牛羊秸稈微生物飼料的研究概況
隨著貴州省草地生態畜牧業的發展，對飼草飼料資源提出了挑戰。在人畜爭糧問題日益加劇的情況下，只有最大限度地發揮科學技術優勢，充分利用農作物秸稈，才能緩解養殖業對糧食儲備的壓力。我省農作物秸稈產量豐富且可利用率高，各類農作物秸稈年產量約為1 100 萬t，其中可利用率較高的玉米、水稻和薯類秸稈約880 萬t，占80%，但是全省秸稈實際處理利用率很低，僅為6%左右，大部分被焚燒或棄之荒野浪費掉，不僅給國家和社會帶來綜合經濟損失，且造成生態環境污染。秸稈飼料處理利用率低的主要原因是農村緊缺相關設備、物資和資金，緊缺相關的技術投入和科技研發。采用現代生物學技術對秸稈飼料進行處理，提高其飼用價值，生產出蛋白質含量高且適口性好的優質秸稈微生物飼料，對促進生態畜牧業發展，促進農民增收具有積極的作用。據不完全統計，全省農作物秸稈處理利用率如果提高到20 ～ 30%，則可多養牛15 萬～ 20 萬頭或多養羊47 萬～ 72 萬只，可實現畜牧業增收1. 2 億～ 1. 6 億元，大幅帶動農村經濟發展和農民增收。
1 ·秸稈的營養價值
秸稈飼料含有約5% 的蛋白質、約30% 的纖維素及一定量的鈣和磷等礦物質，1 t 普通秸稈的營養價值，就相當于0. 25 t 糧食的營養價值，但不適宜直接飼喂畜禽，主要存在如下營養限制性因素。第一，纖維素類物質含量高，水稻、小麥和玉米3 大作物秸稈中的中性洗滌纖維分別為61. 9% ～74. 4%、67. 1% ～ 73.0% 和60. 4% ～ 71. 9%; 酸性洗滌纖維分別為40. 2% ～ 53. 0%、53.0% ～ 56. 2%和37. 4% ～ 51. 1%。可見，中性洗滌纖維一般都高于60%，酸性洗滌纖維高于40%。第二，粗蛋白含量低，稻草、麥秸和玉米秸的粗蛋白含量分別為3. 8% ～ 5. 9%，4. 0% ～ 5. 1%和8. 8% ～ 9. 5%，一般平均為3% ～ 6%。可見，秸稈料不僅可發酵氮極低，而且過瘤胃蛋白也幾乎為零。第三，無機鹽含量低，并缺乏動物生長所需要的維生素A、維生素D 和維生素E 等，以及鈷、銅、硫、硒和碘等礦物質元素。如秸稈飼料含有大量的硅酸鹽，它嚴重影響瘤胃中多糖類物質的降解作用; 鈣和磷的含量一般也低于牛羊的營養需要水平; 許多地區鈷、鋅、硫、硒和銅等元素也明顯缺乏。第四，可消化能值很低。這些限制性因素嚴重影響了家畜對秸稈飼料的采食量和營養物質的消化率。因此，要科學地利用秸稈來飼喂家畜，必須尋找正確的提高秸稈飼料營養價值的有效途徑，目前研究最多的是用有益微生物對秸稈進行發酵處理，既可以提高粗纖維和蛋白質的利用率，又可以產生多種有機酸提高秸稈的適口性，使反芻動物采食量提高，從而提高牛和羊等反芻動物的生產性能; 同時含有的多種有益微生物對改善瘤胃發酵及調整胃腸道的微生態平衡具有重要作用。據測定，微貯后玉米秸粗蛋白由3. 30% ～4. 42%增加到13.82%，稻草粗蛋白由3. 36% 增加到12. 53%，麥秸粗蛋白由3. 6% 增加到12. 2%;而且微貯秸稈飼料中干物質體內消化率提高24. 14%，粗纖維體內消化率提高43. 77%，有機物體內消化率提高29. 40%，粗蛋白消化率提高35. 30%。秸稈維生素B12的含量可達0. 33 mg /kg，而揮發性脂肪酸提高37. 5%，尤其是丙酸提高27. 3%。這些有機酸是合成動物氨基酸的重要前提，加之在微貯過程中所形成的酶和菌素的作用，秸稈的消化率一般可提高55% ～ 60%。
