秸秆处理技术

粗饲料的加工调制一、秸秆的利用现状概况农作物秸秆是世界最丰富的饲料来源之一，全世界秸秆年产量约29亿吨，其中小麦秸占21%，稻草占19％，大麦秸占10%，玉米秸占35％，黑麦秸占2％，燕麦秸占3％，谷草占5％，高粱占5％。全世界作物秸秆有66％直接还田或作为生活能源而被烧掉，19％作房屋建筑材料或蔬菜生产覆盖材料等，仅12％作为草食家畜的饲料，另有3％左右作为手工艺品的原料。秸秆的利用现状概况：我国年生产秸秆约7亿吨，其中稻草2.3亿吨、麦秸1.2亿吨、玉米秸2.2亿吨、花生和薯类藤蔓1.0亿吨、豆类和秋粮作物藤蔓1.0亿吨。稻草、小麦秸、玉米秸是我国三大作物秸秆，也是世界各国的主要秸秆。作物秸秆产量巨大，但目前用于饲料的数量还较小。秸秆的利用现状概况：我国约有70％左右的秸秆作为生活能源的燃料，还有一部分就地燃烧还田或直接翻入土中还田，仅25％左右作为草食家畜的饲料，另有2％左右作为造纸工业及手工业的原料。美国秸秆处理使用量占其总量的25%，印度秸秆饲用量占其总量的36%。二、常用作物秸秆及各种营养物质含量作物秸秆粗纤维含量高（30%—45%左右），消化率低，一般只有35%—50%，粗蛋白含量低（2%—8%），品质极差。秸秆中的矿物元素含量较低，磷的含量在0.08-0.10%之间，钙含量在0.2-0.4%之间。秸秆中的许多微量元素如Cu、Zn、Co等含量都很低。维生素含量低。秸秆中的矿物元素含量对使役或维持家畜能满足需要，但对产肉或产奶家畜来说，远远不能满足需要。不同种类秸秆的化学成分变化较大，同种类的不同品种，同一种秸秆的不同部位的化学成分差异也较大。限制秸秆在反刍动物生产中利用的因素1．消化率作物秸秆的消化率低，一般只有35%—50%，这是限制反刍家畜利用秸秆的首要因素，消化率低还会导致家畜采食量下降，从而使得家畜消化能进食量低，如果只饲喂秸秆则不能满足反刍家畜的维持需要。作物秸秆主要由细胞壁构成，细胞内容物很少。细胞壁的基本成分为纤维素、半纤维素和木质素。纤维素、半纤维素是完全可以被瘤胃微生物所利用的。木质素是由苯烷及其衍生物为基本单位的高分子芳香醇，很难被瘤胃微生物利用。在稻草中，特别是叶子部分硅的含量很高。另外秸秆细胞壁中含有少量的酚醛酸类化合物、角质、蜡质等。秸秆中的木质素通过木聚糖的糖醛酸侧链与半纤维素以共价键的方式连在一起，形成半纤维素-木质素的框架结构，并包在纤维素束外圈，如一道屏障阻碍瘤胃微生物对纤维素和半纤维素的消化分解。限制秸秆在反刍动物生产中利用的因素2．采食量所有动物，包括反刍动物都有一定能力随营养、生理和环境条件的变化而调节采食量以维持其机体的正常生长发育需要。然而由于秸秆质量差、体积大，反刍家畜往往不能采食足够的饲料量来满足其自身的维持需要，更不要说用于生产产品。作物秸秆与其它质量好的粗饲料相比，采食量更低。主要原因是：（1）作物秸秆细胞壁木质化程度高，质地粗糙坚硬，适口性差。（2）消化率低，作物秸秆的消化率只有35%—50%，这就意味着一半以上的秸秆不能被消化，然而这部分却占据了瘤胃空间，影响反刍家畜的进一步采食。（3）消化速度，饲料的消化速度决定了饲料可消化部分占据消化道空间的时间长短从而影响采食量的大小。作物秸秆可溶性快速降解部分只有8—12%，而质量高的牧草可高达40%。常用作物秸秆及各种营养物质含量：稻草：对牛、羊的消化率为50%左右，其粗蛋白质含量为3—5%，含粗脂肪1%左右，粗纤维为35%，其中木质素为14%左右，粗灰分约为17%，钙、磷含量低。玉米秸：风干的玉米秸含粗蛋白质6—8%，粗脂肪1.2—2.0%，粗纤维25—30%,钙0.39%，磷0.23%。麦秸：小麦秸含粗纤维高，适口性差，营养价值很低。粗蛋白质2.8%，粗纤维40%左右，钙0.26%,磷0.03%。豆秸：主要是茎杆，其叶片大都凋落。茎中木质素含量高，质地坚硬，难于咀嚼，主要用于饲喂反刍动物，尤其适于喂羊。一般是将其粉碎与精料混饲的效果较好。