我国农作物秸秆资源丰富,年产量约8.65亿t,综合利用率为81.68%[1]。但仍有大量秸秆未被合理利用,通常被焚烧或丢弃,造成了环境污染和资源浪费[2]。随着我国碳达峰、碳中和目标的制定、禁止焚烧秸秆政策的加强[3],农作物秸秆饲料化的利用具有较大的发展空间。农作物秸秆饲料化能够保护生态环境,缓解饲料原料短缺的问题,促进养殖业发展。研究表明,合理利用秸秆可以提高育肥羊的生长性能,改善肉品质[4],调节犊牛肠道菌群[5],提高肉牛的免疫功能[6]。文章对秸秆的营养价值、饲料化处理技术以及在动物中的应用情况进行了综述,以期为秸秆饲料化利用提供参考。1秸秆的营养价值农作物秸秆含有大量有机质,以及氮、磷、钾等营养物质。不同的农作物秸秆之间营养成分不同,小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆的粗蛋白(CP)含量分别为3.28%、5.32%、5.89%,纤维素含量分别为38.26%、41.30%、37.24%,半纤维素含量分别为21.94%、18.65%、17.38%,木质素含量分别为21.73%、18.51%、23.13%,可溶性糖含量分别为1.68%、5.15%、6.24%[7]。综上所述,秸秆中粗蛋白含量低,纤维素、半纤维素和木质素含量过高,不利于动物的消化吸收。纤维素与半纤维素含量会随着农作物的生长还会逐渐增加,使秸秆质地更加粗硬,进一步影响动物的适口性[8-9]。因此,对秸秆进行加工处理,可以充分利用秸秆饲料的营养价值。2秸秆处理方法2.1物理处理法物理处理法通常分为机械加工和汽爆处理两种方法。机械加工操作简单,便于推广,包括切段、粉碎、揉搓、制粒等,使秸秆便于保存,降低运输成本。张海龙等[10]研究表明,复合秸秆颗粒饲料最优生产工艺参数为模孔直径7 mm,粉碎粒度8 mm,总水分含量8%。汽爆技术是利用高温、高压的蒸汽环境,先在一定程度上将半纤维素转化为木糖,降解木质素,然后瞬间降压,达到“闪爆”的效果,从而瓦解纤维素结构和木质素与纤维素、半纤维素的镶嵌结构,提高秸秆利用率[11]。汽爆后短时间内营养物质不会流失[12],是一种非常有效的农作物秸秆预处理方法。这种方法虽然耗时少,但成本和技术要求高,适合大规模的秸秆处理。杨森等[13]研究发现,利用汽爆技术对秸秆进行预处理后结合乳酸菌微贮,可将玉米秸秆粗蛋白含量提升至10.85%,极显著提高奶牛瘤胃干物质消化率(77.36%)。2.2化学处理法化学处理法主要包括碱化、氨化、氧化、复合处理等。氨化是指将氨水、液氨等氨源喷洒在秸秆上,软化秸秆,提高秸秆饲料品质和营养价值。氨化过程能够有效降解纤维素和半纤维素,但对木质素的降解影响较小,主要包含碱化、氨解和中和作用。其中氨解反应可提高秸秆中的铵盐含量,使秸秆中的粗蛋白含量增多。有研究表明,氨化处理后的秸秆粗蛋白含量能提升1.0~1.5倍,粗纤维含量降低10%[14]。碱化处理主要利用氢氧化钠、氢氧化钙等化学试剂处理秸秆。与氨化相比,碱化处理能够更好地破坏秸秆表面结构[15-16]。碱化主要是通过皂化反应破坏原料中纤维素与木质素、半纤维素紧密结合结构,降低秸秆中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)的含量[17],同时伴随着糖类化合物水解,提高秸秆中可溶性糖含量[18-20],促进有机物溶解以及提高原料利用率。但是碱化成本高,对环境危害较大,许多学者常将碱化和氨化结合使用。乔金莲[21]研究发现,2.5%尿素+9%玉米浆+6%氢氧化钙处理水稻秸秆,可显著提高粗蛋白质、干物质(DM)的含量,降低中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量,显著提高秸秆在瘤胃中干物质、粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的降解率。