1、 第二章第二章 农作物秸秆的综合利用农作物秸秆的综合利用n一、秸秆的产生和分布一、秸秆的产生和分布 n农作物秸秆农作物秸秆是籽实收获后剩下的含纤维成分很高的作物残留物，包括：n禾谷类作物秸秆，如稻秸，麦秸，玉米秸，高粱秆等n豆类作物秸秆，如大豆秆，绿豆秆，蚕豆秆，豌豆秆等n薯类作物秸秆，如甘薯藤，马铃薯藤，红薯藤等n油料作物秸秆，如花生秆，油菜秆，芝麻秆，胡麻秆等n麻类作物秸秆，如红麻秆，黄麻秆，大麻秆，亚麻秆等n棉花、甘蔗、烟草、瓜果等多种作物秸秆第一节第一节 概述概述n 农作物秸秆是世界上数量最多的一种农业生产副产品。据联合国环境规划署 (UNEP)报道，世界上种植的各种农作物，每年可提供
2、各类秸秆约20亿吨，其中被利用的比例不足20%。n 由于作物秸秆资源的利用，既涉及广大农村的千家万户，也涉及整个农业生态系统中的土壤肥力、水土保持、环境安全以及再生资源有效利用等可持续发展问题，近年来已引起世界各国的普遍关注，并越来越成为发展可持续农业的重要方面。二、秸秆的组成和特点二、秸秆的组成和特点n秸秆作为农副产品，是一种有用的资源。秸秆中有机质含量平均为15%，平均含碳44.22%、氮0.62%、磷0.25%、钾1.44%，还含有镁、钙、硫及其他重要的微量元素，这些都是农作物生长所必需的营养元素。n秸秆中含有的碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素、醇类、醛、酮和有机酸等，大都可被微生物分解
3、利用，经过处理后可以加工成饲料供动物食用。n从作物秸秆的营养特点分析，其蛋白质、可溶性碳水化合物、矿物质和胡萝卜素含量低，而粗纤维含量高，因而其适口性不好，家畜采食量小、消化率低。这主要是由于秸秆细胞壁中纤维素、半纤维素和木质素紧密结合在一起，限制了消化酶对细胞壁内溶物的消化作用。n从组成看，秸秆与纺织纤维相类似，但其粗纤维含量较高，密度小于黏胶纤维，堆积密度和断裂强度较小；而自身含有大量的孔隙，吸湿回潮率大于棉纤维，灰分含量较大。n 不同作物秸秆的有机质成分基本相似，但其中的化学组成和营养成分有所不同，在后续的利用中，应根据各自性质和组成加以区别。n用作饲料和食用菌基料的秸秆，要求其粗蛋白、
4、粗脂肪、无氮浸出物的含量要高，而纤维素、木质素和灰分的含量要低。n用作建筑材料和能源材料的秸秆，要求其纤维素、木质素的含量和热值要高，而与蛋白质、脂肪、无氮浸出物的含量关系不大。n玉米秸外皮中所含纤维强度高、韧性好，可用来造纸、制人造板和一次性植纤餐具，而内蘖的营养成分较高，可用来加工饲料。三三. 秸秆焚烧的危害和对策秸秆焚烧的危害和对策n屡禁不止的焚烧秸秆问题，实质上是工业初步改造传统农业，但还没有彻底改造的结果。仅仅将秸秆焚烧问题作为“农业问题”，单纯依靠法规来禁止，或者依靠简单的工业化技术来转化，都不能从根本上解决问题。1. 农村秸秆焚烧的原因分析农村秸秆焚烧的原因分析n（1）消除秸秆里
5、寄生虫越冬造成的危害；n（2）秸秆转变为饲料的难度大；n（3）秸秆的综合利用问题尚未得到根本解决；n 随着经济发展和生活水平的提高，秸秆作为燃料的功能已被替代；而用于饲料和食用菌栽培料的数量有限，不解决根本问题。目前全国用于工业原料的秸秆仅有3000多万吨，不足总量的5%，再加上国家强制关闭一些污染大、净化技术差的小造纸厂，秸秆在工业方面的利用率更是大大降低。n（4）农民对焚烧秸秆的危害性认识不足；n（5）秸秆直接还田的成本较高，粉碎和熟化技术达不到抑制病虫害、有效利用的要求；n（6）农村劳动力价格日益昂贵，外出打工和种田）农村劳动力价格日益昂贵，外出打工和种田收益比差大，收获季节劳动力不足，
6、农民不愿意收益比差大，收获季节劳动力不足，农民不愿意为秸秆处理花费更多的时间和劳力。为秸秆处理花费更多的时间和劳力。n 以上一系列实际存在的问题，使得农民在秸以上一系列实际存在的问题，使得农民在秸秆出路方面大都采用最原始最简单的方法秆出路方面大都采用最原始最简单的方法一一烧了之。烧了之。2.农村秸秆焚烧的危害农村秸秆焚烧的危害n 据有关专家估计，我国秸秆燃烧产生的各类悬浮物有663.1万吨，硫、氮、碳化物的重量分别为18.7 万吨、177.5 万吨和7.5 万吨。其中各类悬浮物的排量占全国总排量的18%。由此造成的巨大危害有：n （1）污染空气环境，危害人体健康。焚烧秸秆时释放大量的二氧化碳使
