玉米秸稈青貯和微貯利用技術(shù)

劉道春

(湖北十堰市，湖北 十堰 442001)

玉米是我國主要的糧食作物，隨著種植面積的擴大，其秸稈產(chǎn)量也在逐年增多，秸稈青貯飼料化技術(shù)實現(xiàn)了對玉米秸稈資源的循環(huán)利用，對社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。近年來,玉米秸稈在飼料產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用受到養(yǎng)殖戶的廣泛關(guān)注。

1 具有良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益

作為一種資源，玉米秸稈含有豐富的營養(yǎng)和可利用的化學成分，可用作畜牧業(yè)飼料的原料。有關(guān)化驗結(jié)果表明,玉米秸稈含有30%以上的碳水化合物、2%～4%的蛋白質(zhì)和0.5%～1%的脂肪，既可青貯，也可直接飼喂。就食草動物而言，2 kg的玉米秸稈增重凈能相當于1 kg的玉米籽粒，特別是經(jīng)青貯、黃貯、氨化及糖化等處理后可提高利用率，效益將更可觀。

玉米秸稈是一種重要的生物資源，資源量大且分布廣泛。但由于其細胞壁結(jié)構(gòu)較難分解，限制了其資源化利用。秸稈的不合理處置，如廢棄或焚燒等，不僅造成了資源浪費，而且產(chǎn)生大量大氣污染、土壤板結(jié)、土地肥力下降等結(jié)果。秸稈處理的方法有物理法、化學法和生物法。而生物法較物理和化學法有更多的優(yōu)勢。然而，由于秸稈質(zhì)地粗糙、適口性差、營養(yǎng)價值和消化利用率低等性質(zhì)，有很多的限制性。單胃動物一般不能利用秸稈，反芻動物對秸稈的消化率也只有20%～30%，如何提高秸稈飼料利用率是國內(nèi)外學者長期以來研究的重要課題。

養(yǎng)殖牛、羊等反芻動物，在天氣冷過冬的時候，是個飼料需求激增的時段，由于青草等青飼料的缺少，一般都會考慮購買糧食作物或者成品飼料來喂養(yǎng)。通過發(fā)酵玉米秸稈制作青貯飼料的技術(shù)，可有效解決冬天飼料缺乏的難題。長期以來，玉米秸稈就是牲畜的主要粗飼料的原料之一，農(nóng)作物秸稈屬于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中一種十分寶貴的生物質(zhì)能資源。

2 青貯玉米秸稈的理化性質(zhì)

生物質(zhì)是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產(chǎn)生的各種有機體，即一切有生命的可以生長的有機物質(zhì)通稱為生物質(zhì)，其特點是可再生性，低污染性，廣泛分布性。生物質(zhì)包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動物及其生產(chǎn)的廢棄物。有代表性的生物質(zhì)如農(nóng)作物、農(nóng)作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動物糞便。生物質(zhì)主要是指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實以外的秸稈、樹木等木質(zhì)纖維素(簡稱木質(zhì)素)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質(zhì)。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量超過6億t，其中玉米秸稈占很大部分，但利用率較低，僅有少部分用作飼料或作為造紙和生產(chǎn)化工產(chǎn)品的原料，大量秸稈被用于薪柴或腐爛廢棄，既浪費了資源，又污染了大氣。

玉米秸稈中細胞壁所占的比例一般在80%以上。細胞壁主要由纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)和木質(zhì)素組成。玉米秸稈飼料的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，其含量分別為32%、27.8%和15.4%。細胞內(nèi)容物主要是一些可溶性的碳水化合物、部分蛋白質(zhì)等。纖維素由葡萄糖單位之間以糖苷鍵連接而成的無數(shù)分支聚合體，以反式連接成化學性質(zhì)穩(wěn)定的扁帶狀的微纖維狀。其在高溫高壓和酸性的條件下，可以水解為葡萄糖。半纖維素在細胞壁中含量僅次于纖維素，其主要成分是聚木聚糖類，通過β-1,4木糖殘基連接而成的木聚糖骨架和支鏈形成。典型木質(zhì)素是由松柏醇、芥子醇和對香豆醇作為纖體物質(zhì)組成基本結(jié)構(gòu)。它與半纖維素分子通過共價鍵緊密交聯(lián)形成疏水的網(wǎng)狀，增加了細胞壁的機械強度和病原體的抵抗力。而纖維素與半纖維素通過氫鍵相連。

