一、秸秆饲料化面临的核心挑战
我国是农业大国,主要农作物秸秆年产生量高达8.65亿吨,可收集量达7.31亿吨,但综合利用率仅为88.1%,其中饲料化利用率更是仅占20.7%。秸秆作为一种重要的生物质资源,其饲料化利用潜力巨大却未能充分发挥,核心障碍在于未经处理的秸秆存在两大致命缺陷。首先是适口性差的问题。大部分农作物秸秆在自然条件下质地粗硬,牲畜采食意愿低,采食速度慢。山西某养殖场的实践表明,未经处理的秸秆饲喂肉牛时,牛的采食速度明显偏慢,饲料转化效率低下。其次是营养价值不足。秸秆中粗蛋白含量低,通常仅为3%至4%,而粗纤维含量却高达30%以上,其中含有大量不易被家畜消化的木质素。木质素如同一道坚固的壁垒,包裹着纤维素和半纤维素,阻碍消化酶的作用,导致秸秆消化率和营养利用率均极低。
然而,研究数据显示,1吨普通秸秆的营养价值平均与0.25吨粮食的营养价值相当。中国农业大学专家团队指出,如果把我国每年可收集但尚未利用的0.87亿吨秸秆高效转换为饲料,相当于节省2175万吨谷物类饲料,将极大减轻玉米等谷物饲料的进口压力。因此,通过科学的技术处理提升秸秆的适口性和营养价值,对于发展畜牧业、保障饲料安全具有重要战略意义。
二、物理加工技术:改善适口性的基础手段
1.揉搓丝化技术揉搓丝化是通过机械方式将秸秆揉搓成丝状或细条状,从而改善适口性的物理加工方法。这一技术的核心在于改变秸秆的物理结构,使原本坚硬的秸秆变得柔软细嫩,便于牲畜咀嚼和吞咽。山西阳城县犇犇养殖有限公司的应用实践验证了这一技术的有效性。该公司现存栏肉牛500头,年饲料化利用秸秆约3650吨,采用秸秆揉丝结合预混料和生物菌拌料的饲喂技术后,肉牛采食速度提高约40%,秸秆利用率提高50%至98%。
揉搓丝化的技术要点在于将秸秆粉碎至适宜长度。饲喂牛羊时,秸秆长度应控制在2至3厘米,而饲喂猪则需要更细的粉碎程度。经过揉丝加工后的饲草含有丰富的维生素、蛋白质、脂肪、纤维素,气味酸甜芳香,适口性显著改善。利用打捆机压缩打捆后装袋贮存,可保存1至3年,便于长期储存和运输。
2.膨化技术
秸秆膨化技术是一种物理生化复合处理方法,通过高温高压处理改变秸秆的结构和化学成分。将秸秆切碎至3至5厘米长度后,投入膨化机挤压腔内,在120℃至140℃的高温和1.5至4兆帕的高压条件下处理。螺杆螺旋推动物料形成轴向流动,同时产生强烈的机械摩擦,使物料被细化均化。当糊状物料从模孔喷出的瞬间,在强大压力差作用下发生膨化,产生结构疏松、多孔、酥脆的膨化物。
膨化处理的效果显著。对比检测数据显示,膨化秸秆与干玉米秸秆相比,粗蛋白分别提高6.75%和8.77%,粗脂肪提高67.65%和1.84倍,纤维组分中的木质素降低48.65%和50.09%。膨化饲料与传统的秸秆切粉、揉丝、青贮、黄贮、氨化等方法相比,具有柔软细嫩、适口性好、营养丰富、消化率和采食率大幅提高等特点。从经济角度看,秸秆膨化饲料加工成本每吨约200元,市场售价约400元每吨,利润空间可观。
3.颗粒压块技术
秸秆颗粒压块技术是将秸秆揉搓粉碎后,利用颗粒机压制成颗粒状或块状饲料。颗粒硬度可通过调节压缩比进行选择,一般以6至7比1为宜。颗粒直径根据饲喂草食动物种类不同,以6至10毫米为宜。这种技术的优势在于便于长期保存和长距离运输,颗粒状饲料密度提高,体积缩小,储运成本大幅降低。同时,颗粒饲料可与其他农副产品及非蛋白氮、维生素和矿物质等饲料添加剂混合搭配,实现营养平衡。 资料来源:晋城市人民政府《秸秆尽其用 变身"营养餐"》 https://www.jcgov.gov.cn/dtxx/tpxw/202505/t20250506_2138344.shtml
