青海省位于青藏高原东北部，地理位置和自然环境独特，是国家重要生态安全屏障和全国五大牧区之一，享有“牦牛之都”“藏羊之府”的美誉。境内农牧区交错，共有耕地55.4万hm²，可利用草场3 160万hm²，牛羊存栏达1 995.88万头（只），主要是利用广袤的高寒天然草场进行传统放牧。农作物秸秆是反刍家畜不可或缺的粗饲料原料[1]，是维系反刍家畜瘤胃健康的重要营养物质之一。由于高寒天然草场牧草质量和数量全年季节性不平衡，使牦牛和藏羊呈“夏壮、秋肥、冬瘦、春死”的季节性波动，严重制约了高原草食畜牧业发展。充分挖掘当地农副秸秆资源，开发相应专用饲料已成为推动高原草食畜牧业发展的关键环节。为更好地利用青海本地秸秆资源，充分开发牦牛与藏羊补饲饲料，本文对青海省主要农作物秸秆资源及饲料化利用潜力进行系统分析，以期为指导当地秸秆资源饲料化利用、提升高原农牧业综合生产能力和促进草食畜牧业高质量发展提供参考。1材料与方法1.1秸秆类型青海省主要农作物秸秆类型为小麦、青稞、玉米、薯类（马铃薯、红薯）、油菜籽、蚕豆和豌豆秸秆。1.2数据来源准确界定秸秆是估算秸秆资源量的前提，研究基于广义视角对秸秆进行界定，即作物收获主要农产品后剩余副产物，主要包括农作物的根、茎、叶。通过整理2015—2021年《青海统计年鉴》[2]中主要农作物种植情况，梳理国内学者对农作物草谷比参数[3-6]和秸秆可收集系数[7-9]的研究结果，立足青海实际选取相应参数，对近7年的主要农作物秸秆资源总量和饲料化利用潜力进行计算分析。1.3秸秆资源利用潜力估算方法1.3.1理论秸秆资源总量估算方法采用草谷比法估算青海省主要农作物秸秆产量。WSi=WPi×SGi[10] (1)式中：WSi、WPi、SGi分别为i农作物秸秆产量（t）、农作物经济产量和草谷比。1.3.2可收集秸秆资源总量估算方法秸秆可收集利用量指在农作物完成收获管理后，从田间收集并能被利用的秸秆资源数量。秸秆资源可收集利用量根据秸秆资源的总产量和其可收集利用系数进行计算[10]。CWi=WSi×Si (2)式中：CWi、WSi、Si分别表示为i农作物秸秆资源可收集利用量（t）、农作物秸秆产量（t）和秸秆资源可收集利用系数。1.3.3可收集秸秆粗蛋白及能量总量估算方法粗蛋白与能量是秸秆饲料的重要检测指标。根据表1中的检测结果乘以各年度各秸秆品种的产量后相加得出各年度的粗蛋白及能量输出量。CPO=∑i=1nPi×CPi (3)MEO=∑i=1nPi×MEi (4)式中：CPO为粗蛋白输出量，MEO为能量输出量；Pi为i作物秸秆在某一年的产量，CPi和MEi分别表示i作物秸秆的粗蛋白与能量含量；n为统计作物类型个数，取n=7。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.19.025.T001表1青海省主要农作物秸秆粗蛋白及能量的平均值（干物质基础）项目粗蛋白质/%代谢能/(MJ/kg)文献来源小麦2.676.86杨得玉等[11]青稞7.666.05杨得玉等[11]、秦彧等[12]青贮玉米8.9910.46杨得玉等[11]薯类6.406.94杨得玉等[11]油菜籽1.963.80杨得玉等[11]、张吉鹍等[13]蚕豆9.757.83杨得玉等[11]豌豆7.108.76杨得玉等[11]青海省主要农作物秸秆粗蛋白及能量的平均值见表1。1.3.4秸秆承载力计算方法依据青海省主要农作物秸秆粗蛋白及能量含量均值，按藏羊日采食1.33 kg，可消化粗蛋白（DCP）0.053 9 kg/d、代谢能（ME）需要量8.38 MJ/d，以全舍饲养殖365 d进行计算[14]（秸秆CP消化率31.64%）。DCP载畜量=秸秆数量×CP含量×CP消化率饲喂天数×DCP需要量 (5)ME载畜量=秸秆数量×秸秆ME含量饲喂天数×ME需要量 (6)数量载畜量=秸秆数量饲喂天数×秸秆消耗量 (7)1.3.5秆饲节粮潜力计算方法以粮食标准形态直观反映其饲料化利用潜力，通过秸秆能量利用潜力除以畜产品的能量转换率进行估算[10]。M=QE粮=∑i=1nOi×Bi×CiE粮 (8)式中：M为某地秸秆饲料化节粮潜力；E粮为粮食的能量转换率，E粮值为1.38×107 J/kg[15]；n为统计作物类型个数，取n=7，Oi、Bi、Ci分别为农作物秸秆的理论资源量、草谷比系数和能量转换率[16]。遵照能量流动“百分之十定律”，按秸秆能量潜力乘以能量转换率均值0.1除以畜产品的能量转换率（9.21×109 J/t[15]）获得秸秆养畜生产潜力。根据牛羊肉的谷物当量系数19.80[15]和秸秆饲料化节粮数量计算秸秆产肉潜力。各类秸秆相关参数见表2。