玉米秸秆饲料化技术利用研究

摘 要：玉米是禾本科一年生草本植物，其籽实和秸秆被广泛应用于畜牧业。玉米秸秆粗纤维含量高、消化率低是限制其饲用价值提升的主要因素。基于此，在阐述玉米秸秆理化特性及主要利用方式的基础上，结合实践，从物理、化学、生物等方面探讨提高玉米秸秆利用率的技术方法。

关键词：玉米秸秆；饲料化技术；利用方法

中图分类号：S816.53 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2023）03-137-4

0 引言

玉米是我国主要粮食作物之一，种植面积大，产量高。特别是近几年随着畜牧业的发展，玉米作为各种牲畜的主要能量饲料在我国种植面积逐年上升。玉米秸秆产量约是玉米籽实产量的1.2倍，是我国玉米主产区常见的农业副产品。但受茎秆粗硬、适口性差、营养价值低等自身特性的限制，目前玉米秸秆在我国的有效利用率还不足10%，每年都有大量的玉米秸秆被烧掉，不但造成浪费资源，而且污染环境。而反刍家畜由于其特殊的生理结构，能够很好地利用秸秆类饲料，特别是对于养牛业来说，玉米秸秆是潜在的巨大饲料资源。

针对玉米秸秆粗纤维含量高、消化率低的特性，生产中人们采用物理、化学、生物等诸多方法提高玉米秸秆的利用率，以求研究出成本低、效果好的玉米秸秆处理方法，目前已经取得了很大进展。

1 玉米秸秆主要利用方式

玉米秸秆作为玉米生产的主要副产品，干物质产量高，资源较丰富，可用作饲料、肥料、燃料等，是用之为宝、弃之为害的农业可再生资源。

1.1 用作饲料

玉米秸秆是反刍动物重要的饲料来源。在玉米籽实刚收获后，植株茎叶尚青时尽早将其收割，可直接用作牛、羊的青绿饲料，也可将其切碎后进行青贮。例如，在奶牛养殖过程中，青贮玉米秸秆主要作为奶牛的冬季饲料。但在玉米收获后，随着玉米秸秆收获期的推迟，其营养价值会逐渐下降。

玉米秸秆对于非反刍家畜来说，其利用价值不是很大，但将其粉碎后限量添加到猪、鸡等畜禽日粮中，具有维持畜禽胃肠正常蠕动，提供能量，刺激畜禽胃肠道发育，刺激畜禽胃液、胆汁、胰液分泌，改善育肥畜禽胴体品质等作用。

1.2 用作肥料

除了用作饲料外，玉米秸秆还可用作肥料。玉米秸秆用作肥料主要有以下两种途径。第一，收集玉米秸秆并将其切短后用作各种畜禽养殖场舍的垫料，用来容纳畜禽的粪尿；一段时间后，收集垫料和禽畜粪尿并堆放、腐熟，然后用作肥料。垫料和禽畜粪尿堆放腐熟过程中产生的热量可杀死其中的多种病原菌和害虫虫卵，其完全腐熟后可作为优质有机肥料进行土壤改良，保持土壤健康肥沃。例如，在发酵床养猪模式中，玉米秸秆在发酵床垫料中的比例高达70%。因此，将玉米秸秆用于发酵床养猪，可扩宽玉米秸秆资源化利用途径，提高玉米秸秆的利用价值。第二，将玉米秸秆粉碎后还田。此项技术的优点是可减少土壤水分蒸发，而且秸秆腐烂后会增加土壤中有机质含量［1］。目前，我国耕地农家肥施用量逐年下降，甚至出现不施用农家肥，只施用化肥的现象，严重影响了土壤的理化性质。此外，利用秸秆制备的炭基肥是一种修复与改良土壤的优良材料，具有发达的孔隙结构，可有效提升土壤肥力和农作物产量，是当下研究的热点［2］。但是，如果还田秸秆量过多，可能会造成土壤孔隙变大、植物根系悬空等不良影响。

