玉米秸稈飼料化技術利用研究

摘 要：玉米是禾本科一年生草本植物，其籽實和秸稈被廣泛應用于畜牧業。玉米秸稈粗纖維含量高、消化率低是限制其飼用價值提升的主要因素。基于此，在闡述玉米秸稈理化特性及主要利用方式的基礎上，結合實踐，從物理、化學、生物等方面探討提高玉米秸稈利用率的技術方法。

關鍵詞：玉米秸稈；飼料化技術；利用方法

中圖分類號：S816.53 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2023）03-137-4

0 引言

玉米是我國主要糧食作物之一，種植面積大，產量高。特別是近幾年隨著畜牧業的發展，玉米作為各種牲畜的主要能量飼料在我國種植面積逐年上升。玉米秸稈產量約是玉米籽實產量的1.2倍，是我國玉米主產區常見的農業副產品。但受莖稈粗硬、適口性差、營養價值低等自身特性的限制，目前玉米秸稈在我國的有效利用率還不足10%，每年都有大量的玉米秸稈被燒掉，不但造成浪費資源，而且污染環境。而反芻家畜由于其特殊的生理結構，能夠很好地利用秸稈類飼料，特別是對于養牛業來說，玉米秸稈是潛在的巨大飼料資源。

針對玉米秸稈粗纖維含量高、消化率低的特性，生產中人們采用物理、化學、生物等諸多方法提高玉米秸稈的利用率，以求研究出成本低、效果好的玉米秸稈處理方法，目前已經取得了很大進展。

1 玉米秸稈主要利用方式

玉米秸稈作為玉米生產的主要副產品，干物質產量高，資源較豐富，可用作飼料、肥料、燃料等，是用之為寶、棄之為害的農業可再生資源。

1.1 用作飼料

玉米秸稈是反芻動物重要的飼料來源。在玉米籽實剛收獲后，植株莖葉尚青時盡早將其收割，可直接用作牛、羊的青綠飼料，也可將其切碎后進行青貯。例如，在奶牛養殖過程中，青貯玉米秸稈主要作為奶牛的冬季飼料。但在玉米收獲后，隨著玉米秸稈收獲期的推遲，其營養價值會逐漸下降。

玉米秸稈對于非反芻家畜來說，其利用價值不是很大，但將其粉碎后限量添加到豬、雞等畜禽日糧中，具有維持畜禽胃腸正常蠕動，提供能量，刺激畜禽胃腸道發育，刺激畜禽胃液、膽汁、胰液分泌，改善育肥畜禽胴體品質等作用。

1.2 用作肥料

除了用作飼料外，玉米秸稈還可用作肥料。玉米秸稈用作肥料主要有以下兩種途徑。第一，收集玉米秸稈并將其切短后用作各種畜禽養殖場舍的墊料，用來容納畜禽的糞尿；一段時間后，收集墊料和禽畜糞尿并堆放、腐熟，然后用作肥料。墊料和禽畜糞尿堆放腐熟過程中產生的熱量可殺死其中的多種病原菌和害蟲蟲卵，其完全腐熟后可作為優質有機肥料進行土壤改良，保持土壤健康肥沃。例如，在發酵床養豬模式中，玉米秸稈在發酵床墊料中的比例高達70%。因此，將玉米秸稈用于發酵床養豬，可擴寬玉米秸稈資源化利用途徑，提高玉米秸稈的利用價值。第二，將玉米秸稈粉碎后還田。此項技術的優點是可減少土壤水分蒸發，而且秸稈腐爛后會增加土壤中有機質含量［1］。目前，我國耕地農家肥施用量逐年下降，甚至出現不施用農家肥，只施用化肥的現象，嚴重影響了土壤的理化性質。此外，利用秸稈制備的炭基肥是一種修復與改良土壤的優良材料，具有發達的孔隙結構，可有效提升土壤肥力和農作物產量，是當下研究的熱點［2］。但是，如果還田秸稈量過多，可能會造成土壤孔隙變大、植物根系懸空等不良影響。

