提高秸秆类饲料利用率研究进展

　　近年来，我国畜牧业连续增产，取得了巨大成绩，不仅总产量，而且增产的速度也在世界名列前茅。但是在各类畜牧业产品大量增产的同时，也存在着严重的隐忧，其主要问题之一就是我国畜牧业一直未能摆脱对粮食的过分依赖。由于人口的不断增加和耕地的不断减少，使得粮食生产已成为我国国民经济增长的薄弱环节。因此，如果我国畜牧业过分依赖粮食，今后的发展必然会受到很大限制。反刍家畜由于其特殊的生理功能，能较单胃畜禽更多、更有效地利用纤维性饲料。所以，根据食草动物特殊的生理功能和营养特性，大量饲养食草家畜就可以少用精料，节约粮食。如果循着这个方向发展下去，我们就能建立起一种节粮型畜牧业结构，其意义实在不能低估。而有效利用秸秆类饲料正可以补充食草家畜所需的大量粗饲料。   
　　秸秆是我国农村最主要的农作物副产品。据有关统计资料表明，我国年生产秸秆近6亿吨［１］，其数量之大让我们不可低估和忽视。由于秸秆营养价值低，利用价值不高，每年都有大量秸秆被烧掉，用做饲料的仅占一小部分，而且也几乎是不经任何处理饲喂牲畜。这种基本未经处理的秸秆不仅消化率低，粗蛋白含量低，而且适口性差，采食量也不高。单纯饲喂这种秸秆，牲畜连维持需要也难满足，这就制约了食草家畜生产水平的提高，也使得秸秆类饲料不能被充分地利用。如何开发利用好这一巨大的饲料资源，关系到我国草食畜牧业的发展，也关系到如何建立节粮型畜牧业结构的重要问题。

　　1 秸秆的营养构成及其特性   
　　秸秆是由大量的有机物和少量的矿物质及水构成的，其有机物的主要成分为碳水化合物，此外，还有少量的粗蛋白质和粗脂肪。秸秆中的碳水化合物由纤维性物质和可溶性糖类组成，其中纤维性物质占较大比例。秸秆中的矿物质由硅酸盐及其它少量矿物质微量元素组成，含量大约为6%。农作物成熟后，秸秆中的维生素差不多全部被破坏，因此，秸秆中很少含有维生素。   
　　秸秆由于其作物种类、部位、收获时期等的不同，其营养价值会有不同，但是它也具有营养的共同特点：蛋白质、可溶性碳水化合物、矿物质和胡萝卜素含量低，而粗纤维含量高。一般粗糙、坚硬、适口性差，动物难以消化、采食量小。这主要是因为秸秆细胞壁中木质素与纤维素、半纤维素紧密结合在一起，限制了消化酶对细胞壁及细胞内容物的消化作用。其中的木质素是影响消化的最主要因素，因为它是酚酸多聚体的混合物，无营养价值，也不能被微生物降解。

