秸稈主產(chǎn)區(qū)三大作物秸稈飼用品質(zhì)分析與評(píng)價(jià)

呂中旺，王 建，孫 鵬，劉 輝，劉 威，王加啟，余 雄,楊開(kāi)倫，張文舉，阿扎提·伊明霍加，卜登攀,3,7

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052； 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所 動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；3.CAAS-ICRAF農(nóng)用林業(yè)與可持續(xù)畜牧業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京 100193； 4.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶及奶制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(北京)，北京 100193； 5.石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，新疆 石河子 832000； 6.新疆維吾爾自治區(qū)獸藥飼料監(jiān)察所，新疆 烏魯木齊 830063； 7.湖南畜產(chǎn)品質(zhì)量安全協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

秸稈通常指小麥(Triticumaestivum)、水稻(Oryzasativa)、玉米(Zeamays)和其他農(nóng)作物在收獲籽實(shí)后的剩余部分，是成熟農(nóng)作物莖葉部分的總稱[1]。農(nóng)作物光合作用的產(chǎn)物有一半以上存在于秸稈中，秸稈富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機(jī)質(zhì)等，是一種具有多用途的可再生的生物資源。但是長(zhǎng)期以來(lái)都被當(dāng)作廢棄物，隨意處置或大面積焚燒，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染[2]。隨著能源科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的發(fā)展，農(nóng)作物秸稈作為可再生資源的價(jià)值受到重視，以可再生資源為主要開(kāi)發(fā)對(duì)象的能源資源農(nóng)業(yè)已被社會(huì)廣泛接納[3]。中國(guó)是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸稈資源量一直居世界首位。根據(jù)2010年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國(guó)秸稈理論資源量為8.4億t，其中可收集資源量約為7億t。中國(guó)的秸稈品種以水稻、小麥、玉米等作物秸稈為主[4]。其中，玉米秸稈比重最高，約為2.73億t;其次為稻草，約2.11億t;麥秸總量約為1.54億t。除此之外，棉稈、油料作物秸稈[(主要為油菜(Brassicanapus)和花生(Arachishypogaea)]、豆類秸稈、薯類秸稈產(chǎn)量也相當(dāng)可觀，分別為2 600萬(wàn)t、3 700萬(wàn)t、2 800萬(wàn)t和2 300萬(wàn)t。玉米秸、稻秸和麥秸仍然為三大主要秸稈資源[4]。朱建春等[5]研究發(fā)現(xiàn)，隨著農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的提高，稻谷、小麥和玉米秸稈依然是中國(guó)主要的農(nóng)作物秸稈類型，且產(chǎn)量較大，具有可觀的新能源開(kāi)發(fā)利用前景。

秸稈作為粗飼料使用是畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的主要利用方式之一。秸稈作為草食性家畜重要的粗飼料來(lái)源，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值具有一定優(yōu)勢(shì)，1 t普通秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值可以與0.25 t糧食相媲美。對(duì)于草食動(dòng)物畜牧業(yè)而言，飼料的營(yíng)養(yǎng)成分不僅在于營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的本身，還在于其適口性和可消化率。粗蛋白(與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值正相關(guān))[6]、粗脂肪、粗灰分(礦物元素)、粗纖維(能量物質(zhì))[7]、中性洗滌纖維(決定采食率)、酸性洗滌纖維(決定消化率)[8]、可溶性糖[9-12]是評(píng)價(jià)飼料包括秸稈等營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的指標(biāo)。然而，目前關(guān)于秸稈營(yíng)養(yǎng)成分的研究較少，且主要集中于某一地區(qū)的秸稈成分研究，而對(duì)地區(qū)之間秸稈成分比較的研究相對(duì)較少，因此，加強(qiáng)秸稈飼料化利用研究對(duì)于提高秸稈飼用量和飼用效率具有重要的意義。本研究旨在研究3種主要秸稈(玉米、小麥、水稻)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及其地域特點(diǎn)，為合理利用秸稈及提高秸稈的飼料化利用效率提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集與處理

