一种利用农作物根茬燃烧防治土传病害的方法及装置

1.本发明属于农业技术领域，具体涉及一种利用农作物根茬燃烧防治土传病害的方法及装置。


背景技术：

2.病虫害已成为影响我国粮食生产的重要因素，为了有效防治农作物病虫害，我国每年农药使用量约为140万吨，每公顷耕地农药用量约为10kg，是发达国家用量的2～3倍。大量农药的使用不仅加大了农业生产成本，也对农产品质量产生了不利影响。农药减量已成为我国农业生产绿色发展的重要内容。
3.目前，农业生产中的病虫害防治主要通过土地轮作和药物防治为主，受限于我国耕地有限，为满足国内粮食需求而提高的复种率无法全面有效开展作物轮作来减少病虫害，药物防治成为我国农业生产中病虫害防治的主要途径。
4.土传病虫害是农业生产中一类以土壤、作物根茬为主要集中区的病虫害形式，虫卵、细菌、病毒藏身于浅土层、作物地下根须处及贴近地面根茎处，在环境条件适宜的时候从作物根部开始扩散，直接危害作物根部、茎秆，造成作物茎秆枯黄直至整株死亡，造成粮食减产甚至绝收。由于土传病害一般发生在农作物生长的中后期，此时作物株型大、株间孔隙小，药物喷洒防治效果差，直接危害性较大；同时，由于土传性致病病毒、细菌及虫卵主要生长于作物生长后期及主要存在于作物根部和土表层，农作物收获时如果不能及时进行清除或销毁会随作物根茬返回到土壤中，造成第二年农作物病情加重。目前土传病虫害防治主要通过向土壤中施加生石灰、农药等方法进行防治，这不仅用药量大、成本高，容易造成农药残留和破坏土壤生态。因此，针对土传病虫害的分布特征开展非化学药物的绿色防控已成为现在农业生产的迫切需求。
5.根茬是农作物收获后残留在土壤和地表的部分，一般随耕地直接翻入土中或裸露于地表自然降解。农作物生长后期由于土传病虫害主要集中于作物的根、茎部，不经处理直接降解处置模式将会造成土壤病虫害的藏匿和累积，加重作物病情。根茬作为农作物生长过程中从土壤中吸收营养物质和固定植株的主要部位，不仅占作物茎秆质量比重高，也是木质化程度最高、强度最大的部位，较高的木质素含量使根茬相对茎秆具有较高的热值。本技术利用作物根茬这种高热值特性，使其完全燃烧所形成的高温烟气对表层土壤进行加热不仅可以直接灭杀根茬携带的病虫卵及致病微生物，也可对土壤中病虫害形成一定的热触杀作用，降低病虫害危害程度，从而达到病虫害绿色防控的目的。


技术实现要素：

6.本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种利用农作物根茬燃烧防治土传病害的方法及装置。
7.本发明的目的是以下述技术方案实现的：
8.一种利用农作物根茬燃烧防治土传病害的方法，包括以下步骤：
9.s1.将根茬所在的浅土层剖切收集；
10.s2.将收集的所述浅土层分离处理，去除根茬携带的土壤，得到分离后的根茬和土壤；
11.s3.将分离后的所述根茬燃烧，燃烧产生的高温烟气将分离后的所述土壤加热；
12.s4.将所述根茬燃烧后的灰渣和加热后的所述土壤混合，然后进行还田。
13.优选的，步骤s1所述浅土层剖切深度为5～10cm。
14.优选的，步骤s3控制燃烧产生的所述高温烟气温度450～550℃，土壤加热时间不小于10s，土壤被加热至温度65～80℃。
15.一种利用农作物根茬燃烧防治土传病害的装置，包括土壤剖切装置、根茬分离装置、根茬燃烧装置和土壤加热装置；
16.所述土壤剖切装置用于剖切根茬所在的浅土层，将根茬与土层分离；
17.所述根茬分离装置用于将所述土壤剖切装置剖切的浅土层分离处理，去除根茬携带的土壤，得到分离后的根茬和土壤；
18.所述根茬燃烧装置用于将分离后的根茬燃烧，得到高温烟气和燃烧后的灰渣；所述根茬燃烧装置包括燃料仓、下燃烧室和上燃烧室；所述燃料仓设有根茬进口和出口；所述下燃烧室内设有分段式阶梯炉排，首段阶梯炉排正对所述燃料仓出口；各段阶梯炉排均配有专门的配风膛和推料装置；所述推料装置用于推动根茬和燃烧形成的灰渣在各阶段阶梯炉排上移动；所述配风膛用于根据各段阶梯炉排的根茬燃烧情况进行独立配风；所述上燃烧室与所述下燃烧室连通，所述上燃烧室内设有二次供风装置，在二次供风作用下，所述下燃烧室产生的不完全燃烧成分进行二次燃烧减少黑烟产生；
