玉米秸稈飼料化技術(shù)利用研究

摘 要：玉米是禾本科一年生草本植物，其籽實和秸稈被廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)。玉米秸稈粗纖維含量高、消化率低是限制其飼用價值提升的主要因素。基于此，在闡述玉米秸稈理化特性及主要利用方式的基礎(chǔ)上，結(jié)合實踐，從物理、化學(xué)、生物等方面探討提高玉米秸稈利用率的技術(shù)方法。

關(guān)鍵詞：玉米秸稈；飼料化技術(shù)；利用方法

中圖分類號：S816.53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1674-7909（2023）03-137-4

0 引言

玉米是我國主要糧食作物之一，種植面積大，產(chǎn)量高。特別是近幾年隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，玉米作為各種牲畜的主要能量飼料在我國種植面積逐年上升。玉米秸稈產(chǎn)量約是玉米籽實產(chǎn)量的1.2倍，是我國玉米主產(chǎn)區(qū)常見的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品。但受莖稈粗硬、適口性差、營養(yǎng)價值低等自身特性的限制，目前玉米秸稈在我國的有效利用率還不足10%，每年都有大量的玉米秸稈被燒掉，不但造成浪費資源，而且污染環(huán)境。而反芻家畜由于其特殊的生理結(jié)構(gòu)，能夠很好地利用秸稈類飼料，特別是對于養(yǎng)牛業(yè)來說，玉米秸稈是潛在的巨大飼料資源。

針對玉米秸稈粗纖維含量高、消化率低的特性，生產(chǎn)中人們采用物理、化學(xué)、生物等諸多方法提高玉米秸稈的利用率，以求研究出成本低、效果好的玉米秸稈處理方法，目前已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。

1 玉米秸稈主要利用方式

玉米秸稈作為玉米生產(chǎn)的主要副產(chǎn)品，干物質(zhì)產(chǎn)量高，資源較豐富，可用作飼料、肥料、燃料等，是用之為寶、棄之為害的農(nóng)業(yè)可再生資源。

1.1 用作飼料

玉米秸稈是反芻動物重要的飼料來源。在玉米籽實剛收獲后，植株莖葉尚青時盡早將其收割，可直接用作牛、羊的青綠飼料，也可將其切碎后進(jìn)行青貯。例如，在奶牛養(yǎng)殖過程中，青貯玉米秸稈主要作為奶牛的冬季飼料。但在玉米收獲后，隨著玉米秸稈收獲期的推遲，其營養(yǎng)價值會逐漸下降。

玉米秸稈對于非反芻家畜來說，其利用價值不是很大，但將其粉碎后限量添加到豬、雞等畜禽日糧中，具有維持畜禽胃腸正常蠕動，提供能量，刺激畜禽胃腸道發(fā)育，刺激畜禽胃液、膽汁、胰液分泌，改善育肥畜禽胴體品質(zhì)等作用。

1.2 用作肥料

除了用作飼料外，玉米秸稈還可用作肥料。玉米秸稈用作肥料主要有以下兩種途徑。第一，收集玉米秸稈并將其切短后用作各種畜禽養(yǎng)殖場舍的墊料，用來容納畜禽的糞尿；一段時間后，收集墊料和禽畜糞尿并堆放、腐熟，然后用作肥料。墊料和禽畜糞尿堆放腐熟過程中產(chǎn)生的熱量可殺死其中的多種病原菌和害蟲蟲卵，其完全腐熟后可作為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料進(jìn)行土壤改良，保持土壤健康肥沃。例如，在發(fā)酵床養(yǎng)豬模式中，玉米秸稈在發(fā)酵床墊料中的比例高達(dá)70%。因此，將玉米秸稈用于發(fā)酵床養(yǎng)豬，可擴(kuò)寬玉米秸稈資源化利用途徑，提高玉米秸稈的利用價值。第二，將玉米秸稈粉碎后還田。此項技術(shù)的優(yōu)點是可減少土壤水分蒸發(fā)，而且秸稈腐爛后會增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量［1］。目前，我國耕地農(nóng)家肥施用量逐年下降，甚至出現(xiàn)不施用農(nóng)家肥，只施用化肥的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了土壤的理化性質(zhì)。此外，利用秸稈制備的炭基肥是一種修復(fù)與改良土壤的優(yōu)良材料，具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，可有效提升土壤肥力和農(nóng)作物產(chǎn)量，是當(dāng)下研究的熱點［2］。但是，如果還田秸稈量過多，可能會造成土壤孔隙變大、植物根系懸空等不良影響。

