影响玉米秸秆饲料化利用率的相关因素和改善技术研究

何小明，高 蕾，白 鑫

（甘肃省天水市农业科学研究所,甘肃天水 741000）

1　玉米秸秆饲料化利用现状

我国是一个农业大国，也是世界秸秆产量第一大国。但目前我国玉米秸秆利用很不合理，大多数地区大面积焚烧秸秆，造成空气污染严重，引起社会广泛关注（史海涛等，2012）。玉米秸秆中粗纤维含量高，适口性差，但它是巨大的潜在饲料资源，可用于肉牛、肉羊及奶牛生产。2010年以后，农业部先后印发多项文件，明确提出加强秸秆饲料化利用研究，提高秸秆利用效率。然而目前有效充分利用玉米秸秆仍有很大的难度，在秸秆机械化收储、加工及通过多种处理方法提高玉米秸秆营养成分方面还有很大空间。美国和欧洲通过先进的秸秆收割技术和运输工具实现了玉米秸秆的高效利用，降低运输成本。目前，我国优质粗饲料主要依赖进口，如何解决玉米秸秆收割、运输以及营养成分等问题，成为提高我国玉米秸秆饲料利用率的关键。

2　影响玉米秸秆利用的因素

2.1玉米秸秆的营养特性 玉米秸秆的粗蛋白和粗脂肪含量很低，分别为3%～6%和0.5%～1.0%，粗纤维含量很高（30%～45%），矿物质和维生素含量低且不平衡（权金鹏等，2015）。粗饲料中较高的粗纤维含量导致其消化率很低，消化能值只有0.5～1.0 MCal/kg（马宏鹏，2016）。此外，饲料中NDF过高会增加体增热，减少用于维持需要和生产的代谢能，降低秸秆能量利用率。其消化率低和适口性差，一般反刍动物对秸秆的消化率仅20%～30%（刘祥友等，2010）。

2.2限制玉米秸秆营养价值的因素 反刍动物瘤胃中的微生物够将非蛋白氮转化为优质的菌体蛋白，还能将纤维素和半纤维素降解为有机酸（乙酸、丙酸、丁酸），从而为宿主提供优质蛋白源和能量，这也是反刍动物得以利用玉米秸秆等粗饲料的基础。玉米秸秆粗蛋白含量低，饲喂时必须合理补充非蛋白氮以确保日粮能氮平衡；在实际生产中必须降低其粗纤维含量，提高消化率，特别是降解木质素，保留纤维素；适口性差，因此实际生产中必须通过多种生产工艺提高其适口性。另外，还应着力于破坏秸秆组织结构、改变分子结晶结构及除去硅酸盐和酚醛类化合物等，提高玉米秸秆的利用效率。

2.3 改善玉米秸秆营养价值的技术 玉米秸秆饲料化实质就是将秸秆经过青贮、微贮、酶贮、氨化及酸碱处理等物理、化学和生物技术处理，提高其营养价值和适口性，从而达到少用精料的目的。

2.3.1物理方法 秸秆机械粉碎是常用的物理学方法，通常包括切短、粉碎、浸泡、蒸煮、压块和蒸汽爆破等。通过机械粉碎将秸秆变成较细的颗粒，降低纤维素结晶度，但没有从根本上改变结构，因此一般与其他方式结合增加秸秆饲料的适口性，减少饲喂过程中的饲料浪费。

2.3.2化学处理 化学处理是通过酸碱等试剂处理秸秆，破坏植物细胞壁的紧密结构，使其变得松散，这有助于瘤胃微生物对纤维素和半纤维素的降解，进而增加秸秆饲用价值。其中酸处理成本较高且效果不明显，生产中很少使用，目前碱法及氨化应用比较普遍。玉米秸秆经碱处理后可降低木质素、半纤维素和纤维素含量，提高干物质消化率，目前应用最多的是生石灰处理法。玉米秸秆经氨化处理能降低其木质素含量，易于消化吸收，提高饲料含氮量，氨源可用液氨、尿素、氨水等。另一种处理方式是用氧化剂破坏植物细胞壁结构，提高木质素和半纤维素溶解度，从而提高饲料消化率，常用的氧化剂有二氧化硫及过氧化氢等。