19.所述土壤加热装置以根茬燃烧产生的高温烟气为热源，将分离后的土壤加热。
20.优选的，所述各段阶梯炉排均采用条隙炉排，条隙方向与阶梯方向相同；
21.所述推料装置位于所述分段式阶梯炉排下方，包括推杆、推料驱动装置、支撑杆和拨齿；所述拨齿位于所述推杆的一端，数量与炉排条隙相对应，每个拨齿均正对炉排条隙；所述支撑杆位于所述推杆的底部，所述支撑杆高度可进行调节；所述推杆的另一端与所述推料驱动装置活动连接，且在所述支撑杆的作用下能够沿所述推料驱动装置上下移动，进而带动拨齿高度发生相应改变；
22.当所述推料装置驱动所述推杆推料动作时，所述支撑杆高度调节至所述拨齿正好插入炉排条隙从而能够推动根茬及燃烧形成的灰渣；当根茬和灰渣到达规定位置时，所述支撑杆高度调节至所述拨齿远离炉排条隙，所述推料装置驱动所述推杆返回初始位置。
23.优选的，所述土壤加热装置包括进土仓，以及位于所述进土仓出料口下方的折板式下料仓，所述折板式下料仓两侧内壁上交叉设置向下倾斜的折板；
24.所述折板式下料仓与所述根茬燃烧装置的高温烟气出口连通，土壤在所述折板式下料仓的下落及在所述折板上滑动过程中与高温烟气接触加热升温。
25.优选的，所述根茬燃烧装置和所述土壤加热装置为一体设置的装置；所述土壤加热装置与所述根茬燃烧装置连通，能够利用根茬燃烧产生的高温烟气将土壤加热；
26.该一体设置的装置内还设有储灰室、存土仓和混合出料仓；
27.所述储灰室的顶部与所述根茬燃烧装置的出灰口连通，根茬燃烧后的灰渣首先储存于所述储灰室；所述存土仓的顶部与所述土壤加热装置的出土口连通，加热后的土壤首
先储存于所述存土仓；
28.所述储灰室、所述存土仓的底部与所述混合出料仓的顶部交接，且在交接处设有旋转拨轮；当旋转拨轮转动时，所处储灰室内的灰渣和所述存土仓内的土壤均可输送至所述混合出料仓内混合，当所述旋转拨轮静止时，将所处储灰室和所述存土仓封闭，物料无法输送至所述混合出料仓；所述混合出料仓的底部设有排料阀门。
29.优选的，所述储灰室内设有第一物料传感器，所述混合出料仓内设有第二物料传感器；所述第一物料传感器、所述第二物料传感器均与所述旋转拨轮和所述排料阀门电连接；
30.所述第一物料传感器用于检测所述储灰室内的储灰量，当检测到的所述储灰量低于设定阈值时，所述旋转拨轮静止，所述排料阀门开启，排出所述混合出料仓内的混合物料；当检测到的所述储灰量高于设定阈值时，所述旋转拨轮转动，所述排料阀门关闭，所处储灰室内的灰渣和所述存土仓内的土壤输送至所述混合出料仓混合；
31.所述第二物料传感器用于检测所述混合出料仓内的储料量，当检测到的所述储料量高于设定阈值时，所述排料阀门开启，排出所述混合出料仓内的混合物料。
32.优选的，所述一体设置的装置内还设有向下倾斜设置的分隔板，所述根茬燃烧装置和所述土壤加热装置分别位于所述分隔板的两侧；所述分隔板包括位于上方用于分隔上燃烧室的竖直段和位于下方的用于分隔下燃烧室的倾斜段，所述倾斜段的上、下两侧分别与所述土壤加热装置的出土口和所述存土仓的顶部连通；
33.所述根茬燃烧装置产生的高温烟气能够流动至所述分隔板倾斜段区域，所述土壤加热装置加热后的土壤经所述分隔板倾斜段储存至所述存土仓内，土壤在所述分隔板倾斜段滑动过程中与所述高温烟气接触进一步加热。
34.优选的，所述一体设置的装置内还设有烟气净化装置，所述烟气净化装置包括沉灰室、位于所述沉灰室底部的滑灰口、以及与所述沉灰室连通的引风机；
35.所述沉灰室的进风口与土壤加热装置连通，加热土壤后的高温烟气经所述引风机作用输送至所述沉灰室，使高温烟气中所含有的灰分沉淀；
36.所述滑灰口的底部与所述存土仓的顶部连通，沉淀的灰分经所述滑灰口输送至所述存土仓。
37.本技术利用农作物根茬的高热值特性，将其燃烧所形成的高温烟气对表层土壤进行加热从而灭杀根茬及其携带根际土中的病虫卵和致病微生物，也可对土壤中病虫害形成一定的热触杀作用，降低病虫害危害程度，从而达到病虫害绿色防控的目的，有效解决了现有技术中药物防治和土地轮作存在的技术问题。而且，本技术还提供了一种应用于上述方法的装置，采用该装置，可使根茬充分燃烧和土壤充分加热，充分实现上述技术效果。
