玉米秸稈在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用,畜牧獸醫(yī)論文

玉米秸稈在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用,畜牧獸醫(yī)論文隨著科學(xué)高速發(fā)展和人口不斷增加，世界各國(guó)對(duì)糧食的需求與日俱增。纖維類資源已成為當(dāng)今世界上最多的可再生資源之一，全世界每年產(chǎn)量約為100億t,華而不實(shí)秸稈類占70%左右〔Snchez等，2008〕.我們國(guó)家秸稈資源豐富，尤其是玉米秸稈，據(jù)農(nóng)業(yè)部2018年發(fā)布的(全國(guó)農(nóng)作物秸稈資源調(diào)查與評(píng)價(jià)報(bào)告〕統(tǒng)計(jì)，全國(guó)農(nóng)作物秸稈資源量約為8.20億t,華而不實(shí)玉米秸稈約占32.3%,約為2.65億t.當(dāng)前國(guó)內(nèi)秸稈約20%直接用作生活燃料，15%用作肥料還田，15%用作反芻動(dòng)物粗飼料，2%用作工業(yè)原料，其余被廢棄或直接燃燒〔嚴(yán)妍等，2018〕,合理利用秸稈已成為亟待解決的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者們針對(duì)怎樣利用秸稈資源進(jìn)行大量的研究，假如將處理后的玉米秸稈合理應(yīng)用于飼料中，那么會(huì)適當(dāng)緩解人畜爭(zhēng)糧的發(fā)生。1玉米秸稈的營(yíng)養(yǎng)組成及構(gòu)造特點(diǎn)成熟的玉米秸稈營(yíng)養(yǎng)成分如下：粗纖維〔CF〕35%,中性洗滌纖維〔NDF〕70%,酸性洗滌纖維〔ADF〕44%,粗蛋白〔CF〕5%,粗灰分7%〔熊本海等，2020〕.華而不實(shí)纖維主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素聚合而成。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要組成成分，是由葡萄糖單位以-1,4糖苷鍵連接而成的直鏈聚合物。也正是由于組成糖苷鍵的排列特點(diǎn)，使其性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定不易被消化酶消化，但可通過(guò)微生物發(fā)酵分解。半纖維素是由不同類型的己糖和戊糖構(gòu)成的直鏈型雜聚多糖，秸稈中主要半纖維素為木聚糖。在細(xì)胞壁中，半纖維素位于纖維素和木質(zhì)素間，組成一個(gè)纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的嚴(yán)密構(gòu)造。半纖維素在酸性或堿性條件下易被分解，這也是纖維類物質(zhì)中對(duì)熱化學(xué)因素最敏感的成分。木質(zhì)素是由香豆醇、松柏醇、芥子醇和愈傷木基醇等交聯(lián)聚合構(gòu)成的苯基丙烷類聚合物，是植物細(xì)胞壁中主要支撐構(gòu)造，并保持細(xì)胞壁的不通透性抵抗微生物攻擊及抗氧化等作用。木質(zhì)素和半纖維素構(gòu)成牢固結(jié)合層，緊緊地包圍著纖維素，阻礙酶和其他物質(zhì)與纖維素的接觸，使木質(zhì)素成為植物細(xì)胞壁中最難降解的成分〔Saha等，2021〕.因而，合理應(yīng)用秸稈資源的前提就是極大程度地去除華而不實(shí)的木質(zhì)素。2玉米秸稈的處理方式方法處理玉米秸稈是為到達(dá)提高適口性、增加采食量和豐富營(yíng)養(yǎng)成分，以提高其在動(dòng)物飼料中的利用率?，F(xiàn)今的處理方式方法大體上可分為物理、化學(xué)和生物3大類，華而不實(shí)物理方式方法包括切段、碾壓、浸泡、粉碎和?；取Ｓ衩捉斩捊?jīng)物理處理后不會(huì)改變其化學(xué)成分，但會(huì)使處理后的秸稈易于拌料及咀嚼，改善適口性，提高采食量等優(yōu)點(diǎn)。