郭旭生 崔慰賢
（寧夏大學農學院動物科學系，寧夏 永寧 750105）
摘要：本文綜述了秸稈的復合化學處理、生物處理以及通過對瘤胃內環境進行營養調控等提高秸稈飼料利用率和營養價值的方法。
關鍵詞： 秸稈飼料 利用率 營養價值
農作物秸稈作為一種非競爭性資源，在我國具有數量大、分布廣、種類多、價格低廉的特點。目前全國年產秸稈約為6億多噸，而用于飼料的還不足10% [1] 。由于秸稈自身的理、化特性，使其作為飼料存在著很多問題。秸稈的莖桿粗硬，且在消化道停留的時間長，影響家畜的采食量和適口性；秸稈含氮量低，一般含粗蛋白僅3%-5%；同時，秸稈的粗纖維含量高達35%-50%，并且粗纖維中的纖維素與木質素結合成較為堅固的結構，動物難以消化利用。一般來講，反芻動物對秸稈的消化率僅有20%-30%。[2]
針對秸稈類作為飼料的適口性差，采食量和消化率及營養價值低的特點，長期以來人們在改善秸稈的適口性，提高消化率，增加其營養價值等方面進行了大量深入的研究和生產實踐，取得了很大的進展。本文就目前應用較為廣泛有效的復合化學處理、生物處理以及通過對瘤胃內環境進行營養調控等提高秸稈飼料利用率和營養價值的方法分別加以論述，為生產者更有效的利用秸稈飼料，提高其營養價值提供參考。
1 秸稈的加工處理方法
1.1 復合化學處理
對于秸稈的加工利用，目前應用最普遍的是秸稈的化學處理。主要有氨化（尿素、無水氨、碳酸氫氨，硫酸銨等），堿化（NaOH，Ca（OH）2）等。經多年的研究和生產實踐，秸稈經過氨化后，其適口性改善，采食量增加，消化率增加。研究表明，當秸稈、水和尿素的添加量比為25:10:1時，秸稈的粗蛋白含量將增加1?1.5倍，動物對秸稈的采食量增加20%左右，有機物消化率增加20%左右，纖維素消化率提高20%?30%。堿化處理秸稈的主要作用是提高干物質的消化率[3]。秸稈經堿化處理后，其采食量提高20%?30%，干物質消化率提高20%?30% [2]。一般情況下，氨化處理秸稈可提高瘤胃降解率10個百分點，堿處理秸稈可提高降解率約為20個百分點（馮仰廉，1992）。
近年來，隨著秸稈化學處理的研究進展，研究者提出了用尿素加氫氧化鈣調制秸稈的復合化學處理法。試驗表明，這種調制方法的效果高于氨化或堿化單一處理。毛華明等研究得出，以尿素氨化加氫氧化鈣處理稻草，壓制成粒，瘤胃48小時干物質消化率比對照組提高21個百分點，進食量達到每100Kg體重1.82Kg[4]。馮仰廉等（1992）用尿素加氫氧化鈣調制秸稈得出復合處理比單獨用尿素或氫氧化鈣處理的秸稈干物質降解率提高了一倍 [5]。另外，尿素和氫氧化鈣的用量對秸稈瘤胃消化率也有明顯的影響，當用量為40g尿素/Kg秸稈干物質+50g氫氧化鈣/Kg秸稈干物質時，稻草的消化率從48.3%提高到71.2%,而用尿素單獨處理的消化率為60.6%,秸稈的粗蛋白含量可從4.31%提高到10.39%[6]。因此，復合化學處理不僅能更有效的提高秸稈飼料在瘤胃中的降解率和粗蛋白的含量，而且這種處理方法成本低，簡便易行，對人畜無害。
為了適合規模飼養的養殖場以及秸稈飼料工業化發展的要求，人們研究將秸稈復合化學處理于與成型加工相結合對秸稈營養價值的影響，并取得了很大進展。毛華明，馮仰廉就復合化學處理與成型加工工藝條件對秸稈營養的影響[7]進行研究得出，復合處理劑的用量對麥秸體外有機物消化率（IVOMD）有明顯影響。麥秸IVOMD為38.75%，經過不同劑量的尿素和氫氧化鈣處理，顆粒出機后IVOMD平均提高到50.10%,最好處理組合達55.62%,提高了16.87個百分點。如果顆粒出機后密封4天，IVOMD最好處理組合可達59.99%,提高21.24個百分點。另外，秸稈水分為30%時，添加復合化學劑，顆粒出機后再密封10天以上，IVOMD還可提高4個百分點。楊文大和王培力[8]研究表明，復合氨化處理，在相同尿素量、反應時間和環境條件下，成品秸稈飼料中粗蛋白的含量、干物質、粗蛋白及粗纖維的瘤胃消失率均顯著高于尿素單獨處理。因此，復合化學處理結合適宜的機械加工工藝，無論從提高家畜的采食量、適口性、飼料轉化率及經濟效益等方面均優于單一的手工氨化、堿化處理，并使大量秸稈用于家畜規模化飼養成為可能。