7、大气温度升高，进一步造成冰川融化，海平面上升，暴雨洪水和干旱分布不均，飓风异常。大气中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物升高后，造成酸雨的同时，对人体造成很大损害。n （2）引发火灾，威胁群众生命财产安全。据不完全统计，在秸秆集中燃烧期，火灾增加5%以上。n （3）引发交通事故，影响道路交通和航空安全。据统计，在秸秆集中燃烧期间，交通事故增加30%以上。n （4）破坏土壤结构，造成耕地质量下降，肥力下降。n 秸秆露天焚烧能够烤焦3厘米5厘米厚度土壤，使得土壤中微生物死亡、有机质损失，导致土壤贫瘠，直接影响农作物的产量和质量。n （5）浪费大量的宝贵资源。n 秸秆对作物的平均养分供应量占化肥施用量
8、的2.87%，7亿吨的秸秆中就含有相当于1340.1万吨化肥（相当于250多万吨氮肥、500多万吨钾肥，500多万吨磷肥）的养分，相当于全国化肥施用量的38.9%，如果这些秸秆全部归田，可以为农民节省很大一笔肥料费用。四、秸秆综合利用的现状和途径四、秸秆综合利用的现状和途径n1. 秸秆综合利用现状秸秆综合利用现状 n秸秆的综合利用秸秆的综合利用：是指在农村生产系统中，以秸秆为起点，以解决资源短缺为目标，实现有机物多重循环、多层利用，从而提高农业生态系统的综合效益的一种利用方式。n n中国秸秆的利用方式很多，主要分为能源化利用、直接还田、饲料化利用、作为工业原料以及食用菌基料等。各地经济发展水平
9、、产业结构不同，其利用方式也不相同。（1）秸秆能源化利用n 秸秆能源化利用的主要方式有直接燃烧（包括通过省柴灶、节能炕、节能炉燃烧及直燃发电）、固体成型燃料技术、气化（包括生物质燃气、沼气）和液化（包括燃料乙醇和生物柴油）等。n 到2007 年底，全国已累计推广省柴节煤炉灶1.5 亿户，节能炉3470 万户，节能炕2000万铺，热效率提高了10 个百分点，节约了大量的生物质资源，有效缓解了农村能源的紧张局面。秸秆优质能源化利用也取得初步成果，建成秸秆集中供气站734 处，秸秆沼气5 万余户，秸秆固体成型燃料示范点54 处。截至2007 年11 月，由各级发改委核准秸秆发电项目81 处，建成并投
10、产达17 处，总装机容量达40 万kW。（2）秸秆直接还田 秸秆直接还田主要有机械粉碎翻压还田和覆盖还田二种方式。2005 年全国秸秆机械化还田总面积为1934万hm2，占当年播种面积的12.9%；免耕覆盖还田面积271万hm2，占当年播种面积1.8%。（3）秸秆作为饲料养畜 目前，全国秸秆养畜示范县已发展到30 个省区市的485 个县，其中秸秆养牛示范县323 个，秸秆养羊示范县162 个，青贮、氨化秸秆数量以及饲用秸秆量逐年上升。2004 年全国青贮秸秆1.7 亿t（鲜质量），氨化（含微贮）秸秆5100 万t，两项折算节约饲料量3800 万t。（4）秸秆作为工业原料 秸秆纤维作为一种天然纤
11、维素纤维，生物降解性好，可以作为工业原料。其中，最主要作为纸浆原料。造纸用麦草占麦草总量的30%以上，主要集中在麦草主产区的河南、山东、河北等省。据中国造纸协会对综合信息资料调查，2006 年全国纸及纸板生产量6500 万t，全国纸浆消耗总量5992 万t。其中，禾草浆消耗量约830万t，比2005年有所增加，但所占纸浆消耗总量的比例呈下降趋势。（5）秸秆作为食用菌基料 秸秆中含有丰富的碳、氮、矿物质及激素等营养成分，且资源丰富、成本低廉，因此很适合做多种食用菌的培养料。据中国食用菌协会对全国25 个省市区统计，2005 年食用菌总产量1334 万t。其中，产量超过100万t 有四个省：河南2
12、01 万t、福建178 万t、山东132万t、江苏100 万t。如果按照基料和食用菌11 的比例进行推算，秸秆使用量将不超过1000 万t。2. 秸秆综合利用所面临的问题秸秆综合利用所面临的问题（1）群众认识还不足 秸秆利用推广工作仍存在很多困难，主要表现在农村基层干部缺乏秸秆经济意识，没有从产业化的高度出发，农民群众对秸秆综合利用的长远利益、社会效益以及利用新途径等方面的认识也不到位。（2）资金投入不足 尽管这几年国家推进秸秆机械化还田及综合利用的投入在逐年增加，但尚未形成稳定有效的投入机制，仅依靠地方政府补贴扶持，资金量还远远不足，农民和生产企业的积极性也很难充分调动起来。（3）秸秆制炭燃