三、化学处理技术:快速提升营养价值
1.氨化技术氨化是最为实用的化学处理方法,通过氨化处理可以有效降解木质素,降低粗纤维含量,提高秸秆的营养价值和消化率。氨化技术的原理是利用氨对秸秆进行碱化处理,破坏木质素与纤维素的结合,使纤维素更容易被动物消化吸收,同时氨本身可以增加秸秆中的氮素含量。
氨化技术的操作方法相对简单。将秸秆切成2至3厘米长,秸秆含水量调整在30%左右。按每100千克秸秆使用5至6千克尿素或10至15千克碳酸氢铵,兑25至30千克水溶化搅拌均匀配制氨化剂水溶液。分层压实,逐层喷洒氨化剂,最后封严。在25℃至30℃温度下经7天氨化即可开封,使氨气挥发后饲喂。测试资料表明,玉米秸秆经切碎氨化后,粗蛋白含量可由原来的3.3%至4.42%增加到11.8%至13.46%,粗纤维由33.4%降低到16.72%。
氨化秸秆饲料中含有大量的胺盐,胺盐是牛羊等反刍动物瘤胃微生物的良好营养源。氨本身又是一种碱化剂,可以提高粗纤维的利用率。玉米秸秆氨化后喂牛羊等不仅可以降低精饲料的消耗,还可使牛羊的增重速度加快。需要注意的是,氨化处理使用的氨化剂应来源于国家饲料添加剂品种目录,使用范围和使用量应符合饲料添加剂安全使用规范的要求。
2.碱化技术
碱化技术主要使用氢氧化钠等碱性物质处理秸秆。碱性环境可以破坏秸秆细胞壁结构,使木质素与纤维素、半纤维素之间的酯键断裂,从而提高秸秆的消化率。碱化处理的秸秆质地变软,适口性改善,营养物质更容易被动物消化吸收。然而,碱化技术需要使用化学碱,处理后必须彻底清洗,以免碱残留对动物造成伤害,操作要求较高,在生产实践中应用相对较少。
四、生物处理技术:营养价值提升的核心路径
1.青贮技术青贮技术是把作物收获后尚保持青绿或部分青绿的秸秆经粉碎后放入密闭的青贮窖或青贮池,经过微生物发酵,产生大量乳酸和芳香物质,可长期保存其青绿多汁营养成分的一种技术模式。青贮过程中,秸秆中的糖分会被微生物发酵代谢产生乳酸,从而降低pH值,抑制有害微生物的生长。
山西阳城县毅垣养殖农民专业合作社的青贮实践提供了规范化操作范例。收割粉碎后的青贮秸秆在2小时内运输到牧场,最大限度降低在运输、压窖过程中出现霉变的风险。青贮秸秆到达牧场卸货后,采用五点采样法对单个车辆原料进行采样检测,干物质、蛋白、灰分等关键指标检测合格后入窖。采用大型装载机压窖,压窖密度达到720千克每立方米以上。封窖使用隔氧膜和黑白防晒膜两层膜覆盖,发酵90天后开窖饲喂。
经过青贮处理的秸秆,营养损失少、饲料转化率高、适口性强、便于长期保存,牲畜特别爱吃。2023年该合作社800亩饲草料基地以订单形式,辐射带动当地农户218户,户均增收500元以上。青贮技术的关键在于保持乳酸菌持续累积乳酸并维持较低pH值,确保青贮成功。
2.微贮技术
微贮技术是利用微生物将秸秆中的纤维素、半纤维素降解并转化为菌体蛋白的方法,代表了今后粗纤维利用的发展趋势。微贮就是利用微生物对秸秆进行发酵处理,使秸秆转化为具有酸、香、酒味且家畜喜食的饲料。将秸秆切碎至适当长度后,含水率调节至60%至70%,分层装入窖内或堆放在硬化的地面,逐层喷洒菌剂,压实后用聚乙烯塑料薄膜盖顶,压实密封,在25℃至30℃温度下发酵处理。
