农作物秸秆是牛羊等反刍动物重要的粗饲料来源,我国农作物秸秆资源丰富,但饲料化利用程度不高。我国农业农村部《全国农作物秸秆综合利用情况报告》显示:2021年全国秸秆产生量为8.65亿t,利用量为6.47亿t,其中饲料化利用量为1.32亿t,饲料化利用率仅为18%。随着我国畜牧业快速发展,饲草资源供给整体上处于紧张或不足的状态[1]。2016—2019年,为全面推进秸秆综合利用工作,解决农作物秸秆综合利用率低的问题,农业农村部分别发布了《秸秆“五料化”利用技术》《秸秆农用十大模式》《关于全面做好秸秆综合利用工作的通知》(农办科〔2019〕20号)。2021年,农业农村部与国家发展改革委办公厅联合发布《秸秆综合利用技术目录(2021)》,我国农作物秸秆利用政策不断深化。
美国农业部(USDA)报告显示:中国、印度和美国是世界棉花生产、消费及出口的三大国家,2022年棉花产量分别为609.60万、598.70万和310.10万t,其中我国棉花产量占全球23.19%,位居世界第一。我国棉秸秆资源十分丰富[2],按照谷草比0.62测算,2022年全国棉秸秆产量约为1 000万t。由于棉秸秆质地坚硬、适口性差、难以加工处理、处理成本高、机械设备及加工处理技术缺乏以及含有游离棉酚(free gossypol,FG)等多重原因,导致其长期以来难以被大规模饲料化利用,主要以放牧利用方式为主,利用效率较低,对畜牧业的贡献率较小。近年来,研究者们在收获技术、预处理技术、安全性以及科学饲喂等诸多方面对棉秸秆饲料化利用开展了大量研究,证实棉秸秆可用于牛羊等反刍动物生产[3-4],并且对动物生产性能无负面影响[5],进而保证了畜产品的安全性[6]。笔者通过中国知网(CNKI)、万方和维普等数据库,以“棉花秸秆”“棉秸秆”“棉秆”以及“棉花杆”等为关键词,查阅国内外相关文献1 321篇(其中国内1 046篇),其中涉及棉秸秆饲料化利用的文献285篇,研究内容涵盖棉秸秆收获机械设备和装置、预处理技术工艺、饲料营养价值评定以及养殖效益评估等方面,并在此基础上形成本综述,旨在为棉秸秆在反刍动物生产中科学、高效利用提供较为全面的技术支撑。
1 棉秸秆中营养物质含量及特性
表1 2013—2022年中国主要产棉地区棉花产量Table 1 Cotton production in major cotton-producing regions in China from 2013 to 2022[7] 万t |
| 项目 Items | 年份Year | 产量排序 Yield ranking | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2022 | 2021 | 2020 | 2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 | 2014 | 2013 | ||
| 新疆Xinjiang | 539.37 | 512.85 | 516.08 | 500.20 | 511.09 | 456.66 | 407.80 | 419.10 | 414.87 | 393.56 | 1 |
| 河北Hebei | 13.91 | 15.97 | 20.86 | 22.74 | 23.93 | 24.04 | 23.90 | 23.90 | 36.99 | 38.75 | 2 |
| 山东Shandong | 14.48 | 14.03 | 18.30 | 19.60 | 21.70 | 20.72 | 32.90 | 47.77 | 59.18 | 53.31 | 3 |
| 湖北Hubei | 10.33 | 10.89 | 10.79 | 14.36 | 14.93 | 18.36 | 19.00 | 29.76 | 35.95 | 45.97 | 4 |