1.2 生物處理
1.2.1 酶制劑發酵處理秸稈
酶制劑是近年來研究較多的一種黃（青）貯填加劑，主要是纖維素酶，其他還有半纖維素酶，β?葡聚糖酶，植酸酶，果膠酸酶等[9]。盧慶萍[10]等分別用純纖維素酶（上海生化制劑廠，14853U/g）、溢多利復合酶制劑（珠海，630U/g）、Econase復合酶（芬蘭，27781U/g）、Novo復合酶（瑞典，29900U/g）等飼料級纖維酶和生化級纖維素酶處理玉米秸、稻草及麥秸，結果表明，各處理組DM、NDF的瘤胃降解率較對照組無明顯改變，秸稈中NDF的含量也無明顯變化。只是對處理后秸稈的發酵特性有一定的改善作用，NH3-N含量降低，pH值降低。由于酶的反應往往發生在細胞表面，不能穿透細胞壁，所以對細胞壁結構的破壞作用不大 。要將酶制劑用于秸稈調制，必須對秸稈進行預處理，這必然會提高處理成本，生產中難以推廣。因此，單純用酶制劑在秸稈調制中的意義不大。但也有許多試驗表明，反芻動物日糧中添加外源纖維分解酶可提高飼料消化率。據孔祥浩[11]報道，加拿大的Rode等在泌乳早期乳牛日糧中添加了一定量的木聚糖酶和纖維素酶混合物，結果，試驗組較對照組的產奶量提高3.6Kg/d；營養物質消化率分別提高：干物質7.4%，中性洗滌纖維8.5%,粗蛋白8.1%。
1.2.2 微生物制劑發酵處理秸稈
生產中最常見的微生物制劑是乳酸菌接種劑。這種制劑發酵貯存秸稈，主要依靠乳酸菌發酵，使pH下降，抑制有害菌的繁殖，并且在發酵后，由于粗硬秸稈變軟，有酸香味，能刺激家畜的食欲，從而提高家畜的采食量 。盧慶萍等[12]分別用新疆海星牌秸稈發酵活桿菌和日本顆粒型青貯寶（主要含乳酸菌）發酵貯存玉米秸、稻草及麥秸，結果表明，用乳酸菌發酵秸稈只能提高秸稈的適口性，提高采食量，不能降解秸稈的纖維性物質，也不能提高秸稈DM、NDF的瘤胃降解率，但可以增加玉米秸發酵的產酸量及降低氨態氮，有利于秸稈的發酵，防止霉變。需注意的是，用這種制劑發酵貯存秸稈時要有足夠的可溶性碳水化合物作為微生物發酵的底物。對于營養價值低略的秸稈，其可溶性碳水化合物含量很少，只添加微生物制劑是沒用的。
1.2.3 復合生物發酵處理秸稈
針對單純用微生物制劑發酵貯存秸稈效果的缺點，對秸稈先進行化學預處理，再利用篩選的一些特異性菌株進行秸稈的發酵，即秸稈的復合生物處理技術[13]。這種方法不僅很大程度上改善了秸稈飼料的適口性，而且降低了秸稈的纖維性物質，同時也提高了秸稈DM、NDF的瘤胃降解率和營養價值。李大鵬，高玉榮等[14]在粉碎揉搓松散的玉米秸稈中按一定比例加入玉米粉、尿素、水混合均勻，并按一定比例接種一定量的綠色霉菌、酵母菌、曲霉菌，經過特定的發酵工藝處理，發酵的玉米秸稈中纖維含量由原來的40.2%降低至13.6%，降低了66.2%。粗蛋白由2.8%提高至28.8%，同時，無氮浸出物及粗灰分都有一定的提高。發酵好的飼料有一定的酸香味，適口性好。王立新等[15]用多菌種發酵粗飼料并通過育肥豬的飼養試驗發現，多菌種雙重發酵粗飼料，粗纖維降解率達46.21%，粗蛋白含量提高116.93%,營養價值顯著提高。育肥豬的生長速度提高16.2%,飼料轉化率和飼料效益分別提高7.86%和45.86%。因此，適宜的秸稈復合生物發酵貯存從營養價值，飼喂效果和經濟效益等放面都有很大的適用價值。
1.2.4 利用微生物發酵降解秸稈中的木質素
秸稈成分中纖維素和半纖維素能夠被家畜瘤胃充分降解利用，但由于木質素和纖維素鑲嵌在一起形成堅固的酯鍵，阻礙了瘤胃微生物對粗纖維的降解，導致秸稈的消化率降低。因此，提高秸稈消化率的關鍵是降解木質素，打斷酯鍵。微生物中只有少數真菌能降解木質素。目前，國內外研究最多并表現出有效降解能力的白腐真菌主要有香菇菌[16] 和黃孢原毛平革菌（Phanerochaete Chrysosporium）[17]。用白腐真菌處理秸稈時，秸稈不需要進行化學或物理的預處理，即對底物沒有選擇性。