1.3 用作燃料

我國具有豐富的玉米秸稈資源，用作燃料是其綜合利用的主要方式之一，對緩解能源緊缺、減少環(huán)境污染具有重要意義［3］。據(jù)統(tǒng)計，每年全國僅秸稈直接燃燒量就達(dá)2億多t，每2 t秸稈燃燒就相當(dāng)于1 t煤燃燒釋放的能量，不僅污染環(huán)境，還造成資源浪費［4］。如果把秸稈燃燒釋放的能量利用起來轉(zhuǎn)化為熱能和電力，必將產(chǎn)生非常大的經(jīng)濟(jì)效益。目前，河北省、山東省等地的秸稈發(fā)電廠、鍋爐廠等已經(jīng)建設(shè)完成。另外，秸稈氣化技術(shù)在國內(nèi)也得到了推廣應(yīng)用，每千克秸稈產(chǎn)生的可燃性氣體可供一個四口之家一天使用［5］。如此不但節(jié)約了農(nóng)民使用液化氣的成本，而且干凈衛(wèi)生。這對節(jié)約能源、提高人們生活質(zhì)量及改善生態(tài)環(huán)境等具有重要意義。

2 玉米秸稈飼料化利用技術(shù)

玉米秸稈雖然有多種用途，但目前還主要是作為反芻動物的飼料。但玉米秸稈粗纖維含量高、營養(yǎng)價值低等特點，限制了其作為飼料的利用范圍。長期以來，人們主要采用物理、化學(xué)和生物等技術(shù)措施拓展玉米秸稈的飼料化利用途徑，并取得了一定的研究進(jìn)展。

2.1 玉米秸稈的物理加工技術(shù)

2.1.1 切短、粉碎。將玉米秸稈切短、粉碎后，更便于反芻動物采食，可提高其利用率，并且切短后的玉米秸稈易與其他飼料充分混合，從而使飼料營養(yǎng)更平衡。玉米秸稈切短的程度應(yīng)根據(jù)家畜的種類與年齡而定。就年齡來說，玉米秸稈用于飼喂幼齡家畜時需要切得短一些，用于飼喂成年家畜時可適當(dāng)切得長一些。就動物種類而言，飼喂牛的秸稈可適當(dāng)切得長一些，一般以3.0～4.0 cm為宜；飼喂羊的玉米秸稈可適當(dāng)切得短一些，以1.5～2.5 cm為宜；如果用于飼喂兔子或其他單胃草食性動物，則需要切得更碎一些。玉米秸稈被粉碎后，其纖維素、半纖維素的晶體結(jié)構(gòu)被破壞，并與木質(zhì)素、果膠等分離，其與消化液的接觸面增加，可被反芻動物更好地消化利用。在牛、羊的日糧中適當(dāng)添加玉米秸稈，可提高牛、羊的采食量，使牛、羊得到更充足的能量。當(dāng)然，也不能將玉米秸稈粉碎過細(xì)，否則會引發(fā)家畜咀嚼障礙，嚴(yán)重時還會引起牛、羊消化不良。秸稈粉碎過細(xì)還會加快畜禽胃腸道的蠕動速度，使飼料在胃腸道里不能被完全吸收，降低了玉米秸稈的利用率。

2.1.2 制成顆粒。在玉米秸稈收割后，將其自然曬干或人工烘干，必要時可加入適量的添加劑，而后利用飼料制粒機(jī)將其加工成顆粒飼料。用玉米秸稈加工成的顆粒飼料表面光潔，硬度適中，且顆粒直徑可控（具體粒徑大小應(yīng)根據(jù)動物的年齡和種類而定）。對于幼齡動物和非草食性動物來說，飼料粒徑應(yīng)小一些；對于成年動物和反芻動物來說，粒徑可適當(dāng)大一些。將秸稈制成顆粒飼料，目的是便于機(jī)械化飼養(yǎng)，并減少資源浪費。制成顆粒料的玉米秸稈一般也只能用來飼喂反芻動物，對于單胃非草食性動物來說，其消化率仍舊很低，特別是豬和雞對其消化率很低。因此，切忌在其日糧中添加過多的秸稈性飼料，以免影響其對其他營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用。將玉米秸稈制成顆粒飼料過程中的高溫處理，可有效殺死秸稈中的細(xì)菌、微生物、蟲卵等，降低飼料霉變生蟲的可能性，有利于畜禽充分消化吸收養(yǎng)分，從而提高飼料的利用率。