1.3 用作燃料

我國具有豐富的玉米秸稈資源，用作燃料是其綜合利用的主要方式之一，對緩解能源緊缺、減少環境污染具有重要意義［3］。據統計，每年全國僅秸稈直接燃燒量就達2億多t，每2 t秸稈燃燒就相當于1 t煤燃燒釋放的能量，不僅污染環境，還造成資源浪費［4］。如果把秸稈燃燒釋放的能量利用起來轉化為熱能和電力，必將產生非常大的經濟效益。目前，河北省、山東省等地的秸稈發電廠、鍋爐廠等已經建設完成。另外，秸稈氣化技術在國內也得到了推廣應用，每千克秸稈產生的可燃性氣體可供一個四口之家一天使用［5］。如此不但節約了農民使用液化氣的成本，而且干凈衛生。這對節約能源、提高人們生活質量及改善生態環境等具有重要意義。

2 玉米秸稈飼料化利用技術

玉米秸稈雖然有多種用途，但目前還主要是作為反芻動物的飼料。但玉米秸稈粗纖維含量高、營養價值低等特點，限制了其作為飼料的利用范圍。長期以來，人們主要采用物理、化學和生物等技術措施拓展玉米秸稈的飼料化利用途徑，并取得了一定的研究進展。

2.1 玉米秸稈的物理加工技術

2.1.1 切短、粉碎。將玉米秸稈切短、粉碎后，更便于反芻動物采食，可提高其利用率，并且切短后的玉米秸稈易與其他飼料充分混合，從而使飼料營養更平衡。玉米秸稈切短的程度應根據家畜的種類與年齡而定。就年齡來說，玉米秸稈用于飼喂幼齡家畜時需要切得短一些，用于飼喂成年家畜時可適當切得長一些。就動物種類而言，飼喂牛的秸稈可適當切得長一些，一般以3.0～4.0 cm為宜；飼喂羊的玉米秸稈可適當切得短一些，以1.5～2.5 cm為宜；如果用于飼喂兔子或其他單胃草食性動物，則需要切得更碎一些。玉米秸稈被粉碎后，其纖維素、半纖維素的晶體結構被破壞，并與木質素、果膠等分離，其與消化液的接觸面增加，可被反芻動物更好地消化利用。在牛、羊的日糧中適當添加玉米秸稈，可提高牛、羊的采食量，使牛、羊得到更充足的能量。當然，也不能將玉米秸稈粉碎過細，否則會引發家畜咀嚼障礙，嚴重時還會引起牛、羊消化不良。秸稈粉碎過細還會加快畜禽胃腸道的蠕動速度，使飼料在胃腸道里不能被完全吸收，降低了玉米秸稈的利用率。

2.1.2 制成顆粒。在玉米秸稈收割后，將其自然曬干或人工烘干，必要時可加入適量的添加劑，而后利用飼料制粒機將其加工成顆粒飼料。用玉米秸稈加工成的顆粒飼料表面光潔，硬度適中，且顆粒直徑可控（具體粒徑大小應根據動物的年齡和種類而定）。對于幼齡動物和非草食性動物來說，飼料粒徑應小一些；對于成年動物和反芻動物來說，粒徑可適當大一些。將秸稈制成顆粒飼料，目的是便于機械化飼養，并減少資源浪費。制成顆粒料的玉米秸稈一般也只能用來飼喂反芻動物，對于單胃非草食性動物來說，其消化率仍舊很低，特別是豬和雞對其消化率很低。因此，切忌在其日糧中添加過多的秸稈性飼料，以免影響其對其他營養物質的消化利用。將玉米秸稈制成顆粒飼料過程中的高溫處理，可有效殺死秸稈中的細菌、微生物、蟲卵等，降低飼料霉變生蟲的可能性，有利于畜禽充分消化吸收養分，從而提高飼料的利用率。

