秸秆饲料中的微生物技术运用技巧分析

滕道明，郝明静，刘召华

（1.江苏省铜山中等专业学校,江苏徐州 221116；2.江苏省徐州市张集中等专业学校,江苏徐州 221114）

农作物秸秆在地球上比较常见，它是世界上一种非常重要的生物资源，农作物秸秆的地位仅次于煤炭、石油及天然气，是世界上第四大能源。有相关调查显示，全世界每年能产生农作物秸秆将近30×108t，我国是世界上的农业生产大国，农作物秸秆生产量每年达5.6×108t，约占世界农作物秸秆总产量的5%，居世界首位。我国农作物秸秆以玉米、小麦和稻谷秸秆为主，在这些农作物秸秆中，约有70%的干物质能为动物的生长提供必要的能量。但从我国目前的情况来看，用作饲料生产的农作物秸秆不足总产量的10%，大多数秸秆都是直接还田或当燃料使用，剩下的农作物秸秆在田间废弃（我国秸秆利用情况可以参照表1），这不仅浪费了宝贵的生物资源，还对环境造成很大破坏，秸秆燃烧产生的烟尘散发到空气中会对环境造成很大污染，人在呼吸这种烟尘后，患上呼吸道疾病的概率大大增加，给人民身体健康造成很大威胁。

表1　我国年秸秆总产量以及秸秆的利用情况

农作物在生长过程中，通过光合作用会积累很多糖及粗蛋白质等营养成分，如果对农作物秸秆进行合理加工，用来喂养牛、羊等反刍动物，其可以为这些动物提供充足的营养，对动物的成长十分有利。我国是一个饲料较为缺少的国家，为弥补蛋白饲料的不足，我国每年都会从国外进口很多鱼粉解决饲料短缺问题。韩彦艳等（2016）研究发现，使用微生物对农作物秸秆进行转化能得到很多富含蛋白质及脂肪的菌体细胞，这些菌体细胞是制作饲料的优质原料，并且在使用农作物秸秆制作饲料时，具有生产周期短、营养价值高及可再生、无污染等优点，应用前景非常广阔。

1　农作物秸秆的成分和化学结构

1.1农作物秸秆的主要成分 我国地大物博，气候类型多样，所以农作物种类也比较多，农作物秸秆类型非常多，但主要的农作物秸秆有玉米秸秆、小麦秸秆及稻草秸秆等，这些秸秆的主要成分为纤维素、细胞内含物、半纤维素、粗蛋白及木质素等，这些物质对于饲料来说都具有很高的价值。农作物秸秆中各种物质含量的比例可以参照表2。

1.2农作物秸秆的主要结构 从表1可以看出，纤维素是农作物秸秆中最主要的成分，在自然界中比较常见，其化学结构是n吡喃型葡萄糖通过p-1，4糖苷键连接而成的葡萄糖单位聚合体，在微纤维间还有比较牢固的氢键连接，对于各种酶也具有较大的抵抗力。半纤维素也是农作物秸秆中含量较高的元素，它是由多种不同的单糖聚合体异源性混合体所组成的，化学结构比较稳定。农作物在生长过程中，半纤维素会逐渐增加，并且参与到植物的生长过程中，能大大增强植物坚实性，但其也会使植物的消化性大大降低。秸秆内纤维素、半纤维素及木质素3种成分紧密结合在一起，相互缠绕形成粗纤维。由于秸秆中这些高分子化合物的化学结构非常牢固，所以对于单胃动物来说，秸秆仅能在单胃动物的盲肠中利用微生物力量进行简单酵解，但酵解量非常有限，满足不了动物对于营养物质的需求，所以农作物秸秆只能用来喂养牛、羊等反刍动物。

表2　我国主要农作物秸秆类型的主要成分含量%

2　利用微生物技术对秸秆进行处理的方式

2.1青贮 要想让微生物发挥应有的作用，必须在合适的温度条件及密闭环境中，利用厌氧菌的发酵作用产生一个酸性环境，抑制和杀灭各种腐败微生物的生存和繁衍，达到对秸秆中营养成分保留的作用。利用青贮法对农作物秸秆进行处理的方法比较简单、可靠，并且成本低，所以应用比较广泛。使用青贮法制作的饲料气味酸香、营养成分含量非常高，并且柔软多汁、适口性好，动物在食用这些饲料后很容易消化吸收，在冬春季节可作为动物的一种优良青绿多汁饲料供动物食用。使用青贮法制作饲料的方式非常适合含糖量较高的秸秆类型，但秸秆中的粗纤维却无法分解，秸秆的化学成分并没有改变，所以使用青贮法得到的饲料氨基酸以及蛋白质的含量比较低。使用青贮法制作饲料时要在玉米青苗期收获，用铡刀将玉米秆切成3～5 cm的小段，加入少量尿素，搅拌均匀，装入专用的青贮池中，一个多月之后便可用来饲喂动物。

