秸秆主产区三大作物秸秆饲用品质分析与评价

吕中旺，王 建，孙 鹏，刘 辉，刘 威，王加启，余 雄,杨开伦，张文举，阿扎提·伊明霍加，卜登攀,3,7

(1.新疆农业大学动物科学学院，新疆 乌鲁木齐 830052； 2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 动物营养学国家重点实验室，北京 100193；3.CAAS-ICRAF农用林业与可持续畜牧业联合实验室，北京 100193； 4.农业农村部奶及奶制品质量监督检验测试中心(北京)，北京 100193； 5.石河子大学动物科技学院，新疆 石河子 832000； 6.新疆维吾尔自治区兽药饲料监察所，新疆 乌鲁木齐 830063； 7.湖南畜产品质量安全协同创新中心，湖南 长沙 410128)

秸秆通常指小麦(Triticumaestivum)、水稻(Oryzasativa)、玉米(Zeamays)和其他农作物在收获籽实后的剩余部分，是成熟农作物茎叶部分的总称[1]。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源。但是长期以来都被当作废弃物，随意处置或大面积焚烧，造成了严重的环境污染[2]。随着能源科学和环境科学的发展，农作物秸秆作为可再生资源的价值受到重视，以可再生资源为主要开发对象的能源资源农业已被社会广泛接纳[3]。中国是传统的农业大国，秸秆资源量一直居世界首位。根据2010年的统计数据，全国秸秆理论资源量为8.4亿t，其中可收集资源量约为7亿t。中国的秸秆品种以水稻、小麦、玉米等作物秸秆为主[4]。其中，玉米秸秆比重最高，约为2.73亿t;其次为稻草，约2.11亿t;麦秸总量约为1.54亿t。除此之外，棉秆、油料作物秸秆[(主要为油菜(Brassicanapus)和花生(Arachishypogaea)]、豆类秸秆、薯类秸秆产量也相当可观，分别为2 600万t、3 700万t、2 800万t和2 300万t。玉米秸、稻秸和麦秸仍然为三大主要秸秆资源[4]。朱建春等[5]研究发现，随着农业综合生产能力的提高，稻谷、小麦和玉米秸秆依然是中国主要的农作物秸秆类型，且产量较大，具有可观的新能源开发利用前景。

秸秆作为粗饲料使用是畜牧业发达国家的主要利用方式之一。秸秆作为草食性家畜重要的粗饲料来源，其营养价值具有一定优势，1 t普通秸秆的营养价值可以与0.25 t粮食相媲美。对于草食动物畜牧业而言，饲料的营养成分不仅在于营养价值的本身，还在于其适口性和可消化率。粗蛋白(与营养价值正相关)[6]、粗脂肪、粗灰分(矿物元素)、粗纤维(能量物质)[7]、中性洗涤纤维(决定采食率)、酸性洗涤纤维(决定消化率)[8]、可溶性糖[9-12]是评价饲料包括秸秆等营养价值的指标。然而，目前关于秸秆营养成分的研究较少，且主要集中于某一地区的秸秆成分研究，而对地区之间秸秆成分比较的研究相对较少，因此，加强秸秆饲料化利用研究对于提高秸秆饲用量和饲用效率具有重要的意义。本研究旨在研究3种主要秸秆(玉米、小麦、水稻)的营养价值及其地域特点，为合理利用秸秆及提高秸秆的饲料化利用效率提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品的采集与处理

根据三大粮食作物种植特点与秸秆分布情况，选择秸秆资源最丰富地区(河南省、四川省、湖北省、江苏省和安徽省)作为采样地区。并在各省份内选取一定数量的市(区、县)采集玉米、水稻、小麦的作物秸秆。共采集到5个省三大作物秸秆样品62个(玉米秸秆23个，小麦秸秆16个，水稻秸秆23个)，其中，在河南省商丘、新乡、濮阳、南阳、安阳和周口，采集玉米秸秆4个、水稻秸秆3个和小麦秸秆3个；在四川省成都、雅安、广元、广安、南充和资阳，采集玉米秸秆4个、水稻秸秆3个和小麦秸秆7个；在湖北省武汉、黄冈、宜昌、荆门、荆州和黄石，采集玉米秸秆5个、水稻秸秆3个和小麦秸秆6个；在江苏省徐州、淮安、盐城、宿迁和泰州，采集玉米秸秆4个、水稻秸秆3个和小麦秸秆3个；在安徽省安庆、六安、蚌埠、宿州和淮北，采集玉米秸秆4个、水稻秸秆4个和小麦秸秆4个。各随机选取每个省3个市的秸秆作为样品进行测定，每个样品采集量在2 kg以上。将原始样品剪碎，混合均匀后用四分法缩样至1 000 g，65 ℃烘干，在1 mm旋风磨上粉碎后装入样品瓶中待测。