2.1.3 膨化。秸稈膨化處理是對玉米秸稈進行切短、加濕等預處理后，先進行高壓蒸汽處理，然后突然降壓以破壞秸稈的纖維素結構，而后向經過膨化處理的玉米秸稈中添加適量的有益微生物，并將其打包、壓實、發酵的一種秸稈處理方式。經過膨化處理的秸稈可保存2年以上。此種方法操作簡單，且經過膨化處理的玉米秸稈木質素結構被破壞，可提高秸稈的適口性和動物對其的消化率。但由于秸稈膨化處理設備一次性投資較大，目前很難在生產中得到大面積推廣應用。

2.1.4 揉碎。揉碎是近年來推出的一種秸稈加工新工藝，一般由機械完成。利用揉碎機將秸稈揉碎，使其變為柔軟適口的絲條狀以便于牛、羊采食，可提高秸稈的利用率。但其他非草食性動物對其的利用量非常有限，因此，應控制好其在日糧中的添加量。另外，揉碎后的秸稈更便于青貯、氨化或堿化處理。

2.2 玉米秸稈的化學處理技術

在玉米秸稈的各種飼料化利用處理方法中，目前比較理想和應用最多的還是化學處理，即使用一些化學物質處理秸稈，使秸稈變得易消化，達到提高秸稈利用率的目的。一般是用酸、堿等化學試劑對秸稈粗飼料進行一定處理，破壞粗飼料中纖維素、半纖維素、木質素等物質的結構，以達到提高秸稈消化率的目的［6］。

2.2.1 氨化處理。氨化處理秸稈飼料始于20世紀40年代，在我國推廣應用將近20年。廣泛采用的飼料氨化處理方法主要有堆垛法、氨化窖法、氨化爐法、氨化袋法。在氣溫較低的寒冷地區，小規模飼養戶也可采用氨化坑法。氨化處理可提高玉米秸稈中蛋白質的含量和畜禽對其他營養物質的消化率，并且處理后的秸稈適口性好，牛、羊喜歡采食，可提高其生長速度，從而提高養殖的經濟效益。生產中常用于飼料氨化處理的氨源主要是液氨和尿素。但無論采用何種氨化處理方法，都要根據當地具體條件，因地制宜、節約成本。

2.2.1.1 液氨處理。常見的用液氨進行飼料氨化處理的方法是堆垛法。工作人員應選擇地勢高，干燥平整，排水良好，距離畜舍較近，有圍墻或圍欄保護的地方，將玉米秸稈鍘成長1 cm左右的碎秸，邊堆垛邊調整秸稈含水量，直至秸稈含水量在20%左右。所用水要清潔無污染，且與秸稈充分混勻。而后在地面上鋪塑料薄膜，將鍘碎并調整好水分的玉米秸稈逐層攤平、踩實，同時注入提前準備好的液氨。液氨用量要適宜，過少達不到氨化的目的，過多則成本增加且效果差。液氨用量一般為秸稈干質量的3%。液氨注入完畢后，將秸稈堆用塑料薄膜密封好，用濕土或泥土壓好，以防氨氣逸出。采用此法不需要建造基本設施，投資較少，適于批量制作飼料。另外，秸稈堆放與取用也較方便。但是，氣溫低于20 ℃時不宜采用此法，塑料薄膜破損會使氨氣逸出，影響氨化效果。

2.2.1.2 尿素氨化處理。常見的用尿素進行飼料氨化處理的方法是氨化窖法。工作人員可利用磚、石、水泥等材料建設地下或半地下窖，每噸玉米秸稈需要尿素40～50 kg（溶于400～500 kg清水中），待尿素充分溶解后，用噴霧器或水瓢潑灑，與秸稈攪拌均勻后，分批裝入窖內，攤平、踩實。原料要高于窖口30～40 cm，長方形窖內的原料堆頂部呈脊背式，圓形窖則原料堆呈饅頭狀，原料入窖后覆蓋塑料薄膜。蓋膜要大于窖口，封閉嚴實，輕輕蓋上，切勿將塑料薄膜刺破造成氨氣泄出。采用此種方法能保證飼料氨化質量，并可一窖兩用，但是設施建造成本較高。