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.19.025.T002表2各类秸秆相关参数项目小麦青稞玉米薯类（马铃薯、红薯）油菜籽豆类文献来源草谷比范围1.05~1.411.15~1.630.93~1.30—2.57~3.171.13~1.86王晓玉等[3]、吴昆仑等[4]草谷比取值1.311.271.100.752.871.36张晓庆等[5]、刘晓永等[6]可收集系数0.730.700.950.730.880.85熊娜等[7]、祝延立等[8]、庞力豪等[9]能量转换率/(MJ/kg)14.7814.5214.3714.1014.1515.10叶正[16]注：1.青稞秸秆的可收集系数按70%进行估算。2.“—”为国内没有相关数据。2结果与分析2.1青海省主要农作物秸秆资源量（见表3、表4）由表3可知，2015—2021年，青海省粮食作物种植面积变化幅度较小，2020年“非粮化”政策出台后略有增长，增幅达3.23%，种植面积达57.14万hm²；青稞种植面积增幅较大，2021年较2015年增长92.61%，且从2019年至今稳步增长；玉米、豆类作物种植面积较为稳定。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.19.025.T003表32015—2021年青海省主要农作物不同品种种植面积项目2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年合计427 530430 490434 800425 520418 760429 740441 130小麦112 360112 880112 420111 600102 41094 79098 820青稞47 08053 51049 77048 68063 85082 73090 680玉米21 33020 07018 90018 45020 97021 37022 540薯类（马铃薯、红薯）85 59085 55086 83088 27077 10073 48070 490油菜籽148 540147 070153 640145 760140 430142 460143 500豆类12 63011 41013 24012 76014 00014 91015 100注：数据来自青海省统计年鉴[2]。hm22017年油菜籽、薯类种植面积达到顶峰15.36万hm²和8.68万hm²后又逐渐回落至14.35万hm²与7.05万hm²。由表4可知，根据种植面积和秸秆可收集参数，经计算得出2015—2021年青海省主要农作物秸秆理论产量分别为204.16万、203.66万、197.78万、192.40万、198.21万、204.78万、212.45万t，实际可收集秸秆产量达166.08万、165.35万、160.33万、155.45万、160.45万、165.86万、172.30万t。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.19.025.T004表42015—2021年青海省主要农作物秸秆产量及品种结构项目2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年小麦56.9356.6655.4555.8652.7849.2250.74青稞12.9413.612.8012.0918.3024.3526.01玉米15.9014.9913.4612.6815.6016.2716.79薯类24.7625.7426.1127.1724.7723.8722.64油菜籽90.0389.1186.1380.6882.2586.2791.50豆类3.603.553.823.934.504.814.79秸秆理论产量204.16203.66197.78192.40198.21204.78212.45可收集秸秆产量166.08165.35160.33155.45160.45165.86172.30万t秸秆理论产量整体呈先降后增的趋势，由2015年的204.16万t下降至2018年的192.40万t，而2021年增长至212.45万t。2015—2021年，豆类、玉米秸秆理论产量整体略有增长，年均产量为4.14万和15.1万t。油菜秸秆产量变化幅度较大，呈明显的先降后增趋势。青稞秸秆理论产量在2018—2021年期间增幅明显，年均增长率为38.38%，2021年理论秸秆产量达26.01万t。2.2青海省主要农作物秸秆粗蛋白及能量产出及载畜量（见表5）由表5可知，青海省主要农作物秸秆中粗蛋白与代谢能产出量相对较大。据测算，2015—2021年可收集秸秆粗蛋白产出达6.15万、6.13万、5.92万、5.79万、6.27万、6.63万和6.83万t，代谢能产出达948.73、942.84、911.96、891.08、927.99、953.64和984.16 GJ。2018年至今，全省秸秆粗蛋白和代谢能产出量整体均呈先降低后增长趋势。