農(nóng)作物秸稈的不同處理方式及在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

宋雪瑩，李　偉，郭春輝

（黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾　161000）

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農(nóng)作物秸稈的不同處理方式
及在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

宋雪瑩，李偉*，郭春輝

（黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾161000）

摘要：秸稈是豐富的粗飼料資源，但秸稈直接作為飼料利用時(shí)，因其可利用營(yíng)養(yǎng)成分較低、適口性較差等特點(diǎn)，很難被反芻動(dòng)物直接消化利用，影響家畜正常的生產(chǎn)性能。文章綜述了幾種農(nóng)作物秸稈的處理方式探索及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：秸稈；粗飼料；氨化；微貯

農(nóng)作物的果實(shí)收獲后剩余的部分稱(chēng)為農(nóng)作物秸稈，其營(yíng)養(yǎng)成分含量低、利用率低且適口性較差，很難達(dá)到動(dòng)物的維持需要，大多數(shù)情況下被丟棄或者焚燒。但農(nóng)作物秸稈（甜高粱、玉米、蘆葦、棉花等）在經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募庸だ弥螅勺優(yōu)橐环N較好的粗飼料。制約農(nóng)作物秸稈被動(dòng)物消化吸收的主要因素是秸桿中含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等［1］?？赏ㄟ^(guò)改變細(xì)胞壁成分的可消化性來(lái)提高農(nóng)作物秸稈作為飼料的可利用性，具體方法包括破壞細(xì)胞壁組織結(jié)構(gòu)；降低纖維成分的結(jié)晶性；改善分子結(jié)構(gòu)以及去除妨礙消化的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等［2-4］。農(nóng)作物秸稈經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)或生物學(xué)方法處理后，能提高動(dòng)物采食量、減少能量消耗、降低畜牧業(yè)的飼養(yǎng)成本、減少對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染、對(duì)開(kāi)發(fā)新型粗飼料具有重要意義。

1　物理方式處理秸稈

物理方式處理秸稈包括切碎、揉搓、粉碎、浸泡、煮熟、膨化、壓粒、壓塊、碾青、熱噴、蒸汽及輻射等。

秸稈揉搓機(jī)的主要工作原理為放入料槽的農(nóng)作物秸稈在空氣流及錘片的共同推動(dòng)下，迅速進(jìn)入揉搓室，經(jīng)錘片、定刀、斜齒板及拋送葉片的加工、揉切，最后到達(dá)出料口的農(nóng)作物秸稈變?yōu)榱私z條狀被送出機(jī)外，制成成品。利用秸稈揉搓機(jī)來(lái)改變秸稈的大小，使得秸稈更易被動(dòng)物采食，改善適口性，提高利用效率。

熱噴技術(shù)的工作原理為將農(nóng)作物秸稈裝入飼料熱噴機(jī)內(nèi)，先向機(jī)內(nèi)送入熱飽和蒸汽，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后，使秸稈受到高壓熱力的作用，然后對(duì)秸稈突然降壓，氣壓的冷熱交替，導(dǎo)致秸稈從機(jī)內(nèi)噴發(fā)出來(lái)，從而使纖維素分子斷裂、木質(zhì)素熔化、降解，以改變其生理結(jié)構(gòu)和某些化學(xué)成分，之后經(jīng)過(guò)消毒、除臭處理，使秸稈在壓力和熱力作用下轉(zhuǎn)化為更有利用價(jià)值的飼料。

2　化學(xué)方式處理秸稈

利用堿、氮堿及其混合物，破壞纖維素與半纖維素之間的連接，分解木質(zhì)素，同時(shí)破壞細(xì)胞壁。將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化成易于被動(dòng)物消化的羥基木質(zhì)素，可提高秸稈中的含氮物質(zhì)的消化率，從而提高秸稈飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及飼用效果。對(duì)于農(nóng)作物秸稈最為常用的化學(xué)預(yù)處理法有氨化法和堿液浸泡法［5-7］。NaOH預(yù)處理方法以較低的成本、顯著的效果而備受研究者青睞。研究表明，經(jīng)NaOH預(yù)處理的農(nóng)作物秸稈累積產(chǎn)氣量比未經(jīng)過(guò)處理的提高114%［8］。氨化法主要破壞了秸稈飼料中木質(zhì)素和纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，反芻動(dòng)物采食了經(jīng)氨化處理的飼料以后，消化液能更好地滲透進(jìn)秸稈里，使秸稈更容易被消化吸收。經(jīng)過(guò)氨化方式處理以后，秸稈營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。由于氨化秸稈中氨的參與，氨化秸稈在牛的瘤胃中能夠分解出更多的蛋白質(zhì)。盧慶萍等研究表明，利用尿素秸稈氨化是一個(gè)簡(jiǎn)單而有效的技術(shù)［9］。由于秸稈上存在尿酶，在加入尿素后，呈堿性，尿素被分解為氨，氨與秸稈中的水結(jié)合生成氨水，氨水電離出銨離子和氫氧根離子，從而達(dá)到氨化處理的效果，且使用方便安全。

