农作物秸秆的不同处理方式及在动物生产中的应用

宋雪莹，李　伟，郭春辉

（黑龙江省畜牧研究所，黑龙江 齐齐哈尔　161000）



农作物秸秆的不同处理方式
及在动物生产中的应用

宋雪莹，李伟*，郭春辉

（黑龙江省畜牧研究所，黑龙江 齐齐哈尔161000）

摘要：秸秆是丰富的粗饲料资源，但秸秆直接作为饲料利用时，因其可利用营养成分较低、适口性较差等特点，很难被反刍动物直接消化利用，影响家畜正常的生产性能。文章综述了几种农作物秸秆的处理方式探索及其在动物生产中的应用。

关键词：秸秆；粗饲料；氨化；微贮

农作物的果实收获后剩余的部分称为农作物秸秆，其营养成分含量低、利用率低且适口性较差，很难达到动物的维持需要，大多数情况下被丢弃或者焚烧。但农作物秸秆（甜高粱、玉米、芦苇、棉花等）在经过适当的加工利用之后，可变为一种较好的粗饲料。制约农作物秸秆被动物消化吸收的主要因素是秸杆中含有纤维素、半纤维素和木质素等［1］。可通过改变细胞壁成分的可消化性来提高农作物秸秆作为饲料的可利用性，具体方法包括破坏细胞壁组织结构；降低纤维成分的结晶性；改善分子结构以及去除妨碍消化的纤维素、半纤维素和木质素等［2-4］。农作物秸秆经过物理、化学或生物学方法处理后，能提高动物采食量、减少能量消耗、降低畜牧业的饲养成本、减少对环境产生的污染、对开发新型粗饲料具有重要意义。

1　物理方式处理秸秆

物理方式处理秸秆包括切碎、揉搓、粉碎、浸泡、煮熟、膨化、压粒、压块、碾青、热喷、蒸汽及辐射等。

秸秆揉搓机的主要工作原理为放入料槽的农作物秸秆在空气流及锤片的共同推动下，迅速进入揉搓室，经锤片、定刀、斜齿板及抛送叶片的加工、揉切，最后到达出料口的农作物秸秆变为了丝条状被送出机外，制成成品。利用秸秆揉搓机来改变秸秆的大小，使得秸秆更易被动物采食，改善适口性，提高利用效率。

热喷技术的工作原理为将农作物秸秆装入饲料热喷机内，先向机内送入热饱和蒸汽，经过一定的时间后，使秸秆受到高压热力的作用，然后对秸秆突然降压，气压的冷热交替，导致秸秆从机内喷发出来，从而使纤维素分子断裂、木质素熔化、降解，以改变其生理结构和某些化学成分，之后经过消毒、除臭处理，使秸秆在压力和热力作用下转化为更有利用价值的饲料。

2　化学方式处理秸秆

利用碱、氮碱及其混合物，破坏纤维素与半纤维素之间的连接，分解木质素，同时破坏细胞壁。将木质素转化成易于被动物消化的羟基木质素，可提高秸秆中的含氮物质的消化率，从而提高秸秆饲料的营养价值及饲用效果。对于农作物秸秆最为常用的化学预处理法有氨化法和碱液浸泡法［5-7］。NaOH预处理方法以较低的成本、显著的效果而备受研究者青睐。研究表明，经NaOH预处理的农作物秸秆累积产气量比未经过处理的提高114%［8］。氨化法主要破坏了秸秆饲料中木质素和纤维素的化学结构，反刍动物采食了经氨化处理的饲料以后，消化液能更好地渗透进秸秆里，使秸秆更容易被消化吸收。经过氨化方式处理以后，秸秆营养结构也发生了变化。由于氨化秸秆中氨的参与，氨化秸秆在牛的瘤胃中能够分解出更多的蛋白质。卢庆萍等研究表明，利用尿素秸秆氨化是一个简单而有效的技术［9］。由于秸秆上存在尿酶，在加入尿素后，呈碱性，尿素被分解为氨，氨与秸秆中的水结合生成氨水，氨水电离出铵离子和氢氧根离子，从而达到氨化处理的效果，且使用方便安全。

氨的用量、环境温度、秸秆水分都影响着氨化秸秆的品质。氨的用量最好控制在2.5%～3.5%。环境温度对化学反应具有显著影响，一般随温度升高化学反应的速率加快，同时氨化秸秆的消化率和含氨量也得到相应提高。一般在45℃条件下氨化秸秆效果最好，而在低温条件下氨化秸秆几乎无效用。因此，氨化秸秆的最低温度应控制在＞25℃。秸秆中水分含量越高氨化的效果越明显，但是过高的含水量不利于农作物秸秆的保存、运输。因此，秸秆含水量一般控制在20%～25%为宜；如果选用氨化炉处理秸秆，以30%～40%为宜；如果选用尿素或碳铵处理秸秆，以45%为宜。

目前也有研究者采用联合工艺对秸秆进行预处理。周殿芳等将碱与双氧水结合起来共同处理秸秆，得到碱水解木质纤维质的最佳预处理条件为NaOH 50 mg·g-1与H2O225 mg·g-1的溶液混和使用［10］。李荣斌等采用微波辅助NaOH预处理油菜秸秆，经80℃、5 min的高温处理，其酶解率较未处理前有明显提高［11］。

