秸秆饲草料产品加工工艺及提质增效策略探讨

李茂春，李 雄，苏文璇，刘晓琳，姜时保，李念高，龙谷良

（1.岳阳市农业科学研究院 岳阳 414000；2.湖南省畜牧兽医研究所 长沙 410131；3.岳阳市农业农村事务中心 岳阳 414000；4.岳阳时瑞来饲料有限公司 岳阳 414400）

我国拥有丰富的农作物秸秆资源。据统计，仅湖南省农作物播种面积就有1.2 亿多亩、年产秸秆4000 万多吨[1]。秸秆饲料，是指以水稻、油菜、玉米等农作物秸秆粉碎并进行加工而成的纤维饲料，主要用作反刍动物的饲料。农作物秸秆具有粗纤维含量高、消化率低、可利用养分少、适口性差等缺点。农作物秸秆经物理、化学和生物加工处理后制成秸秆饲草料产品，其营养品质可显著提升。但是目前丰富的秸秆资源未能高效地转化为秸秆饲草料产品得到高值利用，秸秆饲草料产业亟待转型升级[2]。本文针对当前我国秸秆类饲草料产品的加工现状和工艺、产业发展瓶颈、驱动秸秆饲草料产业提质增效因素进行论述，为保障畜牧业健康可持续发展提供重要依据和科技支撑。

1 秸秆饲草料产品加工现状

2015 年湖南省秸秆资源理论总量大约为4912.36 万吨，实际可收集资源量为3632.23 万吨[3]。秸秆资源以肥料化利用为主，饲料化利用在已利用秸秆中所占比例仅23.42%[4]。究其原因，秸秆具有纤维含量高、矿物质和蛋白质含量低及适口性差等缺点，因此通过各类理化生方法对其进行加工生产是提高秸秆饲料化利用的重要途径。秸秆饲草料产品加工是指以玉米、稻谷、小麦等农作物在籽实收获后获得的农业生产副产物为原料，通过收获、加工、贮藏、检测等过程，生产出符合一定质量标准、方便流通的秸秆饲草料产品的过程[5]。目前，秸秆饲草料产品加工技术主要有微生物发酵处理法、化学处理法和物理处理法，其中秸秆微贮成为了近年来国内外的研究热点。

2 秸秆饲草料产品加工工艺

2.1 物理加工工艺

2.1.1 揉丝打捆技术

揉丝打捆技术利用揉搓机将秸秆等击打粉碎后揉搓成丝条状，再通过饲草压捆机加工成高密度草捆。机械处理后得到的絮条状饲草产物表皮结构遭到破坏，柔韧度与膨化度增强，便于后续一系列加工贮存。也可直接饲喂，其适口性与消化率已得到一定程度改善。

2.1.2 粉碎压粒技术

粉碎压粒技术在将秸秆经机械加工粉碎成3～5 厘米的碎段后，堆放一段时间，添加精饲料、维生素、非蛋白氮等营养剂用机器制成颗粒饲料。加工过程中秸秆的物理性状改变，适口性与消化率增强，进而促进了反刍动物采食量的提升。添加剂的使用一定程度上提高了饲料品质，达到了平衡饲料中各种营养元素的目的。该技术可操作性强，适用范围较广，减轻了秸秆饲草料包装及运输的负担，能有效促进秸秆利用率的提升。

2.1.3 高温压块技术

高温压块技术是将秸秆粉碎至一定长度后，除尘并装入饲草料压模机内，通过高温高压对原料进行压制，并持续12～15s，然后将压力瞬间释放，从而缩小秸秆的总体积并稳定其营养成分。压块后经晾晒的秸秆饲草料密度大、占用空间小，便于运输与储存，有助于解决冬季饲草料短缺问题。

2.2 化学加工工艺

2.2.1 氨化处理技术

氨化处理技术指将液氨、尿素或碳铵注入一定含水量的秸秆中，再将秸秆堆密封在塑料薄膜或特制容器内，使其发生一系列化学反应。氨化过程中，秸秆中木质素彻底变性，含氮量及粗蛋白质含量增加，经过适当时长氨化处理后，秸秆饲草料质地柔软，散发糊香味且适口性良好[6]。氨的使用可防除杂草，家畜食用氨化秸秆饲草料后，畜粪肥效提高。氨化处理技术的关键点: 一为秸秆含水量的控制，二为氨水浓度的确定，最后还需注意氨化时间的长短与当地温度呈负相关。

