秸稈飼料中的微生物技術運用技巧分析

滕道明，郝明靜，劉召華

（1.江蘇省銅山中等專業學校,江蘇徐州 221116；2.江蘇省徐州市張集中等專業學校,江蘇徐州 221114）

農作物秸稈在地球上比較常見，它是世界上一種非常重要的生物資源，農作物秸稈的地位僅次于煤炭、石油及天然氣，是世界上第四大能源。有相關調查顯示，全世界每年能產生農作物秸稈將近30×108t，我國是世界上的農業生產大國，農作物秸稈生產量每年達5.6×108t，約占世界農作物秸稈總產量的5%，居世界首位。我國農作物秸稈以玉米、小麥和稻谷秸稈為主，在這些農作物秸稈中，約有70%的干物質能為動物的生長提供必要的能量。但從我國目前的情況來看，用作飼料生產的農作物秸稈不足總產量的10%，大多數秸稈都是直接還田或當燃料使用，剩下的農作物秸稈在田間廢棄（我國秸稈利用情況可以參照表1），這不僅浪費了寶貴的生物資源，還對環境造成很大破壞，秸稈燃燒產生的煙塵散發到空氣中會對環境造成很大污染，人在呼吸這種煙塵后，患上呼吸道疾病的概率大大增加，給人民身體健康造成很大威脅。

表1　我國年秸稈總產量以及秸稈的利用情況

農作物在生長過程中，通過光合作用會積累很多糖及粗蛋白質等營養成分，如果對農作物秸稈進行合理加工，用來喂養牛、羊等反芻動物，其可以為這些動物提供充足的營養，對動物的成長十分有利。我國是一個飼料較為缺少的國家，為彌補蛋白飼料的不足，我國每年都會從國外進口很多魚粉解決飼料短缺問題。韓彥艷等（2016）研究發現，使用微生物對農作物秸稈進行轉化能得到很多富含蛋白質及脂肪的菌體細胞，這些菌體細胞是制作飼料的優質原料，并且在使用農作物秸稈制作飼料時，具有生產周期短、營養價值高及可再生、無污染等優點，應用前景非常廣闊。

1　農作物秸稈的成分和化學結構

1.1農作物秸稈的主要成分 我國地大物博，氣候類型多樣，所以農作物種類也比較多，農作物秸稈類型非常多，但主要的農作物秸稈有玉米秸稈、小麥秸稈及稻草秸稈等，這些秸稈的主要成分為纖維素、細胞內含物、半纖維素、粗蛋白及木質素等，這些物質對于飼料來說都具有很高的價值。農作物秸稈中各種物質含量的比例可以參照表2。

1.2農作物秸稈的主要結構 從表1可以看出，纖維素是農作物秸稈中最主要的成分，在自然界中比較常見，其化學結構是n吡喃型葡萄糖通過p-1，4糖苷鍵連接而成的葡萄糖單位聚合體，在微纖維間還有比較牢固的氫鍵連接，對于各種酶也具有較大的抵抗力。半纖維素也是農作物秸稈中含量較高的元素，它是由多種不同的單糖聚合體異源性混合體所組成的，化學結構比較穩定。農作物在生長過程中，半纖維素會逐漸增加，并且參與到植物的生長過程中，能大大增強植物堅實性，但其也會使植物的消化性大大降低。秸稈內纖維素、半纖維素及木質素3種成分緊密結合在一起，相互纏繞形成粗纖維。由于秸稈中這些高分子化合物的化學結構非常牢固，所以對于單胃動物來說，秸稈僅能在單胃動物的盲腸中利用微生物力量進行簡單酵解，但酵解量非常有限，滿足不了動物對于營養物質的需求，所以農作物秸稈只能用來喂養牛、羊等反芻動物。

表2　我國主要農作物秸稈類型的主要成分含量%

2　利用微生物技術對秸稈進行處理的方式

2.1青貯 要想讓微生物發揮應有的作用，必須在合適的溫度條件及密閉環境中，利用厭氧菌的發酵作用產生一個酸性環境，抑制和殺滅各種腐敗微生物的生存和繁衍，達到對秸稈中營養成分保留的作用。利用青貯法對農作物秸稈進行處理的方法比較簡單、可靠，并且成本低，所以應用比較廣泛。使用青貯法制作的飼料氣味酸香、營養成分含量非常高，并且柔軟多汁、適口性好，動物在食用這些飼料后很容易消化吸收，在冬春季節可作為動物的一種優良青綠多汁飼料供動物食用。使用青貯法制作飼料的方式非常適合含糖量較高的秸稈類型，但秸稈中的粗纖維卻無法分解，秸稈的化學成分并沒有改變，所以使用青貯法得到的飼料氨基酸以及蛋白質的含量比較低。使用青貯法制作飼料時要在玉米青苗期收獲，用鍘刀將玉米稈切成3～5 cm的小段，加入少量尿素，攪拌均勻，裝入專用的青貯池中，一個多月之后便可用來飼喂動物。

