东北农业大学动物科学技术学院 宫福臣 杨 琼 李 杰＊

充分利用秸秆来源，对缓解粗饲料资源紧张具有重要意义。但是未经加工处理的秸秆粗纤维含量大都在30%以上，粗蛋白质3%～5%；钙、磷含量低，导致其质地粗硬，适口性差，不易消化，家畜采食量低，其代谢能利用率差，饲用价值不高（Kayongo，1993）。因此我国农作物秸秆仅有少部分用作饲料，大部分秸秆就地被当做废料燃烧，这不仅改变了土地的团粒结构也造成了大气的污染。因此，科学有效地利用作物秸秆具有重要意义（杨游，2006）。

1 秸秆的结构特点

农作物秸秆是指农作物收获籽实后剩余的其他部分，包括茎秆及残存叶片等部分。秸秆主要由木质素、纤维素、半纤维素等聚结而成的致密的碳水化合物结晶结构以及少量蛋白质、脂肪、木质素、醇类、醛、酮和有机酸等组成（黄茜等，2008；徐广等，2007）。其细胞壁由相互紧密结合在一起的半纤维素、纤维素和木质素三种成分构成，是转化利用秸秆的主要研究对象。半纤维素在细胞组织中结合松散，很容易被酸或酶分解，是最容易利用的碳源。纤维素是植物细胞次生壁的主要成分，是由几千到一万多个脱水吡喃葡萄糖构成的多聚物，以纤维二糖的形式经β-1，4糖苷键相互连接起来。木质素是天然高分子聚合物，由苯基丙烷单元通过醚键和碳-碳键交联而成，其结构单元的多样性构成了其特有的机械强度。木质素常与纤维素、半纤维素镶嵌在一起，能抵抗微生物的消化并阻碍瘤胃微生物对细胞壁的降解 （张红莲，2004）。

2 影响反刍动物对秸秆利用的因素

秸秆营养价值较低，其干物质消化能低于9 MJ/kg，粗蛋白质占3%～5%，可消化物质占35%～50%，反刍家畜对秸秆的消化率仅为20%～30%。秸秆不仅粗蛋白质含量少，而且品质差，消化率很低，甚至是负值。秸秆的适口性很差，直接影响家畜的采食量，这也是影响秸秆利用率的一个很重要的因素（冯仰廉和张子仪，2001）。秸秆中维生素含量缺乏，其中胡萝卜含量仅为2～5 mg/kg，钙、磷含量低，硅酸盐含量高。硅酸盐的存在不利于其他营养成分的消化利用，秸秆中钙、磷含量低及比例不适宜，都不能满足家畜的需要（房兴堂等，2007；Kayongo，1993）。 由于秸秆饲料具有上述弊端，导致秸秆直接饲喂家畜的效果很差，使它在畜牧业上广泛应用受到了很大的限制。但如果对其进行适当合理的加工调制，可改善其利用率、适口性、增加采食量，提高饲喂效果。

秸秆的细胞壁结构式影响反刍动物对秸秆利用的主要限制因素，其中木质素构成了木质纤维细胞壁的15%～30%，很难被一般微生物降解且不易被动物消化吸收（齐刚，2004）。反刍家畜对粗饲料利用的实质是反刍动物瘤胃微生物对粗饲料中纤维素的消化。瘤胃中消化纤维素的微生物主要包括细菌、原生动物、真菌和噬菌体四大类，这些微生物都在厌氧的环境下生存。瘤胃内纤维素分解是在多种微生物分泌酶的综合作用下进行的。瘤胃微生物对细胞壁的利用过程中，由于纤维素多聚体的结晶程度、复杂和高抗性木质素分子、酚类化合物和木质素与细胞多聚糖之间的紧密键连的影响，从而限制了消化酶的消化作用使消化酶无法接触细胞壁的糖类和细胞内容物，限制了动物对纤维素和半纤维素等成分的降解和利用（刘晓牧等，2000）。因此，如果能够改善细胞壁成分的消化性，如破坏组织结构，降低纤维成分的结晶性，改善分子结构及去除妨碍消化的木质素等则能大幅度提高秸秆作为饲料的可利用性 （李延云，2006）。