| 湖南Hunan | 8.23 | 8.05 | 7.45 | 8.18 | 8.57 | 10.95 | 12.62 | 12.30 | 12.90 | 19.80 | 5 |
| 甘肃Gansu | 3.99 | 3.06 | 3.01 | 3.27 | 3.53 | 3.16 | 2.29 | 4.82 | 7.20 | 7.77 | 6 |
| 安徽Anhui | 2.56 | 2.91 | 4.10 | 5.55 | 8.85 | 8.55 | 11.08 | 23.40 | 26.33 | 25.11 | 7 |
| 江西Jiangxi | 2.17 | 1.72 | 5.23 | 6.57 | 7.21 | 10.46 | 9.96 | 11.52 | 13.37 | 13.09 | 8 |
| 河南Henan | 1.36 | 1.40 | 1.80 | 2.71 | 3.79 | 4.36 | 4.88 | 6.77 | 8.44 | 11.68 | 9 |
| 江苏Jiangsu | 0.58 | 0.79 | 1.06 | 1.57 | 2.06 | 2.57 | 3.69 | 4.25 | 4.87 | 5.55 | 10 |
| 全国Nationwide | 598.02 | 573.09 | 591.05 | 589.00 | 610.28 | 565.25 | 534.30 | 560.34 | 617.83 | 629.90 | |
表2 棉秸秆营养成分含量(风干基础)Table 2 Nutrient contents in cotton straw (air-dry basis) % |
| 项目 Item | 有机物 OM | 粗蛋白质 CP | 粗纤维 CF | 酸性洗 涤木质素 ADL | 粗脂肪 EE | 钙 Ca | 磷 P | 数据来源 Data sources |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 含量 Content | 6.50 | 70.00 | 15.30 | 0.63 | 0.09 | 魏敏等[6] | ||
| 93.20 | 5.67 | 69.60 | 17.18 | 1.19 | 0.11 | 方雷等[8] | ||
| 6.00 | 哈丽代·热合木江等[9] | |||||||
| 6.10 | 70.10 | 0.63 | 0.09 | 依马木玉等[10] | ||||
| 94.51 | 7.45 | 0.79 | 0.08 | 任广跃等[11] | ||||
| 90.03 | 6.41 | 60.63 | 10.29 | 0.54 | 0.16 | 张国庆等[12] | ||
| 89.53 | 6.37 | 18.55 | 0.85 | 1.14 | 0.17 | 张俊瑜等[2] |
表3 棉秸秆中营养物质的消化特性Table 3 Digestive characteristics of nutrients in cotton straw % |
2 棉秸秆的饲料安全性
2.1 棉秸秆中FG含量
摄入过量FG会导致动物出现疾病、生长受阻、生产性能下降,甚至流产、死亡等现象,因此FG是棉秸秆饲料的重要安全指标。由表4可知,棉秸秆中FG含量为187.00~469.00 mg/kg,各研究结果之间的差异可能主要是收获部位和存放时间的不同所导致。
