秸稈飼料化利用的研究進展

張晉愛，史澤根

（朔州職業技術學院，山西朔州 036002）

秸稈是農作物收獲籽實后的剩余部分，是成熟農作物莖葉部分的總稱。秸稈中含有一半以上的光合作用產物，富含氮、磷、鉀、鈣、鎂等礦物元素、有機質和纖維素等（呂中旺等，2018）。我國是農業大國，具有豐富的秸稈資源，占世界秸稈總產量的20% ～30%（王紅梅等，2017）。但大部分農作物的秸稈利用率較低，多數作為能源焚燒或隨意堆積、丟棄和掩埋，造成了資源的大量浪費和對環境的污染，影響了農業的可持續發展和農村居住環境的美化。數據表明，發達國家如美國的秸稈綜合利用率達到90%，英國達到70%，而目前我國秸稈飼料化利用率僅占可收集資源量的20%（相姝楠，2017），秸稈飼料化利用具有廣闊的發展前景。

秸稈普遍存在質地粗硬、適口性差、采食量低、消化率低、營養價值不高等缺點（Olukomaiya等，2020 ；Huang 等，2018），需要通過物理、化學和生物等技術對其進行加工后才適合飼喂畜禽，同時可以提高秸稈利用率。

因此，本文綜述了我國目前飼料化秸稈的生產現狀、營養品質、加工技術及應用現狀，并提出相關建議，旨在為推動秸稈飼料化高效應用提供理論支持。

1 主要秸稈飼料化利用現狀

2021 年全國農作物秸稈利用量6.47 億t，綜合利用率達88.1%，其中飼料化利用量達1.32億t，飼料化利用率達18%，飼料化利用市場主體占比最高，達到76.9%。根據楊傳文等（2023）采用草谷比法估算的農作物秸稈資源分布顯示，小麥（1.66×108t，占比21.45%）和玉米（2.64×108t，占比31.45%）秸稈仍舊是主要的農作物秸稈種類。秸稈資源量排名前三的為黑龍江、河南和山東三省，與糧食產量成正比，其中，小麥秸稈主要分布在華北地區，玉米秸稈主要分布在東北和華北地區。

石祖梁等（2017）研究發現，玉米肥料化、飼料化利用率較高，分別為43.75%、36.43% ；小麥秸稈以肥料化利用為主，分別為74.5% 和69.0%，僅8.45% 和8.63% 作為飼料化使用；豆類秸稈飼料化利用量最高，分別占比68.2% 和44.94%。

不同作物秸稈的物理特性不同，營養價值有較大差異，部分還存在抗營養因子或有害物質，在推動秸稈飼料化利用過程中應選取適宜秸稈或者開發改善其品質的加工技術以滿足動物的營養需求。

2 不同品種秸稈的營養及飼料化應用

2.1 玉米秸稈 據美國農業部2019—2020 年統計，中國玉米產量占全球比重的23.32%，排名第2（張海峰等，2021）。玉米秸稈可作為反芻動物的“粗飼料”，但其粗蛋白質含量低（9% 左右）、纖維素含量高，直接飼喂適口性差、消化利用率低。為提高玉米秸稈的消化率，一般將玉米秸稈制成青貯或黃貯飼料，增加其有機酸、蛋白質含量，降低纖維素、半纖維素和木質素的含量，使其更利于牛羊消化吸收。飼喂肉牛、奶牛、羊等動物后發現，在肉牛生產中添加玉米秸稈黃貯飼料對日增重和養殖利潤的增加效果顯著（肖躍強等，2020）。與干秸稈相比，飼喂青貯秸稈的肉牛平均日增重顯著提高（韓振強等，2023）。飼喂全株青貯玉米可以使奶牛日均產奶量多0.77 kg（靳曉麗和呂信，2019）。與玉米黃貯相比，全株玉米青貯可顯著提高奶牛的平均日產奶量、乳蛋白含量及奶牛平均日采食粗料量、平均日產奶量、乳蛋白率、乳脂率和乳糖率（王繼紅等，2020）。陳平等（2023）研究發現，飼喂青貯玉米組羊營養物質表觀消化率較高。

2.2 小麥秸稈 小麥秸稈中含有豐富的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗纖維，粗蛋白質和粗脂肪含量較低，并含有少量的鈣和磷（袁文煥等，2018）。國家糧油信息中心統計，2020/2021 年度（6 月至次年5 月）我國小麥飼用量3800 萬t（陳康等，2021）。小麥收獲后即可收集秸稈制作青貯飼料，含水量高達70% 左右（趙愛之等，2020），改善了小麥秸稈適口性不好的缺點，提高秸稈利用率。因此，在日糧中使用小麥秸稈替代玉米可以減少畜牧業對玉米的依賴，從而降低飼料成本。李海前和李學釗（2021）研究表明，肉牛加喂發酵過的小麥秸稈日增重0.60 kg，比對照組高出0.20 kg，養殖收益對比明顯。陳化靚等（2023）研究發現，肉羊加喂發酵過的含有中草藥的小麥秸稈，養殖收益對比明顯。

