秸稈飼料化處理技術(shù)

趙楚琦，王喜成，姜 濤，安 冬，王欣宇，邵洪澤*

1.吉林省畜牧獸醫(yī)科學(xué)研究院，吉林長(zhǎng)春 130062；2.農(nóng)安縣農(nóng)業(yè)綜合執(zhí)法大隊(duì)，吉林農(nóng)安 1302002

1 秸稈

1.1 秸稈的結(jié)構(gòu)

秸稈中含有豐富的有機(jī)質(zhì)、少量礦物質(zhì)和水分，其中以碳水化合物為主。另外，秸稈中的粗蛋白、粗脂肪含量也不高。秸稈中碳水化合物主要包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等，通常用細(xì)胞壁組分體現(xiàn)。秸稈中的纖維成分以粗纖維為代表，而可溶性糖是以無(wú)氮提取液為代表，礦物質(zhì)則是以粗灰分為代表。秸稈中的微量元素含量極低，例如玉米秸稈是一種由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)和硅酸鹽組成的農(nóng)作物飼料原料。其中纖維素、半纖維素、木質(zhì)素占玉米秸稈的比例為35.0%，纖維素為15.0%，半纖維素為15.0%。纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)主要是由葡萄糖單元聚合而成，而其內(nèi)部的微纖維之間具有強(qiáng)烈的氫鍵作用，從而導(dǎo)致不同的消化酶溶解性下降。半纖維素是由戊糖、己糖、多糖醛酸和甲基酯類化合物構(gòu)成的。半纖維素和纖維素一樣，其結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，在高溫中溶解性小，所以不易消化。木質(zhì)素與纖維素、半纖維素緊密結(jié)合，相互纏繞，共同組成粗纖維，并能阻止纖維素與其他物質(zhì)的接觸。木質(zhì)素是最難被生物降解的物質(zhì)，動(dòng)物難以利用。

1.2 秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

農(nóng)作物秸稈是一種很常見的反芻動(dòng)物飼料，其中包括氮、磷、鉀、鈣、鎂等礦物質(zhì)以及纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等。纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)以葡萄糖聚合體為主，纖維之間有很強(qiáng)的氫鍵，不容易被消化酶所溶解。秸稈經(jīng)技術(shù)加工處理后，可提高其養(yǎng)分利用率，是優(yōu)質(zhì)的牛羊粗飼料。秸稈經(jīng)粉碎或氨化后，可使秸稈中的粗纖維含量減少，粗蛋白含量提高，經(jīng)生物處理后，有利于提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，提高其消化能力。不同種類秸稈中粗蛋白含量也不徑相同，其中稻草秸稈粗蛋白含量是5.3%，小麥秸稈是4.12%，玉米秸稈是9.8%。同一作物秸稈的不同部分含有的養(yǎng)分和成分也各不相同，其中以莖皮中的木質(zhì)素含量最高，而植物葉片中的木質(zhì)素、纖維素含量最低，而粗蛋白、半纖維素含量則相對(duì)較高。由于單胃動(dòng)物的腸道很難直接消化和吸收，只能通過簡(jiǎn)單的酶分解，所以大部分的玉米秸稈被用作反芻動(dòng)物的飼料。從營(yíng)養(yǎng)成分分析可知，玉米秸稈中的蛋白質(zhì)含量偏低，鈣、磷比例也不平衡，不宜直接用作飼料。

2 秸稈飼料化利用處理技術(shù)

2.1 物理處理

2.1.1 秸稈顆?；幚砑夹g(shù)

秸稈通過鍘草機(jī)切短或揉搓機(jī)粉碎后，得到短條狀秸稈飼料，與其他營(yíng)養(yǎng)原料適合比例進(jìn)行混合，最后利用顆粒機(jī)制成高密度的秸稈顆粒飼料。秸稈通過縱向和橫向破碎處理增加表面積，與瘤胃微生物充分接觸，利于細(xì)菌聚集消化，有效提高消化利用率。通過使用配套的設(shè)備，可以減少秸稈原料的損耗、能耗和經(jīng)濟(jì)損失，延長(zhǎng)儲(chǔ)存期，保證營(yíng)養(yǎng)成分穩(wěn)定，提高飼料產(chǎn)量。這種處理技術(shù)能有效地縮短原材料的運(yùn)送時(shí)間，節(jié)約生產(chǎn)成本。該技術(shù)要求采用高溫轉(zhuǎn)化工藝，便于動(dòng)物消化和吸收。如將秸稈壓縮成餅狀，不改變秸稈中的營(yíng)養(yǎng)成分，利于貯藏、運(yùn)輸，便于飼養(yǎng)使用。此技術(shù)過程操作簡(jiǎn)便不會(huì)造成過多的粉塵污染，秸稈顆粒飼料具有良好的適口性和高飼喂率，而且成本較低，并且具有很好的使用價(jià)值。

