玉米秸秆在动物生产中的应用

　　随着科学高速发展和人口不断增加，世界各国对粮食的需求与日俱增。纤维类资源已成为当今世界上最多的可再生资源之一，全世界每年产量约为100 亿 t, 其中秸秆类占 70% 左右 （ Sánchez 等，2008） .我国秸秆资源丰富，尤其是玉米秸秆，据农业部 2011 年发布的 《全国农作物秸秆资源调查与评价报告》统计，全国农作物秸秆资源量约为8. 20 亿 t,其中玉米秸秆约占 32. 3% ,约为 2. 65亿 t.目前国内秸秆约 20% 直接用作生活燃料，15% 用作肥料还田，15% 用作反刍动物粗饲料，2% 用作工业原料，其余被废弃或直接燃烧 （ 严妍等，2010） ,合理利用秸秆已成为亟待解决的问题。

　　国内外专家学者们针对如何利用秸秆资源进行大量的研究，如果将处理后的玉米秸秆合理应用于饲料中，那么会适当缓解人畜争粮的发生。

　　1 玉米秸秆的营养组成及结构特点

　　成熟的玉米秸秆营养成分如下： 粗纤维（ CF）35% ,中性洗涤纤维 （ NDF） 70% ,酸性洗涤纤维（ ADF） 44%,粗蛋白（ CF） 5%,粗灰分 7% （ 熊本海等，2013） .其中纤维主要由纤维素、半纤维素和木质素聚合而成。

　　纤维素是植物细胞壁的主要组成成分，是由葡萄糖单位以 β - 1,4 糖苷键连接而成的直链聚合物。也正是由于组成糖苷键的排列特点，使其性质相对稳定不易被消化酶消化，但可通过微生物发酵分解。

　　半纤维素是由不同类型的己糖和戊糖构成的直链型杂聚多糖，秸秆中主要半纤维素为木聚糖。在细胞壁中，半纤维素位于纤维素和木质素间，组成一个纤维素、半纤维素和木质素的紧密结构。半纤维素在酸性或碱性条件下易被分解，这也是纤维类物质中对热化学因素最敏感的成分。

　　木质素是由香豆醇、松柏醇、芥子醇和愈伤木基醇等交联聚合形成的苯基丙烷类聚合物，是植物细胞壁中主要支撑结构，并保持细胞壁的不通透性抵抗微生物攻击及抗氧化等作用。木质素和半纤维素形成牢固结合层，紧紧地包围着纤维素，阻碍酶和其他物质与纤维素的接触，使木质素成为植物细胞壁中最难降解的成分（ Saha 等，2015） .因此，合理应用秸秆资源的前提就是极大程度地去除其中的木质素。
　　
　　2 玉米秸秆的处理方法

　　处理玉米秸秆是为达到提高适口性、增加采食量和丰富营养成分，以提高其在动物饲料中的利用率。现今的处理方法大体上可分为物理、化学和生物 3 大类，其中物理方法包括切段、碾压、浸泡、粉碎和粒化等。玉米秸秆经物理处理后不会改变其化学成分，但会使处理后的秸秆易于拌料及咀嚼，改善适口性，提高采食量等优点。物理法能破坏秸秆细胞壁，增大秸秆组织的损伤面积，进而增加秸秆与微生物或消化酶的接触面积，从而提高玉米秸秆的利用率。物理处理往往只是一个前处理，通过多种处理相结合的方式，达到一个更加理想的处理效果。Hana 等（ 2010） 研究表明，秸秆经爆破处理后纤维尺寸明显减少，纤维束数量明显增加，pH也明显降低。秸秆经 0. 8 Mpa 处理后木质素降解19. 94% ,再经白腐菌发酵 40 d,木质素又被降解55. 40% （ Zhang 等，2008） .但是有些研究发现经爆破后，秸秆中会产生如呋喃类、弱酸及酚类复合物等毒素，因此在后续的处理中还需用活性较强，并具有脱毒作用的微生物来消除爆破的负面作用，以保证秸秆的安全性。