2015—2021年理论数量载畜量可达420.56万、419.52万、407.41万、396.34万、408.30万、421.84万和437.63万羊单位，粗蛋白载畜量达122.60万、122.65万、118.77万、116.47万、125.89万、133.44万和137.40万羊单位，能量载畜量达385.04万、383.64万、371.96万、364.71万、378.09万、388.20万和400.17万羊单位。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.19.025.T005表52015—2021年青海省主要农作物秸秆牲畜载畜量项目2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年粗蛋白产出量/万t理论产出7.627.637.387.247.838.308.54可收集产出6.156.135.925.796.276.636.83能量产出量/GJ理论产出1 177.731 173.431 137.731 115.531 156.451 187.371 223.99可收集产出948.73942.84911.96891.08927.99953.64984.16数量载畜量/万羊单位理论载畜量420.56419.52407.41396.34408.30421.84437.63可收集载畜量342.12340.62330.28320.23330.52341.66354.93DCP载畜量/万羊单位理论载畜量122.60122.65118.77116.47125.89133.44137.40可收集载畜量98.9898.6595.2793.13100.88106.61109.87ME载畜量/万羊单位理论载畜量385.04383.64371.96364.71378.09388.20400.17可收集载畜量310.18308.25298.15291.33303.39311.78321.762.32015—2021年青海省主要农作物秸秆养畜及其节粮潜力估算（见表6）由表6可知，青海省秸秆资源能量含量巨大，仅从全省理论秸秆产量分析，2021年秸秆总能量达3 054.86×109 J，秸秆养畜潜力为33.17 t，相当于节约饲料粮221.37万t，可实现产肉11.18万t。2021年秸秆总能量达2 474.66×109 J，秸秆养畜潜力为26.87 t，相当于节约饲料粮179.32万t，可实现产肉9.06万t，产值约72.48亿元（以肉价80元/kg估算）。因此，发展秸秆养畜产业对于保障居民粮食和肉类食品安全供给具有重要意义。由表6可知，2020年可收集秸秆饲料化节粮172.63万t，相当于青海省当年增加小麦种植面积43.55万hm2，是青海省全年粮食总产量的3.04倍，其中秸秆产肉8.72万t，产量占全省当年牛羊肉产量的26.79%。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.19.025.T006表62015—2021年青海省主要农作物秸秆养畜及其节粮潜力估算项目2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年秸秆总能量/(×109 J)理论总能量2 935.242 927.832 843.482 767.332 851.122 944.663 054.86可收集总能量2 384.962 374.372 302.472 233.342 305.402 382.262 474.66秸秆饲料化节粮潜力/万t理论节粮量212.70212.16206.05200.53206.60213.38221.37可收集节粮量172.82172.06166.85161.84167.06172.63179.32秸秆养畜潜力/t理论养畜潜力31.8731.7930.8730.0530.9631.9733.17可收集养畜潜力25.9025.7825.0024.2525.0325.8726.87秸秆产肉潜力/万t理论产肉潜力10.7410.7210.4110.1310.4310.7811.18可收集产肉潜力8.738.698.438.178.448.729.063讨论3.1青海省主要农作物秸秆资源量分析一般可以根据作物产量、草谷比系数及其含水率的关系推算秸秆重量，如Diep等[17]和Delivand等[18]依据此法分别估算了越南、泰国和美国加州等地的秸秆数量以研究其生物能源开发潜力。还可采用作物产量及草谷比之积间接核算秸秆资源数量，如张晓庆等[5]计算得出全国秸秆产量从2009年的7.02×108万t增加至2018年的8.29×108万t，年增长率为2.01%。本文中经计算得知，2015—2021年青海省秸秆理论产量平均达201.92万t，可收集利用产量平均达163.69万t，其回收利用空间近38.23万t。