牛羊類反芻動物瘤胃是一個特殊的消化器官，其內(nèi)部微生物分泌纖維素酶和半纖維素酶，可以降解纖維素和半纖維素，但是沒有直接降解木質(zhì)素的微生物。其三者的結(jié)合明顯地阻礙了反芻動物瘤胃微生物水解酶與細胞壁中纖維素和半纖維素接觸，降低了纖維多糖的有效降解率。因此，木質(zhì)素被認為是抑制秸稈利用的主要因素，直接影響玉米秸稈中營養(yǎng)物質(zhì)的利用。

3 玉米秸稈青貯技術(shù)

青貯飼料只要掌握好水分、糖分、密度及壓實就能制作成功。根據(jù)飼養(yǎng)家畜頭數(shù)的多少設(shè)計青貯窖的大小，一般每立方米青貯窖可容650～700 kg原料。青貯窖應(yīng)建在離畜禽較近，地勢高燥，土質(zhì)堅實，地下水位低，背風向陽，便于運送原料的地方，要堅固牢實，不透氣，不漏水。把新鮮的玉米秸稈鍘成3～5 cm的長度，然后將切碎的原料填入窖中，邊入料，邊壓實，創(chuàng)造無氧條件。在填入的過程中根據(jù)秸稈的水分含量，每填入30 cm時，用噴霧器或手工加入適當?shù)那鍧嵥?，使青貯的秸稈濕度達到60%～75%。裝填的原料應(yīng)高出窖面1 m左右，表面覆蓋一層塑料布，并立即用土嚴密封埋。青貯飼料經(jīng)過40～50 d封存后可開窖飼喂。開窖后首先要判定青貯料品質(zhì)的好壞,若呈綠色或黃綠色，有酸香味，質(zhì)地軟，略帶濕潤，莖葉仍保持原狀，窖內(nèi)壓得非常緊密，拿到手里卻松散，均為品質(zhì)優(yōu)良，即可飼用。如已變質(zhì)腐敗會有臭味，質(zhì)地粘軟等表現(xiàn)，切勿飼喂，以防中毒。開封后不可將青貯飼料全部暴露在空氣中，取完后立即封口壓實。取出的青貯飼料應(yīng)盡快喂完，切勿放置時間過長，以免變質(zhì)。

利用飼料壓塊機可將秸稈壓制成高密度餅塊，壓縮可達1∶15～1∶5，能大大減少運輸與貯藏空間。若與烘干設(shè)備配合使用，可壓制新鮮玉米秸稈，保證其營養(yǎng)成分不變，并能防止霉變。目前也有加轉(zhuǎn)化劑后再壓縮，利用壓縮時產(chǎn)生的溫度和壓力，使秸稈氨化、堿化、熟化，提高其粗蛋白含量和消化率，經(jīng)加工處理后的玉米秸稈成為截面30 mm×30 mm、長度20～100 mm的塊狀飼料，密度達0.6～0.8 kg/cm3,便于運輸貯存，適用于公司加農(nóng)戶模式，生產(chǎn)成本低。

制作青貯料的技術(shù)關(guān)鍵是為乳酸菌的繁衍提供必要條件：一是在調(diào)制過程中，原料要盡量鍘短，裝窖時踩緊壓實，以盡量排除窖內(nèi)的空氣，二是原料中的含水量在75%左右(即用手剛能擰出水而不能下滴時)，最適于乳酸菌的繁殖。青貯時應(yīng)根據(jù)玉米秸的青綠程度決定是否需要灑水，三是原料要含有一定量的糖分，一般玉米秸稈的含糖量符合要求。

4 玉米秸稈微貯技術(shù)