2.2微贮 微贮指的是把秸秆放入密闭容器中，加入一些微生物菌种进行发酵，经过一段时期的发酵得到营养物质的类型。在使用微贮法制作饲料过程中，活干菌能把木质纤维转化为糖类物质，使容器内的pH值降低到4.5～5.0，在这样的环境下，丁酸菌与腐败菌不能进行正常生长繁殖，这样能把黄干的农作物秸秆变为质地松软、酸香可口的粗饲料。微贮技术比较适合分含量低的秸秆类型，这种秸秆类型一般不适合采用青贮法进行发酵，使用微贮法能达到较好的发酵效果。在对农作物秸秆进行微贮发酵后，秸秆的采食速度提高40%左右，秸秆可消化率提高35%左右，秸秆采食量也能够增加30%左右，秸秆的有机物消化率增加30%左右。利用微贮法制作出的饲料能对动物肠胃的生态平衡进行改善，对于动物成长和发育效果显著，但使用微贮法制作饲料也有一定的局限性，比如生产周期过长，只能够为反刍动物制作饲料等。

2.3菌体蛋白生物 把农作物秸秆放置到特定的环境中，加入生化饲料发酵剂使微生物大量繁殖，能合成游离氨基酸和菌体蛋白，增加农作物秸秆的可食用性，并且农作物秸秆的营养价值也能得到极大的提高。根据刘融等（2017）的研究发现，在对农作物秸秆进行发酵时，使用绿色霉菌和饲料酵母能达到很好的发酵效果，可以使饲料中的单细胞蛋白质达到30%以上，纤维素转化率也能够达到50%以上，大大提高秸秆中纤维素的营养价值。农作物秸秆中粗蛋白的含量比较低，约为3%左右，秸秆中纤维素被分解菌分解为葡萄糖，酵母能吸收这些营养物质，产生更多的单细胞蛋白质。俄罗斯学者曾经用果胶酶及纤维素酶等对农作物秸秆进行处理，得到的每1 t干物质中的蛋白质含量达100 kg左右，糖分含量增加111%，农作物秸秆浓缩物饲料蛋白质含量达到12%，糖分含量能够达到8%，总蛋白质含量也能增加135%，使用农作物秸秆的浓缩物喂养奶牛，奶牛日产奶量比没有使用农作物秸秆浓缩物喂养的奶牛高0.9 kg，使用秸秆浓缩物喂养奶牛能使每头奶牛的年产奶量比正常产奶量高300 kg左右。

表3　微生物秸秆发酵菌液的配置表

2.4使用微生物进行秸秆发酵的工艺 使用微生物进行农作物秸秆发酵的工艺有很多种，主要包括厌氧菌发酵、需氧菌发酵、固体发酵及液体发酵等，目前使用比较广泛的发酵方式为厌氧菌固体发酵方式。对农作物秸秆进行厌氧菌固体发酵的工艺流程如下：首先把厌氧菌菌剂溶于水或者1%的蔗糖液中，在这种环境下，菌种能很快复活，然后把农作物秸秆切碎或者进行反复揉搓，秸秆长度不同，适用的动物喂养类型也有很大区别，用于养牛的秸秆长度最好在6 cm左右，用于养羊的农作物秸秆长度最好在4 cm左右，因为农作物秸秆的长度对于秸秆铺平、压实程度以及秸秆的二次发酵程度有很大的影响。秸秆入窖时先在窖底辅放20～30 cm厚的秸秆，均匀喷洒菌液水，压实后再辅放20～30 cm厚秸秆，再喷洒菌液压实，直到高于窖口40 cm再封窖。在农作物秸秆的表层盖上塑料薄膜，在上面再撒20～30 cm的秸秆，上面再覆上土，土层厚度为15～20 cm，最后密封发酵。在对农作物秸秆进行发酵时，把控制秸秆内水分含量在70%左右，这样的湿度对于秸秆发酵比较合适，秸秆铺平、压实程度对秸秆的厌氧程度及厌氧状态维持影响较大，在开窖后也能对秸秆进行层层取料，减少农作物秸秆的有氧发酵。在每次取料完毕后，要保证秸秆密封，必要时可以在秸秆表面盖一层塑料膜，尽量减少秸秆与空气的接触，降低秸秆的二次发酵程度。根据刘融等（2017）的报道发现，在进行秸秆发酵时，使用高纤维素酶产生菌Tri-choderma ressi TB9701与饲料酵母菌混合，对秸秆进行培养，能够使其转化为单细胞蛋白。麻名汉等（2017）的报道表明，在进行秸秆发酵时，使用白酒槽底物中的饲料蛋白转化菌株8503以及8505组成的混合菌发酵体系转化酒槽，能大大提高秸秆中的纤维素降解率和蛋白的转化率。