3 秸秆的不同处理方法及应用

目前，提高秸秆等低质饲料利用率的途径主要有两点：一是改善适口性；二是破坏细胞壁组织结构，提高瘤胃对纤维素的降解率。秸秆处理的方法主要分为物理、化学和生物学处理三类方法。

3.1 秸秆的物理处理及应用 秸秆的物理处理包括秸切短粉碎、揉搓、压粒（块）、热喷处理、碾青处理、蒸汽处理以及辐射处理等。物理处理便于咀嚼、拌料和减少浪费，能提高秸秆的适口性，增加采食量，物理切断可破坏植物细胞壁的表皮防护层，消除细胞壁内木质素对纤维素、半纤维素的包被作用，增加植物组织的伤损面积，扩大微生物的接触表面积，从而有利于细菌群和消化酶的消化，促进粗饲料的降解。秸秆的切短粉碎常常是其他处理的前提。利用高温蒸汽也是近年来用于改善稻草干物质降解率的处理技术。有研究表明，用辐射技术处理秸秆，提高辐射剂量能够促使秸秆的细胞壁成分含量降低，提高体外消化率（黄金华，2007）。但是这些方法不能从实质上降解或利用纤维素。另外如膨化、制粒等需要复杂的设备且消耗大量的能量，仅作为饲用时不具有切实可行的经济效益。

3.2 秸秆的化学处理及应用 化学处理主要方法有:碱化处理、氨化处理、酸化处理、氧化处理以及它们相互结合后的复合处理等。碱处理时，能大幅度降低秸秆粗纤维含量，提高营养价值，使秸秆粗纤维的消化率提高。但NaOH处理秸秆会造成环境污染，且成本也较高。因此，逐渐被氨化处理所替代。氨化处理秸秆是目前比较常用的一种方法，氨源主要有液氨、氨水、尿素、碳酸铵、硫酸铵等。氨化处理对秸秆具有氨化和碱化的双重作用，从而提高秸秆的营养价值。鹿书强（2004）试验结果表明，氨化可显著提高秸秆干物质瘤胃48 h消失率，可显著提高秸秆蛋白质含量。尽管氨化处理秸秆能够提高粗蛋白质含量和干物质消化率，但对秸秆纤维性物质降解的效果较差（张文举等，2002）。用弱碱处理秸秆能提高消化率，但全部用尿素去氨化则氨的挥发损失太多 （冯仰廉和张子仪，200l），这不仅是对氮素的极大浪费，而且也造成了环境污染。因此，如何提高氨化过程中氮素的保留率，是一个有待进一步解决的问题。

3.3 秸秆的微生物处理及应用 目前利用微生物处理秸秆大致分为青贮技术、微贮、利用秸秆生产单细胞蛋白质、利用纤维素酶处理秸秆、利用白腐真菌处理秸秆等方法。

3.3.1 秸秆青贮技术 秸秆青贮就是在厌氧条件下，利用乳酸菌发酵产生乳酸，当青贮物pH值降到3.8～4时，青贮料中有害微生物处于被抑制状态，达到保存饲料营养价值的目的。青贮饲料适口性好，木质化程度差，消化率高，在所有生物学处理中，制作青贮饲料是最好的也是最实用的秸秆利用方法。青贮饲料营养价值高。禾本科牧草青贮可以保存牧草中85%以上的营养物质，而制备干草即使在最好的条件下也只能保留80%的养分，若在较差条件下，只能保留50%～60%的养分；这种方法制作工艺简单，投入劳力少，但青贮饲料一次性投资较大，如青贮壕（沟）或青贮窖，以及青贮切碎设备等；由于青贮原料粉碎细度较小，以及发酵产生乳酸等，饲喂青贮饲料过多有可能引起某些消化代谢障碍，如酸中毒、乳脂率降低等；若制作方法不当，如水分过高、密封不严、踩压不实等，青贮饲料有可能腐烂、发霉和变质等。