Zabrazil[18]等進行了大量白腐真菌處理秸稈的研究試驗，結果表明，經白腐真菌處理的秸稈，木質素降解40%-60%，纖維素和半纖維素降解20%-40%，干物質損失10%-40%，粗蛋白從3.7%左右升高到4.0%-5.0%，體內干物質消化率可從處理前40%左右提高到50%-60%。英國Aston大學最近從秸稈堆中分離出一種白腐真菌，這種微生物只降解木質素，不降解纖維素，可以使秸稈的體外消化率從19.63%提高到41.13%。更令人驚喜的是，經白腐真菌處理的秸稈不僅營養成分有極大的提高，而且具有愉快的水果香味，質地柔軟，適口性明顯改善。但由于不同的白腐真菌發酵秸稈時受到溫度、水分含量、通風狀況、酸堿度、秸稈碳氮比及發酵時間等因素的影響，實際操作中很難把握。而且，實際生產中由于存在著大量霉菌和其它雜菌，在氧氣、溫度和濕度等適宜條件下，雜菌會迅速繁殖，競爭性抑制白腐真菌的正常生長，使秸稈發霉變質，影響白腐真菌處理秸稈的效果。同時，白腐真菌處理秸稈時，對干物質和能量消耗比較大。這些因素很大程度上限制了其在實際生產中的推廣應用。所以，目前絕大部分利用白腐真菌處理秸稈營養價值的研究僅限于試驗室。但隨著研究的進展，白腐真菌處理秸稈的技術一旦取得突破性的成果并付諸于生產實踐，它將為我國草食家畜的發展做出不可估量的貢獻。
另外，據孟冬麗[19]報道，新疆師范大學生物系從1991年開始，利用木質纖維分解菌降解木質纖維類物質以及利用有機酸發酵菌產生揮發性脂肪酸的特性，在體外進行了農作物秸稈的厭氧發酵試驗，取得了較好的效果，經過8年的研究并中試后在全國范圍內推廣應用，得到了國內外著名畜牧專家、飼料專家、微生物專家的肯定。
2 調控瘤胃內環境，提高反芻家畜粗纖維的利用率
作物秸稈干物質一般由灰分、含氮化合物與非含氮化合物組成，而干物質的主要成分是細胞壁（CW）。若按CW中主要成分半纖維素、纖維素、木質素之和占CW總量的百分含量計算，大麥秸、燕麥秸為76%，冬小麥秸69%，黑麥秸80%[20]。由此可見，CW成分在作物秸稈中占70%以上。而反芻動物日糧精粗比常為50:50或60:40，能大量利用秸稈粗飼料。所以，改善瘤胃微生物生存環境，提高微生物合成強度，調動微生物分解CW的潛力，是提高秸稈利用率的重要措施[4]。
2.1補充適量的淀粉或蔗糖等能量物質
瘤胃內容物的能量濃度是決定瘤胃微生物合成速度最主要的因素。首先，能量水平對細菌的生長和繁殖有著決定性的作用。細菌利用氮或氨基酸（AA）是一個耗能過程，而這些能量主要由日糧中的碳水化合物發酵產生。其次，瘤胃細菌必須利用碳水化合物形成各種α-酮酸，才能通過氨化作用形成AA。大量試驗已證明，當瘤胃中有充足的易利用能源時，瘤胃中氮的利用率高，蛋白質合成強度大，微生物生長繁殖快。而能量營養不足時，纖維素分解菌得不到充分的發育，使日糧中粗纖維素（CF）和其他營養物質的消化率降低。但是，能量過剩時也會引起上述營養物質的消化率降低。因為可溶性淀粉或糖過高時，會使瘤胃內容物的pH降至5-6，而纖維素分解菌迅速繁殖適宜的pH為6.2?7.0左右[21][22]。Mould等（1983年）的結論證明當瘤胃的pH低于6.2時，纖維素的消化減少。有試驗表明，每天給飼喂低質蛋白干草的綿羊添加50-100g淀粉（或蔗糖），CF的消化率可以從43%提高到54.5%。若添加超過200g時，消化率降至34.1%（B.P.Эeπbkep,1974）。因此，日糧中適宜的易消化碳水化合物的添加量對提高CF的利用率非常重要。一般認為，反芻家畜每千克活重適宜供糖量通常為1-3g。A.B.MoЛЯHoB(1978)推薦：成年綿羊和肥育綿羊相應為2-4g和1.0-1.2g。
另外，補充能量，可使采食秸稈的家畜瘤胃中乙酸比例降低，丙酸的比例提高，為瘤胃內環境中補充生葡萄糖物質創造條件，以保證家畜正常的代謝和健康的體況。所以瘤胃內適宜的能量濃度，對提高CF的利用率和家畜本身健康都有非常重要的意義。
2.2補加可發酵氮源