附图说明
38.图1是本发明提供的利用农作物根茬燃烧防治土传病害的方法的工艺流程图；
39.图2是本发明提供的根茬燃烧装置和土壤加热装置的结构示意图；
40.图3是本发明提供的根茬燃烧装置的结构示意图；
41.图4是图2中条隙炉排俯视图；
42.图5是图2中条隙炉排截面图；
43.其中，1-支撑主体；2-行走轮；3-燃料仓；4-下燃烧室；5-上燃烧室；6-阶梯炉排；7-配风膛；8-前拱；9-出灰口；10-高温烟气出口；11-空气预热器；12-推杆；13-推料驱动装置；14-支撑杆；15-拨齿；16-连接杆；17-进土仓；18-折板；19-折板式下料仓；20-螺旋进料装置；21-旋转拨片；22-调节杆；23-储灰室；24-存土仓；25-混合出料仓；26-旋转拨轮；27-分隔板；28-沉灰室；29-滑灰口；30-引风机；31-烟囱；32-挡板；33-出土口；34-炉排条隙。
具体实施方式
44.本发明提供了一种利用农作物根茬燃烧防治土传病害的方法，主要原理为利用农作物根茬燃烧所形成的高温烟气对表层土壤进行加热从而灭杀根茬以及携带根际土中的病虫卵和致病微生物，主要包括根茬收集、根茬燃烧及土壤高温灭杀三个过程，具体的，包括以下步骤：
45.s1.将根茬所在的浅土层剖切收集；剖切深度一般为5～10cm，应用中根据作物根茬长度、病原菌所在土层位置可适当对剖切深度进行调整，以将根茬和病原菌所在主要土层剖切为准。
46.s2.将收集的剖切浅土层分离处理，去除根茬携带的土壤，得到分离后的根茬和土壤；根茬所在的浅土层剖切后，根茬是生长在土壤中，和土壤并未分离，而且还存在成团的土块，因此需首先将根茬和土壤分离，以利于根茬后续燃烧和对土壤加热；
47.分离装置优选采用振动筛和滚筒筛的结合，剖切的土壤及根茬首先传送到振动筛上利用高速振动作用将根茬携带的土壤分离，然后将初步去土的根茬投入滚筒筛中，利用滚筒的转动使根茬翻滚撞击破坏根部夹带的土块使土尽可能分离，得到去土相对彻底的根茬；振动筛及滚筒筛采用条状筛网，间隙可调，以适应不同的作物，优选的，用于小麦根茬时间隙2～3cm，用于玉米根茬时间隙3～4cm。
48.s3.将分离后的根茬燃烧，燃烧产生的高温烟气将分离后的土壤直接加热，从而灭杀根茬和土壤中的病虫卵和致病微生物，达到土传病害的防治效果；在燃烧过程中需调控燃烧避免黑烟产生，为了充分灭杀土壤中的病虫卵和致病微生物，控制燃烧产生的高温烟气温度450～550℃，土壤加热时间不小于10s，土壤被加热至温度65～80℃；
49.为了使根茬充分燃烧和使产生的高温烟气达到预定温度，初次燃烧时采用分段供风；二次燃烧的供风采用预热后的高温空气，使根茬在初次燃烧时部分不完全燃烧形成的挥发分和炭颗粒进行二次充分燃烧，减少黑烟产生，提高烟气温度。根茬燃烧可在现有的燃烧装置中进行，土壤加热可在现有的加热装置中进行，而且在燃烧装置和加热装置中设有高温烟气输送通道，使根茬燃烧产生的高温烟气能够输送至加热装置中对土壤进行加热。优选采用本技术提供的根茬燃烧装置和土壤加热装置将根茬进行燃烧和对土壤进行加热。
50.s4.将根茬燃烧后的灰渣和加热后的土壤混合，根茬燃烧后的灰渣具有较高温度，其和加热后的土壤混合后，可对土壤进行二次加热和维持一定时间的高温，提高微生物和虫害灭杀效果，同时与土壤混合后还可避免灰渣引起的明火及黑烟；另外一方面，根茬燃烧后产生的灰渣中含有钙、镁、钾等多种养分，其和土壤混合，可以提高土壤的养分含量，然后将灰渣和土壤混合物料还田，既有效杀灭了原始土壤和根茬中存在的虫卵和致病微生物，同时还保留了根茬的养分，有利于作物进行生长。
51.因此，本技术利用农作物根茬的高热值特性，将其燃烧所形成的高温烟气对表层
土壤进行加热从而灭杀根茬及其携带根际土中的病虫卵和致病微生物，也可对土壤中病虫害形成一定的热触杀作用，降低病虫害危害程度，从而达到病虫害绿色防控的目的，有效解决了现有技术中药物防治和土地轮作存在的技术问题。
