一种适用于水稻秸秆收储站的水稻秸秆品质分级方法及其应用

本发明属于农作物秸秆综合利用，具体涉及一种适用于水稻秸秆收储站的水稻秸秆品质分级方法及其应用。

背景技术：

1、农作物秸秆作为主要的生物质原料，不仅可替代常规能源，也可应用于工农业生产，如用作肥料、饲料、生活燃料及造纸、养殖、食用菌等。目前秸秆资源综合利用提倡“五化”，即能源化、饲料化、肥料化、原料化和基料化。农作物秸秆作为一种散抛型、低容重的资源，具有分散、季节性、能量密度低、储运不方便等特点，且受天气等因素影响较大，严重地制约了其大规模应用。秸秆收储运就是将分散在田间地头的秸秆，在保持其利用价值的前提下，采用经济、有效的收集方法和设备，及时进行收集、运输和存储或直接运输至秸秆利用厂，是能源化利用和资源化利用的基础。

2、秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。由于农作物不同的产地、同一产地的不同物种，以及同一物种不同部位的主要元素成分和物质构成也不同，主要的三大成分纤维素、半纤维素和木质素的含量也会存在较大差异。另外，秸秆收集后，秸秆中酶的活性和细胞的代谢活动仍然存在，秸秆的主要成分处于动态变化的过程。不同储存条件下，秸秆主要成分的变化存在很大差异。比如有无膜覆盖、秸秆草捆中的高度层次等条件均会对秸秆主要成分产生影响。因此，研究自然条件下储存方式及储存时间对水稻秸秆主要成分的影响，实现水稻秸秆资源的品质分级和利用，对更为有效地利用水稻秸秆资源具有重要意义。

3、然而，目前并未有针对水稻秸秆在不同储存条件和不同储存时间下的水稻秸秆品质结果的分析研究，也未具体结合到水稻秸秆收储站特定的收储模式，尤其是万吨以上规模的水稻秸秆收储站，其把控难度会更大。另外，现有技术中对水稻秸秆资源的利用比较笼统，并未进行分类，更未针对水稻秸秆收储站不同储存条件下的水稻秸秆进行分级利用，且目前影响水稻秸秆储存结果的具体因素还不明确。由此造成水稻秸秆的收储难度大，秸秆资源的综合利用率不够高，收储成本难以消化，最终造成农民和企业的收储积极性不高。

4、综上所述，如何提供一种适用于水稻秸秆收储站的水稻秸秆品质分级方法及其应用，实现水稻秸秆的品质评价和分级，进而提高水稻秸秆的综合利用率，是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于研究不同储存条件和草捆层次下，水稻秸秆收储站水稻秸秆的品质随储存时间不同而变化的情况，并得出拟合关系，从而实现对万吨以上规模的水稻秸秆收储站进行水稻秸秆品质分级，为水稻秸秆分级利用提供了依据，从而提高水稻秸秆的综合利用率。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种适用于水稻秸秆收储站的水稻秸秆品质分级方法，包括以下步骤：

4、（1）于10月下旬至11月收割水稻后，收集田间晾晒后（含水率≤20%）的水稻秸秆，采用打捆机将水稻秸秆捡拾并打成草捆，然后运输到水稻秸秆收储站；

5、（2）采取分区条剁的形式，利用抓草机将草捆置于水稻秸秆收储站的露天堆料场进行码垛和储存；

6、（3）以储存时间为第一变量条件参数，以储存条件和草捆层次中的一个或两个为第二变量条件参数，以水稻秸秆的品质指标作为评价参数，将第一变量条件参数与第二变量条件参数随机组合后，和评价参数进行多项式拟合，得到拟合方程；

7、（4）根据拟合方程得出不同储存条件和草捆层次下，水稻秸秆的品质随储存时间不同而变化的关系，从而实现水稻秸秆的品质分级。

8、进一步地，所述储存条件包括有膜覆盖和无膜覆盖，所述膜为透明塑料膜；

9、所述草捆层次包括按照单个草捆横向摆放时所占高度平均划分的上层、中层和下层；

10、所述水稻秸秆的品质指标包括水稻秸秆的半纤维素含量、纤维素含量和木质素含量中的任意几个。

11、进一步地，步骤（1）所述草捆的规格为：质量450 kg～550 kg，直径1.2 m～1.3 m，高1.2 m～1.3 m，密度319 kg/m3～332 kg/m3，含杂率2%～3%。优选的，所述草捆的规格为：质量500 kg，直径1.25 m，高1.25 m，密度326 kg/m3，含杂率2.93%。