2.3生物处理法生物处理法主要包括青贮、黄贮、菌化等。青贮是指将新鲜秸秆切碎后,利用秸秆本身及周围环境的微生物经厌氧发酵,产生有机酸抑制有害菌的生长与繁殖,从而保存秸秆饲料中的养分。青贮饲料气味香甜、营养丰富,可以有效提高动物对饲料的消化利用率,增加牛羊产奶量[22-23]。而且青贮饲料便于保存,可以有效解决冬春季粗饲料不足的问题。青贮方法操作简单、成本低,因此在生产中被广泛应用。与青贮不同,黄贮使用的是收获后的干秸秆,在进行发酵时需加入适量水和发酵剂[24]。经黄贮处理的秸秆,动物采食量提高20%,采食速率提高42%[25]。菌化秸秆主要是利用酵母菌、光合菌、乳酸菌、放线菌、真菌等处理秸秆。菌化后,秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素等大分子物质能够有效转化为糖类,并生成有机酸,产生大量菌丝,提高了菌体蛋白含量,从而提高秸秆的营养价值。王朝等[26]发现,采用拟康宁木霉和黄孢原毛平革菌混合酿酒酵母发酵玉米秸秆,能够将秸秆粗蛋白提升至13.23%。谢文斌等[27]发现,在玉米秸秆青贮过程中添加布氏乳杆菌能够有效提高秸秆青贮品质以及体外消化率,降低有害微生物含量。生产中通常会选择多种方法联合处理秸秆,结合各个方法的不足与长处,有效提高秸秆利用率。3秸秆不同处理方法在动物生产中的应用3.1物理处理法秸秆在动物生产中的应用秸秆经汽爆处理后进行发酵,可明显改善秸秆饲料的品质[28],促进瘤胃微生物在秸秆上的附着,提高玉米秸秆的瘤胃降解率[29]。张宏嘉等[30]发现,使用汽爆玉米秸秆可溶干酒精糟型饲料替代基础日粮中8%的玉米饲喂肉牛,对肉牛的生长性能、瘤胃发酵参数以及血清生化指标均无显著影响,表明饲喂汽爆秸秆对肉牛生长无不良影响,还可有效降低饲料成本。郭红伟[31]研究表明,采用汽爆发酵玉米秸秆替代日粮中5%~10%的玉米不会影响育肥猪的生长性能。郭同军等[32]发现,采用蒸汽爆破发酵棉秆饲喂绵羊能够减轻粉碎秸秆对绵羊机体的伤害,降低料重比,提高增重的效果接近玉米青贮。3.2化学处理法秸秆在动物生产上的应用孙英辉[33]发现,使用氨化小麦秸秆能够提高绵羊的日增重、代谢能、蛋白质摄入量和瘤胃氨氮浓度,提高秸秆的水不溶性物质降解率。翁小芳[34]研究发现,给隆林黑山育肥羊补饲0.5 kg/只氨化玉米秸秆具有较好的增重效果。在氨化处理中添加适量化学试剂可以进一步提高秸秆品质。李聚才等[35]采用3%尿素+3%糖蜜+0.5%硫酸铵+40%水溶液处理玉米秸秆,发现秸秆粗蛋白含量比对照组提高了241.98%~298.77%,明显提高瘤胃干物质降解率,降低中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量。刘亦凝等[36]发现,4 g/kg葡萄糖+6 g/kg尿素处理秸秆能够有效提高秸秆的营养成分。张世卫等[37]发现,3%尿素+2%葡萄渣可降低乙酸与丙酸的比例、原生动物数量和甲烷产量,改善秸秆体外气体动力学、消化率、丙酸、挥发性脂肪酸总量浓度和细菌数量,与郭光玲[38]使用9%玉米浆+5%尿素处理水稻秸秆的结果相似。3.3生物处理法秸秆在动物生产上的应用3.3.1青贮处理秸秆在动物生产中的应用徐风苍[39]发现,青贮玉米秸秆能够显著提高肉牛的平均日增重和胴体重,并且牛肉pH值最高、酸度最小,肉色评分指标最好。樊亮[40]研究发现,采用马铃薯淀粉渣-玉米秸秆混合青贮料替代40%的全株玉米青贮料饲养肉羊,可显著降低尿素氮(BUN)含量、料重比,提高肉羊的葡萄糖(GLU)含量、干物质采食量和末重。董佳强等[41]发现,在籽鹅日粮中添加青贮玉米秸秆可以不同程度降低血清胆固醇(TC)含量,提高血清碱性磷酸酶(ALP)活性,引发肝炎等疾病风险小。3.3.2黄贮处理秸秆在动物生产中的应用白大洋等[42]研究发现,使用中能量水平组黄贮玉米秸秆饲喂西门塔尔杂交牛,其平均日增重最高,料重比、血清BUN含量最低,经济效益最好。