農(nóng)作物秸稈飼料化技術(shù)研究

摘要：秸稈經(jīng)過(guò)適當(dāng)加工可以轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的飼料，不僅能有效節(jié)約成本，減少環(huán)境污染，還能促進(jìn)資源的循環(huán)利用。然而，秸稈中的纖維素和木質(zhì)素含量較高，在一定程度上限制了其在畜牧業(yè)中的應(yīng)用。綜述秸稈飼料化利用的重要性，探討當(dāng)前秸稈飼料化處理的主要方法，以期為提升秸稈飼料化的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和利用率提供參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物秸稈； 飼料化； 纖維素降解； 木質(zhì)素降解

中圖分類號(hào)：S213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2024）03-0071-02

我國(guó)每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈數(shù)量龐大，以往通常以就地焚燒的方式處理秸稈，但這種做法在一定程度上造成了資源浪費(fèi)，并對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。近年來(lái)，部分秸稈被用于生物質(zhì)能源、秸稈還田及畜禽粗飼料等領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)化的秸稈飼料不僅能夠滿足畜禽生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)，還能有效降低飼料成本。

1 秸稈飼料化利用的意義

目前，為適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。飼料成本在畜禽養(yǎng)殖總成本中占比約50%，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和消化吸收率直接關(guān)系到肉、奶等畜禽產(chǎn)品的品質(zhì)。據(jù)研究，通過(guò)優(yōu)化飼料配方和提升飼料消化吸收率，不僅可以提高畜禽產(chǎn)品的蛋白質(zhì)含量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還可以降低飼料成本。此外，秸稈作為飼料的替代資源，其開發(fā)利用對(duì)于緩解飼料資源緊張、促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化具有重要意義。

2 秸稈飼料化處理方法

秸稈富含碳水化合物、纖維素、糖類和有機(jī)酸，但脂肪和蛋白質(zhì)含量相對(duì)較低。未經(jīng)處理的秸稈若直接作為飼料使用，不僅營(yíng)養(yǎng)不均衡，而且口感較差[1]。秸稈中的粗纖維含量較高，在動(dòng)物消化過(guò)程中會(huì)妨礙植物細(xì)胞壁的分解，限制植物內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)成分的有效吸收。為了提升秸稈的飼料價(jià)值，確保營(yíng)養(yǎng)均衡，改善飼料口感，并提高飼料吸收利用率，需要對(duì)秸稈進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)制處理[2]。

2.1 物理處理法

物理處理技術(shù)通過(guò)機(jī)械作用來(lái)改變秸稈的物理結(jié)構(gòu)，分解秸稈中組成細(xì)胞壁的纖維素和木質(zhì)素，以提升其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和消化吸收率[2]。物理處理秸稈的方法主要包括粉碎法、膨化法和軟化法等。粉碎法通過(guò)破壞秸稈細(xì)胞壁、增加與消化酶的接觸面積，從而提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[3]。主要工藝流程為將秸稈粉碎成粉末，加入營(yíng)養(yǎng)添加劑、黏合劑，烘干、壓制成顆粒或塊狀。該方法能夠結(jié)合畜類不同生長(zhǎng)階段的營(yíng)養(yǎng)需求，通過(guò)添加特定營(yíng)養(yǎng)添加劑來(lái)制成全價(jià)飼料，使飼料營(yíng)養(yǎng)更均衡，成分均勻，口感好。粉碎法加工設(shè)備簡(jiǎn)單，加工時(shí)間短，且成品密度大，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，包裝后的顆粒、塊狀飼料保質(zhì)期可達(dá)1～3 a，適合大規(guī)模生產(chǎn)。膨化法通過(guò)高溫高壓對(duì)秸稈進(jìn)行膨化處理，破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，使秸稈變得柔軟、蓬松，形成絮狀物，細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)直接被消化吸收。膨化法不僅可以提高秸稈飼料的利用率，還賦予其獨(dú)特的風(fēng)味。膨化法對(duì)設(shè)備的要求較高，成本也相對(duì)較大，且需要精確控制工藝參數(shù)。軟化法通過(guò)高壓蒸煮或鹽水浸泡來(lái)有效軟化纖維素和木質(zhì)素。經(jīng)過(guò)軟化處理的秸稈飼料更易于被消化吸收，從而提高秸稈的消化吸收率。軟化法是一種成本較低且易于實(shí)施的處理方法。此外，秸稈飼料的物理處理方法還包括輻射法、熱噴法等，但這些方法目前仍處于研究和試驗(yàn)階段。