1.3 用作燃料

我国具有丰富的玉米秸秆资源，用作燃料是其综合利用的主要方式之一，对缓解能源紧缺、减少环境污染具有重要意义［3］。据统计，每年全国仅秸秆直接燃烧量就达2亿多t，每2 t秸秆燃烧就相当于1 t煤燃烧释放的能量，不仅污染环境，还造成资源浪费［4］。如果把秸秆燃烧释放的能量利用起来转化为热能和电力，必将产生非常大的经济效益。目前，河北省、山东省等地的秸秆发电厂、锅炉厂等已经建设完成。另外，秸秆气化技术在国内也得到了推广应用，每千克秸秆产生的可燃性气体可供一个四口之家一天使用［5］。如此不但节约了农民使用液化气的成本，而且干净卫生。这对节约能源、提高人们生活质量及改善生态环境等具有重要意义。

2 玉米秸秆饲料化利用技术

玉米秸秆虽然有多种用途，但目前还主要是作为反刍动物的饲料。但玉米秸秆粗纤维含量高、营养价值低等特点，限制了其作为饲料的利用范围。长期以来，人们主要采用物理、化学和生物等技术措施拓展玉米秸秆的饲料化利用途径，并取得了一定的研究进展。

2.1 玉米秸秆的物理加工技术

2.1.1 切短、粉碎。将玉米秸秆切短、粉碎后，更便于反刍动物采食，可提高其利用率，并且切短后的玉米秸秆易与其他饲料充分混合，从而使饲料营养更平衡。玉米秸秆切短的程度应根据家畜的种类与年龄而定。就年龄来说，玉米秸秆用于饲喂幼龄家畜时需要切得短一些，用于饲喂成年家畜时可适当切得长一些。就动物种类而言，饲喂牛的秸秆可适当切得长一些，一般以3.0～4.0 cm为宜；饲喂羊的玉米秸秆可适当切得短一些，以1.5～2.5 cm为宜；如果用于饲喂兔子或其他单胃草食性动物，则需要切得更碎一些。玉米秸秆被粉碎后，其纤维素、半纤维素的晶体结构被破坏，并与木质素、果胶等分离，其与消化液的接触面增加，可被反刍动物更好地消化利用。在牛、羊的日粮中适当添加玉米秸秆，可提高牛、羊的采食量，使牛、羊得到更充足的能量。当然，也不能将玉米秸秆粉碎过细，否则会引发家畜咀嚼障碍，严重时还会引起牛、羊消化不良。秸秆粉碎过细还会加快畜禽胃肠道的蠕动速度，使饲料在胃肠道里不能被完全吸收，降低了玉米秸秆的利用率。

2.1.2 制成颗粒。在玉米秸秆收割后，将其自然晒干或人工烘干，必要时可加入适量的添加剂，而后利用饲料制粒机将其加工成颗粒饲料。用玉米秸秆加工成的颗粒饲料表面光洁，硬度适中，且颗粒直径可控（具体粒径大小应根据动物的年龄和种类而定）。对于幼龄动物和非草食性动物来说，饲料粒径应小一些；对于成年动物和反刍动物来说，粒径可适当大一些。将秸秆制成颗粒饲料，目的是便于机械化饲养，并减少资源浪费。制成颗粒料的玉米秸秆一般也只能用来饲喂反刍动物，对于单胃非草食性动物来说，其消化率仍旧很低，特别是猪和鸡对其消化率很低。因此，切忌在其日粮中添加过多的秸秆性饲料，以免影响其对其他营养物质的消化利用。将玉米秸秆制成颗粒饲料过程中的高温处理，可有效杀死秸秆中的细菌、微生物、虫卵等，降低饲料霉变生虫的可能性，有利于畜禽充分消化吸收养分，从而提高饲料的利用率。

2.1.3 膨化。秸秆膨化处理是对玉米秸秆进行切短、加湿等预处理后，先进行高压蒸汽处理，然后突然降压以破坏秸秆的纤维素结构，而后向经过膨化处理的玉米秸秆中添加适量的有益微生物，并将其打包、压实、发酵的一种秸秆处理方式。经过膨化处理的秸秆可保存2年以上。此种方法操作简单，且经过膨化处理的玉米秸秆木质素结构被破坏，可提高秸秆的适口性和动物对其的消化率。但由于秸秆膨化处理设备一次性投资较大，目前很难在生产中得到大面积推广应用。