52.本技术还提供了一种应用于上述方法的装置，如图2～5所示，包括土壤剖切装置、根茬分离装置、根茬燃烧装置和土壤加热装置。
53.如前所述，土壤剖切装置用于剖切根茬所在的浅土层，将根茬从生长的土层中剖切出来，可采用现有技术中的土壤剖切装置。
54.根茬分离装置用于将土壤剖切装置剖切的浅土层分离处理，去除根茬携带的土壤，得到分离后的根茬和土壤；如前所述，根茬分离装置优选包括振动筛和滚筒筛，在此不再赘述。
55.根茬燃烧装置用于将分离后的根茬燃烧，得到高温烟气和燃烧后的灰渣。本技术提供的根茬燃烧装置如图2所示，包括燃料仓3、下燃烧室4和上燃烧室5；燃料仓3设有根茬进口和出口，主要用于添加根茬；下燃烧室4为根茬主要燃烧空间，上燃烧室为溢出挥发分和未燃烧炭颗粒燃烧空间，下燃烧室产生的不完全燃烧成分进行二次燃烧减少黑烟产生。
56.具体的，下燃烧室内设有分段式阶梯炉排6，首段阶梯炉排正对燃料仓出口；各段阶梯炉排均配有专门的配风膛7和推料装置；推料装置用于推动根茬和燃烧形成的灰渣在各阶段阶梯炉排上移动；配风膛根据各段阶梯炉排的根茬燃烧情况进行按需独立配风，提高根茬燃烧效果；上燃烧室与下燃烧室连通，上燃烧室内设有二次供风装置，在二次供风作用下，下燃烧室产生的不完全燃烧成分进行二次燃烧减少黑烟产生。如本领域技术人员可以理解的，在下燃烧室和上燃烧室分别设有出灰口9和高温烟气出口10，以供产生的灰渣和高温烟气排出。
57.由于根茬挥发分含量高，受热后挥发分会快速析出，在供氧不足的情况下容易不完全燃烧形成黑烟(不完全燃烧的炭颗粒)，本技术设置分段式阶梯炉排以及分段独立配风，可减少不完全燃烧，同时二次燃烧进一步减少黑烟的产生。
58.由于下燃烧室初次燃烧温度较低，上燃烧室二次燃烧温度较高，因此，下燃烧室和上燃烧室的初次配风及二次供风的空气均通过设置的空气预热器11增温，且二次供风的空气预热温度大于初次配风的空气预热温度，保证根茬稳定燃烧。
59.空气预热器11与二次供风装置、下燃烧室的各配风膛均通过管道连通，可输送预热后的空气。
60.优选的，各段阶梯炉排均采用条隙炉排，条隙方向与阶梯方向相同；
61.推料装置位于分段式阶梯炉排下方，包括推杆12、推料驱动装置13、支撑杆14、和拨齿15；拨齿15位于推杆12的一端，拨齿数量与炉排条隙34相对应，每个拨齿均正对炉排条隙34；炉排条隙可供拨齿插入，使拨齿能够接触物料从而在推料驱动装置作用下推动物料，同时炉排条隙可在拨齿移动时起导向作用。
62.支撑杆14位于推杆的底部(优选通过一个轴承顶着推杆)，对推杆起支撑作用，支撑杆高度可进行调节，优选的，支撑杆可采用液压或电动升降杆；推杆12的另一端(如图2所示为左端)与推料驱动装置13活动连接，且在支撑杆14的作用下能够沿推料驱动装置上下移动，进而带动拨齿高度发生相应改变。优选的，推料驱动装置13的输出轴固定连接有连接杆16，推杆12的左端与连接杆16活动连接，可在连接杆上设有导轨，推杆可在支撑杆的作用
下沿导轨上下移动，或者，推杆的左端与连接杆16铰接，可绕连接杆上下旋转，支撑杆位于推杆的中心或偏右侧位置，在支撑杆高度发生变化时，推杆的右端可向上旋转，进而调整拨齿的高度。推料驱动装置13优选采用电机，可推动连接杆16左右移动，进而带动推杆12和拨齿15沿炉排左右移动。
63.当推料装置驱动推杆推料动作时，支撑杆14高度调节至拨齿正好插入炉排条隙从而能够推动根茬和燃烧形成的灰渣；当根茬和灰渣到达规定位置时，支撑杆高度调节至拨齿远离炉排条隙，推料装置驱动推杆返回初始位置。具体的：
64.开始位置时拨齿位于炉排下方的最左侧，当推料驱动装置开始推动推杆向右侧移动时支撑杆向上抬升，使拨齿插入炉排条隙并高于炉排，从而推杆在向右移动中带动物料和灰渣向右移动；当到达炉排右侧时，支撑杆下降，推杆及拨齿也向下移动，拨齿脱离炉排上边沿(防止反向运动时将燃料向前拉动)，推杆在推料驱动装置作用下向左方运动，直至拨齿到达相应炉排最左侧的正下方，由此形成一个工作循环。