13、烧新技术亟待研发 在秸秆固炭化方面，秸秆原料不同，所产生的燃烧值不同，玉米秸秆炭块目前在生物质燃烧器中燃烧效果不是很成功。（4）秸秆还田技术推广阻力大 首先，秸秆直接还田后在土壤中被土壤微生物分解转化的周期较长，不能作为当季作物的肥源，而且一年只能还田一次。其次，还田秸秆数量、土壤水分、秸秆被粉碎的程度等影响秸秆还田的效果。再次，受病虫害危害的秸秆一般不能直接还田，特别是秸秆覆盖为病虫害提供了栖息和越冬场所，加之群众受传统习惯的影响，还不接受大面积还田。3. 秸秆综合利用途径秸秆综合利用途径n 从目前秸秆综合利用的一些新发展来看，这些技术对于充分利用秸秆资源、缓解农村饲料、肥料、燃料和工业原料
14、的紧张状况，促进农业持续协调发展都具有显著的效果。但是，从农业生态系统能量转化的角度来看，单纯采用一种利用方式，其能量转化率和利用率均不高。因此，最佳的利用模式应是因地制宜，把其中几种方法有机地组合起来，形成一种多层次、多途径综合利用的方式，这正是当前世界各国在研究如何更有效地利用生物资源时，所提出的一种新的无废、无污染的建设性的生产方式。n（1）扩大秸秆生产，增加秸秆来源n 在保持土地资源持续利用的前提下，应根据各地不同情况，重视和强调发展多熟制，改一熟、二熟为三熟，这有利于大幅度提高秸秆的产量。n（2）充分利用秸秆，提高转化效率n 首先，广为收集，把分散在田头、地角、路边等的作物秸秆全部收
15、集，再以适当的方式开发利用，提高转化效率。n（3）扶持龙头企业，实现秸秆利用产业化、规模化n一、一、 秸秆还田概述秸秆还田概述n 由于我国农业上化肥占用肥总量比例过大，造成土壤板结酸化、地力衰退、农作物营养不良和病害多的严重后果。美国每年生产作物秸秆4.5亿吨，占整个美国有机废弃物总产量的70.4%，秸秆还田量占秸秆生产量的68%，而英国秸秆直接还田量占其秸秆生产总量的73%。第二节第二节 秸秆还田技术秸秆还田技术n1.秸秆还田的优势n（1）增加土壤有机质和速效养分含量，培肥地力，缓解氮、磷、钾肥比例失调的矛盾。n（2）调节土壤物理性能，改造中低产田。n（3）形成有机质覆盖，抗旱保墒。n（4）
16、增加作物产量，优化农田生态环境。n2. 秸秆还田的常用方法n（1）秸秆粉碎、氨化、青贮、微贮后过n 腹还田。n（2）牲畜垫圈还田。n（3）秸秆覆盖直接还田。n（4）秸秆综合利用还田。n（5）秸秆快速堆沤还田及速腐技术。n3.秸秆还田中存在的问题n（1）秸秆还田机械化程度不高。n（2）秸秆还田技术的理论基础研究力度不够。n（3）秸秆还田的配套栽培技术研究薄弱。n4.秸秆还田的发展方向n（1）走秸秆还田机械化道路。n（2）发展生物工程技术。n（3）走农机与农艺相结合的道路。二、秸秆还田技术二、秸秆还田技术n 秸秆作为有机肥料还田利用方法有三种:秸秆直接还田、间接还田(高温堆肥)和利用生化快速腐熟技
17、术制造优质有机肥。n1、秸秆直接还田n 秸秆直接还田是近年来的推广项目，采用秸秆还田机作业机械化程度高，秸秆处理时间短，腐烂时间长，是用机械对秸秆简单处理的方法。n（1）机械直接还田 n 该技术可分为粉碎还田和整秆还田两大类。采用机械一次作业将田间直立或铺放的秸秆直接粉碎还田使手工还田多项工序一次完成，生产效率可提高40-120倍。n 秸秆粉碎根茬还田机还能集粉碎与旋耕灭茬于一体，能够加速秸秆在土壤中腐解，从而被土壤吸收，改善土壤的团粒结构和理化性能，增加土壤肥力，促进农作物持续增产增收。n 采用秸秆还田粉碎机应当注意：n耕地深度要达到28cm以上，大犁铧前要有小犁铧，以便把秸秆埋深埋严；n适
18、当增施氮肥，以调节C/N比，满足土壤微生物分解秸秆所需；n灭除秸秆所带病虫。n 机械还田是一项高效低耗、省工、省时的有效措施，易于被农民普遍接受。但秸秆机械直接还田存在两方面的弱点：n耗能大，成本高，难于推广；n山区、丘陵地区土块面积小，机械使用受限。n 整秆还田主要指小麦、水稻和玉米秸秆的整秆还田机械化，可将田间直立的作物秸秆整秆翻埋或平铺为覆盖栽培。n（2）覆盖栽培还田）覆盖栽培还田n 秸秆覆盖栽培中，秸秆腐解后能够增加土壤有机质含量，补充氮、磷、钾和微量元素含量，使土壤理化性能改善，土壤中物质的生物循环加速。而且秸秆覆盖可使土壤饱和导水率提高，土壤蓄水能力增强，能够调控土壤供水，提高水分
19、利用率，促进植株地上部分生长。n 秸秆是热的不良导体，在覆盖情况下，能够形成低温时的“高温效应”和高温时的“低温效应”两种双重效应，调节土壤温度，有效缓解气温激变对作物的伤害。n（3）机械旋耕翻埋还田n n 玉米青秆木质化程度低，秆壁脆嫩，易折断。玉米收获后，用旋拼式手扶拖拉机横竖两遍旋拼，即可切成20cm左右长的秸秆并旋耕入土。n 茎秆通气组织发达，遇水易软化，腐解速度快，其养分当季就能利用。锤爪 n在直接还田中，应注意的问题如下：n（1）秸秆覆盖量）秸秆覆盖量 一般说来，农作物的秸秆和籽粒比是1:1，秸秆的覆盖量在薄地、氮肥不足的情况下，秸秆还田离播期又较近时，秸秆用量不宜过多;在肥地、氮