2.1.4 揉碎。揉碎是近年来推出的一种秸秆加工新工艺，一般由机械完成。利用揉碎机将秸秆揉碎，使其变为柔软适口的丝条状以便于牛、羊采食，可提高秸秆的利用率。但其他非草食性动物对其的利用量非常有限，因此，应控制好其在日粮中的添加量。另外，揉碎后的秸秆更便于青贮、氨化或碱化处理。

2.2 玉米秸秆的化学处理技术

在玉米秸秆的各种饲料化利用处理方法中，目前比较理想和应用最多的还是化学处理，即使用一些化学物质处理秸秆，使秸秆变得易消化，达到提高秸秆利用率的目的。一般是用酸、碱等化学试剂对秸秆粗饲料进行一定处理，破坏粗饲料中纤维素、半纤维素、木质素等物质的结构，以达到提高秸秆消化率的目的［6］。

2.2.1 氨化处理。氨化处理秸秆饲料始于20世纪40年代，在我国推广应用将近20年。广泛采用的饲料氨化处理方法主要有堆垛法、氨化窖法、氨化炉法、氨化袋法。在气温较低的寒冷地区，小规模饲养户也可采用氨化坑法。氨化处理可提高玉米秸秆中蛋白质的含量和畜禽对其他营养物质的消化率，并且处理后的秸秆适口性好，牛、羊喜欢采食，可提高其生长速度，从而提高养殖的经济效益。生产中常用于饲料氨化处理的氨源主要是液氨和尿素。但无论采用何种氨化处理方法，都要根据当地具体条件，因地制宜、节约成本。

2.2.1.1 液氨处理。常见的用液氨进行饲料氨化处理的方法是堆垛法。工作人员应选择地势高，干燥平整，排水良好，距离畜舍较近，有围墙或围栏保护的地方，将玉米秸秆铡成长1 cm左右的碎秸，边堆垛边调整秸秆含水量，直至秸秆含水量在20%左右。所用水要清洁无污染，且与秸秆充分混匀。而后在地面上铺塑料薄膜，将铡碎并调整好水分的玉米秸秆逐层摊平、踩实，同时注入提前准备好的液氨。液氨用量要适宜，过少达不到氨化的目的，过多则成本增加且效果差。液氨用量一般为秸秆干质量的3%。液氨注入完毕后，将秸秆堆用塑料薄膜密封好，用湿土或泥土压好，以防氨气逸出。采用此法不需要建造基本设施，投资较少，适于批量制作饲料。另外，秸秆堆放与取用也较方便。但是，气温低于20 ℃时不宜采用此法，塑料薄膜破损会使氨气逸出，影响氨化效果。

2.2.1.2 尿素氨化处理。常见的用尿素进行饲料氨化处理的方法是氨化窖法。工作人员可利用砖、石、水泥等材料建设地下或半地下窖，每吨玉米秸秆需要尿素40～50 kg（溶于400～500 kg清水中），待尿素充分溶解后，用喷雾器或水瓢泼洒，与秸秆搅拌均匀后，分批装入窖内，摊平、踩实。原料要高于窖口30～40 cm，长方形窖内的原料堆顶部呈脊背式，圆形窖则原料堆呈馒头状，原料入窖后覆盖塑料薄膜。盖膜要大于窖口，封闭严实，轻轻盖上，切勿将塑料薄膜刺破造成氨气泄出。采用此种方法能保证饲料氨化质量，并可一窖两用，但是设施建造成本较高。

以上是玉米秸秆氨化处理常用的两种方法，无论采用何种方法都要注意以下两点。一是塑料薄膜的选用。要用无毒、无老化和气密性好的薄膜，且薄膜的厚度、宽度和颜色要符合标准规定，玉米秸秆氨化处理时要求塑料薄膜厚度在0.12 mm以上。通常使用的是聚乙烯塑料薄膜。薄膜的宽度取决于秸秆垛的大小及市场供应情况。在室外进行饲料氨化处理时，薄膜颜色以深色为佳，这样不但可防止薄膜老化，薄膜还可吸收太阳光的热量，有利于缩短饲料氨化时间；在室内进行饲料氨化处理时，薄膜颜色的影响不大。薄膜用量应根据秸秆垛体积而定。二是秸秆垛质量的估算。因为秸秆垛体积较大，不能用秤称量，所以应事先测出不同种类秸秆、不同堆垛时间的平均密度和质量。为了提高估算结果准确性，应先在堆垛前测出一定体积秸秆的质量，然后堆垛，在不同天数测定垛的体积，如此反复5～7次，即可估算出整垛的秸秆质量。若为旧垛，应先测出垛的体积，然后称量一定体积秸秆的实际质量，即可推算出整垛的质量。