研究表明,通过物理、化学和生物等方法处理均可降低棉秸秆中FG含量,提高棉秸秆的安全性。许国英等[16]研究发现,棉秸秆不同部位FG含量大小顺序依次为棉根(2 080.00 mg/kg)、棉叶(308.00 mg/kg)、棉壳(75.00 mg/kg)和棉茎(33.00 mg/kg)。FG对光热较为敏感,对碱不稳定,在存放过程或与碱性物质接触后一部分FG被氧化而去除[10]。同时,微生物发酵时所分泌的一些酶也能分解利用FG,进而降低FG含量[11]。哈丽代·热合木江等[9]研究了不同处理方式对棉秸秆中FG含量的影响,结果表明棉秸秆在室外放置1年(211.00 mg/kg)和2年(185.00 mg/kg)比新收获时FG含量(469.00 mg/kg)分别降低了55.01%和60.55%,并认为由于在室外光热条件下FG会发生降解并与蛋白质反应转变成结合棉酚,且证实高温(56 ℃)发酵可降低FG含量20%以上;用氢氧化钙[Ca(OH)2]+尿素化学处理后FG含量(76.00 mg/kg)降低了56.10%,FG与尿素在一定温湿度条件下可生成碱类化合物,碱类物质与FG结合生成结合棉酚;棉秸秆接种香菇和平菇2种食用担子菌发酵60 d后FG含量分别降低了44.00%和51.20%。张志军等[17]研究发现,经蒸汽爆破后进行微贮处理的棉秸秆中FG含量为95.22 mg/kg,下降了407.88%,分别显著低于二次粉碎和蒸汽爆破处理的棉秸秆,分别降低了224.98%和115.46%。赛买提·艾买提等[18]用浓度分别为4%、6%和8%的尿素处理棉秸秆20 d,其中8%尿素组FG含量降幅最大,降低了59.73%。斯热吉古丽·阿山等[19]研究发现,使用蒸煮、1%七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)、1%氢氧化钠(NaOH)、3%Ca(OH)2、8%尿素以及活杆菌发酵法等方法处理棉秸秆FG含量分别降低了59.84%、60.71%、65.05%、65.13%、70.89%和61.40%。许宗运等[20]研究发现,使用硫酸亚铁进行棉秸秆生物发酵后,FG含量从78.20 mg/kg降低至40.20 mg/kg,降低了48.59%,这是由于铁离子与FG结合生成了结合棉酚所致。
2.2 棉秸秆的饲料安全性
棉秸秆中FG和农药残留是影响其饲料安全性的2个主要指标。欧盟对反刍动物饲粮中FG含量的规定为:成年牛、山羊和绵羊≤500 mg/kg,犊牛≤100 mg/kg。美国对反刍动物饲粮中FG含量的规定为:21日龄前为100 mg/kg,21日龄~6月龄为200 mg/kg,6月龄后母畜为600 mg/kg;育种公畜为200 mg/kg[21]。我国《饲料卫生标准》(GB 13078—2017)对牛羊棉籽油、棉籽和精饲料等饲料原料中FG作出了限量规定,但未规定反刍动物全饲粮中的FG含量。按照棉秸秆中FG最高含量为469.00 mg/kg(表4)、成年羊日干物质采食量(dry matter intake,DMI)1.60 kg、饲粮中棉秸秆添加比例50%计算,则羊每日FG摄入量为375.20 mg/(kg·只),低于欧盟对成年山羊和绵羊以及美国对6月龄后母畜饲粮中FG的限量规定。棉花生长和收获过程中会多次喷洒农药以防止发生病虫害、提高收获效率,因此棉秸秆进入饲料环节前应根据实际用药的种类、时间和药物半衰期等情况,在确保安全的前提下进行利用。
3 棉秸秆加工处理方式
3.1 二次粉碎
减小饲草料的长度和直径,通常可提高动物采食量,促进营养物质吸收和动物生长发育,减少饲料资源浪费,进而降低生产成本。机械收获的棉秸秆平均长度在10 cm以上,原料质地粗硬,在不经过二次粉碎的情况下直接进行棉秸秆微贮、制粒等加工后的饲料品质差、消化率低,或会出现对机械设备产生较大磨损的情况。因此,通过二次粉碎的方式以减小棉秸秆饲草料颗粒度是后续加工利用、提高饲料转化效率的基础和关键环节之一。
3.2 制粒