玉米秸稈微貯是指利用發(fā)酵微生物(酶)進行生物處理的一種技術(shù)。經(jīng)微貯微生物發(fā)酵劑發(fā)酵后，質(zhì)地會變得柔軟，并具有酸香酒氣味，適口性明顯提高，增強了牛、羊的食欲。與未經(jīng)過處理的秸稈相比，一般采食速度可提高43%，采食量可增加20%以上，加快牛羊等草食動物生長育肥。微貯微生物秸稈發(fā)酵劑作用后，玉米秸稈中的纖維素和木質(zhì)素部分被降解，同時纖維素、木質(zhì)素的復合結(jié)構(gòu)被打破。這樣，發(fā)酵劑能夠與秸稈纖維充分接觸，促進了發(fā)酵劑中活菌的活動，從而增加了微生物菌體蛋白和揮發(fā)性脂肪酸的合成量，提高了秸稈的營養(yǎng)價值和消化率，生產(chǎn)實踐表明，通過發(fā)酵，玉米秸稈的消化率可提高61.2%。

資料顯示，國內(nèi)外研究的酶品種已有1700多種，其用于飼料的酶有20多種，而降解秸稈的單酶制劑主要是纖維素酶、半纖維素酶(包括木聚糖酶、甘露聚糖酶等)、木質(zhì)素酶和木聚糖酶。纖維素酶主要是降解纖維素生成葡萄糖的酶，它不是單酶，而是由多種酶組成的具有協(xié)同作用的酶系。纖維素酶存在非常廣泛，真菌、細菌和動物體內(nèi)均能產(chǎn)生纖維素酶，選育活性很高的纖維素酶菌株對纖維素資源的開發(fā)利用具有重要的意義。

半纖維素酶是降解半纖維素的一類酶，主要作用是降解動物消化道內(nèi)的非淀粉多糖，使腸道內(nèi)容物的黏性降低，加強營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用，促進動物生長并提高飼料轉(zhuǎn)化率。半纖維素酶主要是由木霉、曲霉和桿菌屬類微生物產(chǎn)生的，且β-葡聚糖酶在飼料工業(yè)中應(yīng)用較多。

木質(zhì)素酶的體系非常復雜，主要的木質(zhì)素酶有木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶，此外還有芳醇氧化酶、乙二醛氧化酶、葡萄糖氧化酶等均參與了木質(zhì)素的降解。

秸稈微貯加工首先建造微貯窖，秸稈微貯建窖與氨化、青貯相似，也可選用氨化、青貯窖，選擇潔凈、無霉變的秸稈，稻草、麥秸鍘成2～5 cm，玉米秸最好在1 cm左右，或用2 cm孔徑篩片粉碎。菌劑的復活,微貯活性菌每袋3 g，可處理麥秸、稻秸、干玉米秸1 t或青綠玉米秸稈2 t，要根據(jù)當天預(yù)計處理秸稈的量，計算出所需菌種的數(shù)量，在處理玉米秸稈前，先將發(fā)酵活性菌每袋3 g倒入200 mL水中充分溶解在常溫下放置1～2 h，使菌種復活。復活好的菌劑一定要在當天用完，不可隔夜使用。菌液的配制方法是將復活的菌劑倒入充分溶解的0.8%～1.0%食鹽溶液中拌勻。貯料的最終含水量要在60%～70%，秸稈入窖，土窖應(yīng)先在窖底和四周鋪上塑料薄膜，然后在窖底鋪20～30 cm厚的秸稈，均勻噴灑菌液壓實后再鋪20～30 cm厚的秸稈，然后再噴灑菌液、壓實，直到高于窖口40 cm，再封口。如果窖內(nèi)當天未裝滿，可蓋上塑料薄膜，第二天壓窖時揭開薄膜繼續(xù)工作。壓實機械一般用拖拉機，大型窖應(yīng)選用鏈式或大馬力輪式拖拉機，中小型窖可用小四輪拖拉機。壓窖的拖拉機要保證不漏油，行走部分不帶泥土，家庭養(yǎng)牛羊的小窖可用人力踩實。

當玉米秸稈分層壓實到高出窖口40 cm時，再充分壓實后，在最上面一層均勻灑上食鹽粉，再壓實后蓋上塑料薄膜。食鹽的用量為每平方米250 g，是確保微貯飼料上部不發(fā)生霉爛變質(zhì)。蓋上塑料薄膜后，在上面撒20～30 cm厚的稻、麥玉米秸稈，覆土15～20 cm封窖，密封是為了隔絕空氣與秸稈接觸，保證微貯窖內(nèi)呈厭氧狀態(tài)。秸稈微貯后，窖池內(nèi)貯料會漫漫下沉，應(yīng)及時加蓋土使之高出地面，并在周圍挖好排水溝，以防雨水滲入。