1.2 样品的测定

干物质采用烘干恒量法测定(GB/T6435-86)，粗蛋白采用凯氏定氮法测定(GB/T 6432-94)，粗灰分采用高温灼烧法测定(GB/T 6433-92)，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维采用Van Soest等[13]的方法测定，其中测定中性洗涤纤维时加入热稳定淀粉酶。

1.3 数据分析

采用SAS 9.0软件ANOVA对试验数据进行统计分析。同一地区三大秸秆成分以及不同地区同一秸秆成分数据，采用Students法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同地区3种秸秆营养成分的比较

河南省水稻秸秆的粗蛋白含量显著低于小麦秸秆(P<0.05)(表1)，酸性洗涤纤维的含量显著高于玉米秸秆。四川省3种秸秆的粗蛋白、干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量均没有显著差异(P>0.05)，粗灰分含量水稻秸秆显著高于玉米秸秆(P<0.05)。湖北省3种秸秆的粗蛋白、干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量均没有显著差异(P>0.05)，粗灰分含量的水稻秸秆显著高于玉米秸秆和小麦秸秆。江苏省玉米秸秆的干物质含量显著高于小麦秸秆(P<0.05)，3种秸秆的粗蛋白含量没有显著差异(P>0.05)，中性洗涤纤维含量小麦秸秆显著高于水稻和玉米秸秆(P<0.05)，酸性洗涤纤维含量玉米和小麦秸秆显著高于水稻秸秆(P<0.05)。安徽省玉米秸秆和水稻秸秆的粗蛋白含量显著高于小麦秸秆，水稻秸秆的粗灰分含量显著高于其他两者，小麦秸秆的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量高于玉米秸秆。

对不同省份来源的秸秆进行分析发现(表1)，水稻秸秆中干物质含量四川省最高，安徽省最低；小麦秸秆中干物质四川省最高，河南省最低。小麦秸秆中粗蛋白河南省最高，江苏省最低；玉米秸秆和水稻秸秆中粗蛋白各省之间没有显著差异(P>0.05)。水稻秸秆中粗灰分含量四川省最高，河南省最低；而小麦秸秆中

表1 不同地区三大秸秆营养成分的比较Table 1 Comparison of nutrition components in 3 straw types in the diflerent areas %

同列不同大写字母表示省份之间显著差异(P<0.05)，同行不同小写字母表示不同作物之间差异显著(P<0.05)。

Different capital letters within the same column indicate significant difference between different sampling sites at the 0.05 level, while different lowercase letters within the same row indicate significant difference between different crops at the 0.05 level.

粗灰分四川省最高，江苏省最低；玉米秸秆中粗灰分含量各省之间并没有显著差异(P<0.05)。江苏省小麦秸秆中性洗涤纤维含量最高，河南省的最低；而玉米秸秆和水稻秸秆的中性洗涤纤维含量各省之间并无差异(P<0.05)。河南省小麦秸秆酸性洗涤纤维含量显著低于其他省(P<0.05)，水稻秸秆的酸性洗涤纤维含量湖北省最低，河南省最高。

2.2 秸秆营养成分方差分析

将作物种类和秸秆的来源当作变量进行方差分析可知(表2)，除干物质外，作物对秸秆的粗蛋白、粗灰分、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维均有显著影响(P<0.05)，表明不同作物的饲料营养价值差异较大。而不同省份仅对粗灰分有显著影响(P<0.05)。表明不同省份对3种秸秆总营养价值影响不大。作物和省份互作对粗灰分(P<0.01)和中性洗涤纤维(P<0.05)影响显著。