氨的用量、環(huán)境溫度、秸稈水分都影響著氨化秸稈的品質(zhì)。氨的用量最好控制在2.5%～3.5%。環(huán)境溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)具有顯著影響，一般隨溫度升高化學(xué)反應(yīng)的速率加快，同時(shí)氨化秸稈的消化率和含氨量也得到相應(yīng)提高。一般在45℃條件下氨化秸稈效果最好，而在低溫條件下氨化秸稈幾乎無(wú)效用。因此，氨化秸稈的最低溫度應(yīng)控制在＞25℃。秸稈中水分含量越高氨化的效果越明顯，但是過(guò)高的含水量不利于農(nóng)作物秸稈的保存、運(yùn)輸。因此，秸稈含水量一般控制在20%～25%為宜；如果選用氨化爐處理秸稈，以30%～40%為宜；如果選用尿素或碳銨處理秸稈，以45%為宜。

目前也有研究者采用聯(lián)合工藝對(duì)秸稈進(jìn)行預(yù)處理。周殿芳等將堿與雙氧水結(jié)合起來(lái)共同處理秸稈，得到堿水解木質(zhì)纖維質(zhì)的最佳預(yù)處理?xiàng)l件為NaOH 50 mg·g-1與H2O225 mg·g-1的溶液混和使用［10］。李榮斌等采用微波輔助NaOH預(yù)處理油菜秸稈，經(jīng)80℃、5 min的高溫處理，其酶解率較未處理前有明顯提高［11］。

3　微生物方式處理秸稈

物理方式處理秸稈可以減少動(dòng)物在采食過(guò)程中的能量消耗和飼料浪費(fèi)，但并不能從根本上提高其消化率及其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量。氨化、堿化浸泡等化學(xué)處理方法，雖然能改善秸稈飼料的適口性，在一定程度上提高飼料的利用效率，但沒(méi)有解決其粗纖維難以轉(zhuǎn)化為可消化養(yǎng)分的問(wèn)題。且物理法和化學(xué)法在處理秸稈過(guò)程中耗能較高，且易污染環(huán)境，因此目前應(yīng)用較普遍的方法為微生物處理法。使用微生物發(fā)酵劑處理秸稈，可使秸稈吸收率大幅提高，使粗蛋白質(zhì)含量上升，提高秸稈飼料中可利用營(yíng)養(yǎng)成分的含量，真正的將粗纖維轉(zhuǎn)化為可消化養(yǎng)分，對(duì)農(nóng)作物秸稈作為粗飼料被動(dòng)物利用具有重要意義。