　　化学方法处理秸秆包括酸化、碱化、氧化及复合处理等，碱化处理是最早的处理方法之一，常用碱包括氢氧化钠、氢氧化钙和氨水等。原理是一定浓度的碱液会打破连接纤维素、半纤维素与木质素的酯键，并可溶解与细胞壁多聚糖结合的乙酰基、糖醛酸和酚醛酸等，增加纤维素间的空隙度，使半纤维素被溶解（ Abidin,1987） .秸秆经碱处理后，粗纤维含量降低，营养价值也随之提高。但用氢氧化钠处理秸秆成本高、污染环境及对动物也有潜在的危险，目前逐渐用氨水来代替氢氧化钠进行碱处理。氨水处理对秸秆具有碱化和氨化的双重作用，从而使秸秆的营养价值得到更大的提高。鹿书强（ 2004） 等研究发现，氨化处理能显着提高秸秆干物质在瘤胃中 48 h 的消化率，并使秸秆的粗蛋白含量得到显着提高（ P < 0. 05） .尽管氨化处理可以提高秸秆干物质的消化率及粗蛋白含量，但相关研究发现氨化对纤维物质降解的效果较差（ 张文举等，2010） .虽然秸秆经氨化处理后可以提高利用率，但如果全部用尿素去氨化会因氨的挥发造成损失，这不但造成氮素浪费，还会给环境带来污染（ 冯仰廉等，2001） .因此，如何提高氮素在氨化过程的利用率，这是一个有待于进一步研究的关键性问题。

　　用氢氧化钙处理秸秆与其他碱相比成本更低，更安全，还能通过与空气中 CO2反应得到回收（ Mosier等，2005） .但也有研究表明，在实际生产过程中随着时间的增加，氢氧化钙处理后的秸秆容易被霉菌污染（ Owen 等，1984） .纤维在 H2O2和过乙酸等氧化剂的作用下使木质素和半纤维素发生氧化水解，使纤维素易被酶或微生物利用。Kootstra 等（ 2009）利用有机酸水解秸秆结果表明，顺丁烯二酸和硫酸在水解后酶的消化方面效果相当，并且产生较多的戊聚糖和较少的糠醛。适当的化学方法能改变秸秆中纤维的结构，使秸秆更容易被消化利用。

　　与之相比生物处理具有环保、操作简便和效率高等特点，利用微生物降解秸秆中大分子聚合物，提高秸秆的利用率亦不会造成对环境的污染。在自然界中存在大量具有降解纤维素能力的微生物，其中降解能力较强的有曲霉属、青霉属和木霉属。郭红伟（ 2013） 利用米曲霉发酵玉米秸秆粉固态发酵培养基 5 d 后，木质素的降解率最高为 34. 95%,同时粗纤维的降解率达 20. 00%.国内外学者还通过不同途径分离出多种降解纤维的真菌，主要有白腐菌、褐腐菌和软腐菌，其中白腐菌是目前自然界中降解木质素能力最强的一类真菌。白腐菌能在一定条件下将以木质素、纤维素和半纤维素为主要成分的木质全部降解为 CO2和 H2O,且在分解过程中不产生色素并保持白色。而在众多生物学方法中最常用的是青贮法，青贮是指在无氧状态下利用乳酸菌发酵产生乳酸使饲料呈酸性，从而抑制有害菌生长。刘圈炜等（ 2013） 在玉米秸秆青贮添加 20 g/t 复合乳酸菌制剂可提高青贮中粗蛋白含量，降低中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量。通过微生物处理可以改变玉米秸秆的营养组成及提高适口性，还增加菌体蛋白平衡秸秆的营养配比，有广阔的研究前景和开发价值。

　　3 玉米秸秆在动物生产中的应用

　　3.1 玉米秸秆在反刍动物饲料中的应用

　　由于秸秆中蛋白质含量较低，钙磷比例不平衡，须添加动植物蛋白或非蛋白含氮物质才能满足反刍动物日粮的营养要求。曹俊伟等（ 2010） 研究发现，用青贮和黄贮玉米秸秆饲喂奶牛不会影响其产奶量和奶品质，饲喂青贮玉米秸秆还能提高乳脂的含量。王青青（ 2013） 饲喂玉米秸秆揉丝微贮后的玉米秸秆，结果发现揉丝后可以提高荷斯坦奶牛的采食速度、采食量、产奶量及乳蛋白含量，并提高粗饲料中养分利用率。孙国强等（ 2013） 模仿奶牛体外瘤胃发酵结果表明，当麦秸、青贮玉米秸和精料比例为 32 ∶ 48 ∶ 20 时，瘤胃液中微生物蛋白质 （MCP） 产量及挥发性脂肪酸（ VFA） 浓度最高。这也就说明奶牛日粮中添加适量秸秆后，影响其瘤胃中VFA 产生量，从而影响机体的能量代谢及乳脂含量。张贵花（ 2013） 添加 1. 0%纤维分解酶发酵玉米秸秆并饲喂肉牛，结果发现肉牛的瘤胃发酵得到明显改善，饲粮养分消化率显着提高（ P < 0. 05） ,能量及氮的利用率提高，氮、磷和甲烷的排放量有所降低。经适量纤维素酶发酵后，破坏秸秆结构，增大瘤胃内微生物与秸秆的接触面积，从而提高秸秆的利用率。