2.3 3种作物秸秆营养成分比较

综合河南省、江苏省、安徽省、湖北省、四川省3种秸秆的营养成分，3种秸秆的干物质没有显著差异(P>0.05)(表3)。玉米秸秆的粗蛋白含量显著高于小麦秸秆(P=0.02)，水稻秸秆的粗蛋白含量介于两者之间(P>0.05)。水稻秸秆的粗灰分含量极显著高于玉米秸秆和小麦秸秆(P<0.01)。小麦秸秆的中性洗涤纤维含量显著高于水稻秸秆(P<0.05)，玉米秸秆介于两者之间。小麦秸秆的酸性洗涤纤维含量极显著高于玉米秸秆和水稻秸秆(P<0.01)。综上，不同区域的所有样品，粗蛋白含量最高的是玉米秸秆(5.69%)，酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量最低的是水稻秸秆(分别为70.82%和41.62%)。因此，玉米秸秆和水稻秸秆的营养成分优于小麦秸秆。

3 讨论与结论

生产优质牛奶，提高养殖效益，其中饲草的质量是重中之重。随着农业的发展，不仅粮食产量增加，作物秸秆的产量同时也在增加，如何充分利用秸秆成为热点[14]。秸秆资源的综合利用是实现中国种植业和养殖业可持续发展的重要保障，同时可以保护农业生态环境，促进农民增收[15]，对农作物秸秆资源的调查与评价工作已迫在眉睫[4]。调查显示，我国农作物秸秆产量高，其中玉米秸秆、稻草和麦秸分别占秸秆总量的

表2 秸秆营养成分统计分析Table 2 Statistical analysis of crop nutrition

表3 3种秸秆营养成分比较Table 3 Comparison of nutrition components of the 3 straws

同行不同小写字母表示不同营养成分间差异显著(P<0.05)。

Different lowercase letters in the column indicate significant difference between different sompling sites at the 0.05 level.

32%、25%和18%，但用于饲料的秸秆仅占所有秸秆总产的30.7%[16]。但是随着农副产品价格的上涨，以粮食为主的传统饲料成本逐年增加，作物秸秆替代传统饲料作物已成为一种必然趋势[17]。秸秆作为一种粗饲料，其营养特点是粗纤维含量高(30%～40%)，并含有木质素等，虽然其适口性不好，家畜采食量小、消化率低，但是却能被反刍动物牛、羊等牲畜吸收和利用，因此应该充分利用玉米等农作物秸秆，通过生物技术等手段将秸秆变废为宝，开发新的粗饲料资源以满足畜牧生产的需要。

饲草营养品质的优劣不仅影响家畜的生长和发育，还会影响畜产品的产量和品质，饲草的营养价值主要取决于饲草本身营养成分的种类和数量[18]。总的来说，饲草的营养价值评定体系分为两种类型，一种是营养成分分析，另一种是能量体系的逐级转化。因此，为了更好满足草食家畜对营养物质的需求，了解秸秆的营养品质非常必要[19]。结合全国秸秆分布情况，本研究选取了秸秆资源较为丰富的河南省、四川省、湖北省、江苏省和安徽省的3种作物秸秆，对其营养价值分析，其中粗蛋白和粗纤维含量是两项重要指标[19]，粗蛋白的含量与饲草的营养价值呈正相关关系，一般粗蛋白质含量较高的牧草，其饲用价值也较好[19]，研究发现3种秸秆中粗蛋白含量排序为玉米秸秆(5.69%)>水稻秸秆(5.16%)>小麦秸秆(4.49%)，表明玉米秸秆和水稻秸秆的营养价值高于小麦秸秆。中性洗涤纤维影响饲草的采食率，酸性洗涤纤维影响饲草的消化率[17]，本研究发现，中性洗涤纤维含量表现为小麦秸秆(76.27%)>玉米秸秆(72.51%)>水稻秸秆(70.82%)，酸性洗涤纤维含量表现为小麦秸秆(48.04%)>玉米秸秆(42.59%)>水稻秸秆(41.62%)，同样说明玉米秸秆和水稻秸秆的营养价值高于小麦秸秆。粗灰分表示家畜对饲草矿物质的需求[17]，本研究表明，粗灰分表现为玉米秸秆(93.29%)>小麦秸秆(90.65%)>水稻秸秆(84.81%)，说明玉米秸秆更能满足反刍动物对矿物质的需求。事实上，牧草的饲用价值是牧草的化学成分、适口性、消化率三因素综合作用的结果，任何一项因素指标的优劣都对其饲用价值产生或多或少的影响[20]。基于以上研究结果，应加快推进玉米秸秆和水稻秸秆综合利用，实现秸秆的资源化、商品化，促进资源节约、环境保护和农民增收。

本研究结果表明，不同省份对秸秆营养价值影响不显著；综合5省3种作物秸秆，玉米秸秆和水稻秸秆的营养价值优于小麦秸秆。