秸稈微貯飼料的質(zhì)量鑒定可根據(jù)微貯飼料的外部特征，用看、嗅和手感的方法，鑒定微貯飼料的好壞。優(yōu)質(zhì)微貯青玉米秸稈飼料的色澤呈橄欖綠，稻、麥、黃玉米秸稈呈金黃褐色。如果變成褐色或墨綠色則質(zhì)量較差，優(yōu)質(zhì)微貯秸稈飼料具有醇、果香氣味和弱酸味。若有強酸味，表明醋酸較多，這是由于水分過多和高溫發(fā)酵造成的。若有腐臭味、發(fā)霉味則不能飼喂，優(yōu)質(zhì)微貯秸稈飼料拿在手中感到很松散、質(zhì)地柔軟濕潤。若拿在手中感到發(fā)粘，或粘到一起，則質(zhì)量較差。有的雖然松散，但干燥粗硬，亦屬不良飼料。

5 應(yīng)用前景

秸稈飼料在替代糧食、降低飼養(yǎng)成本方面起著非常重要的作用，秸稈飼料資源的進一步開發(fā)，無論從經(jīng)濟效益還是社會效益方面來看，潛力都是巨大的。

秸稈微貯即農(nóng)作物秸稈微生物發(fā)酵貯存技術(shù)，是農(nóng)作物秸稈提高其營養(yǎng)價值的秸稈處理方法，包括秸稈氨化、堿化、青貯等。但青貯對秸稈的要求較高，季節(jié)性較強：而氨化的液氨和氨水運輸又很不方便，而且還有一定的不安全性。秸稈微貯技術(shù)通過加入木質(zhì)素纖維素發(fā)酵劑，在密閉的厭氧條件下，促進秸稈纖維素，半纖維素和木質(zhì)素的分解，改善秸稈的適口性，提高其消化率，并增加營養(yǎng)。

青貯、氨化及目前正在興起的微生物發(fā)酵，這3種方法各有特點。青貯是將新鮮的牧草或秸稈鍘碎裝入青貯窖或其它青貯容器中，通過封埋措施，造成一種相對無氧狀態(tài)，利用微生物(主要是草料自帶的乳酸菌)的發(fā)酵作用，使青貯料的pH值降至4.0左右，從而達到長期保存青綠多汁飼料營養(yǎng)特性的一種加工調(diào)制方法。青貯飼料中微生物的種類少，酸味重，甜味不足，進入的微生物是被動的。青貯法若以農(nóng)作物秸稈為原料，有時要以犧牲籽實的收成為代價。青貯飼料中維生素D和蛋白質(zhì)含量較低。

氨化是將秸稈密封好通入氨和氨水，或者將秸稈鍘碎后與一定量的尿素溶液混合堆垛，密封制作飼料的方法。氨化處理可提高秸稈中的蛋白質(zhì)含量，可提高采食量和有機物消化率，制作不受天氣影響，氨損失大，飼料中氨殘留高，飼喂量過大或不當時，可引起氨中毒，技術(shù)要求高，適口性差，與農(nóng)業(yè)爭肥。

微生物發(fā)酵法(簡稱微貯)是將多種有益菌株復合制成一種多菌株復合體，然后將其接種于鍘碎的牧草或秸稈中，依靠微生物本身的作用，分解纖維素，提高蛋白質(zhì)含量，改善牧草或秸稈飼料的柔軟性、適口性的制作方法。由于整株都可用作青貯，可提高其飼喂價值的40%左右。養(yǎng)分損失少，營養(yǎng)成分較多。制作不受天氣影響。有酸甜味，質(zhì)地柔軟，適口性較好。飼料保存時間長。微貯法投資少，易操作，不爭農(nóng)時，安全、無毒,飼料適口性好，有甜香味，蛋白質(zhì)含量高，營養(yǎng)成分豐富，制作季節(jié)長，可長期保存，制作的原料范圍廣，青綠秸稈和干秸稈均可。對發(fā)酵菌種的組成、活性、純度要求高，對發(fā)酵容器的密封性要求較高。