李艺等[43]研究发现,玉米秸秆黄贮饲料∶谷草=20∶80时,牛的宰前活重、胴体重、屠宰率、净肉率、肉骨比、眼肌面积最高,养殖效益最好,达到了3 471.83元/头。高福光等[44]研究表明,在基础日粮中添加40%的玉米黄贮秸秆显著提高小尾寒羊的饲料转化率,增加活体重和胴体重。肖跃强等[45]研究发现,传统的黄贮+玉米组育肥的利润显著低于全株青贮玉米,但在后期育肥时可用微生物青贮剂发酵黄贮+精料配方以提高效益。3.3.3菌化处理秸秆在动物生产中的应用研究发现,添加2、4 kg/t发酵菌发酵玉米秸秆饲喂泌乳期奶牛有利于维持瘤胃功能的健康,提高瘤胃内纤维素酶活性;添加4 kg/t发酵菌组奶牛干物质采食量、产奶量、乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、非乳脂固体物含量显著提高[46-47]。薛树媛等[48]研究表明,微生物发酵玉米秸秆能够,提高瘤胃内拟杆菌门、厚壁菌门、普雷沃氏菌科、巨单胞菌属等有益菌种的数量,降低有害菌的种类和数量。王晓飞[49]研究表明,微生物发酵玉米秸秆饲料能极显著提高羔羊的采食量和日增重,显著增加肝脏重、瘤胃容积、大肠重和消化道总重,提升羔羊肌肉品质,增加羔羊瘤胃中益生菌的种类和微生物的物种丰富度。杨海天等[50]发现,采用6%发酵玉米秸秆替代基础日粮能提高松辽黑猪饲料养分消化率、肉品质及生长性能,提高经济效益。相关菌种发酵秸秆在生产中的应用见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.16.033.T001表1相关菌种发酵秸秆在动物生产上的应用秸秆种类发酵菌种菌种添加量动物种类作用文献来源小麦秸秆乳酸菌、黑曲霉菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌—肉牛益生菌发酵小麦秸秆替代饲料中50%青贮玉米,提高了肉牛的生长性能、养分表观消化率及经济效益劳俊等[51]玉米秸秆酵母菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌0.5%牛发酵玉米秸秆替代基础日粮中100%玉米秸秆能够改善育肥牛的生长性能、肉品质、抗氧化和免疫指标马玉勤等[52]拟康宁木霉、黄孢原毛平革菌25%绵羊提高绵羊对秸秆饲料营养物质的表观消化率,促进绵羊瘤胃发酵,提高血糖含量张仲卿[53]酵母菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌—肉羊提高肉羊生长性能和养分消化率,提高肉羊宰前活重、眼肌面积和肝脏占比,降低肉羊胆固醇和尿素氮含量;适宜添加量为50%何炜等[54]康氏木霉、白腐真菌、酵母菌1×1013 CFU/t“杜×长×大”育肥猪发酵秸秆饲料替代15%的玉米提高猪肉亚油酸、甘氨酸、脯氨酸、丙氨酸和缬氨酸的含量,改善肉质风味,提高猪肉营养价值黄小乘等[55]康氏木霉、白腐真菌、酵母菌10%“杜×长×大”商品猪改善猪肉风味和营养价值,提高胴体品质,促进猪胃和膀腺等发育,改善肠道上皮组织,优化绒毛形态,降低肠道pH值,增加盲肠中挥发性脂肪酸含量,优化微生物区系马敏[56]枯草芽孢杆菌XWS-8、枯草芽孢杆菌MZS-3-6、酵母菌JM-11×1013 CFU/t鹅明显增加肉鹅肠道中乳酸菌、芽孢杆菌等含量,抑制大肠杆菌,提高日增重,促进肉鹅生长,降低养殖成本;25%发酵玉米秸秆粉替代肉鹅常规日粮的效果最好王全等[57]注:“—”表示文献未提及。4结论对农作物秸秆饲料进行综合处理能够显著提高秸秆饲料的营养价值和利用率,尤其是发酵菌种技术的进步使秸秆饲料应用更加广泛。但农作物秸秆饲料规模化发展仍不完善,未来仍需进一步探索,使其能够在动物养殖中应用更广泛。
使用Chrome浏览器效果最佳,继续浏览,你可能不会看到最佳的展示效果,
确定继续浏览么?
复制成功,请在其他浏览器进行阅读
复制地址链接在其他浏览器打开
继续浏览