2 秸稈微生物飼料處理的主要菌種秸稈飼料發酵技術中的微生物菌種除了乳酸菌外，還有白腐真菌、綠色木霉、枯草芽孢桿菌和產朊假絲酵母等能產生相應的酶類來分解秸稈中的半纖維素、纖維素和木質素，從而提高秸稈飼料的利用率。
2.1 白腐真菌
白腐真菌是降解木質素能力較強的菌類，而且分泌胞外氧化酶降解木質素時不產生色素，應用廣泛。白腐真菌的降解活動只發生在次生代謝階段，與降解有關的酶只有當一些主要營養物質如氮、碳和硫受到限制時才產生。白腐真菌的菌絲分泌的超纖維氧化酶溶解秸稈表面的蠟質，而后菌絲進入秸稈內部，分泌釋放能降解木質素的酶系。在分子氧的參與下，葡萄糖氧化酶氧化相應的底物產生H2O2，兩類過氧化物酶LiP 和MnP利用H2O2，觸發啟動一系列自由基鏈反應，完成對木質素無特異性的徹底氧化。這種真菌能降解木質素，但不能降解纖維素，用這種真菌發酵農作物秸稈，能最大限度地提高農作物秸稈的消化率，使農作物秸稈的消化率從9. 63%提高到41. 13%，效果極為顯著。
2.2 綠色木霉
綠色木霉是目前生產纖維素酶的主要生產菌，含有C1，Cx，纖維二糖酶及淀粉酶等，能夠將植物纖維素分解為葡萄糖，破壞植物細胞壁，使其釋放蛋白體和淀粉等營養成分，提高粗飼料的營養價值。目前，木酶是公認產纖維素酶最高的菌種之一，因此，深入研究綠色木霉的培養條件及其對纖維素酶活的影響，尤其是碳氮比的合理搭配( 碳氮比低，培養初期菌體過快生長，對碳源消耗過快;碳氮比高，氮源不足導致菌體生長繁殖太慢) ，這為開辟提高秸稈利用率的新途徑奠定一定基礎。
枯草芽孢桿菌，是芽孢桿菌屬的一種，產生多種消化酶及營養物質。第一，能自身合成多種酶類，如蛋白酶、α － 淀粉酶、纖維素酶、β－ 葡聚糖酶、植酸酶、果膠酶和木聚糖酶等，這些酶在消化道中與動物機體內的消化酶共同發揮作用，降解飼料中的某些抗營養因子，提高飼料消化率; 第二，能合成多種維生素，如尼克酸、葉酸、煙酸、維生素C、維生素B1、維生素B2、維生素B6和維生素B12等，促進機體對維生素的吸收; 第三，在生長過程中產生乳酸和乙酸、丙酸和丁酸等揮發性脂肪酸，這些酸類能降低動物腸道的pH，有效抑制致病菌的生長，為乳酸菌的生長創造條件。并且腸道pH 變低有利于幼齡動物對蛋白質的消化吸收，產生的丙酸還參與三羧酸循環，為動物新陳代謝提供能量。
2.4 產朊假絲酵母
產朊假絲酵母是優良的飼料蛋白，在發酵飼料生產中得到廣泛應用。許多國家和地區廣泛地將產朊假絲酵母用于秸稈發酵劑、棉籽粕脫毒處理等方面。不但能降解纖維和脫毒，而且能提高瘤胃氨態氮、總揮發性脂肪酸及丙酸含量，降低瘤胃乙酸質量濃度及乙酸/丙酸，提高日糧消化率，同時增加蛋白質含量，改善飼料的適口性。因此，利用產朊假絲酵母生產飼用添加劑或發酵劑具有良好的應用前景。
因此，秸稈中纖維素、半纖維素和木質素的降解是在白腐真菌、綠色木霉、枯草芽孢桿菌和產朊假絲酵母等代謝過程中產生的一系列酶協同作用下完成，這些酶單獨存在時降解秸稈的能力比較差，但同時存在時表現出很強的活性，而且不同秸稈分解菌間具有比較強的相互作用。這些酶通過降解多糖和木質素，破壞其連接的共價鍵。一方面破壞了秸稈難以消化的細胞壁結構，使與木質素交聯在一起的纖維素和半纖維素游離出來; 另一方面又使秸稈細胞壁內可利用的糖類和其他營養物質暴露出來，增加與消化液接觸的機會，從而提高秸稈消化率或瘤胃干物質降解率，而菌體自身生物量的增長又可以提高蛋白含量。
3· 牛羊秸稈微生物飼料的應用效果
秸稈經過微貯后，使粗硬的秸稈變軟，具有好的適口性，其采食量可增加20% ～ 40%，采食速度可提高超過20%。在合理投喂時，牛羊的采食率可達100%。并且它含有多種氨基酸，可替代40% ～50%的精飼料，用于牛羊等草飼家畜養殖飼料，效果十分顯著。尤其是解決長年干旱、氣候比較寒冷、青草期短且飼草緊缺的地區飼草資源問題。
