貴州省主要農作物及其副產物資源調查與飼用價值評價研究

韋興迪 左相兵 田維榮 裴成江 張明均 盧 敏

（1貴州省農業科學院草業研究所，550006，貴州貴陽；2貴州草地技術試驗推廣站，550006，貴州貴陽；3貴州陽光草業科技有限責任公司，558200，貴州獨山）

隨著2019年貴州省將生態畜牧（牛羊）產業列為重點發展的十二大產業之一以來，貴州畜牧業整體呈快速發展態勢，但天然草地牧草產量低、營養不均衡且草畜配套生產模式相對滯后，使飼料短缺和營養單一成為制約貴州省大部分地區畜牧業發展的重要因素[1]。此外，隨著養殖規模和禁牧區域的不斷擴大，以及節糧型畜牧業的結構調整，使得市場對優質粗飼料的需求日漸增加[2]。

農作物秸稈作為常規粗飼料資源[3]，通常是指農作物在獲取主要產物后留在地上部分的莖葉或藤蔓等副產物，約占作物生物量的50%[4]。作物秸稈中含有大量動物生長所需的纖維素、木質素和半纖維素等非淀粉類大分子物質[5]，約有65%～80%的干物質能夠向動物提供能量，而目前飼料化比例卻不高[6]。貴州省作為我國的農業大省，常年作物種植面積約4.5×106hm2，年產秸稈約1500萬t，飼料化利用潛力巨大[7]。但長期以來，農作物收獲后主要副產物秸稈資源的處理以就地焚燒、直接還田和飼養牲畜等較粗放方式為主，飼料化、基料化和生物質發電資源化等利用方式因缺乏合理技術，難以形成大規模的秸稈處理體系，嚴重制約貴州經濟發展及農田生態系統的建設[8]。目前，針對秸稈飼料化利用方面的研究成果較為豐富，王亞靜等[9]運用定性和定量分析方法評價了我國各類秸稈資源的可飼性和可收集利用量；張英俊等[10]基于全國草食家畜飼草料需求量和全國飼料秸稈供給量，估算了我國不同區域秸稈飼料化利用潛力；郭應軍等[11]結合貴州省秸稈利用競爭性需求量，分析了全省秸稈全量化利用潛勢。此外，也有學者研究了秸稈飼料化利用技術[12-14]和生產工藝[15]。但總體來說，針對貴州喀斯特山區秸稈飼料化利用方面的研究還較為缺乏。因此，了解貴州省農作物秸稈資源現階段利用狀況，對于節約資源和實現農業可持續發展具有重要意義。

目前，畜牧業市場對優質粗飼料的需求日漸增多，本研究通過查閱資料和走訪調研等方式，對貴州省主要農作物副產物資源展開調查，針對農作物種植面積、產量以及常見副產物營養特性進行綜合分析，充分挖掘本地豐富的農作物副產物資源，解決草地畜牧業生產中飼草飼料不足的問題，為貴州生態畜牧業高效可持續發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 貴州主要農作物副產物資源調查

根據《貴州統計年鑒》（2006-2019年）及實地調查，對近幾年貴州省播種面積較大的農作物（稻谷、小麥、玉米、大豆、甘蔗、花生、油菜、薏苡和蕎麥）資源分布及利用現狀進行統計，利用收集到的主要農作物年總產量，根據農作物副產品與主產品之比（即草谷比）估算出各農副產物的年總產量，即農作物副產物的理論年總產量=農作物產量×草谷比[16]。

《貴州統計年鑒》數據來自于貴州省統計局（http://stjj.guizhou.gov.cn/），表1中的農作物草谷比主要引自《農業技術經濟手冊（修訂本）》[17]及文獻[18-19]，蕎麥秸稈產量為實地走訪調研總結數據，按2625kg/hm2計算。

表1 主要農作物副產物與主產品比值Table 1 The ratios of main crop by-products to main products

1.2 貴州省主要農作物副產物營養品質分析

1.2.1 樣品采集與制備 主要農作物副產物由貴州省農業科學院草業研究所收集獲得，具體信息見表2。以貴州主要農作物的主栽品種（系）產區為樣品采集地點，每個農作物品種（系）3次重復。因參試副產物多為秸稈類，故采樣時以作物自莖稈分蘗節以上的秸稈作為樣品，隨機取樣3次，每次1kg，將收集的樣品切碎，采用四分法縮減至需要量，放置于烘箱105℃，殺青15min，65℃下烘干48h至恒重。粉碎后過40目篩，裝入自封袋置于干燥處密閉保存備用[20]。

表2 參試主要農作物副產物信息和來源Table 2 Informations and sources of the main crop by-products in the experiment