65.每段阶梯炉排可配有单独的推料装置，或如图2所示，多段阶梯炉排也可共用一个推料驱动装置，连接杆16连接多段阶梯炉排的推杆12，推料驱动装置推动连接杆时可一次性推动多段阶梯炉排上的拨齿进行动作，有效节约空间，节省生产成本。
66.优选的，如图4～5所示，炉排条隙呈梯形，上部宽度1～1.5cm，下部宽度2～3cm，拨齿宽度1cm，高度15cm。炉排条隙主要起导向作用，条隙设置为梯形，拨齿方向即使有稍微偏移也可插入条隙，从而可以在这种导向下调整，如果条隙设置为上下宽度一致的矩形，拨齿方向稍微有偏差将无法插入条隙，影响推料。
67.土壤加热装置以根茬燃烧产生的高温烟气为热源，将分离后的土壤加热。本技术提供一种优选的土壤加热装置，如图2～3所示，包括立式布置的进土仓17，以及位于进土仓出料口下方的折板式下料仓19，折板式下料仓两侧内壁上交叉设置多个向下倾斜的折板18。折板式下料仓与根茬燃烧装置的高温烟气出口连通。
68.分离后的土壤首先添加于进土仓17内，进土仓内优选设有螺旋进料装置20，以及在出口处设旋转拨片21，在旋转拨片作用下，土壤均匀落于折板上沿折板下倾方向滑动，土壤在下落及滑动过程中与高温烟气直接接触吸收高温烟气热量使土壤升温。交替设置多个折板18，可延长土壤与高温烟气接触时间，使高温烟气充分对土壤进行加热。
69.优选，折板倾斜角度可进行调节，从而能够调节土壤滞留时间。具体的，折板一端通过铰链固定在侧壁上，在折板式下料仓内中心区域设有可上下移动的调节杆22，折板中部开孔与调节杆连接，调节杆移动时可改变折板倾角，如下移时，可降低折板倾角，避免土壤累积。本技术提供应用中比较适宜的倾斜角度，为30～35
°
。
70.优选的，高温烟气从折板式下料仓的底部进入仓内，从顶部排出，可充分与下落土壤接触，提高换热效果。
71.根茬经过燃烧后产生的灰渣和加热后的土壤可人工进行混合，然后还田。也可采用本技术如下提供的装置进行混合。
72.上述根茬燃烧装置和土壤加热装置可分体设置或一体设置，在分体设置时，如上所述，在根茬燃烧装置和土壤加热装置之间设有高温烟气输送通道。为了方便使用，优选根茬燃烧装置和土壤加热装置为一体设置的装置，如图2所示，该一体化设置的装置包括支撑主体1，根茬燃烧装置和土壤加热装置均位于支撑主体内，分别居于支撑主体左右两侧，且
土壤加热装置和根茬燃烧装置连通，具体的，为土壤加热装置的折板式下料仓与上燃烧室的高温烟气出口连通，能够利用根茬燃烧产生的高温烟气将土壤加热。
73.该一体设置的装置内还设有储灰室23、存土仓24和混合出料仓25，用于自动对根茬燃烧后的灰渣和加热后的土壤进行混合、以及混合后自动出料。为了方便出料，储灰室、存土仓和混合出料仓均为上宽下窄的收缩结构。
74.储灰室的顶部与根茬燃烧装置的出灰口9(具体的最末端阶梯炉排的尾端出口)连通，根茬燃烧后的灰渣首先储存于储灰室23；存土仓24的顶部与土壤加热装置的出土口33(具体的为折板式下料仓的底部出口)连通，加热后的土壤首先储存于存土仓。
75.储灰室、存土仓的底部与混合出料仓的顶部交接，且在交接处设有旋转拨轮26；当旋转拨轮转动时，储灰室内的灰渣和存土仓内的土壤均可输送至混合出料仓混合，当旋转拨轮静止时，将储灰室和存土仓封闭，物料无法输送至混合出料仓。设置旋转拨轮与常规的出料阀门相比，旋转拨轮每个拨齿只能带出部分物料，其余物料仍可形成密封，避免出现漏烟、漏气问题。传统锅炉中炉排后侧少量进风不影响装置正常工作，但本技术由于燃烧灰渣和加热后的土壤均要从混合出料仓排出，如果密封不良，空气将直接进入土壤加热处，形成气流短路，降低该处烟气的温度，不利于加热土壤。
76.混合出料仓25的底部设有排料阀门，当关闭阀门时，灰渣和土壤在混合出料仓内滞留，可充分接触混合，使灰渣进一步充分加热土壤，然后再开启阀门，排出混合物料。
77.优选的，储灰室23内设有第一物料传感器，混合出料仓25内设有第二物料传感器；第一物料传感器、第二物料传感器均与旋转拨轮26和排料阀门电连接，可根据储灰量和混合物料量自动控制拨轮和出料闸门开启。具体的：
78.在工作时，储灰室23保持20～25cm的灰层形成界面密封，存土仓24保持15～20cm土层形成界面密封，使根茬燃烧、土壤加热和物料混合在独立的空间进行，避免互相干扰。