2015—2018年省内可收集秸秆产量略有下降，而到2021年呈现增长态势，与青海省2018年启动青稞产业三年行动[19]和农业结构调整相关。从品种结构分析，青海省主要盛产油菜籽与小麦秸秆，约占年度秸秆总产量的35.21%。文中农作物秸秆可收集利用率为0.82，略低于青海省2020年公布的农作物秸秆综合利用率[20]（86.9%），与秸秆收获时留茬高度（一般5 cm左右）与未考虑还田部分有关。3.2青海省主要农作物秸秆粗蛋白及能量产出及载畜量分析农作物产品与其秸秆同季收获，相对其他生物质资源，作物秸秆较易收获。2015—2018年青海省可收集秸秆粗蛋白平均输出量达6.25万t，能量平均输出量达937 GJ，其中数量载畜量、粗蛋白载畜量和能量载畜量平均为337.19、100.48和306.4万羊单位，相对罗峰等[21]估算的甘肃中部地区可收集秸秆实际载畜量（345.15万羊单位）明显较少，与耕地面积与种植品种相关。秸秆中的粗蛋白质含量相对较低，使青海省各年度数量载畜量和ME载畜量数值相近，而与DCP载畜量相差较大，符合植物的生理特性。参照生态学中的营养容纳量和Liebig最小因子定律，配置家畜饲料时应优先补足最为短缺的蛋白等营养成分，则可大幅提高牲畜载畜量，其提升空间近300万羊单位，可实现全省近30.39%的藏羊年日粮供给，但其关键点是提高秸秆的消化转化率。近年来，随着微生物制剂的研发应用以及加工调制方式的多样化，关于提高秸秆的消化利用率的研究较多。张建强等[22]研究发现，小麦秸秆的切碎长度为1.9 mm时可改善瘤胃的发酵性能。刘培剑等[23]研究发现，尿素-碳酸氢钠复合厌氧麦秸饲喂崂山奶山羊可提高DMI、产奶量、乳脂率和乳蛋白率，且对血清生化指标无不良影响。冉福等[24]采用汽爆处理对玉米-小麦型混合秸秆，发现汽爆后短时间内营养物质不会流失，且可明显改变混合秸秆饲料理化特性，显著提高其营养价值及饲喂品质。肖跃强等[25]利用玉米秸秆黄贮饲料饲喂肉牛，发现黄贮饲料加玉米组微生物青贮剂发酵的黄贮加精料组黄贮加精料组。崔莹等[26]研究表明，添加复合菌培养物可显著提高肉羊的免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白M（IgM）、白细胞介素-6（IL-6）含量及（GSH-Px）活性，提高肉羊的免疫功能。邱玉朗等[27]研究发现，饲喂秸秆与玉米浆混合微生物发酵饲料，可使肉羊的平均日增重提高7.91%，料重比降低28.61%。3.3秸秆饲料化节粮潜力分析目前国内学者多根据实践经验，定性判断秸秆与畜产品之间的数量关系。汪海波等[28]认为，4 t秸秆的营养价值与1 t粮食相当，按此估算青海省每年秸秆的营养产出量近40万t粮食。Wirsenius等[29]定性粗略估算全球秸秆量可使畜产品增产20%，所节约的粮食相当于增加农地面积约4.80×108 hm2，在同比例计算下与本研究结论相近。曹志宏[10]基于谷物当量定量估算中国秸秆养畜及其节粮潜力，提出我国适宜饲料化利用的秸秆资源整体呈现逐年增加趋势，与青海省2018—2021年的变化趋势一致。本文在草谷比系数法的基础上，基于能量流动理论和谷物当量对秸秆养畜潜力进行核算，但因省内各区域农业生产效率及农作物品种差异较大，将影响本文核算结果的精准性，相关本底数据还需立足省内农业生产实际进行进一步核算。4结论2015—2021年青海省主要农作物秸秆实际可收集产量达166.08万、165.35万、160.33万、155.45万、160.45万、165.86万、172.30万t，理论秸秆产量达204.16万、203.66万、197.78万、192.40万t、198.21万、204.78万、212.45万t。2015—2021年青海省主要农作物可收集秸秆CP产出达6.15万、6.13万、5.92万、5.79万、6.27万、6.63万和6.83万t，ME产出达948.73、942.84、911.96、891.08、927.99、953.64和984.16 GJ。2015—2021年青海省主要农作物可收集秸秆数量载畜量达342.12万、340.62万、330.28万、320.23万、330.52万、341.66万和354.93万羊单位，DCP载畜量达98.98万、98.65万、95.27万、93.13万、100.88万、106.61万和109.87万羊单位，ME载畜量达310.18万、308.25万、298.15万、291.33万、303.39万、311.78万和321.76万羊单位。2015—2021年青海省主要农作物可收集秸秆间接节粮172.82万、172.06万、166.85万、161.84万、167.06万、172.63万和179.32万t，秸秆产肉潜力达8.73万、8.69万、8.43万、8.17万、8.44万、8.72万和9.06万t。