2.2微貯 微貯指的是把秸稈放入密閉容器中，加入一些微生物菌種進行發酵，經過一段時期的發酵得到營養物質的類型。在使用微貯法制作飼料過程中，活干菌能把木質纖維轉化為糖類物質，使容器內的pH值降低到4.5～5.0，在這樣的環境下，丁酸菌與腐敗菌不能進行正常生長繁殖，這樣能把黃干的農作物秸稈變為質地松軟、酸香可口的粗飼料。微貯技術比較適合分含量低的秸稈類型，這種秸稈類型一般不適合采用青貯法進行發酵，使用微貯法能達到較好的發酵效果。在對農作物秸稈進行微貯發酵后，秸稈的采食速度提高40%左右，秸稈可消化率提高35%左右，秸稈采食量也能夠增加30%左右，秸稈的有機物消化率增加30%左右。利用微貯法制作出的飼料能對動物腸胃的生態平衡進行改善，對于動物成長和發育效果顯著，但使用微貯法制作飼料也有一定的局限性，比如生產周期過長，只能夠為反芻動物制作飼料等。

2.3菌體蛋白生物 把農作物秸稈放置到特定的環境中，加入生化飼料發酵劑使微生物大量繁殖，能合成游離氨基酸和菌體蛋白，增加農作物秸稈的可食用性，并且農作物秸稈的營養價值也能得到極大的提高。根據劉融等（2017）的研究發現，在對農作物秸稈進行發酵時，使用綠色霉菌和飼料酵母能達到很好的發酵效果，可以使飼料中的單細胞蛋白質達到30%以上，纖維素轉化率也能夠達到50%以上，大大提高秸稈中纖維素的營養價值。農作物秸稈中粗蛋白的含量比較低，約為3%左右，秸稈中纖維素被分解菌分解為葡萄糖，酵母能吸收這些營養物質，產生更多的單細胞蛋白質。俄羅斯學者曾經用果膠酶及纖維素酶等對農作物秸稈進行處理，得到的每1 t干物質中的蛋白質含量達100 kg左右，糖分含量增加111%，農作物秸稈濃縮物飼料蛋白質含量達到12%，糖分含量能夠達到8%，總蛋白質含量也能增加135%，使用農作物秸稈的濃縮物喂養奶牛，奶牛日產奶量比沒有使用農作物秸稈濃縮物喂養的奶牛高0.9 kg，使用秸稈濃縮物喂養奶牛能使每頭奶牛的年產奶量比正常產奶量高300 kg左右。

表3　微生物秸稈發酵菌液的配置表

2.4使用微生物進行秸稈發酵的工藝 使用微生物進行農作物秸稈發酵的工藝有很多種，主要包括厭氧菌發酵、需氧菌發酵、固體發酵及液體發酵等，目前使用比較廣泛的發酵方式為厭氧菌固體發酵方式。對農作物秸稈進行厭氧菌固體發酵的工藝流程如下：首先把厭氧菌菌劑溶于水或者1%的蔗糖液中，在這種環境下，菌種能很快復活，然后把農作物秸稈切碎或者進行反復揉搓，秸稈長度不同，適用的動物喂養類型也有很大區別，用于養牛的秸稈長度最好在6 cm左右，用于養羊的農作物秸稈長度最好在4 cm左右，因為農作物秸稈的長度對于秸稈鋪平、壓實程度以及秸稈的二次發酵程度有很大的影響。秸稈入窖時先在窖底輔放20～30 cm厚的秸稈，均勻噴灑菌液水，壓實后再輔放20～30 cm厚秸稈，再噴灑菌液壓實，直到高于窖口40 cm再封窖。在農作物秸稈的表層蓋上塑料薄膜，在上面再撒20～30 cm的秸稈，上面再覆上土，土層厚度為15～20 cm，最后密封發酵。在對農作物秸稈進行發酵時，把控制秸稈內水分含量在70%左右，這樣的濕度對于秸稈發酵比較合適，秸稈鋪平、壓實程度對秸稈的厭氧程度及厭氧狀態維持影響較大，在開窖后也能對秸稈進行層層取料，減少農作物秸稈的有氧發酵。在每次取料完畢后，要保證秸稈密封，必要時可以在秸稈表面蓋一層塑料膜，盡量減少秸稈與空氣的接觸，降低秸稈的二次發酵程度。根據劉融等（2017）的報道發現，在進行秸稈發酵時，使用高纖維素酶產生菌Tri-choderma ressi TB9701與飼料酵母菌混合，對秸稈進行培養，能夠使其轉化為單細胞蛋白。麻名漢等（2017）的報道表明，在進行秸稈發酵時，使用白酒槽底物中的飼料蛋白轉化菌株8503以及8505組成的混合菌發酵體系轉化酒槽，能大大提高秸稈中的纖維素降解率和蛋白的轉化率。

