的打捆机很少，并且研究的进展非常缓慢。另一方面，畜牧业的发展需要秸秆做基础，新能源的开发需要秸秆来提供原材料，面对不断增加的需求，打捆机研究水平并没有提高，必然造成供需之间的矛盾。所以，打捆机的研制迫在眉睫，只有打捆机在性能方面有所提高，才能使机械化水平得到提高。在研究的过程中，对零部件的工作原理、结构参数的研究至关重要，在其他行业中用到的压块机就为研究打捆机提供了理论依据，可以借鉴其中的原理进行打捆机的研制。

近年来，随着我国对农业的重视，机械化水平有所提高，但是要使秸秆打捆机发展到成熟的阶段，我们还有很长的一段路要走，这些都是由我国的农业生产条件决定的，这对于将来秸秆打捆机的推广也是一个重要的问题。但是就近期的情况来看，背负式秸秆打捆机在秸秆收获中起着举足轻重的作用。由于其结构简单，操作方便并且价格便宜，所以投入生产会解决人工作业费时费力的问题。在以后的秸秆打捆机发展过程中，穗茎兼收型玉米联合收获机由于其可以一次性完玉米穗和玉米秸秆的收获，所以发展空间将很大，是近期研究和开发的重点。玉米联合收获机可以同时收获玉米和玉米秸秆，能够达到农机作业的标准，可以实现茎秆资源的综合利用，减少了资源的浪费，能够满足农区畜牧业发展初期的需求，该机械将在未来市场中占有主导地位。

4 玉米秸秆打捆发展方向探讨

通过对打捆机作业的需求分析，根据打捆机工艺的不断改进，我们可以发现玉米秸秆打捆机将向以下方向发展：

4.1 为了满足不同用户不断增长的需求，各生产企业将投入大量的人力物力，研究能够适应多种生产条件的产品，因此产品的多样化将会得到提高，产品的系列也将发生变化。

4.2 用户非常重视打捆机的使用性能，其经济效率也是用户非常看重的问题，因此打捆机生产厂家会根据不同的需求改进产品性能，并将打捆机与先进的生产技术相结合，实现自动化控制，不断提高产品操作的简便性与舒适度。

4.3 由于田间的地形多变，所以在田间作业的时候，适应性强的打捆机的作业范围就广，因此提高打捆机的适应性，也是未来的一个发展方向。

4.4 增加草捆密度，可以减少打捆机作业时放捆的次数，可以节省存储的空间，这样就可以提高作业效率，各生产企业在增加秸秆捆密度的研究中也会增加人力物力的投入力度。

4.5 根据现有的机械设计理论，以及打捆机各个部件的工作特点，设计出效率更高，性能更可靠的打捆机是企业研究的方向，如果将打捆机与其它机具相互配合实现联合作业也是客户需求发展的趋势。

农业是其他行业的基础，也是其他行业发展的保障，因此加大对农业机械的投入力度是农业发展的动力。我国是农业大国，要用9%的耕地养活了全世界21%的人口，任务非常艰巨，最近几年国家对解决粮食生产问题越来越重视。从长远来看，随着人民生活水平的提高，要实现农业产业结构的调整需要更多的优质玉米，因此要实现粮食的高产，实现农业机械的发展才是长久之计。

发展玉米收获机械化可以省时省力的对秸秆进行处理，农民就有更多的时间从事其他的工作，从而可以实现农民增收，同时打捆机生产企业也会随着打捆机的普及不断实现效益的增长，所以秸秆打捆机的研制将给社会带来巨大的经济效益，这对于实现农业的可持续发展具有重要的意义。

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