棉秸秆经粉碎后制作单一颗粒原料或混合颗粒饲料,可改善棉秸秆的适口性,提高采食量和动物生产性能[22],并具有避免动物挑食、减少浪费、便于储存和运输的优势。同时,制粒过程中产生的高温不仅可以杀灭饲料中的有害细菌,还可以去除一部分FG,提高饲料的卫生指标和安全性。尽管颗粒饲料有诸多优势,但由于制粒过程中物料颗粒度较小,单独饲喂颗粒饲料可能会影响幼畜瘤胃发育以及降低成年家畜反刍次数,存在增加瘤胃酸中毒的风险,因此生产中对长期单独饲喂颗粒饲料仍然存在争议。原料粉碎粒度、颗粒硬度是影响棉秸秆颗粒饲料品质的重要指标。郭同军等[23]研究了不同粉碎长度(2.5、6、12、16、20和25 mm)颗粒饲料对小尾寒羊生长性能的影响,结果发现棉秸秆粉碎长度为16 mm时绵羊增重效果最好。张积荣等[24]研究了不同硬度(1.224、1.428和1.632 kgf)颗粒饲料对哈萨克羊生产性能的影响,结果发现当颗粒饲料硬度为1.428 kgf时动物的生长性能和屠宰性能显著高于颗粒饲料硬度为1.224和1.632 kgf时。
3.3 微贮
棉秸秆微贮与青(黄)贮技术方法类似,即在添加一定营养底物的基础上,通过益生菌和酶的协同作用进行厌氧发酵的技术方法。微贮过程中通过微生物及其代谢产物的作用可降低棉秸秆中的纤维素含量,提高饲料消化率,并且将可溶性糖类物质转化为更容易被消化吸收的有机酸,大幅改善其柔软性和适口性,提高饲料品质[25]。由于棉秸秆中营养物质被致密纤维结构所包裹,单一微生物或功能性酶作用效果较弱,因此菌酶协同处理效果更好[26]。常用的菌种包括酵母菌、乳酸菌和枯草芽孢杆菌等,酶制剂有纤维素酶和木质素酶等[27]。除温度外,微生物种类和底物营养水平是影响微贮发酵品质的主要因素[28]。徐鹏飞[29]通过研究不同浓度糖蜜(0、2%、3%、4%、5%和6%)和不同植物乳杆菌添加水平(0、0.1%、0.2%和0.3%)对棉秸秆发酵品质及消化率的影响,结果发现棉秸秆发酵的糖蜜浓度和植物乳杆菌添加水平分别为5%和0.2%时发酵效果最好,发酵饲料中乳酸菌数量和粗蛋白质含量分别比不添加糖蜜和植物乳杆菌组提高了2.56%和5.67%。由于棉秸秆中营养物质含量低,不能满足有益微生物快速生长繁殖,进而在短时间内使发酵物料pH降至4.5以下的要求,因此在微贮过程中需要添加一定比例的玉米粉、糖蜜等营养性物质并与微贮剂等添加剂混合均匀,但窖贮时很难将各种原料充分混匀,因此先用全混合日粮(TMR)进行预混合后再进行裹包微贮更易操作,但会增加一部分生产成本。除单独微贮外,将棉秸秆与营养丰富的多汁类饲料进行混贮,如棉秸秆与番茄酱渣、甜菜渣、果渣以及甜高粱等进行混贮[30-31],可避免或减少多汁饲料汁液渗出造成的营养损失,并可实现“干-湿、高-低营养物质”互补,降低一部分直接成本。
3.4 膨化
膨化分为蒸汽爆破和挤压膨化,2种方式处理后的物料呈细丝状化、质地松软,可有效改善适口性,提高消化率和利用率。蒸汽爆破可破坏秸秆的纤维结构,将其降解成可溶性糖类物质,使其营养物质更易被消化吸收,且蒸汽爆破后的棉秸秆具有芳香气味[32-33]。蒸汽爆破过程中产生的还原糖可为微生物提供底物糖源,用蒸汽爆破或膨化等方法处理棉秸秆后进行微生物发酵效果更为理想[34]。在挤压膨化的过程中棉秸秆蛋白质结构发生变化,可缩短其在动物胃肠道中的水解时间,从而更易被消化吸收,过程中产生的高温还能降低原料中的霉菌等有害菌的数量[35]。张志军等[17]对比分析了未处理(机械收获,长度约10 cm)、二次粉碎(长度2~3 cm)、蒸汽爆破和蒸汽爆破联合微贮等4种处理方式下棉秸秆的营养价值,结果发现蒸汽爆破组粗蛋白质含量分别比未处理组和二次粉碎组分别提高10.70%和4.30%;蒸汽爆破联合微贮组ADL含量为22.51%,分别比蒸汽爆破组、机械收获组和二次粉碎组显著降低了18.20%、35.90%和28.03%。膨化技术是目前提高秸秆利用效率最有效的处理技术,尤其是蒸汽爆破技术,但实践中对设备的要求较为严格,且生产能耗成本较高、生产效率较低,因此很难进入饲草加工过程进行大规模工业化生产。
4 棉秸秆在反刍动物生产中的应用