豆秸的粗蛋白质含量和消化率均较禾本科秸杆高。豆秸中又以豌豆秸的营养价值较高。三、粗饲料的加工调制粗饲料经过适宜加工处理，可明显提高其营养价值。大量科学研究和生产实践证明，粗饲料经一般粉碎处理可提高采食量7%；加工制粒可提高采食量37%；而经化学处理可提高采食量18%～45%和有机物的消化率30%～50%。因此，粗饲料的合理加工处理对开发粗饲料资源具有重要的意义。目前，粗饲料加工调制的主要途径有物理学、化学和生物学处理三个方面，分述如下：（一）、物理加工1机械加工（1）切短：牛可长些，为3—4cm，马属动物2—3cm，羊1.5—2.5cm。（2）粉碎：粗饲料粉碎可提高饲料利用率和便于混拌精饲料。粉碎的细度不应太细，否则会影响反刍。粉碎机筛底孔径以8～10mm为宜。（3）揉碎：揉碎机械是近几年来推出的新产品。2秸秆的压粒（压块）：秸秆压粒或压块后其密度增加10倍以上，使贮存和运输很方便，也使贮存和运输过程中的损失减少20%-30%，使采食量增加30%-50%，这主要是消化速度加快的结果。（一）、物理加工：3秸秆碾青4盐化：是指铡碎或粉碎的秸秆饲料，用1%的食盐水，与等重量的秸秆充分搅拌后，放入容器内或在水泥地面堆放，用塑料薄膜覆盖，放置12～24h，使其自然软化，可明显提高适口性和采食量。5热加工：热加工主要指膨化和高压蒸汽裂解等方法。（1）膨化（2）高压蒸汽裂解6秸秆的辐射处理：辐射处理最早用于木材,随后对小麦秸、稻草、燕麦秸和大麦秸等植物秸秆进行了研究，在一定的射线照射下确实能提高秸秆的体外或体内消化率，细胞壁的纤维素成分发生改变。但由于设备造价高，难以在生产上应用。（二）、化学处理1碱化处理碱化作用是通过碱类物质的氢氧根离子打断木质素与半纤维素之间的酯键，使大部分木质素（60%～80%）溶于碱中，把镶嵌在木质素-半纤维素复合物中纤维素释放出来，同时，碱类物质还能溶解半纤维素，也有利于反刍动物对饲料的消化，提高粗饲料的消化率。碱化处理所用原料，主要是氢氧化钠和石灰水。（1）氢氧化钠处理：NaOH能比氨化更有效地提高秸秆的利用率，但处理成本高，且家畜采食后，粪尿中排除的大量钠离子污染环境，使NaOH的应用受到很大限制。（2）石灰水处理：具体方法是：每100kg秸秆，需3kg生石灰，加水200～300kg，将石灰乳均匀喷洒在粉碎的秸秆上，堆放在水泥地面上，经1d～2d后可直接饲喂牲畜。用石灰水处理秸秆的效果不如用其它碱处理的效果好，且有时会出现发霉现象。（二）、化学处理2氨化处理：从20世纪30年代开始，氨化法在欧洲流行起来。氨化通常使用的是液氨、氨水、尿素及碳铵、硫铵等。氨源一般具有弱碱性，可起到碱化的作用。秸秆饲料蛋白质含量低，当与氨相遇时，其有机物与氨发生氨解反应，破坏木质素与多糖（纤维素、半纤维素）链间的脂键结合，并形成铵盐，成为牛、羊瘤胃内微生物的氮源。同时，氨溶于水形成氢氧化铵对粗饲料有碱化作用。因此，氨化处理是通过氨化与碱化双重作用以提高秸秆的营养价值。秸秆经氨化处理后，粗蛋白质含量3%—4%提高到8%或更高，有机物消化率提高10—20个百分单位。氨化后的秸秆质地松软，气味糊香，颜色棕黄，提高了饲料的适口性，增加了采食量，是牛、羊反刍家畜良好的粗饲料。同时氨可以防止饲料霉变。2氨化处理：（1）．无水液氨氨化处理：多采用“堆垛法”。该法是将秸秆垛起，覆盖塑料薄膜，四周底边用泥土密封，其内安置多孔导管并与液氨罐相连接，开放罐的压力表，按秸秆重的3%通进液氨。氨气很快扩散至全垛，在气温20℃时，2—4周即氨化完成。启封后氨气自行挥发。氨化良好的秸秆呈棕褐色，并有微香味。液氨氨化处理，秸秆含水量以15%—20%较为适合。（2）．氨水氨化处理：是将切短的秸秆填进干燥的窖内，踏实。常用的氨水含量为25%，有的为10%或20%，处理用量可按每100千克秸秆加12千克25%的氨水，15千克20%的氨水或30千克10%的氨水。然后封严，在气温不低于20℃时，5—7天氨化完成。