3　使用微生物技术制作秸秆饲料的应用效果

3.1反刍动物 为了研究微生物秸秆饲料对于反刍动物的喂养效果，李凤娇等（2016）利用纤维复合酶处理过的半干贮玉米秆喂养肉牛，结果发现，肉牛与正常喂养草类的肉牛相比增重效果非常明显，喂养微生物秸秆饲料的肉牛平均日增重能达2.5 kg，比喂草组的肉牛多增重20%，使肉牛饲养业的经济效益增加40%以上。在肉羊进行暖棚全舍饲养的条件下，冬季使用农作物秸秆微贮饲料使肉羊平均日增重达145 g左右，比使用普通秸秆饲养的肉羊多增重50%以上。奶牛在喂养农作物秸秆发酵的饲料之后，日产奶量比喂养普通农作物秸秆的奶牛多15%。这说明微生物秸秆饲料对于反刍动物来说具有很高的营养价值，喂养微生物秸秆饲料的动物日增重量与产奶量都得到显著提高，喂养效果显著。

3.2微生物秸秆饲料喂养兔子 利用微生物饲料喂养肉兔结果发现，喂养微生物饲料的肉兔日均增重量低于喂养普通草类的肉兔，两组肉兔间的日均增重量对比差异不显著（P＞0.05），这说明微生物秸秆饲料对兔子来说营养价值不高，兔子不能对微生物秸秆饲料中的营养物质进行充分吸收，微生物秸秆饲料对养兔业意义不大。

3.3养猪业 根据曲魁选等（2017）的研究，使用微生物秸秆饲料喂养猪，每头猪的平均日增重量为（0.58±0.14）kg，与普通喂养的猪日增重接近，并且还能从试验中发现，实验组对于猪饲料的利用率比较高，与对照组差异显著（P＜0.05）。使用秸秆发酵饲料喂养生长猪，猪平均日增重及饲料转化率均明显高于对照组，两组差异显著（P＜ 0.05）。

3.4养鸡业 使用微生物技术对农作物秸秆进行发酵后，饲料中含有很多有益菌群，鸡在食用了含有有益菌群的饲料后，能促进自身胃肠道生态平衡，降低肠道疾病发病率。贾琳等（2017）人研究发现，复合菌剂发酵的农作物秸秆对肉鸡增重效果不明显，但未发酵的农作物秸秆粉会影响肉鸡生长发育。

4　使用微生物发酵农作物秸秆饲料的应用前景

农作物秸秆的来源非常广泛，使用微生物发酵农作物秸秆的原材料非常容易获得，并且秸秆生长速度非常快，价格也不高，利用微生物发酵农作物秸秆的过程也比较容易控制，饲料中蛋白质含量比较高，营养价值丰富，发展前景非常广阔。利用混合菌种对农作物秸秆进行发酵能使饲料中的蛋白质含量显著增加，对改善蛋白质品质及平衡饲料中氨基酸的组成意义重大，使显著提高饲料中氨基酸含量。在使用混合菌对农作物秸秆进行发酵后，还能消除农作物秸秆的怪味，使饲料具有弱酸香味，对于改善农作物秸秆的适口性效果显著，大大提高农作物秸秆的营养价值，弥补我国蛋白质饲料短缺问题，所以微生物发酵的秸秆饲料具有很高的经济效益与社会效益。目前来看，我国对于农作物秸秆的使用效率非常低，因此，开发微生物秸秆饲料的研究潜力非常大，使用微生物技术对农作物秸秆进行发酵是我国农业生物技术的重要组成部分，我们要对微生物发酵秸秆技术进行进一步的研究和应用，使我国在秸秆利用方面获得更大的经济效益和社会效益。

[1]韩彦艳，杜军华，刁治民.微生物技术在秸秆饲料中的应用[J].青海草业，2016，20（3）：22～ 28.

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