2.2.2 氧化处理技术

秸秆饲草料的氧化处理剂一般为H2O2、O2与O3，此类氧化剂可降解秸秆原料中大部分木质素与半纤维素，氧化处理过程安全无毒，但氧化剂耗费量较大，成本难以控制，因此不适于推广。

2.2.3 碱化处理技术

碱化处理秸秆原料时，碱类物质中OH-离子能削弱半纤维素同纤维素之间的氢键及木质素与半纤维素之间的酯键，使纤维素膨胀，从而提高秸秆饲草料产品的消化率，同时适口性也得到改善[7]。目前生产实践中广泛使用氢氧化钠、熟石灰与氨水等碱。试验表明，将秸秆浸入1.5%浓度氢氧化钠溶液中处理30～60 分钟，可使秸秆中粗纤维消化率达到较高标准[8]，但氢氧化钠的过量使用容易造成局部土地盐碱化。相较而言，熟石灰法处理秸秆成本低且对环境友好，因而得到更广泛使用，也可用氢氧化钠熟石灰混合液处理，使家畜体内元素更为均衡。使用氢氧化钙碱化秸秆时，须密封保存碱化剂，以防与空气中CO2接触生成碳酸钙。

2.2.4 稀酸处理技术

该处理方法使用0.5%～1.0%浓度的稀酸，包括硫酸、盐酸、醋酸等，酸性物质能破坏秸秆中纤维素的结构，高温下将稀酸与秸秆原料充分混合，秸秆中纤维素与半纤维素更容易被酶水解为单糖。稀酸处理加工秸秆效果可观，但对反应容器材质要求较高，有待进一步研究利用。

2.3 生物加工工艺

2.3.1 青贮技术

秸秆饲草料的青贮技术是将秸秆原料切割后置于青贮窖中，在密闭的条件下控制乳酸菌厌氧发酵使原料保持多汁富养分状态而长期贮存的秸秆加工技术。制成的青贮秸秆饲草料柔软多汁、营养丰富且保质期长，是反刍动物的优质过冬食粮储备[9]。优质青贮饲草料的制作主要包括收获、摊晒、切短、装窖、封顶五道工序，需注意控制原料水分含量为65%～70%且具有适度糖量，原料尽量切短压实以便微生物活动与家畜采食，后期装窖封顶需迅速进行且严防透气，为乳酸菌的繁殖提供稳定的酸性厌氧环境。开窖后取样检测，主要观察以下性状：（1）颜色是否青绿有光泽；（2）气味是否芳香不刺鼻；（3）质地是否湿润紧密；（4）原料茎叶是否基本维持原有形状。

2.3.2 微贮技术

秸秆微贮即把含水量不同的各种青、干作物秸秆原料，经手工或机械操作均匀喷洒微生物菌剂，进行厌氧发酵制作的过程[10]。秸秆发酵活干菌成本低廉，复活操作便利，高效复合菌产生的酶能将秸秆原料中木质纤维素类物质大幅降解，并转化为大量有机酸，降低秸秆碎段pH 值，抑制其他有害微生物的生长，最终有效延长饲料的储存时间[11]。秸秆微贮可提高原料的消化率与营养价值，将其转化为无害适口的优质饲草料，对畜牧业发展具有重要意义。

此外，还可将理化生三类加工工艺复合，单一的处理方法往往难以达到理想效果。物理粉碎能增加原料的反应面积，为后续生化物质的作用发挥创造相应条件。氧化剂等的处理可破坏秸秆原料中木质素的结构，经化学处理后，微生物的加工效率进一步提升。复合处理综合了各工艺中优势处，能够显著缩短反应时间，并最大程度减少原料中糖分损失。

3 秸秆饲草料产业发展“瓶颈”问题

秸秆饲草料加工技术在生产实践中难以得到推广，受困于以下“瓶颈”问题。

3.1 农民劳动强度大，人工成本高

农作物副产品秸秆具有体积蓬松、采集困难的特点，而我国秸秆收采机械化程度并不高，即便采用成本较高的机械捆扎方式，后续运输工作仍依赖高强度的人力劳动。秸秆收集利用的成本远高于所得经济效益，导致农户工作积极性普遍不高。