2.3.3生物处理 生物处理是利用微生物发酵作用软化玉米秸秆的纤维结构，提高秸秆营养价值，包括青贮和微贮。一些纤维分解菌自身能够产生纤维素酶，降解纤维素，主要有放线菌、白腐真菌、软腐真菌等。秸秆经过微贮，其蛋白含量可以提高3～4倍（孟庆梅，2009），具有广阔的应用前景。青贮玉米秸秆将新鲜玉米秸秆经过切短，装入青贮窖密封，利用秸秆上本身附着的微生物进行自然发酵，形成一种多汁适口、可常年使用的饲料。微贮是在玉米秸秆中外源添加微生物制剂，通过微生物作用发酵秸秆，该过程可以软化秸秆，可提高粗蛋白含量30%～40%，最后生成一种气味酸香，适口性好的粗饲料。酶贮是利用多种消化酶，分解玉米秸秆中的蛋白质和纤维等成分，增加玉米秸秆的适口性及其养分利用率，质量好的酶贮能使粗纤维利用率提高80%～90%（夏洪岩，2015）。

3　不同处理技术对玉米秸秆饲用价值的影响

3.1材料与方法

3.1.1试验材料 原料为成熟期采摘玉米籽实后的玉米秸秆，用切割机切成2～3 cm长备用。酶制剂为市售通用纤维素酶，发酵菌种采用复合菌制剂（乳酸杆菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌），尿素（氮的含量为46%）采购自化学试剂公司。

3.1.2试验设计 本试验共设5个处理，每个处理3个重复，试验设计见表1。各处理组的添加剂预先用200 mL水溶解，对照组添加等量的水。将切短的玉米秸秆原料装入青贮桶，边装边喷洒添加剂预混和溶液，同时搅拌均匀并压实，密封后在常温贮存90 d后开封，随机取样，测定青贮玉米秸秆的各营养成分变化。

表1　青贮试验设计

3.1.3指标测定 青贮玉米秸秆中水分和粗蛋白的含量分别按照GB/T6435-2014和GB/T6432-2006进行测定。中性洗涤纤维（Neutral Detergent Fibre，NDF）、酸性洗涤纤维（Acid Detergent Fiber，ADF）和酸性洗涤木质素（Acid Detergent Lignin，ADL）含量的测定用范氏纤维测定法（Van Soest，1991）。用pH计测定pH，高效液相色谱仪测定乳酸含量，气相色谱仪测定乙酸和丙酸含量。氨态氮和总氮含量的测定参照凯氏定氮法（张丽英，2003）。干物质、NDF和ADF瘤胃消失率用瘤胃尼龙袋法（48 h消化）测定（李杰等，2000）。

3.1.4数据的统计 首先用Excel初步整理试验数据，然后采用SAS 9.2统计软件进行one-way ANOVA分析和Ducan多重比较。所有结果用平均值表示，P＜0.05为差异显著。

3.2 结果与分析

3.2.1不同处理对玉米秸秆青贮营养成分含量的影响 不同处理方式对玉米秸秆青贮营养成分含量影响的见表2。由表2可知，与对照组相比，氨化处理显著增加青贮玉米秸秆的干物质含量（P＜0.05），氨化和“复合菌+纤维素酶”处理均显著提高了粗蛋白含量（P＜0.05），氨化和纤维素酶处理均显著降低NDF含量（P＜0.05），氨化、复合菌、纤维素酶和“复合菌+纤维素酶”处理均显著降低ADF含量（P＜0.05），纤维素酶和“复合菌+纤维素酶”处理均显著降低ADL含量（P＜0.05）。各处理组中，氨化处理增加粗蛋白效果最显著，提高85.43%；纤维素酶处理降低NDF和ADF效果最显著，分别降低8.99%和13.58%。