2.1.3 膨化。秸稈膨化處理是對玉米秸稈進(jìn)行切短、加濕等預(yù)處理后，先進(jìn)行高壓蒸汽處理，然后突然降壓以破壞秸稈的纖維素結(jié)構(gòu)，而后向經(jīng)過膨化處理的玉米秸稈中添加適量的有益微生物，并將其打包、壓實、發(fā)酵的一種秸稈處理方式。經(jīng)過膨化處理的秸稈可保存2年以上。此種方法操作簡單，且經(jīng)過膨化處理的玉米秸稈木質(zhì)素結(jié)構(gòu)被破壞，可提高秸稈的適口性和動物對其的消化率。但由于秸稈膨化處理設(shè)備一次性投資較大，目前很難在生產(chǎn)中得到大面積推廣應(yīng)用。

2.1.4 揉碎。揉碎是近年來推出的一種秸稈加工新工藝，一般由機(jī)械完成。利用揉碎機(jī)將秸稈揉碎，使其變?yōu)槿彳涍m口的絲條狀以便于牛、羊采食，可提高秸稈的利用率。但其他非草食性動物對其的利用量非常有限，因此，應(yīng)控制好其在日糧中的添加量。另外，揉碎后的秸稈更便于青貯、氨化或堿化處理。

2.2 玉米秸稈的化學(xué)處理技術(shù)

在玉米秸稈的各種飼料化利用處理方法中，目前比較理想和應(yīng)用最多的還是化學(xué)處理，即使用一些化學(xué)物質(zhì)處理秸稈，使秸稈變得易消化，達(dá)到提高秸稈利用率的目的。一般是用酸、堿等化學(xué)試劑對秸稈粗飼料進(jìn)行一定處理，破壞粗飼料中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到提高秸稈消化率的目的［6］。

2.2.1 氨化處理。氨化處理秸稈飼料始于20世紀(jì)40年代，在我國推廣應(yīng)用將近20年。廣泛采用的飼料氨化處理方法主要有堆垛法、氨化窖法、氨化爐法、氨化袋法。在氣溫較低的寒冷地區(qū)，小規(guī)模飼養(yǎng)戶也可采用氨化坑法。氨化處理可提高玉米秸稈中蛋白質(zhì)的含量和畜禽對其他營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，并且處理后的秸稈適口性好，牛、羊喜歡采食，可提高其生長速度，從而提高養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)中常用于飼料氨化處理的氨源主要是液氨和尿素。但無論采用何種氨化處理方法，都要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w條件，因地制宜、節(jié)約成本。

2.2.1.1 液氨處理。常見的用液氨進(jìn)行飼料氨化處理的方法是堆垛法。工作人員應(yīng)選擇地勢高，干燥平整，排水良好，距離畜舍較近，有圍墻或圍欄保護(hù)的地方，將玉米秸稈鍘成長1 cm左右的碎秸，邊堆垛邊調(diào)整秸稈含水量，直至秸稈含水量在20%左右。所用水要清潔無污染，且與秸稈充分混勻。而后在地面上鋪塑料薄膜，將鍘碎并調(diào)整好水分的玉米秸稈逐層攤平、踩實，同時注入提前準(zhǔn)備好的液氨。液氨用量要適宜，過少達(dá)不到氨化的目的，過多則成本增加且效果差。液氨用量一般為秸稈干質(zhì)量的3%。液氨注入完畢后，將秸稈堆用塑料薄膜密封好，用濕土或泥土壓好，以防氨氣逸出。采用此法不需要建造基本設(shè)施，投資較少，適于批量制作飼料。另外，秸稈堆放與取用也較方便。但是，氣溫低于20 ℃時不宜采用此法，塑料薄膜破損會使氨氣逸出，影響氨化效果。

2.2.1.2 尿素氨化處理。常見的用尿素進(jìn)行飼料氨化處理的方法是氨化窖法。工作人員可利用磚、石、水泥等材料建設(shè)地下或半地下窖，每噸玉米秸稈需要尿素40～50 kg（溶于400～500 kg清水中），待尿素充分溶解后，用噴霧器或水瓢潑灑，與秸稈攪拌均勻后，分批裝入窖內(nèi)，攤平、踩實。原料要高于窖口30～40 cm，長方形窖內(nèi)的原料堆頂部呈脊背式，圓形窖則原料堆呈饅頭狀，原料入窖后覆蓋塑料薄膜。蓋膜要大于窖口，封閉嚴(yán)實，輕輕蓋上，切勿將塑料薄膜刺破造成氨氣泄出。采用此種方法能保證飼料氨化質(zhì)量，并可一窖兩用，但是設(shè)施建造成本較高。