以上是玉米秸稈氨化處理常用的兩種方法，無論采用何種方法都要注意以下兩點。一是塑料薄膜的選用。要用無毒、無老化和氣密性好的薄膜，且薄膜的厚度、寬度和顏色要符合標準規定，玉米秸稈氨化處理時要求塑料薄膜厚度在0.12 mm以上。通常使用的是聚乙烯塑料薄膜。薄膜的寬度取決于秸稈垛的大小及市場供應情況。在室外進行飼料氨化處理時，薄膜顏色以深色為佳，這樣不但可防止薄膜老化，薄膜還可吸收太陽光的熱量，有利于縮短飼料氨化時間；在室內進行飼料氨化處理時，薄膜顏色的影響不大。薄膜用量應根據秸稈垛體積而定。二是秸稈垛質量的估算。因為秸稈垛體積較大，不能用秤稱量，所以應事先測出不同種類秸稈、不同堆垛時間的平均密度和質量。為了提高估算結果準確性，應先在堆垛前測出一定體積秸稈的質量，然后堆垛，在不同天數測定垛的體積，如此反復5～7次，即可估算出整垛的秸稈質量。若為舊垛，應先測出垛的體積，然后稱量一定體積秸稈的實際質量，即可推算出整垛的質量。

2.2.2 堿化處理。利用堿性化學物質處理玉米秸稈，可使秸稈細胞壁膨脹、通透性提高，增強纖維素酶對纖維素的分解作用，從而提高玉米秸稈的消化率及營養價值。目前，根據所用化學物質的不同，可將飼料堿化處理分為氫氧化鈉處理、生石灰處理、氫氧化鈉與生石灰混合處理等。

2.2.2.1 氫氧化鈉處理。用氫氧化鈉處理秸稈，可使秸稈纖維素發生膨脹，一部分木質素和纖維素可以被溶解，從而提高畜禽的秸稈的消化率。飼料的氫氧化鈉處理方法有濕法和干法兩種。濕法是根據飼喂對象的不同先將秸稈切成相應長度的碎段，然后將其浸泡在1.5%的氫氧化鈉溶液中（每100 kg秸稈需要1 000 kg氫氧化鈉溶液），浸泡24～48 h后撈出，瀝去多余的溶液，再用清水反復清洗即可利用。氫氧化鈉溶液可重復使用，但需要不斷增加氫氧化鈉，以保持氫氧化鈉溶液濃度適宜。濕法堿化法對提高秸稈消化率效果顯著，但在清洗過程中營養物質損失較多，污水排放量大，需要對污水進行凈化處理，否則會污染環境。干法是用秸稈風干質量4%～5%的氫氧化鈉，配制成濃度為30%～40%的氫氧化鈉溶液，噴灑在粉碎的秸稈上，堆積數日后不經沖洗，直接喂飼反芻家畜。采用干法堿化處理不需要用水沖洗，可減少營養物質的損失，且后續無需對污水進行處理，便于機械化生產。牛長期食用這種堿化飼料時，其糞便中鈉離子增多；若用其糞便作肥料長期使用，會使土壤堿化。