3.1 飼喂牛
孟慶翔等( 1999) 研究報道，給生長育肥牛飼喂微生物處理的小麥秸，使肉牛秸稈的干物質進食量提高19. 4%，平均日增質量提高22. 9%，飼料轉化率提高9. 6%，并使其單位增質量的飼料成本降低13. 9%。胡建宏等( 2001) 在飼草資源十分短缺的寧南偏旱區，利用當地收獲籽實后的玉米秸稈微貯后進行60d 育肥牛試驗。結果表明，試驗組平均日增質量可達0. 6 ～1. 2 kg。對照組為0. 912 kg，試驗組比對照組提高30.81%，降低成本0. 59 元。這不但有效解決了當地飼草資源的緊缺問題，而且提高了養牛業的經濟效益。隨著對處理秸稈的微生物種類及機制的研究不斷深入，秸稈微生物處理技術不斷提高，在飼養草食家畜方面有了長足的進步。到2009 年，用微生物發酵法處理秸稈制成秸稈生化顆粒飼料育肥肉牛，平均日采食量比對照組提高36. 8%，平均日增質量較對照組提高77. 69%，頭均獲純利潤比對照組多204. 72 元，效益顯著。
3.2 飼喂羊
微貯秸稈飼喂肉羊具有成本低且效益高等優點; 同等條件下微貯料飼養羊的效果優于秸稈氨化飼料，而且解決了畜牧業與種植業爭化肥的矛盾;秸稈微貯飼料可隨取隨喂，不需晾曬，無毒無害，安全可靠，能長期飼喂。胡建宏等在寧夏南部偏旱區飼草資源十分缺乏的固原和海原，利用當地糧食作物秸稈進行微貯，并對其營養狀況和飼喂效果進行測定。結果表明，秸稈飼草中粗蛋白質含量提高了152. 85%，粗纖維含量降低了21. 42%，總氨基酸含量提高了230. 54%。以微貯30 d 后的玉米秸稈飼喂羊時，提高了家畜的采食量，長期飼喂，平均日增質量增加204. 5 ～ 323. 3 g，平均每只羊試驗組比對照組多受益59. 79 元。在冬季氣候寒冷的條件下飼喂羊只時，其平均日增質量也可達113 g左右。
張鳳霞等( 2008) 用微生物處理秸稈飼喂51只1 歲左右，體質量相近的灘羊和羯羊，有較明顯效果，比未處理秸稈組平均日增質量提高14. 8%。參木有( 2001) 經“興牧寶”復合活干菌發酵玉米秸稈，使其干物質和中性洗滌纖維降解率分別提高7. 86% 和4. 01%; 綿羊干物質采食量提高4. 90%; 可利用纖維指數和喜食性纖維指數均高于氨化玉米秸稈，這說明“興牧寶”復合活干菌發酵玉米秸稈不僅明顯提高玉米秸稈的采食量，而且提高玉米秸稈的適口性。盂冬麗( 2001) 秸稈厭氧發酵活干菌的研究報道，用綿羊進行消化試驗證明，秸稈微貯飼料體內消化率為干物質55. 68%、粗纖維71%和有機物57.04%，分別比未處理麥秸提高21. 14%、43. 77%和29. 40%。麥秸處理前后總能量無損失，而消化率和代謝能比未處理麥秸提高了36.28%和21. 25%。
經牛羊飼養試驗證明，秸稈微生物飼料具有采食情況好、采食率高、經濟效益顯著、原料來源廣、生產成本低和制作方法簡單等優點，有利于推廣。
4· 小結
目前我省秸稈利用率還很低，開發研究潛力還很大，如果秸稈飼料能夠被充分利用，能切實解決人畜爭糧問題和減少農村環境污染問題。但是，微生物技術是生產優質秸稈微生物飼料仍處于進一步的試驗研究階段。為保證優質秸稈微生物飼料的穩定生產，需要在微生物菌種對底物生物轉化的時間、溫度及菌種組合等反應參數進行深入研究，為提高其營養價值，擴大反芻動物的飼料來源，推動我省畜牧業向優質化、綠色化和安全化發展，促進農民增收提供技術保障。
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