20、肥较多。离播期较远的情况下，可加大用量，一般每亩300-400kg。n（2）配合施用氮、磷肥料）配合施用氮、磷肥料 由于秸秆C/N比较大，微生物在分解秸秆时需要从土壤中吸收一定的氮素营养，如果土壤氮素不足，往往会出现与作物争夺氮素的现象，影响作物正常生长，因此应配合施用适量的氮肥，以100kg秸秆配施氮肥0.6-0.8kg为宜，对缺磷土壤应配合施用适量的速效磷肥，同时结合浇水，有利于秸秆吸水腐解。n（3）减少病虫害传播减少病虫害传播 由于未经高温发酵直接还田的秸秆，可能导致病害的蔓延，如小麦白粉病、玉米黑粉病等，因此有病害的秸秆应销毁或经高温腐熟后再施用还田。n2、秸秆间接还田n 间接还田(高
21、温堆肥)是一种传统的积肥方式，它是利用夏秋季高温季节，采用厌氧发酵沤制而成的，其特点是时间长，受环境影响大，劳动强度高，产出量少，成本低廉。(1) 堆沤腐解还田n 秸秆堆肥还田是解决我国当前有机肥源短缺的主要途径，也是中低产田改良土壤、培肥地力的一项重要措施。它不同于传统堆制沤肥还田，主要是利用快速堆腐剂产生大量纤维素酶，在较短的时间内将各种作物秸秆堆制成有机肥。n 现阶段的堆沤腐解还田技术大多采用在高温、密闭、嫌气性条件下腐解秸秆，能够减轻田间病、虫、杂草等危害，但在实际操作上给农民带来一定困难，难于推广。 (2) 烧灰还田烧灰还田 烧灰还田方式主要有两种形式: 一是作为燃料，这是国内外农户
22、传统的做法; 二是在田间直接焚烧，田间焚烧不但污染空气、浪费能源、影响飞机升降与公路交通，而且会损失大量有机质和氮素，保留在灰烬中的磷、钾也易流失，因此是一种不可取的方法。当然，田间焚烧可以在一定程度上减轻病虫害，防止过多的有机残体产生有毒物质与嫌气气体或在嫌气条件下造成氮的大量反硝化损失。但总的说来，田间烧灰还田弊大于利。（3）过腹还田）过腹还田 过腹还田是一种效益很高的秸秆利用方式，在我国有悠久历史。秸秆经过青贮、氨化、微贮处理，饲喂畜禽，通过发展畜牧增值增收，同时达到秸秆过腹还田。如秸秆氨化养羊，蔬菜、藤蔓类秸秆直接喂猪，猪粪经发酵后喂鱼或直接还田。n(4)菇渣还田n 利用作物秸秆培育食
23、用菌，然后再经菇渣还田，经济、社会、生态效益几者兼得。n (5)沼渣还田n 秸秆发酵后产生的沼渣、沼液是优质的有机肥料，其养分丰富，腐殖酸含量高，肥效缓速兼备，是生产无公害农产品、有机食品的良好选择。 3、秸秆生化腐熟快速还田 秸秆生化腐熟技术在国外已实现产业化，其特点是：采用先进技术培养能分解粗纤维的优良微生物菌种，生产出可加快秸秆腐熟的化学制剂，并采用现代化设备控制温度、湿度、数量、质量和时间，经机械翻抛、高温堆腐、生物发酵等过程，将农业废弃物转换成优质有机肥。4、 由工业废液生产高浓缩秸秆复合肥由工业废液生产高浓缩秸秆复合肥n造纸黑液是造纸工业以稻秸、麦秸等有机粗纤维为原料，用碱法生产纸
24、浆时排出的废液，俗称黑液。n黑液中的强碱可腐蚀破坏秸秆表面的蜡质、解体秸秆组织，使细菌很快可利用残体中的营养物质，迅速繁殖，达到快速腐化的目的。若加入其他添加剂，可生产高浓缩秸秆复合肥。其工艺流程为：工业化沤制发酵、铵化处理，磷化处理，高温高压处理，最后制成颗粒型复合肥。n该项技术的优点：n（1）腐熟周期只需5-7天，可工业化大量生产；n（2）可避免由于C/N比较大，生物分解过程中需要吸收大量的水分和氮元素，影响后茬作物出苗、易生虫等缺点；n（3）该复合肥微量元素齐全，兼速效、缓效作用的优质肥料，可保证作用整个生长期间养分的充分供给，而不造成过剩吸收；n（4）既治理了黑液污染，又生产出优质肥料
25、，一举多利。第二节第二节 秸秆饲料利用技术秸秆饲料利用技术n 我国每年农作物秸秆产量达7亿吨之多，但长期以来并未得到合理的开发和利用。目前除一多半作物秸秆直接还田或焚烧后还田，另一部分作为生活能源被烧掉外，作为饲料的只有很少一部分。由于秸秆质地坚硬、粗糙、动物咀嚼困难，适口性和营养性都很差，特别是收割完小麦、稻谷以后的黄麦秸和稻草纤维素含量高，而蛋白质和可溶性糖类含量很低，用这种秸秆喂牲畜不但适口性差，而且直接影响生产能力的提高。因此，开发和利用农作物秸秆饲料资源，提高秸秆的利用率和营养价值势在必行。一、作物秸秆的物理处理一、作物秸秆的物理处理n 秸秆物理处理包括：切短、粉碎、热喷、辐射、膨化