物理法能毀壞秸稈細(xì)胞壁，增大秸稈組織的損傷面積，進(jìn)而增加秸稈與微生物或消化酶的接觸面積，進(jìn)而提高玉米秸稈的利用率。物理處理往往只是一個(gè)前處理，通太多種處理相結(jié)合的方式，到達(dá)一個(gè)愈加理想的處理效果。Hana等〔2018〕研究表示清楚，秸稈經(jīng)爆破處理后纖維尺寸明顯減少，纖維束數(shù)量明顯增加，pH也明顯降低。秸稈經(jīng)0.8Mpa處理后木質(zhì)素降解19.94%,再經(jīng)白腐菌發(fā)酵40d,木質(zhì)素又被降解55.40%〔Zhang等，2008〕.但是有些研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)爆破后，秸稈中會(huì)產(chǎn)生如呋喃類、弱酸及酚類復(fù)合物等毒素，因而在后續(xù)的處理中還需用活性較強(qiáng)，并具有脫毒作用的微生物來(lái)消除爆破的負(fù)面作用，以保證秸稈的安全性?；瘜W(xué)方式方法處理秸稈包括酸化、堿化、氧化及復(fù)合處理等，堿化處理是最早的處理方式方法之一，常用堿包括氫氧化鈉、氫氧化鈣和氨水等。原理是一定濃度的堿液會(huì)打破連接纖維素、半纖維素與木質(zhì)素的酯鍵，并可溶解與細(xì)胞壁多聚糖結(jié)合的乙?；?、糖醛酸和酚醛酸等，增加纖維素間的空隙度，使半纖維素被溶解〔Abidin,1987〕.秸稈經(jīng)堿處理后，粗纖維含量降低，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也隨之提高。但用氫氧化鈉處理秸稈成本高、污染環(huán)境及對(duì)動(dòng)物也有潛在的危險(xiǎn)，當(dāng)前逐步用氨水來(lái)代替氫氧化鈉進(jìn)行堿處理。氨水處理對(duì)秸稈具有堿化和氨化的雙重作用，進(jìn)而使秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到更大的提高。鹿書(shū)強(qiáng)〔2004〕等研究發(fā)現(xiàn)，氨化處理能顯著提高秸稈干物質(zhì)在瘤胃中48h的消化率，并使秸稈的粗蛋白含量得到顯著提高〔P0.05〕.盡管氨化處理能夠提高秸稈干物質(zhì)的消化率及粗蛋白含量，但相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)氨化對(duì)纖維物質(zhì)降解的效果較差〔張文舉等，2018〕.固然秸稈經(jīng)氨化處理后能夠提高利用率，但假如全部用尿素去氨化會(huì)因氨的揮發(fā)造成損失，這不但造成氮素浪費(fèi)，還會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染〔馮仰廉等，2001〕.因而，怎樣提高氮素在氨化經(jīng)過(guò)的利用率，這是一個(gè)有待于進(jìn)一步研究的關(guān)鍵性問(wèn)題。用氫氧化鈣處理秸稈與其他堿相比成本更低，更安全，還能通過(guò)與空氣中CO2反響得到回收〔Mosier等，2005〕.但也有研究表示清楚，在實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)過(guò)中隨著時(shí)間的增加，氫氧化鈣處理后的秸稈容易被霉菌污染〔Owen等，1984〕.纖維在H2O2和過(guò)乙酸等氧化劑的作用下使木質(zhì)素和半纖維素發(fā)生氧化水解，使纖維素易被酶或微生物利用。Kootstra等〔2018〕利用有機(jī)酸水解秸稈結(jié)果表示清楚，順丁烯二酸和硫酸在水解后酶的消化方面效果相當(dāng)，并且產(chǎn)生較多的戊聚糖和較少的糠醛。適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)方式方法能改變秸稈中纖維的構(gòu)造，使秸稈更容易被消化利用。與之相比生物處理具有環(huán)保、操作簡(jiǎn)便和效率高等特點(diǎn)，利用微生物降解秸稈中大分子聚合物，提高秸稈的利用率亦不會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染。