2.1.2 秸稈加壓膨化處理技術(shù)

加壓膨化技術(shù)指利用膨化機(jī)對(duì)秸稈進(jìn)行加工處理，將切短的秸稈（約30～50 mm）倒入螺旋輸送機(jī)料斗內(nèi)，通過螺旋輸送機(jī)將秸稈送到主機(jī)的給料倉(cāng)內(nèi)，通過螺旋給料機(jī)將秸稈定量地送到主機(jī)的大箱體內(nèi)。由于螺旋桿與秸稈、秸稈與機(jī)筒以及秸稈內(nèi)部的機(jī)械摩擦，秸稈被強(qiáng)烈擠壓、攪拌。在高溫、高壓、高剪切作用力的條件下，秸稈的物理特性發(fā)生變化，變成糊狀秸稈。當(dāng)糊狀秸稈從模孔噴出的瞬間，強(qiáng)大的壓力得到釋放，秸稈被膨化、失水、降溫，秸稈纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生出結(jié)構(gòu)疏松、多孔、酥脆的膨化秸稈飼料。此過程中高溫可以殺菌、滅活秸稈中有害因子，延長(zhǎng)秸稈的保質(zhì)期。

2.1.3 秸稈汽爆化處理技術(shù)

秸稈氣爆技術(shù)是利用氣爆罐內(nèi)高溫高壓作用通過破壞秸稈的纖維素結(jié)構(gòu)從而提高秸稈消化率，將切短秸稈放入壓力倉(cāng)中，向內(nèi)充入高溫水蒸氣并逐漸加壓，待秸稈中的纖維素被降解，原有纖維結(jié)構(gòu)改變，瞬間泄壓時(shí)由于壓力變化對(duì)秸稈產(chǎn)生剪切作用。處理時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)操作的流程進(jìn)行，將秸稈粉碎后，使用輸送機(jī)輸送，并添加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，常用的設(shè)備有攪拌機(jī)、除鐵器、壓塊機(jī)，通過攪拌機(jī)將秸稈中的有害物質(zhì)進(jìn)行祛除，在攪拌后進(jìn)行擠壓作業(yè)，并使用冷卻系統(tǒng)進(jìn)行輸出，并做好后期晾曬。處理后的秸稈在經(jīng)過風(fēng)冷后，根據(jù)設(shè)備規(guī)定的數(shù)量，進(jìn)行包裝儲(chǔ)存，方便使用。此技術(shù)使秸稈安全性提高，改善適口性。

2.2 化學(xué)處理

2.2.1 秸稈堿化處理技術(shù)

堿化處理法其機(jī)制就是改變秸稈細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)以及組織細(xì)胞間的鑲嵌物,主要用堿性物質(zhì)中的氫氧根離子破壞秸稈中纖維素結(jié)構(gòu)，使纖維素膨脹、秸稈軟化，增大瘤胃微生物的面積，有利于纖維素的分解。該技術(shù)常用的試劑有氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣等，用氫氧化鈉溶液，與秸稈等比例浸泡24～36 h，效果最佳，完成浸泡后需要將其清洗，但使用過程中要注意清洗作業(yè)的步驟和時(shí)間，通過加強(qiáng)控制，減少污水的數(shù)量。堿化后的秸稈，破壞了秸稈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將木素轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基木素，使秸稈變得疏松，飼喂牛羊后，瘤胃中的微生物附著面積增加，有利于高纖維素的降解?？梢杂?.5%的氫氧化鈉，將其配成35%的堿溶液，噴灑到秸稈上，這種加工和處理方式，減少污染和破壞，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)，也方便后續(xù)工作的開展。

2.2.2 秸稈氨化處理技術(shù)

秸稈氨化是堿化處理的一種，氨化處理可以將秸稈中的有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)過一系列的反應(yīng)，生成銨鹽、水溶氨和氫氧化銨。通過改變秸稈的纖維組織形態(tài)，提高了秸稈中的氮含量。利用反芻動(dòng)物可以利用非蛋白質(zhì)氮的性質(zhì)，將氨基物質(zhì)如尿素、氨氣、液氨等，按照一定的比例噴灑到剪短后的秸稈上，經(jīng)過混合后，放入密閉環(huán)境內(nèi)。氨化后的秸稈被軟化，產(chǎn)生糊香味，增加了適口性，提高秸稈飼料消化吸收，增加非蛋白氮的利用。使用時(shí)注意氨化秸稈要在氨氣完全揮發(fā)后再喂食，防止氨中毒。

2.2.3 秸稈酸化處理技術(shù)