26、、蒸煮、蒸汽爆破、超声波处理等。物理加工方法简单易行，通过秸秆长度和硬度等的变化，增加与家畜瘤胃微生物的接触，从而提高其消化利用率。同时，可增加采食量，减少采食过程中的能量消耗和饲喂过程中的饲料浪费。n1、切短、粉碎及软化、切短、粉碎及软化n 切短、粉碎及软化秸秆，在我国的农村早已被证明是行之有效的，可提高秸秆的适口性、采食量和利用率。据报道，秸秆经切短和粉碎以后，体积变小，便于家畜采食和咀嚼，采食量增加20%-30%。秸秆切短的适宜程度因家畜种类、年龄的不同而有所不同。 2、粉碎后压块成型、粉碎后压块成型n 秸秆压块是将秸秆铡切成长为5cm的段，经过烘干，水分约在16%左右时进行压块形成圆柱
27、或块状饲料。 n秸秆压块技术具有以下优点:n（1） 压制后的块状秸秆饲料的密度比原来增加6-10倍，含水量在14%以下，可贮存6-8个月不变质，便于长途运输、贮存和饲喂。n（2）秸秆经过高温挤压成型，使秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素的镶嵌结构受到一定的破坏，使秸秆中的纤维素、半纤维素的消化率提高25%，使秸秆的饲喂价值明显提高。n（3）块状秸秆饲料有浓郁的糊香味和轻微甜度感，使牲畜的适口性得到提高，采食量增加。（4）将农作物秸秆加工成块状饲料，其资源利用率可提高50%，生产成品率可达97%。 （5）卫生条件好。饲料经压制由生变熟，无毒无菌，有利防病，从而提高动物免疫功能。 （6）秸秆加工不与
28、种植作业争农时，可以实现工厂化生产，全年进行加工。3、秸秆挤压膨化技术、秸秆挤压膨化技术n（1）挤压膨化的原理：）挤压膨化的原理：是将秸秆加水调质后输入专用挤压机的挤压腔，依靠秸秆与挤压腔中螺套壁及螺杆之间相互挤压、摩擦作用，产生热量和压力，当秸秆被挤出喷嘴后，压力骤然下降，从而使秸秆体积膨大的工艺操作。n（2）秸秆挤压膨化加工的工艺流程）秸秆挤压膨化加工的工艺流程n秸秆 清选 粉碎 调质 挤压膨化 冷却 包装n清选采用手工方法去除秸秆中的砂石、铁屑等杂质，防止损坏机器和影响膨化质量。n粉碎将秸秆喂入筛片孔径为3.06.0mm的锤片式粉碎机进行粉碎，以减小秸秆粒度，使调质均匀及提高膨化产量。筛
29、片孔径小，粉碎秸秆粒度细，表面积大，秸秆吸收蒸汽中的水分也快，有利于进行调质，也使膨化产量提高。但粉碎过细，电耗高，粉碎机产量低。实践表明，粉碎粒度控制在3.04.0mm为好。n调质将粉碎的秸秆放入调质机中调质，根据不同农作物秸秆含水率的大小，合理加水调湿并搅拌均匀，使秸秆有良好的膨化加工性能。含水率过低，秸秆间剪切力和摩擦力大，膨化机挤压腔温升迅速，秸秆易出现炭化现象。水分含量过高，挤压腔温度和压力过小，膨化不连续，影响膨化质量。调质后秸秆的含水率应控制在20%30%，豆类秸秆的含水率控制在25%35%。n挤压膨化将调质好的秸秆由料斗输入膨化机的挤压腔，在螺杆的机械推动和高温、高压的混合作用
30、下，完成挤压膨化加工。加工时，挤压腔的温度应控制在120140，压力控制在1.52.0MPa。n冷却秸秆膨化后，一般温度在7590 ，应置于空气中冷却，然后再包装，否则产生焦糊现象，影响其营养价值和适口性。（3）膨化饲料特点）膨化饲料特点（1）利于微生物生长，提高消化率。农作物秸秆经挤压膨化处理，由于受热效应和机械效应的双重作用，秸秆被撕成乱麻状，纤维细胞和表面木质得以重新分布，为微生物生长繁殖创造了条件，使牲畜的消化率得以提高。（2）适口性好，采食率高，秸秆膨化后，质地疏松、柔软，有籽糊的芳香味，改善了饲料的风味。（3）便于贮存运输,经过挤压膨化处理的秸秆堆放总体积较原体积减少40%-50%
31、。4、热喷处理、热喷处理n（1）热喷处理的原理）热喷处理的原理n 秸秆热喷处理就是将铡碎成约8cm长的农作物秸秆，混入饼粕、鸡粪等，装入饲料热喷机内，在一定压力的热饱和蒸汽下，保持一定时间，然后突然降压，使物料从机内喷爆而出，从而改变其结构和某些化学成分，并消毒、除臭，使物料可食性和营养价值得以提高的一种热压力加工工艺。 （2）热喷饲料优点n通过连续的热效应和机械效应，消除了非常规饲料的消化障碍因素，使表面角质层和硅细胞的覆盖基本消除，纤维素结晶降低，有利于微生物的繁殖和发酵。n由于细胞的游离，饲料颗粒变小，密度增大，总体积变小，而总表面积增加。经热喷处理的秸秆饲料可提高其采食量和利用率。n通