12、进一步地，步骤（1）中，所述打捆机为圆草捆打捆机，其田间作业参数为：作业速度1.13 m/s，捡拾器离地高度10 cm，打草辊转速150 r/min。

13、进一步地，步骤（2）所述码垛的规格为：金字塔型堆放，码垛高度≤8.0m，宽度5 m～6.5 m，长度根据场地调整。优选的，码垛高度5.8 m，宽度6.25 m长度39.0 m～92.3 m。

14、进一步地，所述评价参数为半纤维素含量和纤维素含量，步骤（3）得到的拟合方程如下：

15、y1（ys）= 0.0739 x2 - 1.4419x + 37.1003，r2=0.9867；

16、y2（ys）= -0.0384 x3 + 0.5440 x2- 2.1168 x +28.9870，r2=0.7385；

17、y1（yz）= 0.0367x3 - 0.4868 x2+ 0.7565 x +35.8346，r2=0.9646；

18、y2（yz）= 0.0118 x3- 0.1228 x2- 0.4530 x + 29.3360，r2=0.8131；

19、y1（wz）= 0.0169 x3- 0.1775 x2- 0.3783 x + 35.3943，r2=0.9803；

20、y2（wz）= -0.0175 x3+ 0.3660 x2- 2.6092 x + 30.5400，r2=0.6749；

21、上式中，y1指半纤维素含量的百分值，y2指纤维素含量的百分值， x指储存时间，单位为月，y指有膜储存条件，w指无膜储存条件，s指草捆上层，z指草捆中层。

22、进一步地，所述评价参数为半纤维素含量、纤维素含量和木质素含量，步骤（3）得到的拟合方程如下：

23、y1（ws）= 0.0809 x2- 1.5305 x + 36.8828，r2=0.9552；

24、y2（ws）= -0.0185 x3+ 0.1711 x2- 1.0407 x + 28.3973，r2=0.9891；

25、y3（ws）= 0.0157 x3- 0.1669 x2+ 0.4327 x + 6.8470，r2=0.7282；

26、y1（yx）= 0.0466 x3- 0.7816 x2+ 2.1884 x + 33.0197，r2=0.9689；

27、y2（yx）= 0.0909 x3- 1.2626 x2+ 1.6115 x + 30.2616，r2=0.9873；

28、y3（yx）= -0.0311 x3+ 0.5038 x2- 0.9578 x + 6.8294，r2=0.9835；

29、y1（wx）= 0.0432 x3- 0.6330 x2+ 0.8184 x + 35.0033，r2=0.9914；

30、y2（wx）= 0.0547 x3- 0.6889 x2- 0.9016 x + 30.3020，r2=0.9900；

31、y3（wx）= -0.0420 x3+ 0.6161 x2- 0.8863 x + 6.6659，r2=0.9828；

32、上式中，y1指半纤维素含量的百分值，y2指纤维素含量的百分值，y3指木质素含量的百分值，x指储存时间，单位为月，y指有膜储存条件，w指无膜储存条件，s指草捆上层，x指草捆下层。

33、进一步地，所述评价参数还包括水稻秸秆草捆的腐败高度，步骤（3）为：以储存时间为第一变量条件参数，以储存条件为第二变量条件参数，以水稻秸秆草捆的腐败高度作为评价参数，将第一变量条件参数与第二变量条件参数随机组合后，和评价参数进行多项式拟合，得到的拟合方程如下：

34、y4（y）= 0.0503 x3- 0.0845 x2- 0.2269 x + 2.1413，r2=0.9968；

35、y4（w）= 0.1197 x3- 0.3730 x2+ 0.1344 x + 2.0937，r2=0.9866；

36、上式中，y4指草捆腐败高度，单位为cm，x指储存时间，单位为月，y指有膜储存条件，w指无膜储存条件。

37、本发明还提供了一种所述的水稻秸秆品质分级方法在水稻秸秆分级利用上的应用，根据对水稻秸秆的品质分级以及实际生产应用中对水稻秸秆品质的要求，实现水稻秸秆的分级利用。

38、本发明的有益效果：

39、1、本发明通过研究不同储存条件（有膜覆盖或无膜覆盖）和草捆层次（上、中、下层）下，水稻秸秆收储站水稻秸秆的品质（半纤维素、纤维素、木质素含量，草捆腐败高度）随储存时间（2022年11月-2023年8月）不同而变化的情况，并得出拟合关系，可较好实现水稻秸秆的品质分级。

40、2、本发明深入推进秸秆综合利用，能够实现对万吨以上规模的水稻秸秆收储站进行水稻秸秆品质分级，对于健全秸秆收储运体系具有重大意义。

41、3、本发明的水稻秸秆在堆放过程中增强了土壤的肥力，进而可用于荒地土壤修复，为增加储备耕地提供了可能。

42、4、本发明可根据对水稻秸秆的品质分级以及实际生产应用中对水稻秸秆品质的要求，实现水稻秸秆的分级利用，进而提高水稻秸秆的综合利用率。