4.1 对生产性能的影响
由于营养物质被致密纤维结构包裹,ADL含量较高,棉秸秆中营养物质在动物体内利用率较低[6],加之其本身营养物质含量较低,过量采食棉秸秆可能会使动物因营养不足而影响其生产性能发挥。在满足动物营养需求的前提下,动物饲粮中适量添加棉秸秆可能对其生产性能影响不大。同时,通过制粒、生物发酵等预处理可提高棉秸秆饲料品质和饲喂效果,提高棉秸秆在动物饲粮中应用的可行性。张俊瑜等[2]在以替代法研究棉秸秆表观消化率时发现,给育肥羊饲粮中添加10%~40%棉秸秆后,育肥羊平均日增重(ADG)随棉秸秆添加比例的提高而下降,各组间DMI无显著差异,并认为ADG降低的主要原因可能是由于组间饲粮精粗比的差异所致。刘艳丰等[36]在饲粮营养水平基本相同的基础上,用分别含3%、12%、18%、27%和39%棉秸秆的饲粮饲喂肉羊60 d后发现,与不含棉源饲料的对照组相比,当饲粮中棉秸秆添加比例为3%、12%和18%时,绵羊ADG有不同程度的提高,其中添加比例为3%时显著提高;当饲粮中棉秸秆添加比例为27%和39%时,绵羊ADG低于对照组,但差异不显著。侯良忠等[37]给后备种公羊饲喂含20%~50%棉秸秆饲粮60 d,结果表明在等能等氮饲粮条件下,DMI和料重比随棉秸秆添加比例的提高而提高,其中20%组DMI和料重比最低,50%组DMI显著高于其他各组,但棉秸秆对ADG、血清中睾酮和胰岛素含量以及睾丸组织发育没有影响,其认为后备种公羊饲粮中棉秸秆的最适添加比例为20%。张俊瑜等[38]研究了不同水平棉秸秆对小尾寒羊母羊繁殖性能的影响,结果表明饲粮中添加20%~50%棉秸秆对生产母羊的生长性能、繁殖性能以及羔羊初生体重和体尺无显著影响。张国庆等[12]用棉秸秆等比例替代绵羊饲粮中60%的玉米秸秆饲喂绵羊120 d,结果表明2种饲粮对绵羊ADG和屠宰性能无显著差异。古再丽努尔·艾麦提等[39]也得出类似结果,其研究发现饲粮中粮添加20%~50%棉秸秆对绵羊ADG、胴体重、屠宰率以及心脏和睾丸重均无显著影响。通过生物发酵后的棉秸秆质地变得柔软,具有酸醇香味,适口性得到改善,育肥效果更好[40]。孙新文等[41]以棉秸秆微贮替代杂草饲喂绵羊349 d,结果发现采食棉秸秆微贮绵羊的ADG比采食杂草绵羊的ADG高185%~244%。王峰[42]报道,与未经处理的棉秸秆相比,饲喂含20%、30%和40%棉秸秆微贮饲粮的育肥牛ADG分别显著提高了36.69%、62.66%和54.29%。李兴莲等[43]研究发现,饲粮中用经蒸汽爆破微贮后的棉秸秆替代麦草和芦苇等青干草后,育肥牛ADG提高了66.10%。苏玲玲等[44]从料重比、ADG、养殖效益和安全性等方面分析,认为小于6月龄的育肥羊饲粮中棉秸秆适宜添加比例为20%,大于6月龄的育肥羊饲粮中添加50%棉秸秆的经济收益较大。
4.2 对血液生化指标的影响
除动物生产性能外,血清生化指标与饲粮原料组成紧密相关,常被用作判断饲粮营养水平的高低。棉秸秆中可被动物利用的营养物质含量较低,可能会降低饲粮整体的营养水平,进而降低血清中营养物质含量,促使血液中具有催化及转运功能等物质的活性提高。但在以玉米秸秆、小麦秸秆等与棉秸秆饲料品质相近的低质粗饲料为主要粗饲料来源的饲粮条件下,用棉秸秆替代饲粮中的一部分粗饲料,饲粮整体营养水平的变化可能并不大,进而血液生化指标可能也变化不大。张志军等[45]在等能等氮饲粮基础上,研究了不同比例棉秸秆对育肥羊血清生化指标的影响,结果发现饲粮中添加20%~50%棉秸秆对血清中蛋白类、糖类和脂类代谢影响不显著,但饲粮中以棉粕替代豆粕后血清尿素氮含量显著下降,血清谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性随着棉秸秆添加比例的提高而提高,且添加比例为40%和50%时达到显著水平,这可能说明随着棉秸秆添加比例的提高,用于合成机体生长所需的蛋白质不足,从而机体通过提高谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性,提高谷氨酸与草酰乙酸和丙酮酸之间的转氨作用,合成多种氨基酸用于蛋白质合成;同时,随着棉秸秆添加比例的提高,血清乳酸脱氢酶和肌酸激酶活性逐渐提高,以合成更多能量物质,维持机体能量代谢。