79.第一物料传感器用于检测储灰室内的储灰量，当检测到的储灰量低于设定阈值(20cm)时，旋转拨轮静止，排料阀门开启，排出混合出料仓内的混合物料；当检测到的储灰量高于设定阈值(20cm)时，旋转拨轮转动，排料阀门关闭，储灰室内的灰渣和存土仓内的土壤输送至混合出料仓混合。
80.第二物料传感器为应急传感器，用于检测混合出料仓内的储料量，当检测到的储料量高于设定阈值(20cm)时，排料阀门开启，及时排出混合出料仓内的混合物料。
81.第一物料传感器和第二物料传感器均为位置传感器，设于储灰室和混合出料仓设定阈值位置处(第一物料传感器位于储灰室20cm高度处，第二物料传感器位于混合出料仓20cm高度处)，当物料超过设定位置时，即感应到物料超过设定阈值。
82.优选的，该一体设置的装置内还设有向下倾斜设置的分隔板27，根茬燃烧装置和土壤加热装置分别位于分隔板27的两侧，可有效分隔根茬燃烧装置和土壤加热装置，使其工作时不受其他环境影响。进一步的，分隔板27包括位于上方用于分隔上燃烧室的竖直段和位于下方的用于分隔下燃烧室的倾斜段，该竖直段分隔板可充当上燃烧室的侧壁，维持二次燃烧高温环境，如图2所示，在上燃烧室的左侧还设有前拱8，前拱除了可作为热辐射面，维持二次燃烧高温环境，还可吸收高温烟气中的热量，反射作用于下方的燃料，使其水分蒸发，有利于燃料正常燃烧。倾斜段可充当后拱，既可作为热辐射面提高炉排温度稳定燃烧，同时可导流烟气，使后段燃烧产生的高温烟气沿着拱面进入上部的燃烧室。
83.该倾斜段的上、下两侧分别与土壤加热装置的出土口和存土仓的顶部连通，倾斜段的上侧还与上燃烧室的高温烟气出口连通，根茬燃烧产生的高温烟气能够流动至倾斜段区域，土壤加热装置加热后的土壤经倾斜段分隔板储存至存土仓内，土壤在倾斜段分隔板滑动过程中与高温烟气接触进一步加热。
84.优选的，一体设置的装置内还设有烟气净化装置，对加热土壤后的高温烟气净化，避免其直接外排影响环境，同时可对烟气中的灰分进一步回收。具体的：
85.烟气净化装置包括沉灰室28、位于沉灰室底部的滑灰口29、以及与沉灰室连通的引风机30；沉灰室的进风口与土壤加热装置连通，加热土壤后的高温烟气经引风机作用输送至沉灰室，使高温烟气中所含有的灰分沉淀；滑灰口的底部与存土仓的顶部连通，沉淀的灰分经滑灰口输送至存土仓。引风机连通烟囱31，沉灰后的气体从烟囱排出。
86.如图2～3所示，高温烟气从折板式下料仓的出土口进入仓内，与土壤逆流换热。为了防止高温烟气向下流动至存土仓内、以及确保有足够的高温烟气进入折板式下料仓内，在倾斜段分隔板下端的上方且在滑灰口29的左侧设有挡板32，该挡板还可隔绝从旋转拨轮形成的密封处以及滑灰口处进入的空气。
87.如图2所示，空气预热器优选设置于竖直段分隔板和折板式下料仓之间，位于上燃烧室的高温烟气出口和折板式下料仓的出土口之间，即正好位于高温烟气的流动路径上，其可作为空气预热器的热介质对空气进行加热。
88.如本领域人员可以理解的，分离装置分离后的根茬和土壤可通过输送装置自动输送至燃料仓和进土仓，也可人工将分离后根茬和土壤添加于燃料仓和进土仓。
89.该一体化装置可设置为固定工作或在田间移动工作(如图2所示，在支撑主体下方设有行走轮2)，在田间移动时可设置为自主行走或在牵引装置下牵引行走。
90.土壤剖切装置、振动筛和滚筒筛也可设置为一体化结构。
91.实施例1
92.小麦茎基腐病是一种由假禾谷镰孢菌、禾谷镰孢菌等引起的真菌病害，是影响小麦减产的主要病害。引起小麦茎基腐病的病菌主要存在于0～10cm的浅土层，黄淮地区4月份后随着气温升高在土壤湿度增加后开始出现，由土层根系部向上逐步侵染根茎，造成小麦根部茎秆节间病化、变色直至腐烂折断，从而破坏养分输送通道造成小麦空穗减产。
93.本实施例选择小麦茎基腐病较为严重地块进行对比测试，采用如图1所示的工艺进行处理，根茬燃烧和土壤加热装置采用如图2所示的装置，由拖拉机拖动进行行走；麦采用联合收割机收割，地面留茬高度约为15～20cm，根茬剖切装置也采用拖拉机进行驱动在田间行走。将常规模式作为对照(秸秆直接进行还田)。