1.2.2 營養成分測定 常規營養成分指標包括粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分（Ash）、水分以及鈣（Ca）和磷（P）含量，各指標重復測定3次，取平均值。常規養分分析參考相應的國家標準，采用凱氏定氮法（GB/T 6432-2018）測定粗蛋白含量；采用石油醚浸提殘余法（GB/T 6433-2006）測定粗脂肪含量；采用過濾法（GB/T 6434-2006）測定粗纖維含量；參考GB/T 20806-2006測定中性洗滌纖維（NDF）含量；參考NY/T 1459-2007測定酸性洗滌纖維（ADF）含量；采用高溫灼燒法（GB/T 6438-2007）測定粗灰分含量；采用差減法計算無氮浸出物（NFE）含量，NFE（%）=100%–（水分+粗灰分+粗蛋白質+粗脂肪+粗纖維）；采用高錳酸鉀滴定法（GB/T 6436-2018）測定鈣含量；采用磷鉬黃比色法[21]（GB/T 6437-2018）測定磷含量。參考張本瑜等[22]的方法計算相對飼用價值（RFV），RFV=[DMI（%BW）×DDM（%DM）]/1.29，其中 DMI（%BW）=120/[NDF（%DM）]，DDM（%DM）=88.9–ADF（%DM），式中，DMI為干物質隨意采食量，DDM為可消化干物質。%BW和%DM為單位。參考郭安國[23]的方法計算消化能，消化能＝總能×DCE，其中能量消化率（DCE）=91.6694–91.3359×（ADF%/OM%）；總能（MJ/kg）=17.3+0.0617×CP+0.2193×EE+0.0387×CF–0.1867×Ash+0.19，OM 為有機物質。

1.3 數據處理

采用 Excel 2010軟件進行數據整理和圖表繪制，采用SPSS 21.0統計軟件進行單因素方差分析，結果為平均值±標準差，閾值設為P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 貴州省主要農作物及其副產物資源概況

從表3可以看出，2006-2019年貴州省主要農作物年均播種面積前3位為玉米、稻谷和油菜，分別為80.921萬、69.309萬和48.688萬hm2，均高于40萬hm2。其中玉米播種面積在2014年短暫增長后于2018年下降，波動較大，下降后平均較之前播種面積低33.35%。稻谷和油菜年際間變化幅度較小。小麥和花生在2007年有較小幅度下降后，同其他幾種主要農作物一樣，播種面積常年處于較平穩的狀態，年際間浮動較小。薏苡、蕎麥、花生和甘蔗年播種面積較小，均不超過6.7萬hm2；同時，通過實地走訪調查發現，薏苡在2011-2019年間播種面積不斷增大，種植區域主要分布在黔西南州（約75%）和安順地區（約10%），年均播種面積在4.5萬hm2以上；蕎麥在2012-2019年間種植面積呈先增加后減少趨勢，種植區域主要集中在畢節（約70%）和六盤水地區（約20%），年均播種面積保持在3.5萬hm2以上，其中苦蕎約占70%。

表3 貴州省2006-2019年主要農作物播種面積Table 3 Sowing areas of main crops in Guizhou during 2006-2019 ×104hm2

由貴州省2006-2019年度主要農作物產量及其變化情況（圖1）可知，2006-2019年在貴州省主要農作物中，稻谷及玉米的產量明顯高于其他農作物，除甘蔗產量在2012-2014年超過100萬t外，其余7種農作物均處于100萬t以下水平，且波動不大。

圖1 貴州省2006-2019年主要農作物產量Fig.1 The yield of main crops in Guizhou province from 2006 to 2019

由貴州省2006-2019年度主要農作物副產物產量估測及其變化情況（圖2）可知，2006-2019年在貴州省主要農作物副產物產量變化幅度整體與農作物產量保持一致，稻谷及玉米副產物仍顯著高于其他農作物副產物。其中，玉米秸稈產量出現2次大幅度及1次小幅度下降，2017年前整體保持較高產量水平，2017年后明顯低于稻草產量。除了油菜秸稈產量基本處于年均100萬t水平外，其余6種農作物副產物均處于100萬t以下且波動不大。總體來看，稻草和玉米秸稈占比較大，是貴州主要的農作物副產物。

圖2 貴州省2006-2019年主要農作物副產物產量估測Fig.2 Estimated yields of main crop by-products in Guizhou province from 2006 to 2019

2.2 貴州省主要農作物副產物營養品質分析

對收集到的主要農作物副產物進行常規營養成分分析，能較為直觀地對其質量優劣做出初步評定，而通過飼用價值可進一步對其品質進行綜合評價[24]。

由表4可知，小麥秸稈、花生秸稈、大豆秸稈和薏苡秸稈粗蛋白含量顯著高于其他副產物，甘蔗渣粗蛋白含量最低，僅為2.52%；油菜秸稈粗脂肪含量為5.58%，顯著高于其他8種副產物，蕎麥秸稈粗脂肪含量最低，僅為1.65%；各類副產物粗纖維含量均處于較高水平，其中大豆秸稈最高，為48.91%，顯著高于其他8種副產物；大豆秸稈和甘蔗渣的中性洗滌纖維及酸性洗滌纖維含量均處于較高水平；甘蔗渣和玉米秸稈粗灰分含量較高，油菜秸稈粗灰分含量最低；油菜秸稈和蕎麥秸稈無氮浸出物含量較高，分別為39.96%和38.76%；除花生秸稈Ca含量和油菜秸稈P含量顯著高于其他副產物外，副產物Ca和P含量均處于正常水平。