以上是玉米秸稈氨化處理常用的兩種方法，無論采用何種方法都要注意以下兩點。一是塑料薄膜的選用。要用無毒、無老化和氣密性好的薄膜，且薄膜的厚度、寬度和顏色要符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，玉米秸稈氨化處理時要求塑料薄膜厚度在0.12 mm以上。通常使用的是聚乙烯塑料薄膜。薄膜的寬度取決于秸稈垛的大小及市場供應(yīng)情況。在室外進(jìn)行飼料氨化處理時，薄膜顏色以深色為佳，這樣不但可防止薄膜老化，薄膜還可吸收太陽光的熱量，有利于縮短飼料氨化時間；在室內(nèi)進(jìn)行飼料氨化處理時，薄膜顏色的影響不大。薄膜用量應(yīng)根據(jù)秸稈垛體積而定。二是秸稈垛質(zhì)量的估算。因為秸稈垛體積較大，不能用秤稱量，所以應(yīng)事先測出不同種類秸稈、不同堆垛時間的平均密度和質(zhì)量。為了提高估算結(jié)果準(zhǔn)確性，應(yīng)先在堆垛前測出一定體積秸稈的質(zhì)量，然后堆垛，在不同天數(shù)測定垛的體積，如此反復(fù)5～7次，即可估算出整垛的秸稈質(zhì)量。若為舊垛，應(yīng)先測出垛的體積，然后稱量一定體積秸稈的實際質(zhì)量，即可推算出整垛的質(zhì)量。

2.2.2 堿化處理。利用堿性化學(xué)物質(zhì)處理玉米秸稈，可使秸稈細(xì)胞壁膨脹、通透性提高，增強(qiáng)纖維素酶對纖維素的分解作用，從而提高玉米秸稈的消化率及營養(yǎng)價值。目前，根據(jù)所用化學(xué)物質(zhì)的不同，可將飼料堿化處理分為氫氧化鈉處理、生石灰處理、氫氧化鈉與生石灰混合處理等。

2.2.2.1 氫氧化鈉處理。用氫氧化鈉處理秸稈，可使秸稈纖維素發(fā)生膨脹，一部分木質(zhì)素和纖維素可以被溶解，從而提高畜禽的秸稈的消化率。飼料的氫氧化鈉處理方法有濕法和干法兩種。濕法是根據(jù)飼喂對象的不同先將秸稈切成相應(yīng)長度的碎段，然后將其浸泡在1.5%的氫氧化鈉溶液中（每100 kg秸稈需要1 000 kg氫氧化鈉溶液），浸泡24～48 h后撈出，瀝去多余的溶液，再用清水反復(fù)清洗即可利用。氫氧化鈉溶液可重復(fù)使用，但需要不斷增加氫氧化鈉，以保持氫氧化鈉溶液濃度適宜。濕法堿化法對提高秸稈消化率效果顯著，但在清洗過程中營養(yǎng)物質(zhì)損失較多，污水排放量大，需要對污水進(jìn)行凈化處理，否則會污染環(huán)境。干法是用秸稈風(fēng)干質(zhì)量4%～5%的氫氧化鈉，配制成濃度為30%～40%的氫氧化鈉溶液，噴灑在粉碎的秸稈上，堆積數(shù)日后不經(jīng)沖洗，直接喂飼反芻家畜。采用干法堿化處理不需要用水沖洗，可減少營養(yǎng)物質(zhì)的損失，且后續(xù)無需對污水進(jìn)行處理，便于機(jī)械化生產(chǎn)。牛長期食用這種堿化飼料時，其糞便中鈉離子增多；若用其糞便作肥料長期使用，會使土壤堿化。

