影響玉米秸稈飼料化利用率的相關因素和改善技術研究

何小明，高 蕾，白 鑫

（甘肅省天水市農業(yè)科學研究所,甘肅天水 741000）

1　玉米秸稈飼料化利用現(xiàn)狀

我國是一個農業(yè)大國，也是世界秸稈產量第一大國。但目前我國玉米秸稈利用很不合理，大多數(shù)地區(qū)大面積焚燒秸稈，造成空氣污染嚴重，引起社會廣泛關注（史海濤等，2012）。玉米秸稈中粗纖維含量高，適口性差，但它是巨大的潛在飼料資源，可用于肉牛、肉羊及奶牛生產。2010年以后，農業(yè)部先后印發(fā)多項文件，明確提出加強秸稈飼料化利用研究，提高秸稈利用效率。然而目前有效充分利用玉米秸稈仍有很大的難度，在秸稈機械化收儲、加工及通過多種處理方法提高玉米秸稈營養(yǎng)成分方面還有很大空間。美國和歐洲通過先進的秸稈收割技術和運輸工具實現(xiàn)了玉米秸稈的高效利用，降低運輸成本。目前，我國優(yōu)質粗飼料主要依賴進口，如何解決玉米秸稈收割、運輸以及營養(yǎng)成分等問題，成為提高我國玉米秸稈飼料利用率的關鍵。

2　影響玉米秸稈利用的因素

2.1玉米秸稈的營養(yǎng)特性 玉米秸稈的粗蛋白和粗脂肪含量很低，分別為3%～6%和0.5%～1.0%，粗纖維含量很高（30%～45%），礦物質和維生素含量低且不平衡（權金鵬等，2015）。粗飼料中較高的粗纖維含量導致其消化率很低，消化能值只有0.5～1.0 MCal/kg（馬宏鵬，2016）。此外，飼料中NDF過高會增加體增熱，減少用于維持需要和生產的代謝能，降低秸稈能量利用率。其消化率低和適口性差，一般反芻動物對秸稈的消化率僅20%～30%（劉祥友等，2010）。

2.2限制玉米秸稈營養(yǎng)價值的因素 反芻動物瘤胃中的微生物夠將非蛋白氮轉化為優(yōu)質的菌體蛋白，還能將纖維素和半纖維素降解為有機酸（乙酸、丙酸、丁酸），從而為宿主提供優(yōu)質蛋白源和能量，這也是反芻動物得以利用玉米秸稈等粗飼料的基礎。玉米秸稈粗蛋白含量低，飼喂時必須合理補充非蛋白氮以確保日糧能氮平衡；在實際生產中必須降低其粗纖維含量，提高消化率，特別是降解木質素，保留纖維素；適口性差，因此實際生產中必須通過多種生產工藝提高其適口性。另外，還應著力于破壞秸稈組織結構、改變分子結晶結構及除去硅酸鹽和酚醛類化合物等，提高玉米秸稈的利用效率。

2.3 改善玉米秸稈營養(yǎng)價值的技術 玉米秸稈飼料化實質就是將秸稈經過青貯、微貯、酶貯、氨化及酸堿處理等物理、化學和生物技術處理，提高其營養(yǎng)價值和適口性，從而達到少用精料的目的。

2.3.1物理方法 秸稈機械粉碎是常用的物理學方法，通常包括切短、粉碎、浸泡、蒸煮、壓塊和蒸汽爆破等。通過機械粉碎將秸稈變成較細的顆粒，降低纖維素結晶度，但沒有從根本上改變結構，因此一般與其他方式結合增加秸稈飼料的適口性，減少飼喂過程中的飼料浪費。

2.3.2化學處理 化學處理是通過酸堿等試劑處理秸稈，破壞植物細胞壁的緊密結構，使其變得松散，這有助于瘤胃微生物對纖維素和半纖維素的降解，進而增加秸稈飼用價值。其中酸處理成本較高且效果不明顯，生產中很少使用，目前堿法及氨化應用比較普遍。玉米秸稈經堿處理后可降低木質素、半纖維素和纖維素含量，提高干物質消化率，目前應用最多的是生石灰處理法。玉米秸稈經氨化處理能降低其木質素含量，易于消化吸收，提高飼料含氮量，氨源可用液氨、尿素、氨水等。另一種處理方式是用氧化劑破壞植物細胞壁結構，提高木質素和半纖維素溶解度，從而提高飼料消化率，常用的氧化劑有二氧化硫及過氧化氫等。

2.3.3生物處理 生物處理是利用微生物發(fā)酵作用軟化玉米秸稈的纖維結構，提高秸稈營養(yǎng)價值，包括青貯和微貯。一些纖維分解菌自身能夠產生纖維素酶，降解纖維素，主要有放線菌、白腐真菌、軟腐真菌等。秸稈經過微貯，其蛋白含量可以提高3～4倍（孟慶梅，2009），具有廣闊的應用前景。青貯玉米秸稈將新鮮玉米秸稈經過切短，裝入青貯窖密封，利用秸稈上本身附著的微生物進行自然發(fā)酵，形成一種多汁適口、可常年使用的飼料。微貯是在玉米秸稈中外源添加微生物制劑，通過微生物作用發(fā)酵秸稈，該過程可以軟化秸稈，可提高粗蛋白含量30%～40%，最后生成一種氣味酸香，適口性好的粗飼料。酶貯是利用多種消化酶，分解玉米秸稈中的蛋白質和纖維等成分，增加玉米秸稈的適口性及其養(yǎng)分利用率，質量好的酶貯能使粗纖維利用率提高80%～90%（夏洪巖，2015）。