表2　青贮玉米秸秆营养成分 （%DM）

3.2.2不同处理对玉米秸秆青贮氨态氮、pH和有机酸含量的影响 不同处理对玉米秸秆青贮氨态氮、pH和有机酸含量的影响见表3。由表3可知，与对照组相比，氨化处理显著增加乳酸、乙酸的含量（P＜0.05），显著增加氨态氮和总氮比（P＜0.05）。复合菌、纤维素酶和“复合菌+纤维素酶”处理对玉米秸秆青贮的pH、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸、氨态氮和总氮比均无显著影响（P＞0.05），但有提高乳酸含量的趋势。

3.2.3不同处理对玉米秸秆青贮养分瘤胃消失率的影响 不同处理对玉米秸秆青贮养分瘤胃消失率的影响见表4。由表4可知，与对照组相比，氨化和“复合菌+纤维素酶”处理显著增加了干物质瘤胃消失率（P＜0.05），分别比对照组提高了18.92%和12.26%；同时氨化和“复合菌+纤维素酶”组NDF的瘤胃降解率显著增加，分别显著增加15.23%和13.80%。

表3　青贮玉米秸秆PH、有机酸和氨态氮的含量 （%DM）

4　小结

综上所述，对玉米秸秆进行氨化、复合菌、纤维素酶、“复合菌+纤维素酶”处理均能不同程度的改善玉米秸秆青贮的营养价值。其中，氨化和“复合菌+纤维素酶”两种处理效果最佳，能提高玉米秸秆青贮的粗蛋白含量，降低NDF和ADF含量，增加有机酸比例，并且增加干物质和NDF的瘤胃消失率。所以，推荐用氨化和“复合菌+纤维素酶”的处理方式进行玉米秸秆青贮的前处理。

5　展望

玉米秸秆是一种可再生的生物物质资源。将玉米秸秆氨化预处理技术与青贮、微贮及酶贮相结合，能有效提高玉米秸秆中的营养水平，提高秸秆的饲料利用率。由此可见，随着秸秆发酵生产工艺与技术的不断完善，玉米秸秆的利用越来越符合环境保护要求，对促进我国生物技术产业化及缓解世界粮食危机具有重要意义。

表4　青贮玉米秸秆的养分瘤胃消失率

[1]李杰，李秋玫，王立群，等.秸秆生物处理技术研究（五）-尼龙袋法测定粗饲料养分瘤胃48 h的消失率[J].黑龙江畜牧兽医，2000，（4）：17 ～ 18.

[2]刘祥友，曾秀玲，赵熙贵，等.农作物秸秆饲料的营养特点与微生物发酵秸秆类饲料的研究进展[J].贵州畜牧兽医，2010，34（1）：11～14.

[3]马宏鹏.膨化玉米秸饲用价值及育肥羊饲养中应用[D].吉林农业大学，2016.

[4]孟庆梅.玉米秸秆饲料化利用技术[J].草原与草业，2009，21（4）：61～63.

[5]权金鹏，孔吉有，邱进富.玉米秸秆饲料化利用限制因素分析与关键技术控制[J].中国草食动物科学，2015，35（1）：61～65.

[6]史海涛，杨军香，田雨佳，等.玉米秸秆营养价值的开发利用——未充分开发利用的廉价资源[J].中国奶牛，2012，（17）：3～11.

[7]夏洪岩.玉米秸秆饲料的加工制作[J].现代畜牧科技，2015，（1）：35.

[8]张丽英.饲料分析及饲料质量检测技术（第2版）[M].中国农业大学出版社，2003.

[9]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.饲料中粗蛋白的测定[S].北京：中国标准出版社，2006.

[10]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.饲料中水分的测定[S].北京：中国标准出版社，2015.

[11]Van Soest P J，Robertson J B，Lewis B A. Methods for dietary fiber，neutral detergent fiber，and non-starch polysaccharides in relation to animal nutrition[J]. Journal of Dairy Science，1991，74（10）：3583～3597.