32、过利用尿素等多种非蛋白氮作为热喷秸秆添加剂，可提高粗蛋白水平，降低氨在瘤胃中的释放速度。n热喷后的秸秆其全株采食率由50%提高到90%以上，消化率提高50%以上。热喷装置还可以对菜籽饼、棉籽饼等进行脱毒，对鸡、鸭、牛粪等进行去臭、灭菌处理，使之成为蛋白质饲料。n该方法既便于工厂机械化规模处理各类秸秆，还能将其他林木副产品及畜禽粪便处理转化为优质饲料，并能通过成型机加工成颗粒、小块及砖型等多种成型饲料，便于运输、喂饲，卫生经济。二、作物秸秆的化学处理二、作物秸秆的化学处理n 化学处理就是利用化学制剂作用于作物秸秆，破坏秸秆细胞壁中半纤维素与木质素形成的共价键，以利于瘤胃微生物对纤维素与半纤维素的
33、分解，从而达到提高秸秆消化率与提高营养价值的目的。1、碱化处理、碱化处理 碱化处理的原理：就是在一定浓度的碱液 NaOH、NaHCO3、 KOH、Ca(OH)2、NH4OH等(通常占秸秆干物质的3%-5%)的作用下，打破粗纤维中纤维素、半纤维素、木质素之间的醚键或酯键，并溶去大部分木质素和硅酸盐，从而提高秸秆饲料的营养价值。n碱化法用碱量大，需用大量水冲洗，且易造成环境污染，所以在生产中应用并不广泛。也有研究用酸处理秸秆，如硫酸、盐酸、磷酸、甲酸等，但效果不如碱化，酸处理秸秆的原理与碱化处理基本相同。2、氧化剂处理、氧化剂处理n氧化剂处理是针对植物的木质化纤维素对氧化剂比较敏感而提出的，主要是
34、指二氧化硫(SO2)、臭氧 (O3)及碱性过氧化氢 (AHP)处理秸秆的方法。 nSO2处理存在许多问题，如秸秆的适口性降低，加重家畜酸的负担，使能量代谢受到影响。nO3处理可使木质素、半纤维素含量分别降低50%和5%，纤维素含量变化很小。该处理方法能从根本上解决粗饲料营养价值低的问题，是一种比碱化更有效n的手段。但也有副作用，如木质素降解时会积累一些有毒的酚类物质，长期饲喂会导致家畜中毒。另外，所需O3量大约1g/5g秸秆，投入太高，不经济。nAHP(碱性过氧化氢)处理，必须在pH值大于11的条件下才能保证木质素的降解。该方法能从本质上破坏木质素和纤维素的结合，明显提高秸秆的消化率。n从长远
35、来看，秸秆的处理将来可能会转向氧化剂的处理，但由于成本高，目前还未在生产中推广应用。3、氨化处理、氨化处理n（1）氨化原理和影响因素）氨化原理和影响因素n秸秆氨化秸秆氨化是指用氨水、液氨、尿素或碳氨等含氨物质，在密闭条件下处理秸秆，以提高秸秆消化率、营养价值和适口性的加工处理方法。氨化秸秆的原理分三个方面：n碱化作用n 碱的作用可使木质素和纤维素之间的酯键断裂，打破木质素和纤维素的镶嵌结构，溶解半纤维素和一部分木质素及硅酸盐，纤维素部分水解和膨胀，反刍家畜瘤胃中的瘤胃液易于渗入，从而提高了秸秆的消化率。n氨化作用n 氨吸附在秸秆上，增加了秸秆粗蛋白质含量。氨随秸秆进入反刍家畜的瘤胃，其中微生物
36、利用氨合成微生物蛋白质。但非蛋白氮在瘤胃中分解速度很快，尤其是在饲料可发酵能量不足的情况下，不能充分被微生物利用，多余的则被瘤胃壁吸收，有中毒的危险。通过氨化处理秸秆，可延缓氨的释放速度，促进瘤胃微生物的活动，氨进一步提高秸秆的营养价值和消化率。n中和作用n 氨呈碱性，与秸秆中的有机酸化合，中和了秸秆中潜在的酸度，形成适宜瘤胃微生物活动的微碱性环境。由于瘤胃内微生物大量增加，形成了更多的菌体蛋白，加之纤维素、半纤维素分解可产生低级脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸），从而可促进乳脂肪、体脂肪的合成。同时，铵盐还改善了秸秆的适口性，因而提高了家畜对秸秆的采食量和利用率。n秸秆氨化质量的影响因素：秸秆氨化质
37、量的影响因素：n1）氨的用量氨的用量 Kernan和Spurr提出，3.0%-4.0%的氨为最佳水平，进一步提高氨的用量其效果相反。n2）环境温度和处理时间环境温度和处理时间 环境温度越高，氨化所需的时间越短。环境温度低于5，处理时间要多于8周;5-15时,为4-8周;15-30时,为1-4周;环境温度高于30时,处理时间少于1周;高于90 ,处理时间少于1天。n3）含水量含水量 是决定氨处理效果的另一个重要因素，其最佳水平为15%-20%。秸秆较高的含水量虽可获得良好的氨处理效果，但氨化秸秆在贮存中有发霉损失的风险，而另一不利因素是增加了管理的困难。n4）原料的类型和质量原料的类型和质量 氨
