秸秆饲料化利用的研究进展

张晋爱，史泽根

（朔州职业技术学院，山西朔州 036002）

秸秆是农作物收获籽实后的剩余部分，是成熟农作物茎叶部分的总称。秸秆中含有一半以上的光合作用产物，富含氮、磷、钾、钙、镁等矿物元素、有机质和纤维素等（吕中旺等，2018）。我国是农业大国，具有丰富的秸秆资源，占世界秸秆总产量的20% ～30%（王红梅等，2017）。但大部分农作物的秸秆利用率较低，多数作为能源焚烧或随意堆积、丢弃和掩埋，造成了资源的大量浪费和对环境的污染，影响了农业的可持续发展和农村居住环境的美化。数据表明，发达国家如美国的秸秆综合利用率达到90%，英国达到70%，而目前我国秸秆饲料化利用率仅占可收集资源量的20%（相姝楠，2017），秸秆饲料化利用具有广阔的发展前景。

秸秆普遍存在质地粗硬、适口性差、采食量低、消化率低、营养价值不高等缺点（Olukomaiya等，2020 ；Huang 等，2018），需要通过物理、化学和生物等技术对其进行加工后才适合饲喂畜禽，同时可以提高秸秆利用率。

因此，本文综述了我国目前饲料化秸秆的生产现状、营养品质、加工技术及应用现状，并提出相关建议，旨在为推动秸秆饲料化高效应用提供理论支持。

1 主要秸秆饲料化利用现状

2021 年全国农作物秸秆利用量6.47 亿t，综合利用率达88.1%，其中饲料化利用量达1.32亿t，饲料化利用率达18%，饲料化利用市场主体占比最高，达到76.9%。根据杨传文等（2023）采用草谷比法估算的农作物秸秆资源分布显示，小麦（1.66×108t，占比21.45%）和玉米（2.64×108t，占比31.45%）秸秆仍旧是主要的农作物秸秆种类。秸秆资源量排名前三的为黑龙江、河南和山东三省，与粮食产量成正比，其中，小麦秸秆主要分布在华北地区，玉米秸秆主要分布在东北和华北地区。

石祖梁等（2017）研究发现，玉米肥料化、饲料化利用率较高，分别为43.75%、36.43% ；小麦秸秆以肥料化利用为主，分别为74.5% 和69.0%，仅8.45% 和8.63% 作为饲料化使用；豆类秸秆饲料化利用量最高，分别占比68.2% 和44.94%。

不同作物秸秆的物理特性不同，营养价值有较大差异，部分还存在抗营养因子或有害物质，在推动秸秆饲料化利用过程中应选取适宜秸秆或者开发改善其品质的加工技术以满足动物的营养需求。

2 不同品种秸秆的营养及饲料化应用

2.1 玉米秸秆 据美国农业部2019—2020 年统计，中国玉米产量占全球比重的23.32%，排名第2（张海峰等，2021）。玉米秸秆可作为反刍动物的“粗饲料”，但其粗蛋白质含量低（9% 左右）、纤维素含量高，直接饲喂适口性差、消化利用率低。为提高玉米秸秆的消化率，一般将玉米秸秆制成青贮或黄贮饲料，增加其有机酸、蛋白质含量，降低纤维素、半纤维素和木质素的含量，使其更利于牛羊消化吸收。饲喂肉牛、奶牛、羊等动物后发现，在肉牛生产中添加玉米秸秆黄贮饲料对日增重和养殖利润的增加效果显著（肖跃强等，2020）。与干秸秆相比，饲喂青贮秸秆的肉牛平均日增重显著提高（韩振强等，2023）。饲喂全株青贮玉米可以使奶牛日均产奶量多0.77 kg（靳晓丽和吕信，2019）。与玉米黄贮相比，全株玉米青贮可显著提高奶牛的平均日产奶量、乳蛋白含量及奶牛平均日采食粗料量、平均日产奶量、乳蛋白率、乳脂率和乳糖率（王继红等，2020）。陈平等（2023）研究发现，饲喂青贮玉米组羊营养物质表观消化率较高。

2.2 小麦秸秆 小麦秸秆中含有丰富的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗纤维，粗蛋白质和粗脂肪含量较低，并含有少量的钙和磷（袁文焕等，2018）。国家粮油信息中心统计，2020/2021 年度（6 月至次年5 月）我国小麦饲用量3800 万t（陈康等，2021）。小麦收获后即可收集秸秆制作青贮饲料，含水量高达70% 左右（赵爱之等，2020），改善了小麦秸秆适口性不好的缺点，提高秸秆利用率。因此，在日粮中使用小麦秸秆替代玉米可以减少畜牧业对玉米的依赖，从而降低饲料成本。李海前和李学钊（2021）研究表明，肉牛加喂发酵过的小麦秸秆日增重0.60 kg，比对照组高出0.20 kg，养殖收益对比明显。陈化靓等（2023）研究发现，肉羊加喂发酵过的含有中草药的小麦秸秆，养殖收益对比明显。