根據(jù)三大糧食作物種植特點(diǎn)與秸稈分布情況，選擇秸稈資源最豐富地區(qū)(河南省、四川省、湖北省、江蘇省和安徽省)作為采樣地區(qū)。并在各省份內(nèi)選取一定數(shù)量的市(區(qū)、縣)采集玉米、水稻、小麥的作物秸稈。共采集到5個(gè)省三大作物秸稈樣品62個(gè)(玉米秸稈23個(gè)，小麥秸稈16個(gè)，水稻秸稈23個(gè))，其中，在河南省商丘、新鄉(xiāng)、濮陽(yáng)、南陽(yáng)、安陽(yáng)和周口，采集玉米秸稈4個(gè)、水稻秸稈3個(gè)和小麥秸稈3個(gè)；在四川省成都、雅安、廣元、廣安、南充和資陽(yáng)，采集玉米秸稈4個(gè)、水稻秸稈3個(gè)和小麥秸稈7個(gè)；在湖北省武漢、黃岡、宜昌、荊門(mén)、荊州和黃石，采集玉米秸稈5個(gè)、水稻秸稈3個(gè)和小麥秸稈6個(gè)；在江蘇省徐州、淮安、鹽城、宿遷和泰州，采集玉米秸稈4個(gè)、水稻秸稈3個(gè)和小麥秸稈3個(gè)；在安徽省安慶、六安、蚌埠、宿州和淮北，采集玉米秸稈4個(gè)、水稻秸稈4個(gè)和小麥秸稈4個(gè)。各隨機(jī)選取每個(gè)省3個(gè)市的秸稈作為樣品進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品采集量在2 kg以上。將原始樣品剪碎，混合均勻后用四分法縮樣至1 000 g，65 ℃烘干，在1 mm旋風(fēng)磨上粉碎后裝入樣品瓶中待測(cè)。

1.2 樣品的測(cè)定

干物質(zhì)采用烘干恒量法測(cè)定(GB/T6435-86)，粗蛋白采用凱氏定氮法測(cè)定(GB/T 6432-94)，粗灰分采用高溫灼燒法測(cè)定(GB/T 6433-92)，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維采用Van Soest等[13]的方法測(cè)定，其中測(cè)定中性洗滌纖維時(shí)加入熱穩(wěn)定淀粉酶。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 9.0軟件ANOVA對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。同一地區(qū)三大秸稈成分以及不同地區(qū)同一秸稈成分?jǐn)?shù)據(jù)，采用Students法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地區(qū)3種秸稈營(yíng)養(yǎng)成分的比較

河南省水稻秸稈的粗蛋白含量顯著低于小麥秸稈(P<0.05)(表1)，酸性洗滌纖維的含量顯著高于玉米秸稈。四川省3種秸稈的粗蛋白、干物質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均沒(méi)有顯著差異(P>0.05)，粗灰分含量水稻秸稈顯著高于玉米秸稈(P<0.05)。湖北省3種秸稈的粗蛋白、干物質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均沒(méi)有顯著差異(P>0.05)，粗灰分含量的水稻秸稈顯著高于玉米秸稈和小麥秸稈。江蘇省玉米秸稈的干物質(zhì)含量顯著高于小麥秸稈(P<0.05)，3種秸稈的粗蛋白含量沒(méi)有顯著差異(P>0.05)，中性洗滌纖維含量小麥秸稈顯著高于水稻和玉米秸稈(P<0.05)，酸性洗滌纖維含量玉米和小麥秸稈顯著高于水稻秸稈(P<0.05)。安徽省玉米秸稈和水稻秸稈的粗蛋白含量顯著高于小麥秸稈，水稻秸稈的粗灰分含量顯著高于其他兩者，小麥秸稈的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量高于玉米秸稈。