38、处理秸秆的最初阶段就观察到，不同的原料对处理的反应是不同的，对消化率很低的秸秆，氨处理的效果更为显著。（2）氨化秸秆饲料的优点和限制氨化秸秆饲料的优点：n1）由于氨具有杀灭腐败细菌的作用，氨化可防止饲料腐败，减少家畜疾病的发生；n2）氨化后，秸秆的粗蛋白含量可从3%-4%提高到8%，甚至更高；n3）秸秆饲料的适口性大为增加，家畜的采食量可提高20%-40%；n4）秸秆饲料的消化率大为提高，因为氨化使纤维素及木质素这些不利于家畜消化的化学结构破坏分解，氨化秸秆比未氨化的消化率提高20%-30%；n5）提高了秸秆饲料的能量水平，因为氨化可分解纤维素和木质素，转变为糖类一种能量物质；n6）氨化秸秆饲
39、料制作投资少、成本低、操作简便、经济效益高，并能灭菌、防霉、防鼠、延长饲料保存期；n7）家畜尿液中含氮量提高，对提高土地肥力还有好处；n8）提高家畜的生产能力。n秸秆氨化处理存在的问题：n1）氨的利用率低。在氨化过程中，注入的含氨化合物的利用率只有50%，从而造成了资源的浪费；n2）污染环境。在饲喂氨化饲料时，未被利用的氨释放到空气中，会造成一定的污染，同时对家畜和人的健康也有一定的危害；n3）处理成本较高。n4）降低奶品质。n5）可能会引起家畜中毒现象。n6）与NaOH处理相比，达到理想效果处理时间长，同时需要密封，增加成本。（3）秸秆氨化常用氨源及其使用方法n1）尿素氨化法n 秸秆中含有尿
40、素酶，加进尿素，用塑料膜覆盖，尿素在尿素酶的作用下分解出氨，对秸秆进行氨化。n 方法是按秸秆重的3%-5%加尿素。首先将尿素按1:(1020)的比例溶解在水中，均匀地喷洒在秸秆上。100kg秸秆用35kg尿素，加3060kg水。逐层添加堆放，最后用塑料薄膜覆盖。n2）液氨氨化法）液氨氨化法无水氨化法无水氨化法n 液氨是最为经济的一种氨源。液氨是制造尿素和碳铵的中间产物，成本只有尿素的30%。但液氨有毒，需高压容器贮运、安全防护剂专用施氨设备，一次性投资较高。其操作简便、省时、作业效率高，是将来推广的理想氨源。n 方法是将秸秆打成捆或不打捆，切短或不切短，将其堆垛或放入窖中，压紧，上盖塑料薄膜密
41、封；在堆垛的底部或窖中用特制管子与装有液氨的罐子相连，开启灌上压力表，通入秸秆重的3%液氨进行氨化。液氨处理秸秆应注意秸秆的含水量，一般以25%35%为宜。n3）碳铵氨化法n 碳铵是我国化肥工业的主要产品之一。年产量达800多万吨，由于用作化肥需深施，所以长期处于积压滞销状态。n4）氨水氨化法n 与液氨相比较，氨水不需专用缸罐，可以在塑料和橡皮容器中存放和运输。用氨水处理秸秆时，要根据氨水的浓度，按秸秆干物质重加入3%5%纯氨。由于氨水中含有水分，在处理半干秸秆时，可以不向秸秆中洒水。在实际操作时，可从垛顶部分多处倒入氨水。然后完全封闭垛顶。让氨水逐渐蒸发扩散，充分与秸秆接触使之发生反应。或者
42、按比例在n堆垛或装窖时，把氨水均匀喷洒在秸秆上，逐层堆放，逐层喷洒，最后将堆好的秸秆用薄膜封闭严实。n注意：氨水只能用合成氨水，焦化厂生产的氨水因可能含有毒杂质不能应用。含氨量少于17%的氨水不宜应用。因为在这种情况下，秸秆的水分可能过高，长期贮存比较困难，在处理过程中，人与氨的接触时间长，注意防毒和腐蚀污染身体等。（4）常用秸秆氨化操作方法）常用秸秆氨化操作方法1）小型容器法小型容器法 有窖、池、缸及塑料袋之分。氨化前可用铡草机将秸秆铡碎，也可整株、整捆氨化。若用液氨，先将秸秆加水至含水量30%左右（一般干秸秆含水率为9%），装入容器，留个注氨口，待注入相当于秸秆重3%的液氨后密封。如果用尿
43、素则先将相当于秸秆重5%6%的尿素溶于水，与秸秆混合均匀，使秸秆含水率达40%，然后装入容器密封。小型容器法适宜于个体农户的小规模生产。 2）堆垛法堆垛法 先在干燥向阳平整地上铺一层聚乙烯塑料薄膜，先在干燥向阳平整地上铺一层聚乙烯塑料薄膜，膜厚度约膜厚度约0.2mm，长度依堆大小而定，然后在膜上堆，长度依堆大小而定，然后在膜上堆秸秆，膜的周边留出秸秆，膜的周边留出70cm，再在垛上盖塑料薄膜，再在垛上盖塑料薄膜，并将上下膜的边缘包卷起来埋土密封。有时为了防止并将上下膜的边缘包卷起来埋土密封。有时为了防止盖膜被风撕破和牢靠起见，应在垛下面用绳子交叉捆盖膜被风撕破和牢靠起见，应在垛下面用绳子交叉捆
44、牢。其它操作程序视使用的氨源不同而不同，与小型牢。其它操作程序视使用的氨源不同而不同，与小型容器法一样。容器法一样。 堆垛法是我国目前应用最广泛的一种方法，优点堆垛法是我国目前应用最广泛的一种方法，优点是方法简单，成本低。但所需时间长，占地大。是方法简单，成本低。但所需时间长，占地大。n3）氨化炉法氨化炉法 n氨化炉既可以是砖水泥结构的土建式氨化炉，也可是钢铁结构的氨化炉。一次性投资较大，但它经久耐用、生产效率高，综合分析是合算的。如果增加氨回收装置，液氨量可以从3%降至1.5%，则能进一步提高经济效益。（5）尿素氨化工艺示例n1）氨化窖的制作n 氨化窖的修建要因地制宜，可修在地上或地下，修在
