我国是农业生产大国，随着农作物产量不断提高，作为农业生产副产品的秸秆资源量也持续增加。据统计，我国秸秆产出量约占全球总量的20%~30%[1]。农作物秸秆被用作燃料、牲畜饲料、建筑和工业原料[2]。随着作物产量的增长以及经济水平的提高，越来越多的秸秆被化石燃料所取代[3]，导致大量秸秆被直接废弃或者焚烧，造成严重的资源浪费和环境压力[4]。秸秆饲料化是我国秸秆资源利用的主要方式之一。秸秆中含有多种微量元素及蛋白质等营养成分，秸秆饲料化利用能够缓解饲料资源紧缺的压力，还可产生多种经济效益[5]。本文综述我国玉米秸秆资源现状、秸秆营养成分以及秸秆饲料加工技术，为我国玉米秸秆的饲料化利用提供参考。1我国玉米秸秆资源现状根据《中国统计年鉴》[6]公布的中国主要农产品产量和朱建春等[7]归纳总结的农作物秸秆系数，计算得到2001—2020年我国三大粮食作物秸秆产量，发现随着播种面积和农产品产量的增加，我国作物秸秆产量逐年上升，其中稻谷、小麦上升趋势较缓，玉米增长迅速。玉米秸秆年产量从2001年的11 865.15万t增加至2020年的27 109.16万t，增幅128.48%。2011年我国玉米秸秆产量超过20 000万t，2016年达到高峰27 559.17万t，占三大粮食作物秸秆总量的42.87%。按地理位置进行分类统计，根据《中国统计年鉴》[6]公布的各地区玉米产量和朱建春等[7]归纳总结的农作物秸秆系数，计算得到2016—2020年我国不同地区玉米秸秆产量，2016—2020年我国不同地区玉米秸秆产量见表1[6-7]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.026.T001表12016—2020年我国不同地区玉米秸秆产量地区2016年2017年2018年2019年2020年总计22 833.6226 943.1826 746.5127 120.9127 109.16东北7 723.049 093.038 782.709 224.288 750.46华东2 941.433 788.623 695.123 699.283 774.37华北5 141.345 889.835 990.926 017.756 144.63华中2 320.452 835.042 992.702 885.902 992.18华南373.98339.25341.02329.47344.76西南2 227.162 784.812 606.242 565.162 576.29西北2 106.212 212.602 337.822 399.072 526.47万t东北地区玉米秸秆产量最高，占七大地区近5年总产量的33.32%；其次为华北地区和华东地区，分别占比22.32%和13.69%；产量最低的为华南地区，仅占1.32%。东北地区是我国玉米主产区，秸秆产量较大，综合利用率也高，主要以肥料化、饲料化和燃料化为主[8]。东北地区玉米秸秆饲料化综合利用率为26.50%，以辽宁省为首，饲料化综合利用率达到43.28%[8]。玉米是人类及禽畜的重要粮食来源，玉米秸秆是家畜粗饲料的重要来源[9]，玉米产量的稳定对于我国农业发展具有重要意义。2玉米秸秆的营养成分及其影响因素玉米秸秆常被用作反刍动物的粗饲料，也有少量被应用于其他动物的饲料加工原料[10-11]。玉米秸秆及主要作物秸秆的营养成分[12]见表2。与小麦、水稻和大豆秸秆相比，玉米秸秆总可消化养分含量最高，粗蛋白相对含量和钙含量较高，粗纤维相对含量较低，且产量丰富，可通过适当的物理、化学及微生物处理提高其营养价值和适口性，是作物秸秆中作为饲料应用的优选之一。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.026.T002表2玉米秸秆及主要作物秸秆的营养成分（干物质基础）种类粗脂肪粗蛋白粗纤维粗灰分钙磷总可消化养分玉米秸秆1.305.9034.4072.000.570.1050.00小麦秸秆1.803.6041.607.800.180.5044.00水稻秸秆1.404.5035.1016.600.210.0841.00大豆秸秆1.405.2044.005.801.590.0644.00%玉米秸秆的营养成分受自然条件、品种差异及收获时间的影响，与玉米产地、玉米品种和生长时期密切相关。