2.2 化學(xué)降解法

纖維素和木質(zhì)素的化學(xué)降解方法主要是通過(guò)酶催化的特異性氧化還原反應(yīng)來(lái)破壞分子間的共價(jià)鍵，以實(shí)現(xiàn)破壞細(xì)胞壁、提高秸稈飼料利用率的目的?；瘜W(xué)降解法包括氨化、堿化、酸化和氧化處理法。氨化處理基于秸稈本身含氮量較低的特點(diǎn)，通過(guò)與氨發(fā)生反應(yīng)來(lái)破壞纖維素和木質(zhì)素的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并形成營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的銨鹽。這一過(guò)程可以提高秸稈中的氮含量，有助于改善秸稈消化吸收率。氨化處理通常采用氨水或尿素作為氨源，通過(guò)堆垛法或土窖氨化法進(jìn)行處理。這些方法簡(jiǎn)單易行，成本低廉，適用于不同規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。氨化處理產(chǎn)生的氫氧化銨會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)秸稈中纖維素的分解，提高飼料消化率和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。經(jīng)過(guò)氨化處理的秸稈飼料，不僅營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到提升，還因其獨(dú)特的香味和口感而更適合于喂養(yǎng)畜類。氨化處理還可以使氨化飼料喂養(yǎng)的畜類糞便中含有豐富的氮，氮作為有機(jī)肥料可以提高土壤肥力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。但氨化處理也存在一定局限性，如氨化過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生一些揮發(fā)性物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成潛在影響。堿化處理是一種通過(guò)使用堿性溶液來(lái)促進(jìn)秸稈中纖維素和木質(zhì)素軟化與分離的化學(xué)方法，可以提高秸稈的消化率和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。常用的堿溶液包括氫氧化鈉和生石灰，這些物質(zhì)能夠迅速與秸稈中的纖維素和木質(zhì)素發(fā)生反應(yīng)，降低其結(jié)晶度，從而提高其在畜類消化系統(tǒng)中的可消化性。堿化處理具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉和反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，適用于大規(guī)模的秸稈處理。但堿化處理也存在一些潛在風(fēng)險(xiǎn)，特別是經(jīng)過(guò)堿化處理的秸稈作為飼料后，畜類的代謝產(chǎn)物可能會(huì)改變土壤的pH值，導(dǎo)致土壤堿化，進(jìn)而影響土壤結(jié)構(gòu)和微生物活性。為減少堿化處理對(duì)土壤的潛在影響，應(yīng)探索更為環(huán)保的堿化劑和開發(fā)綜合管理策略。此外，堿化處理的效果也受到堿溶液濃度、處理時(shí)間和溫度等因素的影響，因此，優(yōu)化這些參數(shù)對(duì)于提高處理效率和減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。酸化處理利用酸性物質(zhì)的腐蝕性來(lái)破壞纖維素和木質(zhì)素的氫鍵結(jié)構(gòu)。常用的酸溶劑包括鹽酸、硫酸和磷酸等。與堿化處理相似，酸化處理也能破壞秸稈細(xì)胞壁，提高秸稈飼料的消化利用率，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。氧化處理利用臭氧、二氧化硫或過(guò)氧化氫對(duì)秸稈進(jìn)行處理，利用氧化劑來(lái)破壞纖維素和木質(zhì)素的分子共價(jià)鍵，以提高秸稈飼料的消化利用率。臭氧處理比堿化處理效果好，但處理成本高，且降解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒的酚類物質(zhì)；二氧化硫處理會(huì)破壞飼料中的B族維生素，且口感較差；過(guò)氧化氫處理可以使秸稈飼料中的葡萄糖含量增加，但成本較高，目前還處于研究和試驗(yàn)階段。

2.3 生物降解法

生物降解法主要依靠微生物發(fā)酵，利用有益菌和生物酶使纖維素和木質(zhì)素降解并產(chǎn)生糖類物質(zhì)，有利于提高秸稈飼料的吸收利用率。秸稈飼料生物降解法包括青貯發(fā)酵法、微生物發(fā)酵法和生物酶處理法。青貯發(fā)酵法作為生物降解的常用技術(shù)，通過(guò)在密封環(huán)境中利用厭氧菌對(duì)青秸稈進(jìn)行發(fā)酵來(lái)產(chǎn)生大量乳酸，不僅可以提升秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還賦予其獨(dú)特的乳酸香。但青貯發(fā)酵需要較長(zhǎng)的處理時(shí)間，通常為2個(gè)月左右。青貯發(fā)酵法操作簡(jiǎn)單，能有效改善飼料口感，已成為提升秸稈飼料品質(zhì)的有效途徑。微生物發(fā)酵法是將酵母菌、白腐真菌等微生物添加到秸稈中，通過(guò)微生物的代謝來(lái)促進(jìn)秸稈的降解，使其產(chǎn)生糖類、乳酸和脂肪酸，有利于提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和適口性。微生物發(fā)酵法適用于干秸稈的處理，是對(duì)青貯發(fā)酵法的重要補(bǔ)充。生物酶處理法利用纖維素酶、木聚糖酶和淀粉酶等特定生物酶來(lái)催化纖維素和木質(zhì)素降解，有利于提高秸稈飼料的消化吸收率。生物酶處理法受環(huán)境影響較大，且成本相較高，目前仍處于研究和開發(fā)階段。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，秸稈飼料降解技術(shù)領(lǐng)域呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。綜合運(yùn)用物理、化學(xué)及生物處理技術(shù)能夠充分發(fā)揮各方法的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)秸稈飼料高效降解的目標(biāo)。未來(lái)，需要在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展試驗(yàn)研究，探索更為科學(xué)、合理的秸稈飼料降解技術(shù)路徑。積極推廣秸稈飼料化利用模式，開展相關(guān)降解處理技術(shù)研究，可以為降低養(yǎng)殖成本、提高資源利用效率和保護(hù)生態(tài)環(huán)境作出積極貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙鵬.作物秸稈飼料化利用若干問題討論[J].畜牧獸醫(yī)科技信息，2022（1）：144-146.

[2] 王佳.農(nóng)作物秸稈飼料化利用技術(shù)研究[J].畜牧獸醫(yī)科技信息，2022（1）：147-149.

[3] 韋體，吳登宇，高丹丹，等.農(nóng)作物秸稈飼料化加工技術(shù)研究進(jìn)展[J].甘肅畜牧獸醫(yī)，2021，51（7）：61-64.

基金項(xiàng)目：遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院學(xué)科建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目（2022DD289549）