45、屋外，原则是不漏气不进水，在屋外应选择地势干燥的地方建窖。窖可修成长方形或方形，容量根据具体情况而定，一般说每平方米可容纳150200kg。修窖的材料也应因地制宜，可采用砖、石料、石板等，也可用土窖，但窖底和内壁需垫塑料薄膜，窖周围需挖排水沟。n2）原料选择n 主要有玉米秸、稻草、麦秸、花生藤、豆秸等。原料必须新鲜无霉烂、无杂质。有条件的地方可用电动铡料，无条件的地方可用人工铡料，秸秆的长度以30cm左右为宜。尿素用量为4kg/100kg秸秆（干物质），一般稻草和麦秸含水量在10%左右，因此加尿素量为（100-10）4%=3.6kg。而玉米秸的含水量一般在12%15%左右，因而尿素量为（100
46、-15）4%=3.4kg。其他秸秆以此类推。n3）具体操作n 应将尿素（和石灰）先溶于水中，将秸秆切碎后放入窖内再洒上溶液，或在水泥地上将已切碎的秸秆和尿素溶液拌合后再装入窖内。装时应装一层压一层，特别是窖的四周一定要压紧。秸秆应装满高出窖面3040cm，并在上面盖上塑料薄膜，薄膜应比窖面大，以便秸秆下沉后仍能盖住秸秆。在薄膜上面再盖上1020cm泥土压实。屋外窖最好加盖雨棚。装窖后秸秆经多天后会下沉，应经常注意管理、防止漏水漏气。4）秸秆氨化质量鉴定）秸秆氨化质量鉴定n5）饲喂方法n 喂前12天要将秸秆取出，摊在地上放氨，并注意防止雨水冲刷，取出料后应将窖内的料压紧盖好，取时应一层一层取。初
47、次喂牛羊数量不能过多，应让牛羊有个适应过程，开始时少给勤添，逐渐提高饲喂量，一般正常时可饲喂10kg左右（成年牛）。霉烂料不能喂牲畜，否则会引起中毒。4、复合化学处理、复合化学处理 复合化学处理融合了碱化处理对木质素分解效果好和氨化处理增加瘤胃微生物蛋白合成量的优点，克服了碱化处理牲畜粪便中残留碱量高和氨化处理对木质素软化作用差的缺点。一般采食率可提高10%40%，含氮量可提高12倍，粗蛋白可达到7%15%。复合化学处理剂来源广、价格低、配制方便，并可根据不同作物和各种饲喂对象选择不同的化学处理剂配方。是近期研究的主要秸秆化学处理方法。例：尿素+氢氧化钙n 单用氢氧化钙处理，虽生石灰溶于水便可
48、得到氢氧化钙，来源广泛，价格便宜，且钙是家畜的必需矿物质元素，也不会造成环境污染，但因其碱性不如氢氧化钠强，处理需要较长时间，在秸秆水分为40%45%的情况下，用氢氧化钙处理秸秆容易发霉，如果用尿素+氢氧化钙复合处理秸秆可以获得较好的处理效果。n 尿素+氢氧化钙复合化学处理易推广使用。只要将57kg的生石灰和23kg尿素溶于50kg水中，然后喷洒在切碎的100kg秸秆上，混合均匀后密封，夏天2030天，春秋4060天，冬季60天以上，即可开封饲喂，此复合处理适宜的秸秆水分为40%，尿素用量不得低于2%，否则秸秆会发霉。三、作物秸秆的生物处理三、作物秸秆的生物处理n1、青贮技术n(1)青贮的原理
49、和优势n 青贮是利用微生物的乳酸发酵作用，达到长期保存青绿多汁饲料的营养特性的一种方法。其实质是将新鲜植物紧实地堆积在不透气的容器中，通过微生物 (主要是乳酸菌)的厌氧发酵，使原料中所含的糖分转化为有机酸-主要是乳酸。当乳酸在青贮原料中积累到一定浓度时，就能抑制其他微生物的活动，并制止原料中养分被微生物分解破坏，从而将原料中的养分很好地保存下来。n（2）青贮添加剂）青贮添加剂n 青贮添加剂的种类很多，在青贮过程中，往往根据作物秸秆本身的特点加以选用。青贮添加剂一般有以下几类。n 1）微生物制剂微生物制剂 最常见的微生物制剂是乳酸菌接种剂，一般作物秸秆所含的乳酸菌数量极为有限，添加乳酸菌能加快作
50、物的乳酸发酵，抑制和杀死其他有害微生物，达到长期酸贮的目的。 n 2）酶制剂酶制剂 酶是活细胞内产生的具有高度专一性和催化效率的蛋白质，又称为生物催化剂。酶制剂是近年来研究较多的一种青 (黄)贮添加剂。青贮中添加的酶主要是纤维素酶等。n 3）抑制不良发酵的添加剂抑制不良发酵的添加剂 这类添加剂用的较多的有甲酸、甲醛。甲酸对青贮的不良发酵有抑制作用，其用量大约在25L/t。甲醛则对所有的菌都有抑制作用，其添加量一般为1.5%3%。添加甲酸、甲醛费用较大，在我国目前还难以推广。n4）营养添加物营养添加物n 补充可溶性碳水化合物的玉米面、糖蜜、胡萝卜，补充粗蛋白质含量的氨、尿素，补加矿物质的碳酸钙及