選擇相應(yīng)的酸性物質(zhì)，對(duì)秸稈進(jìn)行均勻噴灑，并添加少量的芒硝，含硫化合物總量大幅增加，以保證乳酸菌活性，得到高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的飼料，從而防止雜菌的侵害影響。該處理方法操作簡(jiǎn)單，可有效抵抗二次發(fā)酵，回收方便。

2.3 生物方面

2.3.1 秸稈青黃貯處理技術(shù)

秸稈青黃貯是一種常見的秸稈飼料加工技術(shù)，秸稈中含有大量的有益菌，通過發(fā)酵可以產(chǎn)生乳酸。乳酸的濃度在一定范圍內(nèi)，能有效抑制其他細(xì)菌的生長(zhǎng)，保證了飼料的長(zhǎng)期儲(chǔ)存。青貯飼料以高粱、玉米等秸稈為主，采用切碎的方式進(jìn)行處理，然后用密閉的容器或在封閉的環(huán)境儲(chǔ)存，經(jīng)過發(fā)酵后可以直接喂食。操作時(shí)將秸稈切短后置于青貯池、青貯窖、密封袋等密閉環(huán)境中壓實(shí)，秸稈中的有益菌通過乳酸菌等厭氧發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生乳酸，在pH 4.0左右條件下，能夠抑制有害菌、腐敗菌生長(zhǎng)繁殖，提高秸稈營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，延長(zhǎng)秸稈飼料保存期。經(jīng)發(fā)酵之后的秸稈具有特有的芳香氣味，適口性好，可直接飼喂，對(duì)牛羊飼喂效果良好。

2.3.2 秸稈微貯處理技術(shù)

微貯一般分袋裝和窖藏兩種，秸稈微貯是將微生物（酶）用于生物處理的一項(xiàng)技術(shù)。秸稈微貯技術(shù)原理與秸稈青黃貯原理相似，在密閉適宜環(huán)境下，按比例添加一種或一種以上的微生物菌劑，有益微生物通過繁殖發(fā)酵作用，使秸稈中難以利用消化的物質(zhì)被降解，秸稈變得柔軟、適口性好，增強(qiáng)畜禽采食量，提高飼料利用率。采用微生物發(fā)酵劑進(jìn)行發(fā)酵，使其口感松軟，散發(fā)出酸、香味，可顯著改善牛羊的食欲，有利于牛、羊等食草動(dòng)物的生長(zhǎng)和繁殖。微生物菌種對(duì)玉米秸稈經(jīng)微貯發(fā)酵處理后，可使纖維素、木素發(fā)生降解，同時(shí)破壞纖維素和木質(zhì)素的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

2.3.3 秸稈酶解處理技術(shù)

秸稈酶解是利用多種可降解秸稈中纖維素、木質(zhì)素等難以吸收物質(zhì)的酶制劑，例如纖維素酶、半纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶等。纖維素酶主要降解秸稈中的纖維素和細(xì)胞壁，半纖維素酶和木聚糖酶降解秸稈中的半纖維素；果膠酶為其他酶的酶解反應(yīng)提供作用底物，分解秸稈中的果膠質(zhì)。酶解技術(shù)通過合理使用飼料中的酶，將大分子物質(zhì)分解成更多的小分子物質(zhì)，這樣既能提高利用率，又能提高飼喂質(zhì)量。

2.3.4 秸稈復(fù)合菌種發(fā)酵技術(shù)

多維復(fù)合菌種發(fā)酵技術(shù)，其特征是有數(shù)百種不同的有益微生物，如耐熱芽孢桿菌和其他數(shù)百種有益微生物結(jié)合而形成的微生態(tài)發(fā)酵池，可使農(nóng)作物秸稈得到更有效的發(fā)酵，具有很好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和適口性。不過，生物處理技術(shù)雖然可以提高飼料的營(yíng)養(yǎng)成分，但其中含有的微生物種類太多，對(duì)人類和動(dòng)物的健康都有很大的影響。

3 小結(jié)

秸稈處理技術(shù)應(yīng)用廣泛，一般可選擇單一處理技術(shù)應(yīng)用也可多種技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，根據(jù)具體情況來(lái)進(jìn)行。在進(jìn)行飼喂時(shí)，不僅需要關(guān)注反芻動(dòng)物的生理特性以使作物秸稈得到高效利用，還要深入研究和開發(fā)秸稈飼料化技術(shù)，確保秸稈生產(chǎn)質(zhì)量，促進(jìn)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展?？傊?，秸稈飼料化利用是吉林省發(fā)展千萬(wàn)頭肉牛工程的基石，需揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短，共同促進(jìn)發(fā)展，使秸稈的利用效率最大化。