3　微生物方式处理秸秆

物理方式处理秸秆可以减少动物在采食过程中的能量消耗和饲料浪费，但并不能从根本上提高其消化率及其营养物质含量。氨化、碱化浸泡等化学处理方法，虽然能改善秸秆饲料的适口性，在一定程度上提高饲料的利用效率，但没有解决其粗纤维难以转化为可消化养分的问题。且物理法和化学法在处理秸秆过程中耗能较高，且易污染环境，因此目前应用较普遍的方法为微生物处理法。使用微生物发酵剂处理秸秆，可使秸秆吸收率大幅提高，使粗蛋白质含量上升，提高秸秆饲料中可利用营养成分的含量，真正的将粗纤维转化为可消化养分，对农作物秸秆作为粗饲料被动物利用具有重要意义。

白腐菌是一种较为常用的处理秸秆的微生物，其作用原理的研究也较为清楚，主要是该菌在生长过程中产生一种降解木质素的酶，从而可以分解木质素［12］。张爱武等以玉米秸秆为原料，对白腐菌的最佳发酵条件进行研究，结果表明，白腐菌发酵玉米秸秆的最优条件为：秸秆含水率为70%、温度为30℃、接种量为0.25 g·kg-1、起始pH 4。在此条件下发酵作用1周，秸秆粗纤维含量由348.7 g·kg-1下降到299.4 g·kg-1，粗蛋白质含量由58.3 g·kg-1升高到116.6 g·kg-1［13］。除白腐菌外，丛枝菌根因具有直接分解植物残体的能力，并对正在降解中的植物残渣的氮素转移具有一定作用，也可用于处理农作物秸秆。郭涛等通过试验证实了丛枝菌根能加快玉米秸秆的降解速度，并具有带动菌丝的作用，主要采用4室分根装置，将植物的根系、菌根以及根外菌丝隔开，通过分别比较其对玉米秸秆降解的影响表明，接种丛枝菌根对玉米秸秆中C、N释放具有较大影响，尤其是改变了N释放规律。采用酵母菌发酵法也可以较大程度上提高秸秆利用效率，同时酵母菌发酵操作简单，成本较低。除此之外，康氏木霉、绿氏木霉和黑曲霉等菌种均可产生分解农作物秸秆的酶，从而促进饲料营养的消化吸收，最终提高饲料利用率和促进动物生长。

由于农作物秸秆纤维素及半纤维素成分的降解是在多种酶协同作用下完成的，因此，多菌种组合相对于单一菌种对农作物秸秆的作用效果较好。同时，多菌种组合可以弥补单一菌种在降解酶的种类及酶活差异较大等方面的不足，增强转化秸秆的能力。高明军采用绿色木霉TR-1、纤维单胞菌CB-3、酒精酵母菌种组合，反应时间为10 d，温度为30℃，接种量为0.12 mL·g-1时，取得了较好的秸秆生物转化效果，使秸秆纤维素及半纤维素的降解率＞70%［15］。

4　秸秆在动物生产中的应用

马平将氨化小麦秸秆与小麦秸秆饲喂夏西黄育肥牛，研究对其增重效果的影响，结果表明，小麦秸杆经过氨化处理，不仅可以提高育肥牛增重效果，而且还可以明显提高饲料报酬，降低饲料成本，提高肉牛养殖经济效益［16］。翠娜等研究EM发酵玉米秸秆饲喂陕北白绒山羊效果，试验组平均干物质采食量显著高于对照组，其中玉米秸秆采食量比对照组高22.53%（P＜0.05），试验组平均日增重和饲料转化效率分别为45.45和74.19 g·kg-1，极显著高于对照组22.27和39.32 g·kg-1（P＜0.01）［17］。由此可见，EM发酵的玉米秸秆可以达到开发秸秆粗饲料，减少资源浪费，减少公害，降低生产成本的目的。李新社利用纤维素酶和康宁木霉处理玉米秸秆，在纤维素酶添加量为0.15%，康宁木霉接种量为10%，处理温度为26℃，处理时间为6 d的条件下，可有效提高玉米秸秆中还原糖含量［18］。

5　小结

我国每年因农作物种植，可产生7亿t秸秆，而秸秆的利用率较低，大部分秸秆被焚烧，不仅造成了资源浪费，同时也给环境造成了巨大污染。提高秸秆作为粗饲料的利用率具有重要意义。现阶段处理秸秆的主要方式分为物理法、化学法、微生物法，其中微生物法从根本上解决了粗纤维不能转化为可消化养分的问题。

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Processing Method of Straw and Application in Animal Production

SONG Xueying，LI Wei*，GUO Chunhui
（Heilongjiang Institute of Animal Science，Qiqihar 161000，Heilongjiang China）

Abstract：The straw is rich in nature roughages resources，but it is difficult to be digested directly by ruminant because of low nutritional value，such as poor palatability characteristics，low feed intake，affecting the normal production of animal performance.This paper reviewed several processing methods of the straw，and generalized its application in animal production.

Key words：the straw；roughage feed；ammoniated feed；microbial feed

中图分类号：S816.5；S815

文献标志码：A

文章编号：1001-0084（2016）04-0025-03

收稿日期：2016-01-13

基金项目：现代农业（肉牛牦牛）产业技术体系专项（CARS-38）；上海市科技兴农重点攻关项目-优质肉牛繁育技术研究［沪农科攻字（2014）第1-4号］

作者简介：宋雪莹（1987-），女，黑龙江哈尔滨人，硕士，主要从事动物营养学研究。

*通讯作者：副研究员。