對(duì)不同省份來(lái)源的秸稈進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)(表1)，水稻秸稈中干物質(zhì)含量四川省最高，安徽省最低；小麥秸稈中干物質(zhì)四川省最高，河南省最低。小麥秸稈中粗蛋白河南省最高，江蘇省最低；玉米秸稈和水稻秸稈中粗蛋白各省之間沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。水稻秸稈中粗灰分含量四川省最高，河南省最低；而小麥秸稈中

表1 不同地區(qū)三大秸稈營(yíng)養(yǎng)成分的比較Table 1 Comparison of nutrition components in 3 straw types in the diflerent areas %

同列不同大寫(xiě)字母表示省份之間顯著差異(P<0.05)，同行不同小寫(xiě)字母表示不同作物之間差異顯著(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，江蘇省最低；玉米秸稈中粗灰分含量各省之間并沒(méi)有顯著差異(P<0.05)。江蘇省小麥秸稈中性洗滌纖維含量最高，河南省的最低；而玉米秸稈和水稻秸稈的中性洗滌纖維含量各省之間并無(wú)差異(P<0.05)。河南省小麥秸稈酸性洗滌纖維含量顯著低于其他省(P<0.05)，水稻秸稈的酸性洗滌纖維含量湖北省最低，河南省最高。

2.2 秸稈營(yíng)養(yǎng)成分方差分析

將作物種類和秸稈的來(lái)源當(dāng)作變量進(jìn)行方差分析可知(表2)，除干物質(zhì)外，作物對(duì)秸稈的粗蛋白、粗灰分、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維均有顯著影響(P<0.05)，表明不同作物的飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值差異較大。而不同省份僅對(duì)粗灰分有顯著影響(P<0.05)。表明不同省份對(duì)3種秸稈總營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響不大。作物和省份互作對(duì)粗灰分(P<0.01)和中性洗滌纖維(P<0.05)影響顯著。

2.3 3種作物秸稈營(yíng)養(yǎng)成分比較

綜合河南省、江蘇省、安徽省、湖北省、四川省3種秸稈的營(yíng)養(yǎng)成分，3種秸稈的干物質(zhì)沒(méi)有顯著差異(P>0.05)(表3)。玉米秸稈的粗蛋白含量顯著高于小麥秸稈(P=0.02)，水稻秸稈的粗蛋白含量介于兩者之間(P>0.05)。水稻秸稈的粗灰分含量極顯著高于玉米秸稈和小麥秸稈(P<0.01)。小麥秸稈的中性洗滌纖維含量顯著高于水稻秸稈(P<0.05)，玉米秸稈介于兩者之間。小麥秸稈的酸性洗滌纖維含量極顯著高于玉米秸稈和水稻秸稈(P<0.01)。綜上，不同區(qū)域的所有樣品，粗蛋白含量最高的是玉米秸稈(5.69%)，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量最低的是水稻秸稈(分別為70.82%和41.62%)。因此，玉米秸稈和水稻秸稈的營(yíng)養(yǎng)成分優(yōu)于小麥秸稈。

3 討論與結(jié)論

生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)牛奶，提高養(yǎng)殖效益，其中飼草的質(zhì)量是重中之重。隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，不僅糧食產(chǎn)量增加，作物秸稈的產(chǎn)量同時(shí)也在增加，如何充分利用秸稈成為熱點(diǎn)[14]。秸稈資源的綜合利用是實(shí)現(xiàn)中國(guó)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障，同時(shí)可以保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)民增收[15]，對(duì)農(nóng)作物秸稈資源的調(diào)查與評(píng)價(jià)工作已迫在眉睫[4]。調(diào)查顯示，我國(guó)農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量高，其中玉米秸稈、稻草和麥秸分別占秸稈總量的

表2 秸稈營(yíng)養(yǎng)成分統(tǒng)計(jì)分析Table 2 Statistical analysis of crop nutrition

表3 3種秸稈營(yíng)養(yǎng)成分比較Table 3 Comparison of nutrition components of the 3 straws