2.2.2 碱化处理。利用碱性化学物质处理玉米秸秆，可使秸秆细胞壁膨胀、通透性提高，增强纤维素酶对纤维素的分解作用，从而提高玉米秸秆的消化率及营养价值。目前，根据所用化学物质的不同，可将饲料碱化处理分为氢氧化钠处理、生石灰处理、氢氧化钠与生石灰混合处理等。

2.2.2.1 氢氧化钠处理。用氢氧化钠处理秸秆，可使秸秆纤维素发生膨胀，一部分木质素和纤维素可以被溶解，从而提高畜禽的秸秆的消化率。饲料的氢氧化钠处理方法有湿法和干法两种。湿法是根据饲喂对象的不同先将秸秆切成相应长度的碎段，然后将其浸泡在1.5%的氢氧化钠溶液中（每100 kg秸秆需要1 000 kg氢氧化钠溶液），浸泡24～48 h后捞出，沥去多余的溶液，再用清水反复清洗即可利用。氢氧化钠溶液可重复使用，但需要不断增加氢氧化钠，以保持氢氧化钠溶液浓度适宜。湿法碱化法对提高秸秆消化率效果显著，但在清洗过程中营养物质损失较多，污水排放量大，需要对污水进行净化处理，否则会污染环境。干法是用秸秆风干质量4%～5%的氢氧化钠，配制成浓度为30%～40%的氢氧化钠溶液，喷洒在粉碎的秸秆上，堆积数日后不经冲洗，直接喂饲反刍家畜。采用干法碱化处理不需要用水冲洗，可减少营养物质的损失，且后续无需对污水进行处理，便于机械化生产。牛长期食用这种碱化饲料时，其粪便中钠离子增多；若用其粪便作肥料长期使用，会使土壤碱化。

氢氧化钠处理玉米秸秆，除了“干法”和“湿法”外，常用的方法还有以下3种：第一种是喷洒碱水堆放发热处理法，先将玉米秸秆按照饲喂对象的不同铡成相应的碎段儿，然后将配制好的25%～45%的氢氧化钠溶液均匀喷洒在铡碎的秸秆上面，边喷洒边搅拌，一定要搅拌均匀，一般每吨秸秆喷洒30～50 kg氢氧化钠溶液，搅拌均匀后立刻把湿润的秸秆堆积起来，每堆质量至少在3～4 t，以便于能够迅速产热。此法需要注意的是秸秆的含水量需要预先调制到17%以下，玉米秸秆水分过高时，碱化处理过程中会产热不足和不能充分干燥，可能会导致秸秆发霉变质，正常情况下经过堆放发热处理的秸秆消化率普遍可以提高15%以上。第二种方法是喷洒碱水快速碱化法。此法是预先将玉米秸秆铡碎，喂牛的可以铡成2～3 cm，喂羊的可以铡得短一些，铡碎后将氢氧化钠配制成5%的溶液，然后喷洒到铡碎的秸秆上，一般每千克秸秆需要喷洒氢氧化钠溶液1 kg。搅拌均匀，经过24 h后即可饲喂。此法处理速度快，在急需饲料的情况下可以使用，处理后的秸秆颜色鲜黄，质地湿润，碱味浓，可有效提高采食量和消化率。第三种方法是草捆浸渍碱化法。此法是先将玉米秸秆根据饲喂对象的不同铡碎成相应的碎段儿，然后将铡碎玉米秸秆压制成捆。秸秆压成捆后开始配制1.5%的氢氧化钠溶液，然后将配制好的氢氧化钠溶液放置到适当的大容器内，将压好的秸秆捆浸泡进去，浸泡30～60 min后捞出，放置3～4 d进行熟化后便可直接饲喂牛羊，通过此法处理后的玉米秸秆的消化率可提高20%～25%。