刘艳丰等[36]研究了分别给卡拉库尔羊饲喂含0、3%、12%、18%、27%和39%棉秸秆饲粮对动物血清生化指标的影响,结果发现当棉秸秆添加比例为39%时,血清中谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性比不添加棉秸秆组分别提高了37.63%和35.21%。张俊瑜等[5]给小尾寒羊泌乳期母羊饲喂含20%~50%棉秸秆的等能等氮饲粮300 d,结果发现随着棉秸秆添加水平的提高血清中除尿素氮含量显著下降、葡萄糖含量呈下降趋势外,其他血清指标均无显著变化。
4.3 对瘤胃发酵的影响
瘤胃是反刍动物对饲料消化和营养物质利用的重要部位,瘤胃液pH、氨态氮(NH3-N)和挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)含量是评判瘤胃发酵状况的3个主要指标。通常情况下,反刍动物瘤胃pH为6~7[46],NH3-N与瘤胃微生物对饲料粮中含氮物质的利用相关,VFA可为反刍动物提供其所需总能量的70%~80%[47]。理论上,棉秸秆高含量的粗纤维可促进动物反刍,对提高瘤胃pH有一定作用,同时棉秸秆中ADL的含量较高,被其致密结构所包裹的营养物质难以被释放进入瘤胃,饲粮中添加棉秸秆可能会影响瘤胃液中营养物质的含量。王文奇等[4]在研究饲粮中添加10%、20%和30%棉秸秆对绵羊瘤胃发酵参数的影响时发现,与对照组(饲粮中不添加棉秸秆)相比,饲粮中添加10%~30%棉秸秆对瘤胃液pH和NH3-N浓度没有显著影响,NH3-N浓度为20.70~27.58 mg/dL,均处于瘤胃正常参数范围之内(15~30 mg/dL)[48];10%和30%棉秸秆组瘤胃总挥发性脂肪酸(total volatile fatty acid,TVFA)浓度与对照组差异不显著(87.14~110.16 mmol/L),20%棉秸秆组比对照组显著提高了26.42%,这可能主要是由于20%棉秸秆组瘤胃液中乙酸浓度显著提高31.08 mmol/L所致。古再丽努尔·艾麦提等[49]给绵羊饲喂不含棉秸秆(对照组)和分别添加20%~50%的棉秸秆饲粮(试验组)的试验中发现,随着饲粮中棉秸秆比例的提高,瘤胃液pH呈增加趋势(30%组和40%组显著提高),瘤胃NH3-N浓度呈下降趋势(40%组显著降低),瘤胃TVFA浓度组间差异不显著。张俊瑜等[50]用替代法研究了饲粮中添加10%、20%、30%和40%棉秸秆对绵羊瘤胃发酵参数的影响,结果发现各试验组瘤胃液pH和TVFA浓度与对照组(饲粮中不添加棉秸秆)差异不显著,且均随饲粮中棉秸秆比例的提高有所提高,但组间差异不显著;试验组瘤胃NH3-N浓度呈下降趋势,当添加比例为40%时比对照组显著降低了42.02%,并认为可能是由于饲粮中棉秸秆比例提高的同时增加了结构性碳水化合物,降低了微生物对NH3-N的利用率[51]。
4.4 对消化代谢的影响