同行不同小寫(xiě)字母表示不同營(yíng)養(yǎng)成分間差異顯著(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%，但用于飼料的秸稈僅占所有秸稈總產(chǎn)的30.7%[16]。但是隨著農(nóng)副產(chǎn)品價(jià)格的上漲，以糧食為主的傳統(tǒng)飼料成本逐年增加，作物秸稈替代傳統(tǒng)飼料作物已成為一種必然趨勢(shì)[17]。秸稈作為一種粗飼料，其營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)是粗纖維含量高(30%～40%)，并含有木質(zhì)素等，雖然其適口性不好，家畜采食量小、消化率低，但是卻能被反芻動(dòng)物牛、羊等牲畜吸收和利用，因此應(yīng)該充分利用玉米等農(nóng)作物秸稈，通過(guò)生物技術(shù)等手段將秸稈變廢為寶，開(kāi)發(fā)新的粗飼料資源以滿足畜牧生產(chǎn)的需要。

飼草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)劣不僅影響家畜的生長(zhǎng)和發(fā)育，還會(huì)影響畜產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，飼草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值主要取決于飼草本身營(yíng)養(yǎng)成分的種類和數(shù)量[18]?？偟膩?lái)說(shuō)，飼草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定體系分為兩種類型，一種是營(yíng)養(yǎng)成分分析，另一種是能量體系的逐級(jí)轉(zhuǎn)化。因此，為了更好滿足草食家畜對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求，了解秸稈的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)非常必要[19]。結(jié)合全國(guó)秸稈分布情況，本研究選取了秸稈資源較為豐富的河南省、四川省、湖北省、江蘇省和安徽省的3種作物秸稈，對(duì)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析，其中粗蛋白和粗纖維含量是兩項(xiàng)重要指標(biāo)[19]，粗蛋白的含量與飼草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值呈正相關(guān)關(guān)系，一般粗蛋白質(zhì)含量較高的牧草，其飼用價(jià)值也較好[19]，研究發(fā)現(xiàn)3種秸稈中粗蛋白含量排序?yàn)橛衩捉斩?5.69%)>水稻秸稈(5.16%)>小麥秸稈(4.49%)，表明玉米秸稈和水稻秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于小麥秸稈。中性洗滌纖維影響飼草的采食率，酸性洗滌纖維影響飼草的消化率[17]，本研究發(fā)現(xiàn)，中性洗滌纖維含量表現(xiàn)為小麥秸稈(76.27%)>玉米秸稈(72.51%)>水稻秸稈(70.82%)，酸性洗滌纖維含量表現(xiàn)為小麥秸稈(48.04%)>玉米秸稈(42.59%)>水稻秸稈(41.62%)，同樣說(shuō)明玉米秸稈和水稻秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于小麥秸稈。粗灰分表示家畜對(duì)飼草礦物質(zhì)的需求[17]，本研究表明，粗灰分表現(xiàn)為玉米秸稈(93.29%)>小麥秸稈(90.65%)>水稻秸稈(84.81%)，說(shuō)明玉米秸稈更能滿足反芻動(dòng)物對(duì)礦物質(zhì)的需求。事實(shí)上，牧草的飼用價(jià)值是牧草的化學(xué)成分、適口性、消化率三因素綜合作用的結(jié)果，任何一項(xiàng)因素指標(biāo)的優(yōu)劣都對(duì)其飼用價(jià)值產(chǎn)生或多或少的影響[20]?；谝陨涎芯拷Y(jié)果，應(yīng)加快推進(jìn)玉米秸稈和水稻秸稈綜合利用，實(shí)現(xiàn)秸稈的資源化、商品化，促進(jìn)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和農(nóng)民增收。

本研究結(jié)果表明，不同省份對(duì)秸稈營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響不顯著；綜合5省3種作物秸稈，玉米秸稈和水稻秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值優(yōu)于小麥秸稈。