2.3 豆類秸稈 常見豆類的葉和莖也是常用飼料，如大豆、綠豆和黑豆等。豌豆藤是一種很有價值的青貯飼料。豌豆秸稈和手工收獲的大豆秸稈比谷物秸稈具有更高的飼養價值，但回收起來相對困難。大豆秸稈可以放牧、青貯或干燥制成干草。其葉子對牛適口性強，具有很高的營養價值和良好的消化率。扁豆纖維含量高（30% ～40%），但粗蛋白質含量較低，以干物質計算不到10%，品質優于小麥和其他谷物，在瘤胃中可高度降解（Haile 等，2017）。何天駿等（2018）采用青貯蠶豆秸稈飼料飼喂湖羊，顯著提高了湖羊的采食量和進食速度。豆類秸稈還可減少谷物使用量，提供了重要的環境、社會、經濟優勢（Calles 等，2019）。

2.4 向日葵秸稈 向日葵秸稈中的營養成分遠超于豆科、禾本科干草，特別是鈣含量較高。牛日糧中添加向日葵秸稈可增加牛的采食率，還能提高料肉比，促進牛的日增重，減少成本投入（米文華，2019）。合理投喂向日葵秸稈飼料能有效提高羊的采食量，利于羊的增重與生長，增加出欄率（賈軍和烏仁塔娜，2021）。

3 不同秸稈飼料化加工技術

雖然秸稈具有一定的營養價值，適于飼喂動物，但同時也存在很多問題。如谷類秸稈缺乏蛋白質，細胞壁占干物質的80%，是反芻動物的一大能量來源。但瘤胃微生物消化細胞壁多糖（纖維素和半纖維素）的能力受酚類和木質素等的限制。小麥和大豆中含有抗營養因子。考慮到上述問題，開發了許多秸稈加工技術來提高秸稈的利用效率。

3.1 物理處理法 物理處理法一般指采用破碎、剝落、蒸煮、壓塊和膨化等物理手段改變秸稈的物理特性，不影響其化學成分。一般在秸稈飼料化過程中，先采用物理處理法作為預處理，破壞秸稈細胞壁和纖維結構，提高表面積，進一步增加秸稈利用率，提高后續處理的有效性。Akobi 等（2016）研究表明，壓塊可降低木質纖維素的顆粒尺寸和結晶度，提高生物質糖可用性的表面積。蒸汽爆破技術可有效提高玉米秸稈體外培養的酶消化率，促進微生物定植（Wang 等，2020）。

3.2 化學處理法 化學處理包括堿化、酸化、氧化和氨化。堿化法、酸化法和氧化法由于污染嚴重、成本高等原因尚未得到廣泛應用。氧化法一般是使用臭氧或過氧化氫處理，增加秸稈和酶的接觸面積，對技術要求高、成本高，適用范圍較小（王佳，2022 ；王雨晴等，2019）。氨化法是化學加工中常用的一種方法，在提高秸稈消化率的同時可以補充氮源。但液氨和氨水運輸非常不方便。上述方法可以結合使用。如秸稈中的木質纖維素含量為80% ～95%。其水解性能較差，阻礙了能量回收和揮發性混凝土降解的吸收和降解，可采用中溫厭氧消化和尿素加硝酸鹽預處理（Chen等，2019）。

3.3 生物處理法 生物處理法則是利用微生物或酶對秸稈進行處理，制備營養價值更高、適口性更強的飼料加工技術。主要方法包括發酵、青黃貯、微貯、酶水解等。發酵技術可以通過多種微生物形成的微生態發酵池來轉化秸稈中豐富的營養物質。王朝等（2020）研究表明，由木霉和釀酒酵母菌發酵的玉米秸稈粗蛋白質含量最高，達到13.23%。青黃貯利用秸稈自身的有益菌發酵產生乳酸，有效抑制腐敗細菌的生長，提高秸稈的營養價值，保證了飼料的安全和長期保存。微貯技術與青黃貯技術類似，將秸稈置于密閉環境內，添加不少于一種的微生物菌劑進行繁殖發酵，降解秸稈中的纖維素和木質素，提高牛羊采食率和生長性能。利用酶水（纖維素酶、半纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶等）降解秸稈中的纖維素和木質素等難吸收物質可以提高秸稈的營養價值。

4 結論及展望

雖然我國作物秸稈產量大，但秸稈飼料化利用率較低，影響秸稈飼料化利用的限制因素主要有以下幾點：（1）秸稈銷售價格較低，農民收集意愿較低；（2）秸稈營養成分受地域、環境、栽培技術影響較大，良莠不齊，甚至部分存在霉變、生物毒素等質量安全問題，難以保證穩定的秸稈供應；（3）飼料加工仍存在成本投入高、步驟復雜、需要大型設備等問題；（4）現有的飼料加工技術對秸稈營養價值提升有限，仍大多沿用較為傳統的青貯、氨化、微貯等技術。

針對上述限制因素，提出的對策如下：

（1）加快秸稈- 飼料產業全鏈條化，增強種植端和養殖端的緊密聯系。鼓勵養殖企業或飼料加工企業與種植企業、農戶等簽訂訂單式合作，加工生產穩定、優質、安全的飼料原料，解決養殖場戶收集難的問題。

（2）加快飼料加工技術的研發，提高飼料營養價值。在現有飼料加工技術的前提下開發新型加工技術，降低加工成本，提高秸稈利用率和營養品質，提高飼喂動物的采食率。

（3）制定秸稈飼料化應用政策，引領其穩定發展。秸稈營養品質和分布地域存在較大差異，應該因地制宜地制定相關鼓勵政策，對從事秸稈飼料化的企業、機構、個人進行獎勵，促進區域性秸稈飼料化利用，增加其經濟和社會效益。

秸稈飼料化不僅可以改善畜牧產品的營養品質，提高經濟和社會效益，同時還可改善環境，促進畜牧業可持續發展。