氫氧化鈉處理玉米秸稈，除了“干法”和“濕法”外，常用的方法還有以下3種：第一種是噴灑堿水堆放發(fā)熱處理法，先將玉米秸稈按照飼喂對象的不同鍘成相應(yīng)的碎段兒，然后將配制好的25%～45%的氫氧化鈉溶液均勻噴灑在鍘碎的秸稈上面，邊噴灑邊攪拌，一定要攪拌均勻，一般每噸秸稈噴灑30～50 kg氫氧化鈉溶液，攪拌均勻后立刻把濕潤的秸稈堆積起來，每堆質(zhì)量至少在3～4 t，以便于能夠迅速產(chǎn)熱。此法需要注意的是秸稈的含水量需要預(yù)先調(diào)制到17%以下，玉米秸稈水分過高時，堿化處理過程中會產(chǎn)熱不足和不能充分干燥，可能會導(dǎo)致秸稈發(fā)霉變質(zhì)，正常情況下經(jīng)過堆放發(fā)熱處理的秸稈消化率普遍可以提高15%以上。第二種方法是噴灑堿水快速堿化法。此法是預(yù)先將玉米秸稈鍘碎，喂牛的可以鍘成2～3 cm，喂羊的可以鍘得短一些，鍘碎后將氫氧化鈉配制成5%的溶液，然后噴灑到鍘碎的秸稈上，一般每千克秸稈需要噴灑氫氧化鈉溶液1 kg。攪拌均勻，經(jīng)過24 h后即可飼喂。此法處理速度快，在急需飼料的情況下可以使用，處理后的秸稈顏色鮮黃，質(zhì)地濕潤，堿味濃，可有效提高采食量和消化率。第三種方法是草捆浸漬堿化法。此法是先將玉米秸稈根據(jù)飼喂對象的不同鍘碎成相應(yīng)的碎段兒，然后將鍘碎玉米秸稈壓制成捆。秸稈壓成捆后開始配制1.5%的氫氧化鈉溶液，然后將配制好的氫氧化鈉溶液放置到適當(dāng)?shù)拇笕萜鲀?nèi)，將壓好的秸稈捆浸泡進(jìn)去，浸泡30～60 min后撈出，放置3～4 d進(jìn)行熟化后便可直接飼喂牛羊，通過此法處理后的玉米秸稈的消化率可提高20%～25%。

以上就是用氫氧化鈉作為化學(xué)物質(zhì)處理玉米秸稈的方法，至于實際生產(chǎn)中使用哪種方法，需要根據(jù)飼喂對象結(jié)合當(dāng)?shù)氐娘暳腺Y源情況選擇最經(jīng)濟(jì)有效的處理方法。

2.2.2.2 生石灰堿化法。先用氧化鈣含量不低于90%的生石灰制備石灰溶液，每噸秸稈需生石灰30 kg，放入2.0～2.5 t清水中熟化，充分?jǐn)嚢韬笫蛊渥匀怀吻?，并添?0～15 kg食鹽；再用澄清液浸泡切碎的秸稈，經(jīng)24 h浸泡后，撈出秸稈，將其放在傾斜的木板上，使多余的水分瀝出；最后將秸稈放置24～36 h即可用來飼喂牲畜。采用此法可就地取材，成本低廉，但用水量較大，后續(xù)還需要對污水進(jìn)行處理［7］。

2.2.2.3 氫氧化鈉和生石灰混合處理法。先將未鍘碎的秸稈鋪成20～30 cm厚，噴灑1.5%～2.0%氫氧化鈉和1.5%～2.0%生石灰混合液，壓實后重新鋪放秸稈，并再次噴灑混合液，每50 kg玉米秸稈噴灑80～120 kg混合液。秸稈經(jīng)過7 d發(fā)酵，即可用來飼喂牲畜。

2.3 玉米秸稈的生物處理技術(shù)

生物處理也稱為微生物處理，是利用能夠分解粗纖維的細(xì)菌或其他微生物，降解玉米秸稈中的纖維素和木質(zhì)素，然后降解物被微生物利用形成菌體蛋白，從而提高粗飼料的營養(yǎng)價值。具體處理方法：先將玉米秸稈粉碎，然后將菌種用溫水化開加入秸稈中，每100 kg玉米秸稈加入用水化開的菌種1～2 g，攪拌均勻；攪拌的同時再加入50 ℃的溫水，秸稈含水量以手握緊指縫見水珠而不滴落為宜；將處理好的秸稈裝入預(yù)制容器或塑料袋內(nèi)，上面蓋一層干草粉，當(dāng)溫度升至35～45 ℃時，翻動秸稈散熱；然后再次將其裝入預(yù)制容器或塑料袋內(nèi)，壓實封閉1～3 d即可飼用。采用此法可將秸稈中難以消化的粗纖維轉(zhuǎn)變成菌體蛋白并軟化秸稈，改善秸稈味道，提高秸稈的適口性。

在實際生產(chǎn)中，以上各種方法經(jīng)常結(jié)合使用，具體采取何種方法應(yīng)綜合考慮成本、操作水平及環(huán)境污染等方面因素，依實際情況而定，以切實有效提高玉米秸稈的利用率。

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