3.2 加工技术存在局限性，有待改良

物理处理法虽然能实现秸秆木质素软化水解，但是这种方法要求设备性能较为先进，进而加大了生产成本。化学处理法中的碱处理法需要使用大量的碱，经碱处理后需用水进行冲洗，且用水量较大，不仅造成水资源浪费，还会污染环境。生物处理法中青贮窖的建设需要占用较大地块，投入较多资金；微贮技术操作不当容易引起饲料发霉腐败。而农户自身经济方面抗风险能力较弱，新技术的引进工作难以深入进行。

3.3 缺少促进秸秆原料饲料化利用的鼓励政策与资金投入

目前国内各地还未建设健全秸秆饲草料储运相关配套设备与服务体系，农户与企业受益较少，导致秸秆加工转化能力不强，秸秆加工产业化发展严重滞后。

这些瓶颈问题使我国秸秆资源潜在的产业优势不能很好地转化为经济和生态优势，因此，要从根本上改善秸秆饲草料加工技术的推广应用现状，加快秸秆加工产业化发展，秸秆饲草料产业必须提质增效转型升级。

4 秸秆饲草料产业提质增效转型升级的核心驱动力

4.1 科技创新是秸秆饲草料产业转型升级的决定力量

推动秸秆饲草料产业持续高质量发展的关键因素是科技创新。（1）技术创新。秸秆饲草料产业的加工技术牵涉到工科机械、动植物微生物学、农资的开发利用、动物营养学等诸多学科领域，因此技术水平的提升需要多学科联合攻关。对新兴加工技术的整合完善、宣传示范与大力推广可加速实现技术向产业生产效能的转化。（2）发展模式创新。在秸秆饲料化发展中，我们应立足地区饲料产业的发展特征和特性，以农业面积大的乡镇企业为发展重点，充分发挥当地的资源禀赋和生产优势，重点加强农作物、牧草等秸秆规模化基地建设，保障不同地区都拥有鲜明的地域特色。（3）推广模式创新。目前国内秸秆饲草料转化技术基层推广人员数量少，技术扩散缓慢，推广力度与强度还有较大上升空间。除利用传统宣传方式外,应顺应时代发展大力拓宽宣传推广渠道，契合当下农户信息需求，充分利用各大短视频与公众号平台，发布秸秆饲草料加工利用最新技术讯息，创新推广模式使技术推广效率得到充分提升。

4.2 人才队伍建设是秸秆饲草料产业转型升级的核心基础

人才资源是支撑产业发展的第一要素和根本源泉,是适应新常态经济下新发展和知识经济竞争冲突中不可替代的战略资源,是决定产业转型升级竞争力的核心基础。因此，必须要把人才队伍建设升至与保障草地生态与食物安全同等重要的战略高度，加强人才生态环境建设。（1）坚实的平台资源是秸秆饲料加工专业人才培养的基础[12]。要明确加大科研平台建设资金投入的必要性，加大培养强度,同时抓好培养质量,积极加强与各大高校及科研院所的产学研合作联系,集成多方资源共建特色产业协同创新平台，为秸秆饲草料产业的高质量发展提供知识储备与科技支撑。（2）畅通人才培养渠道是吸引秸秆饲料加工专业人才的关键。要着力探索人才科技创新激励机制并制定出台相关实施方案，持续有效地激发秸秆饲草料产业相关科学技术工作者创新研发的主观能动性与积极性，突破人才培养瓶颈，为优秀人才的脱颖而出铺路搭桥。

4.3 社会可持续发展及市场需求是秸秆饲草料产业转型升级的重大契机

本世纪以来各项生命科学技术蓬勃发展，我国农牧业开发生产规模逐年扩大，在实际生产实践中，为降低成本、将经济效益最大化，多种化学加工副产品与农药被大量投入使用，此类物质具有生物累积性，导致土壤中的有害物质不断蓄积，并通过生物富集与食物链不断迁移转化，最终降低农产品质量，造成化学污染公害问题[13]。秸秆饲草料加工处理技术中秸秆碱化处理等化学加工方法易造成环境浸染，要重点关注生物技术的研发、推广和应用，通过生物基替代化石基材料，能从根本上实现本质减排和固碳，这是秸秆饲草料产业转型升级的重要技术发展方向。

5 未来秸秆饲草料产业发展的方向

饲料是畜牧业发展的基础之一，秸秆饲料是现代农业发展的一个标志。随着政府对家禽和牛羊等反刍动物养殖的高度重视，养殖业不断发展壮大，导致饲草料供应不足。为推进秸秆饲草化利用，把秸秆饲草料的发展与国家可持续发展紧密结合,今后应主要关注以下几个方面：