微贮过程应符合国家相关标准要求,所添加菌剂应符合饲料添加剂质量标准。微贮技术可以降解秸秆中的部分纤维素,提高营养价值,增强适口性。与传统秸秆相比,微贮饲料柔软细嫩,牛羊采食速度提高40%至43%,采食量增加20%至40%。同时,微贮饲料中的有益微生物还能改善动物肠道环境,促进消化吸收。
3.酶解发酵技术
酶解发酵技术是近年来发展起来的新型生物处理方法,通过添加纤维素酶、β葡聚糖酶、植酸酶、果胶酶等酶制剂对秸秆进行处理。采用纤维素酶等酶制剂处理秸秆,拌匀后喷洒适当的水,使秸秆含水率达到60%至70%。随后装入窖内或进行裹包、装袋,压实密封,在常温条件下处理30天后,可开窖使用。酶制剂可以直接作用于秸秆纤维结构,快速分解木质素和纤维素,提高消化率。
中国农业大学动物科技学院经过30余年研究,成功研发了菌酶协同发酵技术。该技术将微生物菌剂与酶制剂复合使用,以适当的水稀释后均匀喷洒在秸秆表面并充分搅拌,使秸秆含水率达到60%至70%,随后装入窖内或进行裹包、装袋,压实密封发酵。在常温条件下发酵30天后可开窖使用。菌酶协同作用使牛羊等动物更愿意食用饲料,能够有效吸收其中的营养,曾经被丢弃或焚烧的秸秆变成了养殖户眼中的优质饲料。
4.黄贮技术
黄贮是利用干秸秆做原料,通过添加适量水和生物菌剂,压捆以后再袋装储存的一种技术模式。由于黄贮不受秸秆含水率影响,可解决南方多雨潮湿导致秸秆水分含量高、不易保存利用的难题,具有制作简单、保存时间长、适口性好、运输方便等特点。黄贮技术的操作流程包括秸秆收集、切割、添加菌剂、压实密封等环节。干物质含量越高,切割长度应越短,一般控制在2至5厘米,长度一致性好,超出范围比例不大于10%。
五、复合处理技术:协同增效的创新模式
1.预处理结合微生物发酵单一处理技术往往存在局限性,而通过预处理结合微生物发酵可以实现协同增效。研究表明,稻草秸秆经三氧化硫微热爆技术联合稀碱预处理后,木质素含量由12.02%下降至6.20%,降低了48.42%。木质素的剥离使纤维素含量由30.93%上升至49.86%,使秸秆更易被微生物利用。预处理后的秸秆再经微生物发酵,粗蛋白含量可提高至30.46%,比原秸秆中粗蛋白含量提高8.79倍,粗纤维含量降低71.51%,完全符合蛋白饲料的相关标准。
2.多菌种协同发酵
利用不同微生物组合发酵秸秆可以获得更好的效果。研究发现,篮状菌与拟威克酵母按1比1的比例混合发酵稻草秸秆,发酵产物中粗纤维含量最低,粗纤维降解率达到70.83%,粗蛋白含量高达23.50%。这是因为篮状菌具有优异的纤维降解能力,而拟威克酵母的产蛋白能力突出,两者协同作用实现了秸秆发酵效果、营养价值和利用效率的同步提升。
3.全细胞酶技术
全细胞纤维素酶技术是一项创新性技术。通过构建表达纤维素酶的酿酒酵母,使全细胞酶在发酵的玉米秸秆中自行繁殖,既可促进乳酸菌发酵,又可不受添加量较小的限制,降低纤维素酶成本。与乳酸菌单独发酵相比,纤维素酶与乳酸菌混合发酵的玉米秸秆纤维素含量显著下降,相比未发酵秸秆下降15.03个百分点,效果提高一倍以上。同时,酿酒酵母能提供大量丰富的单细胞蛋白,可提高玉米秸秆饲用品质。
六、技术选择与应用建议
1.因地制宜选择技术路线不同地区、不同养殖规模应根据实际情况选择合适的技术路线。对于南方多雨地区,黄贮技术更为适用;北方地区可优先选择青贮或微贮技术。小规模养殖户可选择操作简单的氨化或揉丝技术,大型养殖场可采用膨化、颗粒压块等工业化生产方式。在秸秆资源丰富的粮食主产区,建议采用复合处理技术,通过预处理结合微生物发酵实现秸秆价值最大化。