　　２ 提高秸秆类粗饲料饲用价值的途径与方法   
　　提高秸秆利用的途径主要有两个方面：①是改善适口性，增大容重，提高反刍动物对秸秆的采食量；②是提高瘤胃微生物对秸秆有机物的降解率。迄今为止，有关改善秸秆类低质粗饲料营养价值的研究报道较多，有实验性的研究，也有从生产实践中获得的结果。归纳起来，各种处理方法可分为物理性的、化学性的、生物学的以及系统组合营养技术的应用等几大类。
　　2.1 物理处理方法
　　2.1.1 切短和粉碎   
　　切短和粉碎是很简单但也是很重要的一种处理方法。切短和粉碎能提高家畜的采食量和消化率，是由于处理破坏了纤维素的晶体结构，部分地分离了纤维素、半纤维素和木质素的结合，从而使饲料更容易受到消化酶的作用。经过切短和粉碎的秸秆，不但便于家畜咀嚼，减少耗能，而且也可减少饲料浪费，便于同其它饲料混合。切短与粉碎的程度应根据使用的目的和家畜的种类而定，一般喂牛时切短至3~4cm，喂绵羊时切短至1.5~2.5cm。
　　2.1.2 浸泡   
　　秸秆饲料浸泡后质地柔软，能提高其适口性。将粗饲料切碎后，加水浸泡拌精料，可以改善饲料利用率。Holzer等试验结果表明，浸泡处理可改善饲料采食量和消化率，并提高代谢能利用效率，增加体脂中不饱和脂肪酸比例［２］。这些现象与瘤胃发酵的变化有关，因为浸泡处理将减弱瘤胃内的氢化作用，增加挥发性脂肪酸（VFA）生成速度，并减低乙、丙酸生成比。
　　2.1.3 蒸煮   
　　蒸煮可使秸秆饲料变软，使细胞壁发生某些结构性的改变而提高秸秆的消化率。但是过强的处理可能引起饲料干物质损失过大和消化率下降，这可能是由于过强处理引起木质素大量游离而妨碍养分的消化所致。
　　2.1.4 膨化   
　　膨化处理是将秸秆类粗饲料适当切短、加湿，装入耐压罐内，再通入1MPa以上压力的过热蒸汽（可达200℃），停10~30min，再骤然开罐，物料随蒸汽一同喷爆出来，植物细胞结构裂解疏松，木质素和纤维素等高分子物质可发生部分分解和结合键的断开。
　　2.1.5 碾青   
　　是指先将秸秆类粗饲料铺在地面上厚约1/3m，上面再铺上一层同样厚度的收割不久的青绿饲料（如青苜蓿等），青绿饲料之上再压约1/3m的秸秆类粗饲料，然后用磙进行碾压。这样就会使得青绿饲料的汁液由秸秆吸收，处理后的粗饲料适口性和营养价值明显提高。
　　2.1.6 射线照射   
　　γ射线等照射低质粗饲料以提高其饲用价值的研究由来以久。秸秆类饲料经一定剂量的γ射线照射，一般可以增加体外消化率和瘤胃VFA产量，主要是由于照射处理增加了饲料的水溶性部分，后者被瘤胃微生物有效利用而致。此外还发现，将γ辐射与碱化结合处理秸秆，对秸秆营养价值的提高有加性效应[3]。
　　2.1.7 其它   
　　从广义来讲，粗饲料的干燥、颗粒化等也属于物理处理。干燥的目的是较长时间地保存饲料。颗粒化处理可使粉碎粗饲料通过消化道速度减慢，防止消化率下降。
　　2.2 化学处理方法
　　2.2.1 碱化处理   
　　碱化处理能使饲料纤维内部的氢键结合变弱，使纤维素分子膨胀，而且能皂化糖醛酸和乙酸的酯键，中和游离的糖醛酸，使细胞壁中的纤维素与木质素间的联系削弱，从而使消化液和细菌酶类能与纤维素起作用，将不溶的木质素变为易溶的基本质素。电镜观察也证实了碱处理使粗饲料的组织结构发生变化，更易为瘤胃微生物附着和消化。因此，碱处理的主要作用是提高纤维素消化率。它一般分为氢氧化钠处理、石灰水处理2种。
　　2.2.1.1 氢氧化钠处理 用氢氧化钠处理秸秆的原理是氢氧化钠的氢氧根以其化学作用使纤维素与木质素之间的联系破裂或削弱，引起初步膨胀，以适于反刍家畜瘤胃中分解粗纤维的微生物活动，因而提高了秸秆中有机物质的消化率。氢氧化钠处理方法有湿法和干法两种。①湿法：传统的湿法是指以1.5%的NaOH溶液将秸秆在室温下浸泡10~12h，多余的碱用水冲掉［４］。此法可使秸秆的有机物消化率由45.7%提高到71.2%，但会造成水的浪费和环境的污染。此后Sundstol［４］又提出将秸秆浸入1.5%NaOH溶液30~60min，然后取出再贮存熟化4~5d，无需用水处理。该方法能增加有机物消化率20~25个单位，降低干物质损失并把污染降至最低②干法：干法处理较简便易行，而且成本低廉。它是用30kg1.5%的NaOH溶液直接喷洒在100kg切短的或未打捆的长秸秆上，边喷洒边搅拌。处理后的秸秆可以堆在仓库或地窖中，也可以制成颗粒料，饲喂前无需清洗。在国外干法处理已发展为工业化处理方法，大大提高了秸秆的消化率和能值。
　　2.2.1.2 石灰水处理 是指用1kg生石灰或3kg热石灰，加水200~250l，处理100kg切碎的秸秆，处理后在水泥地上摊放1d以上即可饲喂家畜。为了增加适口性，可在石灰水中加入0.5%的食盐。石灰水中的氢氧化钙是对环境无害的化学物质。秸秆中多余的钙对家畜以及环境不会造成污染。但由于其碱性较弱，与秸秆发生化学反应的时间比氢氧化钠要长。
　　2.2.2 氨化处理  
　　氨化处理的研究始于２０世纪30、40年代，但是最初仅着眼于非蛋白氮的利用上。到了60、70年代才转向处理各种粗饲料，以提高饲用价值。氨化的原理是含氮量较低（<1%）的低质粗饲料与氨相遇时，有机物与氨发生氨解反应。其中的木质素与多糖间的酯键结合遭到破坏，并形成铵盐，铵盐可以作为氮源促进瘤胃微生物的生长、繁殖。另一方面，氨溶于水后形成的氢氧化铵对粗饲料有碱化作用。因此，氨化可通过碱化和氨化的双重作用提高低质粗饲料的营养价值。经氨化处理的秸秆，其含氮量增加1~2倍，粗纤维消化率可提高6.4%~11.7%，有机物质的消化率比一般秸秆提高4.7%~8.0%，蛋白质消化率提高10.6%~12.2%，改善了秸秆的营养价值，使其接近中等品质的干草。氨化处理法常用的原料有液氨（无水氨）、氨水、尿素等。
　　2.2.2.1 液氨处理 该法是先将秸秆水分调整为20%~30%，用聚乙烯薄膜将秸秆堆密封，然后向堆中注入占秸秆干物质含量3%的液氨，放置一个月左右。由于使用液氨需要专门的压力罐、使用设备和货源无法充足供应，所以限制了液氨的使用
　　2.2.2.2 氨水处理 即用氨的10%~20%的水溶液，采用喷洒或垛顶倾注法加入占秸秆干物质重量3%~5%的纯氨量的氨水。由于氨水含有水分，在处理半干秸秆时，可以不向秸秆中洒水
　　2.2.2.3 尿素氨化处理法 秸秆中含有尿素酶，当在秸秆中加入尿素，用塑料膜覆盖后，尿素在尿素酶的作用下可分解出氨对秸秆进行氨化。方法是按秸秆干物质重量加入3%~5%的尿素。一般将尿素配成5%~10%的水溶液均匀地喷洒在秸秆上。高腾云等［５］用尿素氨化处理花生壳及麦秸，结果表明对肉牛具有良好的饲养育肥效果。对花生壳以3.5%的尿素和4%的Ca（OH）2进行综合化学处理，其效果优于单纯的氨化处理。