5.1 加快秸秆饲草料产品生产体系建设

秸秆饲料化标志着现代生态循环农业发展，但其生产成本高、加工技术落后是制约其发展的重要瓶颈，无法保障优质的秸秆饲草料产品的产出，秸秆的饲料化高值利用势在必行。（1）科学配制秸秆饲料。重点研发营养全面的牛羊饲料、青贮技术、微贮技术和科学管理技术，提升秸秆的营养价值，提高秸秆饲料利用率。（2）优化秸秆的收集和运输。建设秸秆收储中心和收储站点，推进秸秆离田回收利用。各职能部门多方统筹资金，调动各打包作业队建设收储站点的积极性，切实解决秸秆打捆后的临时存放难题。（3）提高农作物秸秆饲料化处理水平和利用率。农作物秸秆在收获、打捆及加工过程对机械化水平要求较高。在大部分农村，没有合适的机械加工设备，仅靠人工处理秸秆致使劳动强度大、效率低、质量差。因此，一方面要利用政策倾斜和价格优势加强对农机设备的推广和普及，另一方面要对农机设备进行改造，提高设备性能，从而对饲料进行合理有效的加工，保证秸秆营养不流失而被充分利用从而提高秸秆饲料化利用效率。

5.2 加大秸秆饲草料产品加工工艺的科技创新投入

科技创新将成为我国秸秆饲草料产业转型升级的新动力。将秸秆转化为高附加值的商品，需要大量的科技投入。农作物秸秆虽然具有储量大、可再生的优点，也具有结构复杂，难降解，作为牛羊饲料具有营养价值低、消化率低的缺点。因此，加大科研投入力度，不断提高秸秆高值利用技术经济性，从而保障秸秆高值利用。科研单位以及企业要加强秸秆生物质转糖工艺基础研究、秸秆蛋白质工程、秸秆昆虫生物质蛋白转化、秸秆菌体蛋白生产工艺研发与产业线建设，助推秸秆生物质资源化利用技术和产业发展。大量的科技投入，助力秸秆饲料产业繁荣发展，助力畜牧业养殖规模进一步扩大。

5.3 加强秸秆饲料化高值利用循环农业发展模式建设

当下，循环农业是未来农业的发展趋势。对于大量的农作物秸秆，有专家提倡“秸秆还田”，但是这种方式容易引发损害土壤、产生病虫害等危害[14]。而对农作物秸秆进行粉碎物理、化学、生物加工，转化为秸秆饲料养殖牛羊等草食动物，将农作物秸秆变废为宝，不但提高了资源利用率，而且符合循环经济的思想。循环产业链通过减少秸秆焚烧和化肥使用减轻环境污染，充分改善空气质量和土壤土质，利用高科技手段回收利用羊粪制成肥料，避免了对生态环境的破坏，也提高了农产品品质[15]。因此，为提升农作物秸秆综合利用，必须建立从秸秆饲草料产品、畜禽健康养殖、有机肥快速发酵、有机肥牧草/蔬菜/水果/水稻循环农业生产模式建设。

5.4 建立“政府引导、企业主导、科研院所科技创新投入”的产学研良性发展环境

秸秆综合利用必须把政府引导和企业主导作为基本原则，依托科技创新，推动秸秆综合利用产业升级，营造产学研良性发展环境。（1）政府层面要政策支持。政府要研究制定切实可行的政策，鼓励与引导多方参与秸秆综合利用。要大扶持建立规模化的秸秆饲料化加工利用企业，建设必要的秸秆收获、捡拾打包、储运场地，发展秸秆收集、运输等合作组织[16]。（2）科研院所层面要技术支持。科研院所要进一步加强秸秆饲料加工利用技术的研究和创新，加快秸秆机械化利用的设备研发，开发出具有较高科技水平及易于农民掌握和接受的秸秆青贮饲料加工方法，形成行业标准，并推广工艺技术。（3）企业层面要资金支持。企业需要大力投资秸秆饲草料产品的研发和生产，加快形成以科技创新为支撑的秸秆饲草料产品发展新格局, 延长产业链,准确定位、科学引导,从而实现秸秆饲草料产业提质增效转型升级的目标。只有建立“政府引导、企业主导、科研院所科技创新投入”的产学研良性发展环境，秸秆饲草料产业才能取得蓬勃发展。