2.严格把控质量标准
秸秆饲料加工过程中应严格把控质量。原料选择方面,秸秆应无霉变、腐烂,无沙石、地膜等异物。加工生产的秸秆饲料应进行抽样检测,理化指标包括但不限于含水率、粗蛋白质、粗灰分、中性洗涤纤维含量。秸秆饲料卫生指标及试验方法应符合国家饲料卫生标准要求。使用的菌剂、酶制剂等饲料添加剂应来源于国家饲料添加剂品种目录,使用范围和使用量符合安全使用规范。
3.建立完善的产业链
秸秆饲料化利用需要建立从收集、储运到加工、销售的完整产业链。按照合理运输半径,建设县有龙头企业、乡镇有规范收储组织、村有固定秸秆收储网点的收储运体系,推进秸秆收储运专业化、标准化、市场化。培育设备适用、技术先进的秸秆加工转化市场主体,通过订单农业、合作社等模式带动农户参与,实现多主体、多环节、多渠道的多元共赢格局。
4.强化技术推广与培训
建立省级和县级秸秆综合利用专家指导组,为技术推广提供决策咨询服务和精准指导。通过科技特派员、新型农民培训等项目,强化技术培训和指导,推广简捷实用的秸秆综合利用技术,促进技术普及应用。建设秸秆综合利用展示基地,示范展示秸秆利用新技术新成果,推广应用可操作、能落地的秸秆利用模式,发挥示范带动作用。
七、未来发展趋势与展望
秸秆饲料化利用技术正朝着智能化、精准化、高效化方向发展。智能化青贮技术通过袋式青黄贮处理新工艺,采用先铡切后灌装的工作原理,通过机械将铡切好的秸秆压缩后装入袋中并立即封口,形成厌氧状态。微生物发酵监控系统可以通过实时监测发酵温度、pH值等参数,及时发现并解决问题,保证青贮质量。菌剂投放智能化则通过精准农业技术,根据实际情况精确控制菌剂的投放量和位置,提高发酵效率和一致性。白腐菌发酵技术作为新兴技术展现出良好前景。白腐菌是目前已知最有效的木质素降解微生物之一,能够将木质素分解成可被动物消化吸收的有机物,同时产生蛋白质、多糖等有益的代谢产物。白腐菌发酵产物丰富多样,在饲料和其他领域都有潜在的应用价值。随着基因工程、合成生物学等技术的发展,未来有望通过基因改造培育出降解能力更强、产蛋白效率更高的工程菌株,进一步提升秸秆饲料化利用效率。
政策支持力度也在不断加大。国家层面持续推进秸秆综合利用,将秸秆变饲料养畜作为减少粮食消耗、保障饲料安全的重要举措。推进生物菌剂、酶制剂、饲料加工机械等应用,加快秸秆青贮、颗粒、膨化、微贮等技术产业化,壮大秸秆养畜产业。将秸秆资源化利用的新型机械设备纳入农业机械购置补贴范围,对秸秆资源综合利用企业按照秸秆利用量进行补贴,实施秸秆加工用电价格补贴优惠政策,为产业发展提供有力支撑。
写在最后
秸秆饲料化利用技术体系已经相当成熟,从物理加工的揉搓丝化、膨化处理到化学处理的氨化碱化,再到生物处理的青贮微贮、酶解发酵,每种技术都有其适用场景和独特优势。提升秸秆适口性和营养价值的关键在于选择合适的技术路线,严格把控操作规范,注重多技术复合应用以实现协同增效。秸秆作为重要的生物质资源,其饲料化利用不仅能够缓解饲料资源紧张,减少粮食消耗,还能有效解决秸秆焚烧带来的环境污染问题,实现农业废弃物的资源化利用。随着技术的不断进步和政策支持力度的加大,秸秆饲料化利用将迎来更广阔的发展空间。养殖户应积极学习和应用先进技术,结合自身条件选择最优方案,在降低饲料成本的同时提高养殖效益,为推动畜牧业绿色可持续发展贡献力量。