在自然界中存在大量具有降解纖維素能力的微生物，華而不實(shí)降解能力較強(qiáng)的有曲霉屬、青霉屬和木霉屬。郭紅偉〔2020〕利用米曲霉發(fā)酵玉米秸稈粉固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基5d后，木質(zhì)素的降解率最高為34.95%,同時(shí)粗纖維的降解率達(dá)20.00%.國(guó)內(nèi)外學(xué)者還通過(guò)不同途徑分離出多種降解纖維的真菌，主要有白腐菌、褐腐菌和軟腐菌，華而不實(shí)白腐菌是當(dāng)前自然界中降解木質(zhì)素能力最強(qiáng)的一類真菌。白腐菌能在一定條件下將以木質(zhì)素、纖維素和半纖維素為主要成分的木質(zhì)全部降解為CO2和H2O,且在分解經(jīng)過(guò)中不產(chǎn)生色素并保持白色。而在諸多生物學(xué)方式方法中最常用的是青貯法，青貯是指在無(wú)氧狀態(tài)下利用乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸使飼料呈酸性，進(jìn)而抑制有害菌生長(zhǎng)。劉圈煒等〔2020〕在玉米秸稈青貯添加20g/t復(fù)合乳酸菌制劑可提高青貯中粗蛋白含量，降低中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量。通過(guò)微生物處理能夠改變玉米秸稈的營(yíng)養(yǎng)組成及提高適口性，還增加菌體蛋白平衡秸稈的營(yíng)養(yǎng)配比，有廣闊的研究前景和開(kāi)發(fā)價(jià)值。3玉米秸稈在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用3.1玉米秸稈在反芻動(dòng)物飼料中的應(yīng)用由于秸稈中蛋白質(zhì)含量較低，鈣磷比例不平衡，須添加動(dòng)植物蛋白或非蛋白含氮物質(zhì)才能知足反芻動(dòng)物日糧的營(yíng)養(yǎng)要求。曹俊偉等〔2018〕研究發(fā)現(xiàn)，用青貯和黃貯玉米秸稈飼喂奶牛不會(huì)影響其產(chǎn)奶量和奶品質(zhì)，飼喂青貯玉米秸稈還能提高乳脂的含量。王青青〔2020〕飼喂玉米秸稈揉絲微貯后的玉米秸稈，結(jié)果發(fā)現(xiàn)揉絲后能夠提高荷斯坦奶牛的采食速度、采食量、產(chǎn)奶量及乳蛋白含量，并提高粗飼料中養(yǎng)分利用率。孫國(guó)強(qiáng)等〔2020〕模擬奶牛體外瘤胃發(fā)酵結(jié)果表示清楚，當(dāng)麥秸、青貯玉米秸和精料比例為32∶48∶20時(shí)，瘤胃液中微生物蛋白質(zhì)〔MCP〕產(chǎn)量及揮發(fā)性脂肪酸〔VFA〕濃度最高。這也就講明奶牛日糧中添加適量秸稈后，影響其瘤胃中VFA產(chǎn)生量，進(jìn)而影響機(jī)體的能量代謝及乳脂含量。張貴花〔2020〕添加1.0%纖維分解酶發(fā)酵玉米秸稈并飼喂肉牛，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肉牛的瘤胃發(fā)酵得到明顯改善，飼糧養(yǎng)分消化率顯著提高〔P0.05〕,能量及氮的利用率提高，氮、磷和甲烷的排放量有所降低。經(jīng)適量纖維素酶發(fā)酵后，毀壞秸稈構(gòu)造，增大瘤胃內(nèi)微生物與秸稈的接觸面積，進(jìn)而提高秸稈的利用率。經(jīng)不同處理的玉米秸稈同樣適用于羊飼料中。惠小雙〔2020〕研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵玉米秸稈不但能夠提高育肥羊的生長(zhǎng)速度及干物質(zhì)消化率，還能夠減少甲烷排放量，提高山羊瘤胃總揮發(fā)性脂肪酸濃度進(jìn)而改變瘤胃發(fā)酵類型。Viola等〔2008〕對(duì)秸稈進(jìn)行爆破加堿處理后添加到飼料中結(jié)果發(fā)現(xiàn)，爆破處理使綿羊?qū)斩挼南侍岣?5%,堿處理使秸稈的消化率進(jìn)一步提高9%.