2.3 豆类秸秆 常见豆类的叶和茎也是常用饲料，如大豆、绿豆和黑豆等。豌豆藤是一种很有价值的青贮饲料。豌豆秸秆和手工收获的大豆秸秆比谷物秸秆具有更高的饲养价值，但回收起来相对困难。大豆秸秆可以放牧、青贮或干燥制成干草。其叶子对牛适口性强，具有很高的营养价值和良好的消化率。扁豆纤维含量高（30% ～40%），但粗蛋白质含量较低，以干物质计算不到10%，品质优于小麦和其他谷物，在瘤胃中可高度降解（Haile 等，2017）。何天骏等（2018）采用青贮蚕豆秸秆饲料饲喂湖羊，显著提高了湖羊的采食量和进食速度。豆类秸秆还可减少谷物使用量，提供了重要的环境、社会、经济优势（Calles 等，2019）。

2.4 向日葵秸秆 向日葵秸秆中的营养成分远超于豆科、禾本科干草，特别是钙含量较高。牛日粮中添加向日葵秸秆可增加牛的采食率，还能提高料肉比，促进牛的日增重，减少成本投入（米文华，2019）。合理投喂向日葵秸秆饲料能有效提高羊的采食量，利于羊的增重与生长，增加出栏率（贾军和乌仁塔娜，2021）。

3 不同秸秆饲料化加工技术

虽然秸秆具有一定的营养价值，适于饲喂动物，但同时也存在很多问题。如谷类秸秆缺乏蛋白质，细胞壁占干物质的80%，是反刍动物的一大能量来源。但瘤胃微生物消化细胞壁多糖（纤维素和半纤维素）的能力受酚类和木质素等的限制。小麦和大豆中含有抗营养因子。考虑到上述问题，开发了许多秸秆加工技术来提高秸秆的利用效率。

3.1 物理处理法 物理处理法一般指采用破碎、剥落、蒸煮、压块和膨化等物理手段改变秸秆的物理特性，不影响其化学成分。一般在秸秆饲料化过程中，先采用物理处理法作为预处理，破坏秸秆细胞壁和纤维结构，提高表面积，进一步增加秸秆利用率，提高后续处理的有效性。Akobi 等（2016）研究表明，压块可降低木质纤维素的颗粒尺寸和结晶度，提高生物质糖可用性的表面积。蒸汽爆破技术可有效提高玉米秸秆体外培养的酶消化率，促进微生物定植（Wang 等，2020）。

3.2 化学处理法 化学处理包括碱化、酸化、氧化和氨化。碱化法、酸化法和氧化法由于污染严重、成本高等原因尚未得到广泛应用。氧化法一般是使用臭氧或过氧化氢处理，增加秸秆和酶的接触面积，对技术要求高、成本高，适用范围较小（王佳，2022 ；王雨晴等，2019）。氨化法是化学加工中常用的一种方法，在提高秸秆消化率的同时可以补充氮源。但液氨和氨水运输非常不方便。上述方法可以结合使用。如秸秆中的木质纤维素含量为80% ～95%。其水解性能较差，阻碍了能量回收和挥发性混凝土降解的吸收和降解，可采用中温厌氧消化和尿素加硝酸盐预处理（Chen等，2019）。

3.3 生物处理法 生物处理法则是利用微生物或酶对秸秆进行处理，制备营养价值更高、适口性更强的饲料加工技术。主要方法包括发酵、青黄贮、微贮、酶水解等。发酵技术可以通过多种微生物形成的微生态发酵池来转化秸秆中丰富的营养物质。王朝等（2020）研究表明，由木霉和酿酒酵母菌发酵的玉米秸秆粗蛋白质含量最高，达到13.23%。青黄贮利用秸秆自身的有益菌发酵产生乳酸，有效抑制腐败细菌的生长，提高秸秆的营养价值，保证了饲料的安全和长期保存。微贮技术与青黄贮技术类似，将秸秆置于密闭环境内，添加不少于一种的微生物菌剂进行繁殖发酵，降解秸秆中的纤维素和木质素，提高牛羊采食率和生长性能。利用酶水（纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶等）降解秸秆中的纤维素和木质素等难吸收物质可以提高秸秆的营养价值。

4 结论及展望

虽然我国作物秸秆产量大，但秸秆饲料化利用率较低，影响秸秆饲料化利用的限制因素主要有以下几点：（1）秸秆销售价格较低，农民收集意愿较低；（2）秸秆营养成分受地域、环境、栽培技术影响较大，良莠不齐，甚至部分存在霉变、生物毒素等质量安全问题，难以保证稳定的秸秆供应；（3）饲料加工仍存在成本投入高、步骤复杂、需要大型设备等问题；（4）现有的饲料加工技术对秸秆营养价值提升有限，仍大多沿用较为传统的青贮、氨化、微贮等技术。

针对上述限制因素，提出的对策如下：

（1）加快秸秆- 饲料产业全链条化，增强种植端和养殖端的紧密联系。鼓励养殖企业或饲料加工企业与种植企业、农户等签订订单式合作，加工生产稳定、优质、安全的饲料原料，解决养殖场户收集难的问题。

（2）加快饲料加工技术的研发，提高饲料营养价值。在现有饲料加工技术的前提下开发新型加工技术，降低加工成本，提高秸秆利用率和营养品质，提高饲喂动物的采食率。

（3）制定秸秆饲料化应用政策，引领其稳定发展。秸秆营养品质和分布地域存在较大差异，应该因地制宜地制定相关鼓励政策，对从事秸秆饲料化的企业、机构、个人进行奖励，促进区域性秸秆饲料化利用，增加其经济和社会效益。

秸秆饲料化不仅可以改善畜牧产品的营养品质，提高经济和社会效益，同时还可改善环境，促进畜牧业可持续发展。