表4 主要農作物副產物常規營養成分分析Table 4 Analysis of conventional nutrient components of main crop by-products %

由表5可知，9種主要農作物副產物中，油菜秸稈總能最高（19.13MJ/kg），稻草最低（17.45MJ/kg），其他副產物總能差異不大（17.59～18.58MJ/kg）；消化能依次為油菜秸稈＞花生秸稈＞薏苡秸稈＞稻草＞蕎麥秸稈＞小麥秸稈＞玉米秸稈＞甘蔗渣＞大豆秸稈；油菜秸稈、花生秸稈和稻草的RFV均高于100（盛花期苜蓿的RFV為100），屬于較優質粗飼料。

表5 主要農作物副產物營養品質分析Table 5 Analysis of nutritional quality of main crop by-products

3 討論

貴州省地處云貴高原東部大斜坡地帶，是南方喀斯特地貌的核心區域，全省山地多、平地少，喀斯特地貌面積為 1.10×106km2，占全省土地面積的62.20%[25]。草地畜牧業作為解決喀斯特石漠化地區生態和經濟問題的重要途徑之一，在農業產業結構中占有較為重要的地位，然而貴州省總畜草產量無法滿足生態畜牧（牛羊）產業的需求，合理開發利用牧草和秸稈等非糧飼料，對促進農牧業產業結構調整和推進節糧型畜牧業發展有重要意義[26]。

本課題組在對貴州地區主要農作物及其副產物資源調查中發現，隨著農作物單位面積產量的提高，農作物副產物產量也隨之增加，農作物副產物資源豐富，全省以玉米秸稈、稻草和油菜秸稈產量最高。其中，玉米秸稈產量近年來由于政策原因有所下降，稻草和油菜秸稈產量較穩定。說明可將玉米秸稈、稻草和油菜秸稈等農作物副產物資源作為貴州發展節糧型畜牧業非糧飼料的綜合利用首選材料。貴州省大部分地區存在利用結構單一、收儲難度大和利用率低等問題。如產量較高的稻草和玉米秸稈均未得到充分利用，其中稻草由于蛋白含量低、適口性差，所以重視程度不高；玉米秸稈則由于地區氣候潮濕和易發霉變質等問題未得到有效利用；薏苡籽粒收獲后，大量薏苡秸稈被浪費，利用程度同樣不高。這說明貴州地區農作物副產物可利用空間大。通過對收集到的主要農作物副產物營養品質測定發現，小麥秸稈、薏苡秸稈和花生秸稈具有較高的粗蛋白（8.68%、8.52%、8.45%）、較低的ADF（46.74%、40.63%、37.75%）和NDF（51.74%、46.37%、43.16%），是9種副產物中較為優質的粗飼料。油菜秸稈、花生秸稈和稻草的DMI、DDM和RFV均顯著高于其他大部分副產物，且RFV高于100，分別為148.65、110.34和102.68，整體營養價值較高。油菜秸稈、花生秸稈和薏苡秸稈的消化能優于其他6種常見副產物，分別為10.91、9.25和8.91MJ/kg。然而貴州目前用作飼料的農作物副產物主要為玉米秸稈和稻草，且多以直接飼喂牲畜為主，利用過程中由于處理不當，導致畜禽采食量和消化率低。說明貴州農作物副產物飼料化開發潛力大。

農作物副產物飼料化是指改變單純依靠谷物等常規飼料，將農作物副產物資源制成飼料供草食牲畜食用，通過在動物體內轉化成供人們需要的畜產品，其核心是能量和物質的轉化。飼料營養價值以及動物對其消化利用能力2個方面共同決定著轉化效率的高低[27]。通過對收集到的主要農作物副產物進行常規營養成分、相對飼用價值及消化能測定，在貴州地區油菜秸桿、花生秸稈和薏苡秸稈等農作物副產物相對利用價值較高，可作為飼料化利用的首選材料，通過青貯、微貯、氨化和揉搓等優質飼草飼料的調制、加工、利用方法來進一步提升飼用價值[28-29]。青貯多是針對青綠植物材料的保存，適于青貯的農作物副產物主要是玉米秸稈；微貯主要是針對含水量低的麥秸、稻草及不宜青貯的秸稈類副產物；氨化主要是通過氨解反應形成銨鹽，為牛、羊等反芻動物瘤胃內微生物提供氮源，同時氨溶于水后，通過堿化作用能使秸稈變得柔軟，更易于動物消化吸收；揉搓則主要是通過物理方法改善適口性不好的農作物副產物，提高采食量及消化率。

4 結論

在貴州地區，油菜秸稈、花生秸稈和薏苡秸稈等農作物副產物 RFV較高，可作為飼料化利用的首選材料。但在實際生產過程中，除合理利用和開發現有資源豐富、成本較低的農作物副產物外，還應重視品種選擇、刈割時間和刈割高度等對飼料原料營養成分的影響，結合生物產量及養殖動物，加強對飼用價值和飼喂效果的研究。這不僅能解決當前畜牧業發展過程中飼草飼料緊缺問題，還有利于推動地區草地生態畜牧業可持續發展。