3.3.2 微贮技术处理秸秆 秸秆微贮是秸秆收割晒干粉碎后，经过碱化处理，再加入一定的生物制剂，在密闭的容器内经过一段时间的厌氧发酵，经生物制剂的分解作用，将大量的纤维素、半纤维素、部分的木质素转化成为糖类，糖类又经有机酸发酵菌转化为乳酸和挥发性脂肪酸，使微贮原料酸度下降，抑制丁酸菌、腐败菌的繁殖，而形成带有酸香味，质地柔软，牲畜喜食，易消化，营养成分高的优质饲料。秸秆经过微贮后呈金黄褐色，带有醇香和果香气味，呈弱酸性，手摸感到松散，质地柔软湿润。扫描电镜显示，处理后秸秆的细胞壁结构受到破坏，原来致密、有序的组织结构被打乱，形成了大量的空洞（陈秀为等，2004）。孟冬丽（2001）研究表明，微贮麦秸使粗蛋白质含量提高了10.67%，有机酸提高了807.67%，木质素、纤维素和半纤维素分别降低了10.24%、14.15%、43.86%。王权等（2004）利用发酵活干菌处理秸秆饲喂育肥羊，试验表明，育肥羊的采食量和日增重比对照组提高了16.7%和120.28%，差异极显著（P<0.01）。微贮秸秆饲喂奶牛同样取得了较好的效果，蔡治华（2001）研究指出，饲喂微贮玉米秸秆能够显著提高奶牛的日平均产奶量和奶料比，比对照组提高了10.28%和10.28%。孟冬丽（2001）用绵羊进行消化试验证明，秸秆微贮饲料体内DM、OM和CF的消化率分别较未处理麦秸提高21.14%、43.77%和29.40%。总之，微贮饲料不仅具有青贮饲料的芳香气味、适口性好等特点，还具有自己独有的特点：一是饲料来源广，干青秸秆都能制成优质的微贮饲料。二是制作季节长，北方春夏秋三季可制作，南方全年都可制作，避免因农忙而耽误制作微贮饲料的最佳时期。

3.3.3 利用秸秆生产单细胞蛋白质 利用秸秆资源生产单细胞蛋白质目前主要有两条途径:一是水解法，包括酸水解、碱水解和酶水解，使部分纤维素、半纤维素变成还原糖，脱去部分木质素后，再进行发酵培养；二是直接法，即靠纤维素分解菌直接分解。直接法相对简单，成本低，没有二次污染问题，在我国农村或小型企业推广应用。发酵过程主要包括液体发酵、固体发酵两种。秸秆利用研究中用以生产的单一菌种的酶系不全，活性低、降解效果不理想及易受降解产物阻遏的原因，使得此项技术还处于研究过程之中。

3.3.4 利用纤维素酶处理秸秆 纤维素酶如：木酶、曲酶和青酶可以破坏植物细胞壁，补充内源酶的不足，提高反刍动物对粗饲料的利用率（Zohar和 Yitzhak，1995）。 高仁（1999）报道，用纤维素复合酶处理过的青贮玉米秸秆的色泽、味觉、触觉、适口性、新鲜程度和完好率等各项指标均比未处理组好，开窖后原料完好率达到100%，未处理组在窖顶和窖周围出现霉烂现象。纤维素酶是生物活性物质，要求稳定性高和具有一定的活力单位，所以对生产和应用技术都有较严格的要求。虽然添加酶制剂在试验中有一定效果，但由于使用酶的成本高，效果受动物的生长期和体内环境如温度、pH值的影响，又不能再生，故实际应用中并未得到广泛应用。

3.3.5 利用白腐真菌处理秸秆 聂国兴（2004）利用白腐真菌处理秸秆，碳水化合物发生选择性降解40%～60%，纤维素和半纤维素降解20%～40%。白腐真菌处理的秸秆不仅大部分木质素被降解或破坏，秸秆质地柔软，适口性也得到明显改善（陈谊等，2001）。利用白腐真菌处理秸秆，快速、高质量地利用及转化秸秆资源，减少环境污染，都具有一定的现实意义。随着对白腐真菌最适反应和生产条件的进一步研究，其应用将会越来越广泛。

