農作物秸稈“三貯一化”利用技術

王小鵬，盧異軍，董 軒，盧云云，石芳權*

（1.甘肅省西和縣畜牧獸醫站，甘肅 西和 742100；2.甘肅省西和縣成舟養殖專業合作社，甘肅 西和 742100）

我國是農業大國，每年會產生大量的農作物秸稈，據測算2009—2018年全國谷物、豆類、薯類和棉花等作物秸稈的產量增加了約12 672.54萬t，年增長率為2.01%[1]。國家堅持農業農村優先發展，出臺了一系列扶持農業產業發展的政策，畜牧業也成為了農業經濟發展和農民致富的重要抓手，但飼草飼料是制約養殖業發展的關鍵因素之一。農作物秸稈是非常重要的飼草資源，但其含有大量的木質素、纖維素等物質，難以被動物消化吸收，需通過加工處理才能被高效利用[2]。利用農作物秸稈發展畜牧業具有節糧和增加畜產品供給的雙重意義，同時對推動鄉村產業振興、實現碳達峰和碳中和具有重要作用。秸稈飼料具有種類多、價格低廉、分布廣泛等優勢，利用價值較高，飼料化是農作物秸稈“五化”（肥料化、飼料化、能源化、基料化和原料化）綜合利用途徑之一，符合資源節約集約利用和發展循環經濟的要求[3]。

1 秸稈飼料“三貯一化”技術

20世紀50年代，我國的一些大型奶牛場開始應用“三貯一化”技術，通過發酵、氨化等技術將玉米、小麥、水稻等農作物秸稈轉換成動物可食用的飼料。“三貯”指青貯、黃貯、微貯，“一化”指秸稈氨化。青貯應用最廣泛，主要是因為青貯飼料具有比較高的營養價值。通常將未收獲籽實的玉米進行青貯，將收獲籽實后的鮮秸稈進行黃貯[4]。氨化是利用氨源（液氨、尿素、碳酸氫銨等）對粗飼料進行化學處理[5]。

1.1 青貯

青貯是利用乳酸菌發酵抑制雜菌繁殖而保存飼料養分的一種技術，青貯原料在厭氧條件下自然發酵產生微生物，可使各種豆類、作物秸稈等飼料長期保存，不僅可減少養分損失，還可提高動物采食的適口性。乳酸菌(LAB)將飼料中的水溶性碳水化合物代謝成乳酸，在pH值較低的環境下可防止不良微生物生長。因此需維持一定的乳酸濃度，以確保飼料長時間存放。多年以來，LAB被認為是用于提高青貯飼料質量的最重要的微生物添加劑，在青貯飼料生產中起著降低pH值的重要作用，可有效抑制有害微生物生長，促進有益微生物生長。LAB作為益生菌，對人類和動物有益，被廣泛應用于現代畜牧業發展[6]。在青貯飼料制作過程中，LAB可降低pH值，對抗病原體，保持粗蛋白（CP）、酸性洗滌纖維（ADF）和中性洗滌纖維（NDF）含量，提高酸性洗滌劑木質素和干物質含量（DM），從而提高青貯飼料的質量。

青貯設施有青貯窖（池）、青貯壕、青貯塔、青貯堆等。最常見的青貯窖（池）有地上式、半地下式、地下式，其形狀多為長方形、圓形。青貯池越大，青貯效果越好、成本越低，但需考慮飼料用量、青貯期限等因素[7]。青貯原料有作物秸稈、禾本科牧草、豆科牧草等，青貯時需考慮原料生長、收割、儲存等因素。青貯飼料的主要目標是保持可消化草料中的纖維、蛋白質及能量。青貯飼料的發酵過程大致分為好氧期、發酵期、穩定期和有氧出料期4個階段，好氧期包括原料運輸、入倉、壓實、密封；發酵期內隨著微生物的呼吸作用，窖內氧氣含量降低、溫度升高（＞32 ℃），微生物的生存受到抑制；穩定階段青貯窖內乳酸、丙酸、丁酸等含量較高，環境較穩定，反應最少，pH值3.8～4.0，飼料儲存時間與其pH值呈負相關；出料階段青貯料與空氣接觸，改變了厭氧環境條件，有些微生物（如酵母、霉菌等）開始生長，不利于飼料長時間存放。