白腐菌是一種較為常用的處理秸稈的微生物，其作用原理的研究也較為清楚，主要是該菌在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生一種降解木質(zhì)素的酶，從而可以分解木質(zhì)素［12］。張愛(ài)武等以玉米秸稈為原料，對(duì)白腐菌的最佳發(fā)酵條件進(jìn)行研究，結(jié)果表明，白腐菌發(fā)酵玉米秸稈的最優(yōu)條件為：秸稈含水率為70%、溫度為30℃、接種量為0.25 g·kg-1、起始pH 4。在此條件下發(fā)酵作用1周，秸稈粗纖維含量由348.7 g·kg-1下降到299.4 g·kg-1，粗蛋白質(zhì)含量由58.3 g·kg-1升高到116.6 g·kg-1［13］。除白腐菌外，叢枝菌根因具有直接分解植物殘?bào)w的能力，并對(duì)正在降解中的植物殘?jiān)牡剞D(zhuǎn)移具有一定作用，也可用于處理農(nóng)作物秸稈。郭濤等通過(guò)試驗(yàn)證實(shí)了叢枝菌根能加快玉米秸稈的降解速度，并具有帶動(dòng)菌絲的作用，主要采用4室分根裝置，將植物的根系、菌根以及根外菌絲隔開(kāi)，通過(guò)分別比較其對(duì)玉米秸稈降解的影響表明，接種叢枝菌根對(duì)玉米秸稈中C、N釋放具有較大影響，尤其是改變了N釋放規(guī)律。采用酵母菌發(fā)酵法也可以較大程度上提高秸稈利用效率，同時(shí)酵母菌發(fā)酵操作簡(jiǎn)單，成本較低。除此之外，康氏木霉、綠氏木霉和黑曲霉等菌種均可產(chǎn)生分解農(nóng)作物秸稈的酶，從而促進(jìn)飼料營(yíng)養(yǎng)的消化吸收，最終提高飼料利用率和促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。

由于農(nóng)作物秸稈纖維素及半纖維素成分的降解是在多種酶協(xié)同作用下完成的，因此，多菌種組合相對(duì)于單一菌種對(duì)農(nóng)作物秸稈的作用效果較好。同時(shí)，多菌種組合可以彌補(bǔ)單一菌種在降解酶的種類(lèi)及酶活差異較大等方面的不足，增強(qiáng)轉(zhuǎn)化秸稈的能力。高明軍采用綠色木霉TR-1、纖維單胞菌CB-3、酒精酵母菌種組合，反應(yīng)時(shí)間為10 d，溫度為30℃，接種量為0.12 mL·g-1時(shí)，取得了較好的秸稈生物轉(zhuǎn)化效果，使秸稈纖維素及半纖維素的降解率＞70%［15］。

4　秸稈在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

馬平將氨化小麥秸稈與小麥秸稈飼喂夏西黃育肥牛，研究對(duì)其增重效果的影響，結(jié)果表明，小麥秸桿經(jīng)過(guò)氨化處理，不僅可以提高育肥牛增重效果，而且還可以明顯提高飼料報(bào)酬，降低飼料成本，提高肉牛養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益［16］。翠娜等研究EM發(fā)酵玉米秸稈飼喂陜北白絨山羊效果，試驗(yàn)組平均干物質(zhì)采食量顯著高于對(duì)照組，其中玉米秸稈采食量比對(duì)照組高22.53%（P＜0.05），試驗(yàn)組平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化效率分別為45.45和74.19 g·kg-1，極顯著高于對(duì)照組22.27和39.32 g·kg-1（P＜0.01）［17］。由此可見(jiàn)，EM發(fā)酵的玉米秸稈可以達(dá)到開(kāi)發(fā)秸稈粗飼料，減少資源浪費(fèi)，減少公害，降低生產(chǎn)成本的目的。李新社利用纖維素酶和康寧木霉處理玉米秸稈，在纖維素酶添加量為0.15%，康寧木霉接種量為10%，處理溫度為26℃，處理時(shí)間為6 d的條件下，可有效提高玉米秸稈中還原糖含量［18］。

5　小結(jié)

我國(guó)每年因農(nóng)作物種植，可產(chǎn)生7億t秸稈，而秸稈的利用率較低，大部分秸稈被焚燒，不僅造成了資源浪費(fèi)，同時(shí)也給環(huán)境造成了巨大污染。提高秸稈作為粗飼料的利用率具有重要意義。現(xiàn)階段處理秸稈的主要方式分為物理法、化學(xué)法、微生物法，其中微生物法從根本上解決了粗纖維不能轉(zhuǎn)化為可消化養(yǎng)分的問(wèn)題。

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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

中圖分類(lèi)號(hào)：S816.5；S815

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-0084（2016）04-0025-03

收稿日期：2016-01-13

基金項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（肉牛牦牛）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專(zhuān)項(xiàng)（CARS-38）；上海市科技興農(nóng)重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目-優(yōu)質(zhì)肉牛繁育技術(shù)研究［滬農(nóng)科攻字（2014）第1-4號(hào)］

作者簡(jiǎn)介：宋雪瑩（1987-），女，黑龍江哈爾濱人，碩士，主要從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究。

*通訊作者：副研究員。