刘顺德等[13]对产自固原、银川和平罗的玉米秸秆进行比较，发现3地秸秆的吸水性存在明显差异，平罗秸秆中粗灰分含量与其他两地具有明显差异，且固原、平罗与银川的秸秆中粗纤维含量具有明显差异。范爱枝[14]研究发现，产自河南省不同地区的玉米秸秆中维生素D含量存在一定差异，粗蛋白、粗纤维、粗脂肪和总糖含量具有明显差异。表明自然条件的差异是造成同一品种玉米秸秆中营养成分不同的主要原因，植物的生长受环境因素如光照、温度、降水、土壤质地等的影响。玉米植株的表型随着不同品种间遗传信息的差异而发生变化[11]。Nazli等[15]比较4个玉米品种在各时期的秸秆营养成分，表明甜玉米杂交926在蜡熟期为最佳收获期，Suwan在完熟期为最佳收获期，此时二者的秸秆营养价值最高；而BTL1和BTL2在蜡熟期与完熟期均可收获。徐运林等[16]监测3种甜玉米秸秆的营养成分动态变化，发现新甜816的秸秆中纤维含量最低，比其他两个品种更适合作为青贮饲料。王子瑶等[17]对6个玉米品种的秸秆进行青贮试验，表明不同品种的玉米秸秆青贮后营养成分不同，其中以东农253的营养价值最高，粗蛋白和粗脂肪含量分别达到6.93%和5.43%。Subaedah等[18]也得到了类似的结果，即在相同培养条件下，不同品种的玉米秸秆营养成分存在一定差异。植株不同生长时期体内的代谢情况不同，也会使秸秆中的营养成分产生变化[11]，收获时期对玉米秸秆的营养成分具有重要影响。玉米去穗后，由于蒸腾作用使秸秆水分流失加快，且生长末期去穗会诱导植株提前衰老，进而导致秸秆中营养成分的变化[19]。李龙兴等[19]发现，随着收获时间的延长，去穗后不同时期的秸秆粗蛋白含量显著降低，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量上升，乳酸含量先增加后降低；发现玉米去穗后2~4 d是进行青贮最佳时间。玉米秸秆不同部位的营养成分也存在一定差异，玉米秸秆不同部位的营养成分见表3[20]。其中叶片的综合营养价值最高，茎皮最低，可在秸秆利用时进行茎叶分离或皮穰分离。根据不同玉米品种在各生长时期的秸秆营养成分变化，结合干物质产量，选择合适的收获期，进行适当加工处理和贮存，提高秸秆饲料化利用率。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.026.T003表3玉米秸秆不同部位营养成分（干物质基础）项目粗脂肪粗蛋白粗灰分总可消化养分中性洗涤纤维酸性洗涤纤维整株0.59b5.47b6.6755.00bc76.3045.82b茎皮0.41b3.56b6.4550.50c78.0150.89a茎髓0.60b4.92b5.2857.50b77.4746.55ab叶片0.87a8.54a7.9859.50b75.2441.80c苞叶0.70ab4.19b5.4868.00a80.4542.95c注：同列数据肩标不同字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）。%3玉米秸秆饲料加工技术与小麦、水稻和大豆秸秆相比，玉米秸秆粗蛋白含量相对较高，但其作为饲料营养价值仍较低且适口性较差，直接饲喂会影响家畜采食量及消化率，通过适当的方法进行加工处理和储存，可以提高秸秆的营养价值并降低木质纤维素含量，提高适口性。目前，实现玉米秸秆饲料化利用的加工技术主要有物理法、化学法以及生物法。3.1物理法物理处理法即利用切短、蒸煮、膨化、压块等物理手段减小秸秆体积，并破坏秸秆细胞壁及纤维结构，通过增加秸秆与消化酶和微生物的接触面积提高秸秆利用率[21]。切短、蒸煮、浸泡、粉碎等方法通常作为预处理手段与化学和生物处理法相结合，以降低成本并提高秸秆利用率。蒸汽爆破技术是今年研究较多的物理处理方法[22]。蒸汽爆破技术可以有效提高玉米秸秆体外培养的酶消化率[23]，提高还原糖产量，受到蒸汽压强和维压时间的显著影响[24]，改变秸秆体外发酵模式，促进微生物定植[25-26]。饲喂经过蒸汽爆破预处理的秸秆能够增加动物免疫力，有益于胃肠道健康[27]。目前大部分物理处理法受到设备要求、加工能耗及生产成本等因素的影响，很难大规模投入应用[21]。3.2化学法化学处理法主要有酸碱处理法、氧化处理法和氨化处理法。玉米作为禾本科植物，秸秆中连接木质素和纤维素的酯键易与碱发生皂化反应而断裂，故以碱化法处理玉米秸秆效果显著[28-30]，可以替代部分传统饲料，提高饲料资源利用效率[31-32]。