3　使用微生物技術制作秸稈飼料的應用效果

3.1反芻動物 為了研究微生物秸稈飼料對于反芻動物的喂養效果，李鳳嬌等（2016）利用纖維復合酶處理過的半干貯玉米稈喂養肉牛，結果發現，肉牛與正常喂養草類的肉牛相比增重效果非常明顯，喂養微生物秸稈飼料的肉牛平均日增重能達2.5 kg，比喂草組的肉牛多增重20%，使肉牛飼養業的經濟效益增加40%以上。在肉羊進行暖棚全舍飼養的條件下，冬季使用農作物秸稈微貯飼料使肉羊平均日增重達145 g左右，比使用普通秸稈飼養的肉羊多增重50%以上。奶牛在喂養農作物秸稈發酵的飼料之后，日產奶量比喂養普通農作物秸稈的奶牛多15%。這說明微生物秸稈飼料對于反芻動物來說具有很高的營養價值，喂養微生物秸稈飼料的動物日增重量與產奶量都得到顯著提高，喂養效果顯著。

3.2微生物秸稈飼料喂養兔子 利用微生物飼料喂養肉兔結果發現，喂養微生物飼料的肉兔日均增重量低于喂養普通草類的肉兔，兩組肉兔間的日均增重量對比差異不顯著（P＞0.05），這說明微生物秸稈飼料對兔子來說營養價值不高，兔子不能對微生物秸稈飼料中的營養物質進行充分吸收，微生物秸稈飼料對養兔業意義不大。

3.3養豬業 根據曲魁選等（2017）的研究，使用微生物秸稈飼料喂養豬，每頭豬的平均日增重量為（0.58±0.14）kg，與普通喂養的豬日增重接近，并且還能從試驗中發現，實驗組對于豬飼料的利用率比較高，與對照組差異顯著（P＜0.05）。使用秸稈發酵飼料喂養生長豬，豬平均日增重及飼料轉化率均明顯高于對照組，兩組差異顯著（P＜ 0.05）。

3.4養雞業 使用微生物技術對農作物秸稈進行發酵后，飼料中含有很多有益菌群，雞在食用了含有有益菌群的飼料后，能促進自身胃腸道生態平衡，降低腸道疾病發病率。賈琳等（2017）人研究發現，復合菌劑發酵的農作物秸稈對肉雞增重效果不明顯，但未發酵的農作物秸稈粉會影響肉雞生長發育。

4　使用微生物發酵農作物秸稈飼料的應用前景

農作物秸稈的來源非常廣泛，使用微生物發酵農作物秸稈的原材料非常容易獲得，并且秸稈生長速度非常快，價格也不高，利用微生物發酵農作物秸稈的過程也比較容易控制，飼料中蛋白質含量比較高，營養價值豐富，發展前景非常廣闊。利用混合菌種對農作物秸稈進行發酵能使飼料中的蛋白質含量顯著增加，對改善蛋白質品質及平衡飼料中氨基酸的組成意義重大，使顯著提高飼料中氨基酸含量。在使用混合菌對農作物秸稈進行發酵后，還能消除農作物秸稈的怪味，使飼料具有弱酸香味，對于改善農作物秸稈的適口性效果顯著，大大提高農作物秸稈的營養價值，彌補我國蛋白質飼料短缺問題，所以微生物發酵的秸稈飼料具有很高的經濟效益與社會效益。目前來看，我國對于農作物秸稈的使用效率非常低，因此，開發微生物秸稈飼料的研究潛力非常大，使用微生物技術對農作物秸稈進行發酵是我國農業生物技術的重要組成部分，我們要對微生物發酵秸稈技術進行進一步的研究和應用，使我國在秸稈利用方面獲得更大的經濟效益和社會效益。

[1]韓彥艷，杜軍華，刁治民.微生物技術在秸稈飼料中的應用[J].青海草業，2016，20（3）：22～ 28.

[2]賈琳，劉楊，張智理，等.秸稈生物預處理技術現狀及研究進展[J].煤炭與化工，2017，40（4）：30 ～ 32.

[3]李鳳嬌.秸稈微貯飼料的調制加工與安全飼喂技術[J].浙江畜牧獸醫，2016，42（4）：30.

[4]劉融，王宵.秸稈飼料化技術的方法、發展前景及應用阻力[J].畜牧獸醫科技信息，2017，（6）：1344.

[5]麻名漢.酒糟秸稈微生物飼料對肉牛的育肥效果[J].畜牧獸醫科技信息，2017，（3）：176.

[6]曲魁選.淺析多菌種組合微生物發酵降解劑處理飼料工藝[J].中國化工貿易，2017，9（9）：233.