瘤胃中的氮濃度是決定蛋白質合成的又一重要因素。氮是瘤胃微生物合成蛋白質的基本原料，故在微生物合成作用的最高限度內，當能量供應充足時，氨濃度的大小直接影響著蛋白質的合成。可發酵氮源缺乏，家畜采食量下降，瘤胃內微生物無法得到充足的氮源，其生長繁殖緩慢，瘤胃內發酵速度降低。一些研究提出的最佳NH3-N濃度范圍是0.35-20mg/100ml瘤胃液（Slyter等，1979）。Okorie和Buttery等（1977）在瘤胃氮濃度為5×10-3mol時獲得了最高的瘤胃蛋白質合成量。目前，適宜的可發酵氮源補加量應用較為普遍的是Burroughs等（1975）提出的尿素發酵潛量（UFP）和馮仰廉（1978）提出的氮能平衡原理中的有效用量（ESU）。
2.3補充過瘤胃蛋白
通過使用過瘤胃蛋白的調控，可以提高秸稈日糧中蛋白質的有效氨基酸水平，從而提高秸稈飼糧的利用率。試驗證明，以堿化稻草為基礎的日糧補充魚粉后，育成牛日增重比對照提高28.5%[23]。
2.4補充微量元素
以秸稈為基礎的日糧補充微量元素混合物可使綿羊瘤胃中NH3-N占總N的比例下降，真蛋白氮比例上升，使瘤胃微生物合成蛋白質的能力得到改善，繁殖力增強[24]。另據Forsberg[25]等報道，通過補充谷物飼料和微量元素，能提高微生物活力，并發現瘤胃中厭氧真菌能部分降解秸稈中最難消化的厚壁組織和木質部。
2.5補充礦物質硫
硫是保證瘤胃微生物最佳生長的重要養分，瘤胃中微生物含硫8g/KgDM(Bird,1973)。所以必須持續不斷地給瘤胃微生物提供足夠的硫源，硫缺乏時會影響反芻動物對纖維素的消化和瘤胃內VFA的比例，并會導致家畜食欲減退甚至喪失。特別在反芻動物以低質飼草為主的飼養模式中,補硫十分重要。一般用瘤胃液的N/S和硫化物濃度作為檢測硫營養狀況的指標。英國ARC（1980）綜述的平均值為14∶1。另據報道，適宜的N/S是：10-14∶1（羊）和14-15∶1（牛），適宜的瘤胃液硫化物的濃度是10mg/ml。通常情況日糧內硫的安全水平是0.1%-0.2%之間[26]。但值得注意的是，硫過量時反而會使家畜采食量降低且纖維物質的消化率也隨之降低。
2.6日糧中脂肪的含量應適宜
日糧中脂肪的含量也影響纖維素的分解利用。據研究，瘤胃中低濃度的脂肪對微生物的活力就有明顯的抑制作用。Brooks(1954)進行的體外實驗表明，培養基中玉米油含量達400mg/ml至800mg/ml就可以抑制纖維素分解菌的活性。而且一些脂肪酸，特別是多聚不飽和脂肪酸，具有較高的表面活性，一旦這些脂肪酸吸附在微生物細胞表面，就會影響它們的分裂和生長，從而抑制瘤胃微生物的活性，導致日糧中營養物質的利用率降低。反芻動物日糧中脂肪的添加量一般牛為700g-900g,相當于日糧DM的5%-7%[21]。如果超過此范圍，會嚴重降低纖維素的消化率。有試驗表明，除乙、丁、戊酸和甘油酯未影響粗纖維的消化率，其它飽和、不飽和脂肪酸均不同程度的降低粗纖維的消化率。
因此，對瘤胃內環境條件進行系統營養調控，并制定有效的營養調控模式，充分利用秸稈飼料的營養潛力，可極大地激發瘤胃微生物的活性，促進纖維分解菌的繁殖，以提高反芻家畜對秸稈纖維性物質的的利用率。
綜上所述，對于如何提高秸稈飼料的利用率和營養價值，無論用化學處理還是用生物處理都取得了很大進展并已向工業化方向發展。但實際生產中究竟應用哪種方法，應根據當地條件，因地制宜，以高效益和低成本為準繩。同時，本文作者建議在給家畜飼喂調制好的秸稈或在秸稈壓塊、壓粒時，一定要結合反芻動物瘤胃的調控，制定系統有效的營養調控模式，補充添加適量的與提高秸稈飼料利用率有關的營養物質，以更有效的提高反芻家畜對秸稈的利用率。
參考文獻
1 懂衛民.秸稈飼料加工利用前景展望.飼料與畜牧.2001，（3）：11?12
2 劉稼芳，等. 秸稈資源作為飼料的開發利用. 飼料博覽.1998，10（2）：20?21
3 王鐘建. 提高秸稈營養價值研究進展. 飼料工業.1998,19(15):12?14
4 吳克謙. 秸稈資源作為飼料的開發與利用. 中國獸醫學報.1997，17（4）：412?416
5 馮仰廉. 反芻動物碳水化合物營養. 北京農業大學自編教材. 1992,33
6馮仰廉. 中國反芻家畜在某些方面的研究進展. 中國農業大學自編教材..1991,129