青貯是飼料高營養、高質量保存的過程之一，為了確保青貯質量，需選擇恰當的時間及時收獲草料（理想的成熟期），在草料成熟后期收獲會降低青貯飼料的質量。青貯過程中草料加工也很重要，切割長度以3～5 cm為宜。為了給厭氧發酵創造比較好的環境，草類原料要比玉米料切得更短。新鮮牧草水分含量較高(＞80%)，需將含水量降低10%～15%。從裝料到密封過程速度要快，原料暴露在空氣中的時間越短越好，青貯窖內的草料要壓實。良好的青貯工藝能創造無氧環境，抑制酵母菌、霉菌和其他不良微生物。青貯飼料的品質與發酵過程中細菌數量相關，青貯過程中所產生的糖分更適合霉菌、酵母菌和細菌，酶活性也更活躍。因此，通常使用多種添加劑抑制有害生物菌群的生長，因為青貯料中的微生物菌群不足以啟動乳酸菌生產乳酸，腐敗微生物種群（細菌、酵母菌和霉菌）會產生負面影響，降低飼料質量。發酵效率較低時，飼料中會滋生有害微生物。微生物菌群水平受原料類型（草和豆類）、不同生長階段及環境因素（溫度、土壤等）的影響，自然產生的微生物可以將水溶性碳水化合物轉化為乳酸，乳酸的含量表明了飼料產品的質量。

1.2 微貯

微貯技術通過微生物發酵貯存飼料，是提高農作物秸稈營養價值的常見處理方法。微貯以不適合青貯的黃干秸稈或牧草為原料，由于植物細胞基本死亡，所以微貯過程靠加入菌劑（木質素、纖維素等降解劑）促進發酵，同時要確保一定的含糖量（＞1.5%）和水分（60%～70%），可添加含糖量較高的糖渣、糖蜜等促進發酵。在密閉的厭氧條件下，富源微生物將秸稈纖維素、半纖維素和木質素等大分子物質及其復合結構分解成木聚糖類、木糖、乳酸和揮發性脂肪酸，使pH值下降到4.5～5.0，抑制有害菌和腐敗菌的繁殖，可長期保存。秸稈微貯技術可改善飼料的適口性、提高動物的消化率、增加秸稈營養。經微貯后的秸稈質地柔軟，具有酸香酒氣味，適口性明顯增強，可促進瘤胃微生物的活動。微貯秸稈飼料具有成本低、操作簡單、無毒害等特點，被廣泛應用于草食家畜養殖。微貯流程見圖1。

1.3 黃貯

圖1 微貯流程

農作物秸稈黃貯是相對青貯而言，以干（黃）秸稈為原料，經機械揉搓粉碎后加適量水和生物菌劑，在適宜的厭氧條件下發酵。秸稈飼料青貯和黃貯都是利用微生物發酵原理，將收割的秸稈粉碎后直接窖貯、裝袋或打捆包裹儲藏[8]。青貯料經壓實密封，在適宜的濕度條件下，自身所含有的微生物乳酸菌厭氧發酵產生乳酸，使貯料內部的pH值降到4.5～5.0，此時大部分微生物都會因乳酸抑制而停止生長，從而達到貯存的目的。黃貯要求秸稈含水率為60%～70%，因此黃貯原料的收割受時間限制比較明顯。

1.4 氨化

農作物秸稈是反芻動物不可缺少的飼料來源之一。秸稈中CP和礦物質含量低，CP只占DM的3%～5%，但NDF和ADF含量高，降低了反芻動物的消化能力，利用效率較低。為了提高其營養價值和利用率，需進行物理、化學和生物技術等預處理。氨化是一種化學處理方法，可破壞木質纖維素的復雜結構，并形成銨鹽，溶解部分纖維素和糖分，不僅能提高纖維素的降解率，還能給反芻動物提供氮源，改善秸稈適口性[9]。一般來說，較高的CP水平有利于提高DM的消化性，通過氨基化反應能有效打破纖維素的結構鍵，提高秸稈營養價值。

細菌對氨化過程中秸稈發酵、降解和消化具有重要影響，可提高微生物的降解活性，也可影響NDF和ADF的比例。ADF是纖維性碳水化合物的主要成分，主要由纖維素、木質素和硅酸鹽等構成，是粗飼料的一種主要營養指標。質量差的飼料NDF和ADF含量較高，蛋白和能量濃度較低。ADF和NDF與家畜的消化率呈負相關，也是衡量秸稈飼料品質的重要指標[10]。

2 小結

農作物秸稈飼料化預處理方法較多，其目的一是減少農作物秸稈資源浪費，進一步提高飼料的營養價值。二是提高飼料適口性，延長貯存期。乳酸菌不僅可抑制有害微生物生長，還可提高胃腸道中有益微生物的活性，對動物幾乎沒有負面影響。氨化飼料有效提高了氮素含量和粗纖維的可消化性，明顯提高了動物的采食量和適口性。農作物秸稈“三貯一化”技術是解決農作物秸稈資源浪費問題的途徑之一，該技術的推廣應用可促進畜牧業良性發展。