94.测试时首先用拖拉机拖动土壤剖切分离装置对根茬进行处理，取土厚度5cm，然后将所取的土层采用振动筛和滚筒筛进行分离，去土后的根茬和筛分后的土呈条状堆放便于收集，自然晾晒1天去除根茬和土壤过多水分；根茬燃烧和土壤加热装置由拖拉机拖动，试验测试采用人工上料，启动前先将进土仓加满土并使存土仓保持20cm高度避免引风机气流短路，启动时处于静置状态。先用秸秆点火快速提高燃烧室温度，待燃烧室燃烧稳定后逐步替换为根茬，保持正常燃烧5分钟左右后在拖拉机拖动下缓慢行走，移动速度每分钟10～15m左右，装置移动过程中人工将根茬和分离的土加入到燃料仓和进土仓中。由于根茬量有限，仅对部分分离土进行加热处理。
95.测试数据
96.根茬含土量10％，含水量25％，根茬消耗量20kg/min，土壤温度28℃，土处理量15kg/min。下燃烧室温度550℃，上燃烧室660℃，折板式下料仓烟气进口温度570℃、出口温度260℃，排烟温度210℃，混合下料仓的土壤出口温度83℃。土壤假禾谷镰孢菌、禾谷镰孢菌载量分别为29.93
±
3.43pg
·
g-1
和21.37
±
1.65pg
·
g-1
，加热后假禾谷镰孢菌、禾谷镰孢菌载量为12.78
±
1.51pg
·
g-1
和7.59
±
0.62pg
·
g-1
，灭杀率为57.3％和64.5％。
97.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种利用农作物根茬燃烧防治土传病害的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.将根茬所在的浅土层剖切收集；s2.将收集的所述浅土层分离处理，去除根茬携带的土壤，得到分离后的根茬和土壤；s3.将分离后的所述根茬燃烧，燃烧产生的高温烟气将分离后的所述土壤加热；s4.将所述根茬燃烧后的灰渣和加热后的所述土壤混合，然后进行还田。2.如权利要求1所述的利用农作物根茬燃烧防治土传病害的方法，其特征在于，步骤s1所述浅土层剖切深度为5～10cm。3.如权利要求1所述的利用农作物根茬燃烧防治土传病害的方法，其特征在于，步骤s3控制燃烧产生的所述高温烟气温度450～550℃，土壤加热时间不小于10s，土壤被加热至温度65～80℃。4.一种利用农作物根茬燃烧防治土传病害的装置，其特征在于，包括土壤剖切装置、根茬分离装置、根茬燃烧装置和土壤加热装置；所述土壤剖切装置用于剖切根茬所在的浅土层，将根茬与土层分离；所述根茬分离装置用于将所述土壤剖切装置剖切的浅土层分离处理，去除根茬携带的土壤，得到分离后的根茬和土壤；所述根茬燃烧装置用于将分离后的根茬燃烧，得到高温烟气和燃烧后的灰渣；所述根茬燃烧装置包括燃料仓、下燃烧室和上燃烧室；所述燃料仓设有根茬进口和出口；所述下燃烧室内设有分段式阶梯炉排，首段阶梯炉排正对所述燃料仓出口；各段阶梯炉排均配有专门的配风膛和推料装置；所述推料装置用于推动根茬和燃烧形成的灰渣在各阶段阶梯炉排上移动；所述配风膛用于根据各段阶梯炉排的根茬燃烧情况进行独立配风；所述上燃烧室与所述下燃烧室连通，所述上燃烧室内设有二次供风装置，在二次供风作用下，所述下燃烧室产生的不完全燃烧成分进行二次燃烧；所述土壤加热装置以根茬燃烧产生的高温烟气为热源，将分离后的土壤加热。5.如权利要求4所述的利用农作物根茬燃烧防治土传病害的装置，其特征在于，所述各段阶梯炉排均采用条隙炉排，条隙方向与阶梯方向相同；所述推料装置位于所述分段式阶梯炉排下方，包括推杆、推料驱动装置、支撑杆和拨齿；所述拨齿位于所述推杆的一端，数量与炉排条隙相对应，每个拨齿均正对炉排条隙；所述支撑杆位于所述推杆的底部，所述支撑杆高度可进行调节；所述推杆的另一端与所述推料驱动装置活动连接，且在所述支撑杆的作用下能够沿所述推料驱动装置上下移动，进而带动拨齿高度发生相应改变；当所述推料装置驱动所述推杆推料动作时，所述支撑杆高度调节至所述拨齿正好插入炉排条隙从而能够推动根茬及燃烧形成的灰渣；当根茬和灰渣到达规定位置时，所述支撑杆高度调节至所述拨齿远离炉排条隙，所述推料装置驱动所述推杆返回初始位置。6.如权利要求4所述的利用农作物根茬燃烧防治土传病害的装置，其特征在于，所述土壤加热装置包括进土仓，以及位于所述进土仓出料口下方的折板式下料仓，所述折板式下料仓两侧内壁上交叉设置向下倾斜的折板；所述折板式下料仓与所述根茬燃烧装置的高温烟气出口连通，土壤在所述折板式下料仓的下落及在所述折板上滑动过程中与高温烟气接触加热升温。7.如权利要求4所述的利用农作物根茬燃烧防治土传病害的装置，其特征在于，