7 毛華明，等. 復合化學處理與成型加工工藝條件對秸稈營養價值影響的研究. 中國飼料 .1999,(7); 8?9
8楊文大，等.秸稈機械復合化學處理技術. 飼料加工.1999，20（1）：6?8
9 張英來，等.青貯酶制劑. 中國奶牛. 2001,(6):
10盧慶萍，等.秸稈處理技術的研究. 中國飼料. 1999，（10）：26?28
11孔祥浩. 泌乳早期乳牛日糧中添加纖維分解酶的效果. 飼料博覽.2000,(6):26
12盧慶萍，等.秸稈處理技術研究進展. 中國飼料. 1999，（2）：7?9
13曹與風，等. 生物技術在農作物秸稈中的應用. 飼料研究. 1999,(1)：25?26
14李大鵬，等. 利用生物技術開發玉米秸稈飼料資源的研究. 飼料研究. 2001，（2）：14?15
15王立新，等. 多菌種發酵粗飼料提高其利用率的研究. 飼料研究. 2000，（5）：30?32
16劉曉牧，等. 白腐真菌與秸稈飼料的有效利用. 飼料研究. 2000，（1）：42?43
17 付京花，等. 生物技術在降解秸稈木質素中的應用. 飼料工業. 2001,22(6):38?39
18閔小梅，等.白腐真菌處理秸稈的研究. 飼料研究. 2000，（9）：7?9
19孟冬麗. 秸稈厭氧發酵活桿菌的研究及應用. 飼料研究. 2001, (5)：30?31
20 Sundstol F.Livestock Production Sci,1988,19:137?158
21郝正里，等. 反芻動物營養學.蘭州.甘肅民族出版社.2000
22 E.R.Φr s k o v & M.Ryle.反芻動物營養學.北京.中國農業科技出版社.1992
23 盧德勛1. 反芻動物營養調控理論及其應用. 內蒙古畜牧科學編輯部特刊.1993，P104
24 Wukeqian et al. Effect of diet composition on components of the rumen liquid and DM
disappearance of ammoniated straw in the rumen: In: conference of increasing livestock
production through utilization of local resources . Beijing, 1993, 305_306
25 Forberg C W et al. Integration of rumen microorganisms and their hydrolytic enzymes. In: Akin DE, Ljungdahl ,L G, Wilson JR ,Harris P J(eds). Microbial opportunities to improve
iignocellulose utilization by ruminants. Else
26 盧德勛2. 反芻動物營養調控理論及其應用. 內蒙古畜牧科學編輯部特刊.1993，P21
Study proceeding on improving utilization rate and nutrition value of stalk forage
Guoxusheng Cuiweixian
（Agricultual college of Ningxia University,Ningxia Yongning 750105）
Abstract: Summarized the methods of improving the utilization rate and nutrition value of stalk forage by compound chemical, biological treatment and regulating and controlling the inside environment of romance.
Key words: stalk forage utilization rate nutrition value .