4 小结

在生产实践中，物理、化学和生物学处理经常结合使用。无论应用何种生物技术处理秸秆，都应着重解决如下问题：一是在秸秆的纤维素、木质素与蜡质结合致密的前提下，提高各种酶的活性；二是选育纤维素酶产量高的菌种；三是减小发酵过程中降解终产物对酶的合成及其活性的抑制作用。要综合考虑适宜给量、加工手段、多种秸秆搭配、增加的效益与制作成本的关系、保存及其安全性等问题。使秸秆得到合理、有效等利用。随着我国畜牧业可持续发展的不断进行，秸秆饲料将是发展畜牧业的重要资源，对于降低能源的消耗和饲料的成本、保护和改善农业生态环境及实现农业可持续发展具有非常重要的意义。

[1]蔡治华.饲喂微贮玉米秸杆对奶牛产乳量的影响 [J].安徽技术师范学院学报，2001，15（4）：31 ～ 32.

[2]陈秀为，张克强，周可.一组复合菌发酵秸秆的理化效应及饲喂效果[J].农业环境科学学报，2004，23（2）：345 ～ 347.

[3]陈谊，康鸿明，杭怡琼，等.白腐真菌降解稻草喂猪试验[J].上海农业学报，2001，20（3）：109 ～ 110.

[4]房兴堂，陈宏，赵雪峰，等.农作物秸秆饲料加工利用技术[J].中国资源综合利用，2007，7：9 ～ 11.

[5]冯仰廉，张子仪.低质粗饲料的营养价值及合理利用[J].中国畜牧杂志，2 001，6：3 ～ 5.

[6]高仁.青黄贮添加纤维素酶新技术[J].中国农村小康科技，1999，2：46～47.

[7]黄金华.不同处理的粗饲料营养价值的比较：[硕士学位论文][D].2007.

[8]黄茜，黄凤洪，江木兰，等.木质素降解菌的筛选及混合菌发酵降解秸秆的研究[J].中国生物工程杂志，2008，28（2）：66 ～ 70.

[9]李延云.农作物秸秆饲料加工技术[M].北京：中国轻工业出版社，2006.

[10]刘晓牧，李福昌，王中华，等.白腐真菌与秸秆饲料的有效利用[J].饲料研究，2000，1：42 ～ 43.

[11]鹿书强.不同季节和处理方式对氨化玉米秸秆营养价值的影响：[硕士学位论文][D].哈尔滨：东北农业大学，2004.

[12]孟冬丽.秸秆厌氧发酵活干菌的研究及应用[J].饲料研究，2001，5：30～32.

[13]聂国兴.白腐真菌发酵在饲料工业中的应用[J].河南畜牧兽医，2004，25（1）：33 ～ 34.

[14]齐刚.白腐真菌降解秸秆木素及饲料化研究：[硕士学位论文][D].天津：天津科技大学，2004.

[15]王权，王玉秀，于天明，等.微贮玉米秸秆饲喂羊试验报告[J].中国草食动物，2004，S1：145 ～ 146.

[16]徐广，刁治民，曾智科，等.微生物降解秸杆的研究进展与前景展望[J].科技资讯，2007，32：136 ～ 137.

[17]杨游.秸秆资源的开发现状与趋势[J].畜禽业，2006，196：27 ～ 29.

[18]张红莲.农作物秸秆饲料处理技术研究进展[J].饲料与畜牧，2004，3：11～14.

[19]张文举，王加启，龚月生，等.提高秸秆饲料营养价值的方法[J].国外畜牧科技，2002，28（1）：17 ～ 22.

[20]Kayongo B S.Evaluation of caged waste as a protein supplement fibrous crop residues fed to sheep[D].University of Nairobi.1993.

[21]Zohar，Yitzhak.Effect of Manganese on Preferential Degradation of Lignin by Pleurotus ostreatus during Solid-State Fermentation[J].Applied and Environmental Microbiology，1995，61（8）：3057 ～ 3062.