氢氧化钠和氢氧化钙是常用的碱处理试剂，但由于价格昂贵，且碱处理法污染环境，对动物健康也存在潜在威胁，逐渐被氨化处理及复合处理所替代[21,33]。酸处理法与碱处理法原理相似，即利用硫酸、盐酸等强酸破坏秸秆中的木质纤维素结构，成本高且污染环境。酸处理还可以进行秸秆饲料的贮存，通过使用磷酸或喷洒酸性物质并加入芒硝，抵御细菌侵袭，延长贮存时间[34]。氧化处理法主要通过破坏共价键来增加秸秆与酶的接触面积，对技术要求高，且臭氧、碱性过氧化氢等氧化试剂成本较高，故氧化处理法使用范围较小[34-35]。氨化法具有双重效应，在提高秸秆消化率的同时也为瘤胃微生物补充了氮源。Abera等[36]研究发现，采用尿素或尿素+糖蜜处理玉米秸秆，配合精料可以提高绵羊的采食量和消化率。但有研究表明，氨化处理氮损失严重，在饲喂前需要挥发部分氨以防止家畜氨中毒[37-38]。3.3生物法生物法是利用真菌、细菌等微生物或微生物的代谢产物如酶等对玉米秸秆进行处理，破坏秸秆中木质纤维素成分，抑制杂菌生长，从而提高秸秆的营养价值及适口性的秸秆处理技术。微贮、青贮、酶解等均属于秸秆的生物处理。微贮处理是在秸秆中按一定比例添加有效活菌进行混合发酵，使木质纤维素类物质在适宜的条件下经微生物作用部分降解，抑制杂菌的生长，延长贮藏时间。研究表明，芽孢杆菌、白腐真菌、木霉等多种微生物均可用于改善玉米秸秆的营养价值，提高秸秆利用率[39-42]。青贮主要利用乳酸菌进行厌氧发酵。在发酵过程中形成特定的酸性环境，抑制有害杂菌的生长，从而延长秸秆的保存时间，有利于饲养动物的健康[21]，而且青绿多汁的天然秸秆也不再局限于反刍动物的饲喂[43]。在新鲜秸秆中好氧菌为优势菌群，经发酵后乳酸菌变为优势菌群，其他微生物数量减少或降至检测水平以下。青贮发酵抑制了秸秆中营养物质的流失，提高了发酵品质及体外消化率[44-45]。青贮一般有全株玉米青贮和去穗秸秆青贮两种方式。与去穗秸秆青贮相比，全株青贮对于促进牲畜育肥增重、提高产奶量等效果更好[46-47]。玉米黄贮也可分为全株和去穗秸秆黄贮，与黄贮相比，青贮可直接利用自身携带的乳酸菌进行厌氧发酵，而黄贮需额外添加发酵剂等成分保障发酵品质[48]。玉米青贮效果优于黄贮，但黄贮不受作物生长期限制。直接添加酶制剂也可以降低秸秆中粗纤维含量，提高乳酸含量，增加采食量和消化率[45,49]。但酶解法影响因素多，且酶制剂种类多，实际生产中较难把控[21]。为弥补单一处理方法的不足，实际生产中常将不同的处理方法复合使用。目前研究最多的是氨碱复合处理，可以有效提高木质素去除率、提高粗蛋白含量以及降低投入成本[50-51]。除此之外，还可以将物理和化学、物理和生物或化学和生物方法相结合，以提高秸秆利用效率。Falls等[52]在采用氢氧化钙预处理玉米秸秆的基础上增加了机械冲击处理，进一步提高消化率，并保持了生物质颗粒的宏观完整性。Nie等[53]采用物理和生物法相结合，先用蒸汽爆破预处理玉米秸秆，后添加纤维素酶和乳酸菌进行青贮发酵，改善了发酵效果，增加玉米秸秆瘤胃降解率。吕文龙等[54]对玉米秸秆进行氢氧化钙预处理后，接入益生菌发酵培养，发现氢氧化钙与益生菌复合处理提高了东北细毛羊瘤胃液氨态氮浓度、微生物蛋白质产量和挥发性脂肪酸浓度，维持胃液pH值，有利于瘤胃发酵。4展望我国玉米秸秆产量大，获取成本低，但玉米秸秆饲料化的大范围应用需要建立在具有完善的营养价值体系的基础上。目前限制玉米秸秆饲料化应用的主要因素如下：（1）秸秆本身养分含量低。与稻谷、小麦等秸秆相比，玉米秸秆中粗蛋白含量相对较高，但仍不能满足动物日常需求，且养分比例不均衡、维生素缺乏，不合适直接作为动物饲料。（2）秸秆微观结构阻碍微生物降解。秸秆中大部分为木质纤维素，阻碍瘤胃微生物对秸秆的消化分解；同时秸秆中的养分含量会受到自然条件、玉米品种及收获时期的影响，根据各地区的气候条件选择适宜的玉米品种并在适当时间采收也是需要注意的问题。玉米秸秆饲料化利用除了受秸秆自身条件的限制，在秸秆饲料加工技术方面还存在设备要求较高、试剂价格昂贵、处理方法复杂等问题，应综合考虑各种方法的投入与产出，并根据饲喂动物的特性选择最佳处理方法。秸秆粗饲料可与日粮混合饲喂，提高饲料利用率。秸秆资源的合理利用不仅对改善环境具有正面效应，还具有较高的社会效益和经济效益，积极推进秸秆饲料化相关工作，是提高秸秆综合利用效率的有效途径之一。