所述根茬燃烧装置和所述土壤加热装置为一体设置的装置；所述土壤加热装置与所述根茬燃烧装置连通，能够利用根茬燃烧产生的高温烟气将土壤加热；该一体设置的装置内还设有储灰室、存土仓和混合出料仓；所述储灰室的顶部与所述根茬燃烧装置的出灰口连通，根茬燃烧后的灰渣首先储存于所述储灰室；所述存土仓的顶部与所述土壤加热装置的出土口连通，加热后的土壤首先储存于所述存土仓；所述储灰室、所述存土仓的底部与所述混合出料仓的顶部交接，且在交接处设有旋转拨轮；当旋转拨轮转动时，所处储灰室内的灰渣和所述存土仓内的土壤均可输送至所述混合出料仓内混合，当所述旋转拨轮静止时，将所处储灰室和所述存土仓封闭，物料无法输送至所述混合出料仓；所述混合出料仓的底部设有排料阀门。8.如权利要求7所述的利用农作物根茬燃烧防治土传病害的装置，其特征在于，所述储灰室内设有第一物料传感器，所述混合出料仓内设有第二物料传感器；所述第一物料传感器、所述第二物料传感器均与所述旋转拨轮和所述排料阀门电连接；所述第一物料传感器用于检测所述储灰室内的储灰量，当检测到的所述储灰量低于设定阈值时，所述旋转拨轮静止，所述排料阀门开启，排出所述混合出料仓内的混合物料；当检测到的所述储灰量高于设定阈值时，所述旋转拨轮转动，所述排料阀门关闭，所处储灰室内的灰渣和所述存土仓内的土壤输送至所述混合出料仓混合；所述第二物料传感器用于检测所述混合出料仓内的储料量，当检测到的所述储料量高于设定阈值时，所述排料阀门开启，排出所述混合出料仓内的混合物料。9.如权利要求7所述的利用农作物根茬燃烧防治土传病害的装置，其特征在于，所述一体设置的装置内还设有分隔板，所述根茬燃烧装置和所述土壤加热装置分别位于所述分隔板的两侧；所述分隔板包括位于上方用于分隔上燃烧室的竖直段和位于下方的用于分隔下燃烧室的倾斜段，所述倾斜段的上、下两侧分别与所述土壤加热装置的出土口和所述存土仓的顶部连通；所述根茬燃烧装置产生的高温烟气能够流动至所述倾斜段区域，所述土壤加热装置加热后的土壤经所述倾斜段储存至所述存土仓内，土壤在所述倾斜段滑动过程中与所述高温烟气接触进一步加热。10.如权利要求7所述的利用农作物根茬燃烧防治土传病害的装置，其特征在于，所述一体设置的装置内还设有烟气净化装置，所述烟气净化装置包括沉灰室、位于所述沉灰室底部的滑灰口、以及与所述沉灰室连通的引风机；所述沉灰室的进风口与土壤加热装置连通，加热土壤后的高温烟气经所述引风机作用输送至所述沉灰室，使高温烟气中所含有的灰分沉淀；所述滑灰口的底部与所述存土仓的顶部连通，沉淀的灰分经所述滑灰口输送至所述存土仓。

技术总结
本发明公开了一种利用农作物根茬燃烧防治土传病害的方法和装置，该方法包括以下步骤：S1.将根茬所在的浅土层剖切收集；S2.将收集的所述浅土层分离处理，去除根茬携带的土壤，得到分离后的根茬和土壤；S3.将分离后的所述根茬燃烧，燃烧产生的高温烟气将分离后的所述土壤加热；S4.将所述根茬燃烧后的灰渣和加热后的所述土壤混合，然后进行还田。本申请利用农作物根茬的高热值特性，将其燃烧所形成的高温烟气对表层土壤进行加热从而灭杀根茬及其携带根际土中的病虫卵和致病微生物，也可对土壤中病虫害形成一定的热触杀作用，降低病虫害危害程度，从而达到病虫害绿色防控的目的。从而达到病虫害绿色防控的目的。从而达到病虫害绿色防控的目的。


技术研发人员：李刚 李鹏飞 刘新新 焦有宙 刘亮 贺超 朱焕光 潘晓慧
受保护的技术使用者：河南农业大学
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/9/23