　　经不同处理的玉米秸秆同样适用于羊饲料中。

　　惠小双（ 2013） 研究发现，发酵玉米秸秆不但可以提高育肥羊的生长速度及干物质消化率，还可以减少甲烷排放量，提高山羊瘤胃总挥发性脂肪酸浓度从而改变瘤胃发酵类型。Viola 等（ 2008） 对秸秆进行爆破加碱处理后添加到饲料中结果发现，爆破处理使绵羊对秸秆的消化率提高 25%,碱处理使秸秆的消化率进一步提高 9%.周封文（ 2013） 等发现饲喂秸秆颗粒日粮能改善绵羊营养代谢，瘤胃液中原虫数量减少，细菌总数增加，氨态氮和 VFA 浓度均有下降趋势，但由于瘤胃液体积和后送率的增加，瘤胃中原虫和真菌总量均可能有所增加。董凌云（ 2014） 等发现，饲喂颗粒日粮可提高妊娠母羊的自由采食量、消化量、氮保留量及羔羊初生质量，同时降低妊娠母羊日粮的表观消化率。由此可见，不同处理的玉米秸秆对羊瘤胃发酵有不同程度的影响，通过改善瘤胃的发酵品质，提高羊的生产性能。

　　3.2 玉米秸秆在单胃动物饲料中的应用

　　由于单胃动物的消化系统异于反刍动物，其对玉米秸秆的消化能力有限，国外学者多通过在猪舍内铺放秸秆以提高动物福利进而提升生产性能，但在饲料中的应用鲜有报道，随着微生物技术的发展，使玉米秸秆在单胃动物饲料中的合理应用成为可能。向天勇等（ 2012） 将玉米秸秆经超微粉碎后发酵，可提高发酵效率和适口性，使营养组成更加合理，当以 5%替代常规乳猪饲料后发现可以明显降低乳猪下痢发病率，对乳猪生长也有促进作用。杨德智（ 2008） 将 25% 微贮玉米秸秆添加到 15 ~30 kg阶段生长育肥猪饲料中，试验猪采食量、日增质量和饲料转化率均显着降低（ P < 0. 05） ,严重影响其生长发育。因为猪对秸秆的消化能力有限，在肠道功能发育不完全时，玉米秸秆会对猪的生长发育造成负影响。郭红伟（ 2013） 将 10% 生物秸秆添加到70 kg 的育肥猪日粮中结果发现，随着生物秸秆添加比例的提高，肠道内的蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶的活力均有增加的趋势，同时生物秸秆对大肠杆菌的抑制和乳酸杆菌的生长均有一定的作用。猪属杂食性动物，对纤维类物质有一定的消化能力，随着猪不断生长，肠道功能不断完善，后肠对纤维的发酵能力也会逐渐提高，尤其是盲肠，纤维经盲肠发酵后产生的 VFA 不但能抑制有害菌的滋生，还会为机体的能量代谢提供底物，固不同处理的玉米秸秆在育肥猪饲料中的应用前景广阔。

　　在家禽养殖中不同处理的玉米秸秆也有所应用。王树香（ 2014） 日粮中添加 5% 发酵秸秆饲喂肉仔鸡发现生长性能没有显着影响（ P > 0. 05） ,出栏时每只鸡可节约成本约 1. 75 元。郭乐乐（ 2013） 在鸡饲料中添加 5%的发酵玉米秸秆粉，鸡生长良好，肠道中的益生菌数量增加，各种消化酶的活性提高，营养物质利用率也有所增加。常娟（ 2011） 发现在肉鸡饲养后期的饲粮中添加生物秸秆代替玉米有利于提高肉鸡生产性能和经济效益，对于农作物秸杆的利用及节粮型畜牧业的发展具有重要意义。上述研究已证明，适量发酵玉米秸秆在不同阶段鸡饲料中均有应用，其效果明显。

　　4 小结

　　综上所述，通过对玉米秸秆进行不同处理，使其从结构和营养成分均发生一定变化，这也为玉米秸秆这种可再生性极强的农业副产品在畜牧业饲料中合理应用提供依据。但由于玉米秸秆受季节因素影响，对其在保存及运输等方面还存在一些问题，如何在饲料中规模化利用这种廉价资源已成为当今研究热点，对解决日益严峻的人畜争粮问题有着深远的意义。

　　参考文献
　　
　　[1]刘圈炜，郑心力，王峰，等。 复合乳酸菌制剂对玉米秸秆青贮饲料品质的影响[J]. 饲料研究，2013（1）：41 - 43.