3　不同處理技術對玉米秸稈飼用價值的影響

3.1材料與方法

3.1.1試驗材料 原料為成熟期采摘玉米籽實后的玉米秸稈，用切割機切成2～3 cm長備用。酶制劑為市售通用纖維素酶，發(fā)酵菌種采用復合菌制劑（乳酸桿菌、酵母菌、枯草芽孢桿菌），尿素（氮的含量為46%）采購自化學試劑公司。

3.1.2試驗設計 本試驗共設5個處理，每個處理3個重復，試驗設計見表1。各處理組的添加劑預先用200 mL水溶解，對照組添加等量的水。將切短的玉米秸稈原料裝入青貯桶，邊裝邊噴灑添加劑預混和溶液，同時攪拌均勻并壓實，密封后在常溫貯存90 d后開封，隨機取樣，測定青貯玉米秸稈的各營養(yǎng)成分變化。

表1　青貯試驗設計

3.1.3指標測定 青貯玉米秸稈中水分和粗蛋白的含量分別按照GB/T6435-2014和GB/T6432-2006進行測定。中性洗滌纖維（Neutral Detergent Fibre，NDF）、酸性洗滌纖維（Acid Detergent Fiber，ADF）和酸性洗滌木質素（Acid Detergent Lignin，ADL）含量的測定用范氏纖維測定法（Van Soest，1991）。用pH計測定pH，高效液相色譜儀測定乳酸含量，氣相色譜儀測定乙酸和丙酸含量。氨態(tài)氮和總氮含量的測定參照凱氏定氮法（張麗英，2003）。干物質、NDF和ADF瘤胃消失率用瘤胃尼龍袋法（48 h消化）測定（李杰等，2000）。

3.1.4數(shù)據(jù)的統(tǒng)計 首先用Excel初步整理試驗數(shù)據(jù)，然后采用SAS 9.2統(tǒng)計軟件進行one-way ANOVA分析和Ducan多重比較。所有結果用平均值表示，P＜0.05為差異顯著。

3.2 結果與分析

3.2.1不同處理對玉米秸稈青貯營養(yǎng)成分含量的影響 不同處理方式對玉米秸稈青貯營養(yǎng)成分含量影響的見表2。由表2可知，與對照組相比，氨化處理顯著增加青貯玉米秸稈的干物質含量（P＜0.05），氨化和“復合菌+纖維素酶”處理均顯著提高了粗蛋白含量（P＜0.05），氨化和纖維素酶處理均顯著降低NDF含量（P＜0.05），氨化、復合菌、纖維素酶和“復合菌+纖維素酶”處理均顯著降低ADF含量（P＜0.05），纖維素酶和“復合菌+纖維素酶”處理均顯著降低ADL含量（P＜0.05）。各處理組中，氨化處理增加粗蛋白效果最顯著，提高85.43%；纖維素酶處理降低NDF和ADF效果最顯著，分別降低8.99%和13.58%。

表2　青貯玉米秸稈營養(yǎng)成分 （%DM）

3.2.2不同處理對玉米秸稈青貯氨態(tài)氮、pH和有機酸含量的影響 不同處理對玉米秸稈青貯氨態(tài)氮、pH和有機酸含量的影響見表3。由表3可知，與對照組相比，氨化處理顯著增加乳酸、乙酸的含量（P＜0.05），顯著增加氨態(tài)氮和總氮比（P＜0.05）。復合菌、纖維素酶和“復合菌+纖維素酶”處理對玉米秸稈青貯的pH、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、氨態(tài)氮和總氮比均無顯著影響（P＞0.05），但有提高乳酸含量的趨勢。

3.2.3不同處理對玉米秸稈青貯養(yǎng)分瘤胃消失率的影響 不同處理對玉米秸稈青貯養(yǎng)分瘤胃消失率的影響見表4。由表4可知，與對照組相比，氨化和“復合菌+纖維素酶”處理顯著增加了干物質瘤胃消失率（P＜0.05），分別比對照組提高了18.92%和12.26%；同時氨化和“復合菌+纖維素酶”組NDF的瘤胃降解率顯著增加，分別顯著增加15.23%和13.80%。

表3　青貯玉米秸稈PH、有機酸和氨態(tài)氮的含量 （%DM）

4　小結

綜上所述，對玉米秸稈進行氨化、復合菌、纖維素酶、“復合菌+纖維素酶”處理均能不同程度的改善玉米秸稈青貯的營養(yǎng)價值。其中，氨化和“復合菌+纖維素酶”兩種處理效果最佳，能提高玉米秸稈青貯的粗蛋白含量，降低NDF和ADF含量，增加有機酸比例，并且增加干物質和NDF的瘤胃消失率。所以，推薦用氨化和“復合菌+纖維素酶”的處理方式進行玉米秸稈青貯的前處理。

5　展望

玉米秸稈是一種可再生的生物物質資源。將玉米秸稈氨化預處理技術與青貯、微貯及酶貯相結合，能有效提高玉米秸稈中的營養(yǎng)水平，提高秸稈的飼料利用率。由此可見，隨著秸稈發(fā)酵生產工藝與技術的不斷完善，玉米秸稈的利用越來越符合環(huán)境保護要求，對促進我國生物技術產業(yè)化及緩解世界糧食危機具有重要意義。

表4　青貯玉米秸稈的養(yǎng)分瘤胃消失率

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