饲粮在动物体内的消化通常受饲粮中精粗比、即纤维含量影响较大。动物采食量有限,由于粗饲料中纤维含量较高,当动物采食较多精料时,会降低其对粗饲料的摄入。饲粮中高水平的纤维会降低饲粮在瘤胃的滞留时间,提高饲粮在胃肠道中的流通速度,进而降低营养物质的消化率[52],即饲粮中营养物质的消化率随饲粮精粗比的降低而下降[53-54]。棉秸秆的主要营养特点表现为纤维含量较高、尤其是ADL含量较高,进而影响其营养物质的消化和利用。棉秸秆中ADL含量比玉米、小麦和水稻等作物高2~3倍,棉秸秆干物质的瘤胃有效降解率分别是麦草、稻草和玉米秸秆的88.25%、67.71%和54.14%[6]。添加棉秸秆会提高饲粮中的纤维含量,影响饲粮的消化和营养物质的利用效率,影响程度与棉秸秆的添加比例、饲粮整体营养水平以及中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量有关。研究表明,在精粗比相同时,给绵羊饲喂含25%和50%的棉秸秆饲粮对干物质的表观消化率无显著影响[55],但在降低饲粮中精粗比的同时提高棉秸秆比例会显著降低饲粮的表观消化率,饲粮中棉秸秆添加比例低于30%时对饲粮干物质表观消化率影响较小,但各种营养物质的表观消化率均有不同程度的降低[2]。张峰瑞等[15]研究发现,通过蒸汽爆破、蒸汽爆破后发酵或添加尿素等处理后,棉秸秆干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维瘤胃有效降解率分别提高1.14%、3.00%、4.57%,0.50%、0.74%、2.04%和2.30%、3.14%、3.93%。
4.5 对畜产品质量及安全性的影响
古再丽努尔·艾麦提等[49]报道,与不含棉秸秆的饲粮相比,绵羊采食含20%~50%棉秸秆饲粮对羊肉pH、肌红蛋白、失水率、剪切力和脂肪含量等指标均无显著影响,当饲粮中棉秸秆添加比例为30%~50%时可不同程度提高羊肉中干物质和粗蛋白质含量,且粗蛋白质含量显著提高了4.74%~5.60%。马建忠等[56]给育肥羊饲喂含10%~40%棉秸秆饲粮,并于第30、60、90和120天采集肾脏、脾脏、心脏、肌肉和脂肪样品,结果仅在第90和120天时肝脏中测得FG含量为6.40 mg/kg,其比较后发现该结果远低于国内食用油和国外相关规定要求的限量标准,并且其他时间点和组织中未检出FG,最终得出育肥羊饲粮中添加低于40%的棉壳、棉秸秆不会影响畜产品质量,是安全可行的结论。张国庆等[12]给小尾寒羊公羔喂含60%棉秸秆饲粮120 d,结果未在肌肉、心脏、肝脏、肾脏和睾丸组织样中检出FG和噻虫嗪、吡虫啉、阿维菌素、硫丹、毒死蜱、丙溴磷和矮壮素等农药残留,得出畜产品安全性未受到影响的结论。侯良忠等[57]研究发现,给小尾寒羊饲喂20%~50%棉秸秆饲粮后,通过饲粮与粪便中FG含量之差计算得出动物体内FG残留量为29.59~293.09 mg/d,该研究未对尿液、肌肉、血液和组织样品中FG含量进行测定,通过计算笔者可以得出每千克肌肉中FG含量远低于我国《饲料卫生标准》(GB 13078—2017)中关于棉籽油最大允许添加量200 mg/kg的标准。
5 小结
在我国粗饲料短缺、尤其是优质粗饲料不足的背景下,加快推进棉秸秆饲料化利用进程,不但可解决棉花主产区的区域性粗饲料供需矛盾,而且可以缓解周边地区粗饲料供给压力,在种植业增收、畜牧业节本等方面均具有现实意义,应用前景广阔。尽管膨化技术可大幅提高棉秸秆的饲料品质,但加工成本高、生产效率低、简单处理和单一技术处理效果差等问题仍然是制约棉秸秆规模化利用的关键因素,目前国内尚未建立成熟、高效以及可以量产的棉秸秆工业化生产模式。将棉秸秆进行二次粉碎后,调制成微贮或TMR、加工单一原料颗粒饲料及配方颗粒饲料替代反刍动物饲粮中一部分粗饲料是当前棉秸秆利用的几种主要方式,今后应着重从降低生产成本、提高生产效率以及产品稳定性等方面加快研究新型机械设备,从复合技术层面研究提升棉秸秆饲料品质的高效处理技术和工艺,建立能够满足不同养殖需求、资源高效利用以及低成本的棉秸秆饲料工业化利用模式,从而提高棉秸秆的利用比例和利用效率。同时,农作物秸秆总体上营养价值不高,加工利用成本较高,饲料报酬和养殖收益低,应加快优质饲草产业建设,开发营养价值高、饲料品质好的非常规饲料以扩充饲草来源,提高养殖效率和效益,促进畜牧业高效发展。