周封文〔2020〕等發(fā)現(xiàn)飼喂秸稈顆粒日糧能改善綿羊營(yíng)養(yǎng)代謝，瘤胃液中原蟲(chóng)數(shù)量減少，細(xì)菌總數(shù)增加，氨態(tài)氮和VFA濃度均有下降趨勢(shì)，但由于瘤胃液體積和后送率的增加，瘤胃中原蟲(chóng)和真菌總量均可能有所增加。董凌云〔2020〕等發(fā)現(xiàn)，飼喂顆粒日糧可提高妊娠母羊的自由采食量、消化量、氮保存量及羔羊初生質(zhì)量，同時(shí)降低妊娠母羊日糧的表觀消化率。由此可見(jiàn)，不同處理的玉米秸稈對(duì)羊瘤胃發(fā)酵有不同程度的影響，通過(guò)改善瘤胃的發(fā)酵品質(zhì)，提高羊的生產(chǎn)性能。3.2玉米秸稈在單胃動(dòng)物飼料中的應(yīng)用由于單胃動(dòng)物的消化系統(tǒng)異于反芻動(dòng)物，其對(duì)玉米秸稈的消化能力有限，國(guó)外學(xué)者多通過(guò)在豬舍內(nèi)鋪放秸稈以提高動(dòng)物福利進(jìn)而提升生產(chǎn)性能，但在飼料中的應(yīng)用鮮有報(bào)道，隨著微生物技術(shù)的發(fā)展，使玉米秸稈在單胃動(dòng)物飼料中的合理應(yīng)用成為可能。向天勇等〔2020〕將玉米秸稈經(jīng)超微粉碎后發(fā)酵，可提高發(fā)酵效率和適口性，使?fàn)I養(yǎng)組成愈加合理，當(dāng)以5%替代常規(guī)乳豬飼料后發(fā)現(xiàn)能夠明顯降低乳豬下痢發(fā)病率，對(duì)乳豬生長(zhǎng)也有促進(jìn)作用。楊德智〔2008〕將25%微貯玉米秸稈添加到15~30kg階段生長(zhǎng)育肥豬飼料中，試驗(yàn)豬采食量、日增質(zhì)量和飼料轉(zhuǎn)化率均顯著降低〔P0.05〕,嚴(yán)重影響其生長(zhǎng)發(fā)育。由于豬對(duì)秸稈的消化能力有限，在腸道功能發(fā)育不完全時(shí)，玉米秸稈會(huì)對(duì)豬的生長(zhǎng)發(fā)育造成負(fù)影響。郭紅偉〔2020〕將10%生物秸稈添加到70kg的育肥豬日糧中結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著生物秸稈添加比例的提高，腸道內(nèi)的蛋白酶、纖維素酶和淀粉酶的活力均有增加的趨勢(shì)，同時(shí)生物秸稈對(duì)大腸桿菌的抑制和乳酸桿菌的生長(zhǎng)均有一定的作用。豬屬雜食性動(dòng)物，對(duì)纖維類物質(zhì)有一定的消化能力，隨著豬不斷生長(zhǎng)，腸道功能不斷完善，后腸對(duì)纖維的發(fā)酵能力也會(huì)逐步提高，尤其是盲腸，纖維經(jīng)盲腸發(fā)酵后產(chǎn)生的VFA不但能抑制有害菌的滋生，還會(huì)為機(jī)體的能量代謝提供底物，固不同處理的玉米秸稈在育肥豬飼料中的應(yīng)用前景廣闊。在家禽養(yǎng)殖中不同處理的玉米秸稈也有所應(yīng)用。王樹(shù)香〔2020〕日糧中添加5%發(fā)酵秸稈飼喂肉仔雞發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)性能沒(méi)有顯著影響〔P0.05〕,出欄時(shí)每只雞可節(jié)約成本約1.75元。郭樂(lè)樂(lè)〔2020〕在雞飼料中添加5%的發(fā)酵玉米秸稈粉，雞生長(zhǎng)良好，腸道中的益生菌數(shù)量增加，各種消化酶的活性提高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率也有所增加。常娟〔2018〕發(fā)如今肉雞飼養(yǎng)后期的飼糧中添加生物秸稈代替玉米有利于提高肉雞生產(chǎn)性能和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于農(nóng)作物秸桿的利用及節(jié)糧型畜牧業(yè)的發(fā)展具有重要意義。上述研究已證明，適量發(fā)酵玉米秸稈在不同階段雞飼料中均有應(yīng)用，其效果明顯。