启封通风12—24小时，待氨味消失后即可饲喂。氨水氨化也可采用上述堆垛法进行处理。液氨氨化处理：液氨氨化处理：液氨氨化处理：氨化池（3）．尿素（或碳铵）氨化处理：用尿素处理秸秆效果仅次于液氨，比碳铵要好。可以达到同样的氨化效果，可提高消化率和采食量，同时还可增加非蛋白氮的含量。氨化时尿素和碳铵的用量（单位：kg）气温在5—10℃气温在20—27℃每百千克秸秆（干物质）每百千克秸秆（干物质）的用量每百千克秸秆（干物质）的用量加水量尿素35．560碳铵61260尿素、碳铵处理秸秆的含水量，以45%左右较为合适。2氨化处理：（4）．氨化时间和温度：一般氨化时间可按下列温度予以考虑：温度0—5℃5—15℃15—20℃20—30℃30℃以上时间8周以上4—8周2—4周1—3周少于1周（二）、化学处理3酸处理：使用硫酸、盐酸、磷酸和甲酸处理秸秆饲料称为酸处理，其原理和碱化处理相同，但效果不如碱化。4氨-碱复合处理为了使秸秆饲料既能提高营养成分含量，又能提高饲料的消化率，把氨化与碱化二者的优点结合利用。即秸秆饲料氨化后再进行碱化。5秸秆的酸碱处理：把切碎的秸秆放在桶或水泥池子内在3%氢氧化钠溶液中泡透，转入水泥窖内压实，过12-24h取出，仍放回在木桶或水泥池子内，用3%的盐酸溶液泡透，随后堆放在滤架上，滤去溶液即可饲喂。6秸秆的氧化处理：氧化剂处理是针对植物木质化纤维素对氧化剂比较敏感而提出的，主要是指二氧化硫（SO2）、臭氧（O3）及碱性过氧化氢（AHP）处理秸秆的方法。（三）、微生物处理自然界存在分解植物纤维素的霉菌，选择分解能力强的霉菌来提高粗饲料消化率的研究已获成效。如用高活性的木霉纤维素酶，可将几乎全部的纤维转化为纤维二糖与葡萄糖。国内外对此研究较多，但尚无确定的使用技术。关键在于解决纤维素酶产量高的微生物菌株。此外，近些年来国内还出现许多粗饲料微生物学加工的其它方法。但这些方法均只是起到软化饲料、改善味道与提高适口性的作用，或者增加了一些菌体蛋白，但对于粗纤维的影响实际很小。在诸多的生物处理技术中，“微贮”推广面较大，与氨化处理比较，“微贮”秸秆粗蛋白含量偏低，消化率没有提高，但增加了采食量，从而提高了日增重。目前尽管秸秆饲料饲用技术研究较多，但总体看来，远不够成熟。结语综上所述，粗饲料加工调制的途径很多，效果不一。但一定要以经济效益为前提。在实际应用中，往往是多种方法结合使用。加工调制途径的选择，要根据当地生产条件、粗饲料的特点、饲料营养价值提高的辐度和家畜饲养的经济效益等综合因素，科学地加以应用。此外有关粗饲料的利用问题，实际上并不仅仅是个加工调制问题，还应当包括应用粗饲料时的补饲技术，要紧紧把握瘤胃的生理、生化特点，以发挥瘤胃功能为前提，选择适宜的补充料和补充量，进行必要的营养调控。多种方法联合应用，才能充分提高秸秆的利用价值。补添调控提高反刍动物秸秆饲料利用研究进展化学及微生物处理秸秆受到制约的原因：1、对知识水平较低的饲养者，化学及微生物处理技术过于复杂。2、处理秸秆的营养效应与投入成本比较，有时并不合算。3、用尿素处理秸秆，仅有30%的氮被利用，而70%的氮作为氨气通过大气途径损失。故与其用尿素处理秸秆倒不如直接用于肥料来提高农作物产量。一、改善秸秆饲用价值方法研究的新进展改善秸秆饲用价值的方式宽分为两类：第一类是提高秸秆在瘤胃中的消化率，乳补添或物理化学处理方法。第二类是以平衡吸收营养更贴近动物产生需要为目的的补添或调控方法。两种方法是互利和叠加的关系。1、补添调控措施：卢德勋（1993）提出秸秆类粗饲料整体调控补饲新理论。既要注重粗饲料的加工调制，又强调利用营养补饲措施的整体调控效应，充分发挥反刍动物瘤胃有利的营养生理功能及生物学特性，达到提高动物生产力和粗饲料利用效率的目的。2、分离采食或选择采食：将秸秆消化率高和低的部分分离是可行的。特别是有多种用途时。一般秸秆上部分的消化率比下部的高出5—10个单位。人工或机械物理分离法可在收获后进行。另外，借助于动物的选择采食行为也可分离