氫氧化鈉處理玉米秸稈，除了“干法”和“濕法”外，常用的方法還有以下3種：第一種是噴灑堿水堆放發熱處理法，先將玉米秸稈按照飼喂對象的不同鍘成相應的碎段兒，然后將配制好的25%～45%的氫氧化鈉溶液均勻噴灑在鍘碎的秸稈上面，邊噴灑邊攪拌，一定要攪拌均勻，一般每噸秸稈噴灑30～50 kg氫氧化鈉溶液，攪拌均勻后立刻把濕潤的秸稈堆積起來，每堆質量至少在3～4 t，以便于能夠迅速產熱。此法需要注意的是秸稈的含水量需要預先調制到17%以下，玉米秸稈水分過高時，堿化處理過程中會產熱不足和不能充分干燥，可能會導致秸稈發霉變質，正常情況下經過堆放發熱處理的秸稈消化率普遍可以提高15%以上。第二種方法是噴灑堿水快速堿化法。此法是預先將玉米秸稈鍘碎，喂牛的可以鍘成2～3 cm，喂羊的可以鍘得短一些，鍘碎后將氫氧化鈉配制成5%的溶液，然后噴灑到鍘碎的秸稈上，一般每千克秸稈需要噴灑氫氧化鈉溶液1 kg。攪拌均勻，經過24 h后即可飼喂。此法處理速度快，在急需飼料的情況下可以使用，處理后的秸稈顏色鮮黃，質地濕潤，堿味濃，可有效提高采食量和消化率。第三種方法是草捆浸漬堿化法。此法是先將玉米秸稈根據飼喂對象的不同鍘碎成相應的碎段兒，然后將鍘碎玉米秸稈壓制成捆。秸稈壓成捆后開始配制1.5%的氫氧化鈉溶液，然后將配制好的氫氧化鈉溶液放置到適當的大容器內，將壓好的秸稈捆浸泡進去，浸泡30～60 min后撈出，放置3～4 d進行熟化后便可直接飼喂牛羊，通過此法處理后的玉米秸稈的消化率可提高20%～25%。

以上就是用氫氧化鈉作為化學物質處理玉米秸稈的方法，至于實際生產中使用哪種方法，需要根據飼喂對象結合當地的飼料資源情況選擇最經濟有效的處理方法。

2.2.2.2 生石灰堿化法。先用氧化鈣含量不低于90%的生石灰制備石灰溶液，每噸秸稈需生石灰30 kg，放入2.0～2.5 t清水中熟化，充分攪拌后使其自然澄清，并添加10～15 kg食鹽；再用澄清液浸泡切碎的秸稈，經24 h浸泡后，撈出秸稈，將其放在傾斜的木板上，使多余的水分瀝出；最后將秸稈放置24～36 h即可用來飼喂牲畜。采用此法可就地取材，成本低廉，但用水量較大，后續還需要對污水進行處理［7］。

2.2.2.3 氫氧化鈉和生石灰混合處理法。先將未鍘碎的秸稈鋪成20～30 cm厚，噴灑1.5%～2.0%氫氧化鈉和1.5%～2.0%生石灰混合液，壓實后重新鋪放秸稈，并再次噴灑混合液，每50 kg玉米秸稈噴灑80～120 kg混合液。秸稈經過7 d發酵，即可用來飼喂牲畜。

2.3 玉米秸稈的生物處理技術

生物處理也稱為微生物處理，是利用能夠分解粗纖維的細菌或其他微生物，降解玉米秸稈中的纖維素和木質素，然后降解物被微生物利用形成菌體蛋白，從而提高粗飼料的營養價值。具體處理方法：先將玉米秸稈粉碎，然后將菌種用溫水化開加入秸稈中，每100 kg玉米秸稈加入用水化開的菌種1～2 g，攪拌均勻；攪拌的同時再加入50 ℃的溫水，秸稈含水量以手握緊指縫見水珠而不滴落為宜；將處理好的秸稈裝入預制容器或塑料袋內，上面蓋一層干草粉，當溫度升至35～45 ℃時，翻動秸稈散熱；然后再次將其裝入預制容器或塑料袋內，壓實封閉1～3 d即可飼用。采用此法可將秸稈中難以消化的粗纖維轉變成菌體蛋白并軟化秸稈，改善秸稈味道，提高秸稈的適口性。

在實際生產中，以上各種方法經常結合使用，具體采取何種方法應綜合考慮成本、操作水平及環境污染等方面因素，依實際情況而定，以切實有效提高玉米秸稈的利用率。

參考文獻：

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