1、农作物秸秆综合利用的研究毕业论文农牧科技职业学院 毕业设计（论文）题目： 农作物秸秆综合利用 二级院系部： 动物科技学院 班级: 饲料10 专业： 饲料与动物营养 农作物秸秆综合利用摘 要农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源，但近几年我国粮食主产区出现了较为严重的焚烧秸秆现象，造成了环境污染,也造成了事故多发。为了解决人类资源、环境和发展之间的关系问题, 高效合理地利用这一宝贵的资源。本文对我国农作物秸秆资源的种类、结构，营养特点等进行了详细分析, 从可持续发展和环境保护的角度, 介绍了我国农作物秸秆资源与其利用现状, 并介绍了秸秆饲料加工利用的方法与途径。关键词农作物秸秆；综合利用；利用现状；饲
2、料加工Comprehensive utilization of crop strawAbstractCrop straw is a valuable renewable resource, but Chinas major grain-producing areas in recent years appeared more severe burning phenomenon, caused the environment pollution, also caused the accident,. In order to solve the relationship between human
3、 resources, environment and development problems, effective use of this valuable resource reasonably. In this paper, the type, structure of crop straw resources in China, nutrition characteristics are analyzed in detail, from the perspective of sustainable development and environmental protection, i
4、ntroduces the crop straw resources and their utilization in our country, and introduces the method and way of straw fodder processing and use.Key wordsThe crops straw Comprehensive utilization of Using the present situation Feed processing毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研
5、究工作与取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。作 者 签 名：日 期：指导教师签名： 日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容
6、。作者签名： 日 期：学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和
7、汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日引言11.秸秆资源12.秸秆的利用价值22.1秸秆的结构特点22.2秸秆综合利用情况与特点23.秸秆饲料利用现状与加工应用43.1秸秆饲料利用现状53.2秸秆的加工处理方法53.3秸秆饲料在动物上的应用64.结论7参考文献9致10引言随着农业现代化的快速发展，我国农作物秸秆资源总量总体呈不断增长之势。近年来，农民生活水平不断提高，秸秆直接作为生活燃料的比例大幅减少，许多地区农作物秸秆成为废弃物，越来越多的农户大规模露天焚烧秸秆，这已成为显著的社会问题，长期以来，我国各地区都在提倡循环农业，要求遵
8、循“减量化（Reduse）”、“再使用（Reuse）”、“再循环（Recycle）”的“3R”原则，其中，“再循环”原则要求产出来的农副产品在完成其使用功能以后，重新变成可以使用的资源，而不是无用的垃圾1。据粗略统计，每年约产农作物秸秆5.7亿吨，但是植物秸秆因其茎细胞壁中含有木质素而很难作为工业原料与饲料。目前，全国大约有3%的秸秆直接作为农村生活生活燃料；10%用于牲畜的饲料；23%用作副工业产品；60%直接还田，而大量的秸秆被就地焚烧，存在着“三低一重”的缺点,即秸秆利用率低、转化率低、经济效益低、环境污染严重2。农作物秸秆的综合利用是保护生态环境、节约可再生资源的需要,也是缓解农村饲料
9、、肥料、燃料和工业原料的紧状况、促进农业可持续发展的迫切要求。如何提高秸秆的利用率研究仍是当今重大课题之一。1 秸秆资源农作物秸秆是籽实收获后剩留下的含纤维成分很高的作物残留物,包括禾谷类、豆类、薯类、油料类、麻类、以与棉花、甘蔗、烟草、瓜果等多种作物的秸秆。我国的秸秆资源非常丰富,目前仅重要的作物秸秆就有近20种,且产量巨大3。据调查统计，2010 年全国秸秆理论资源量为8.4 亿吨，可收集资源量约为7 亿吨。秸秆品种以水稻、小麦、玉米等为主。我国的粮食生产带有明显的区域性特点，、等13 个粮食主产省（区）秸秆理论资源量约6.15 亿吨，占全国秸秆理论资源量的73%。表1 2010年我国主要
10、秸秆资源量秸秆稻草秸秆（亿吨）小麦秸秆（亿吨）玉米秸秆（亿吨）棉杆（万吨）油料作物秸秆（万吨）豆类秸秆（万吨）薯类秸秆（万吨）资源量2.111.542.7326003700280023002 秸秆的利用价值2.1秸秆结构特点秸秆的主要成分是纤维物质和少量粗蛋白、粗脂肪，粗纤维是饲料中所有不溶于一定浓度的稀酸、稀碱、乙醇有机物物质的总称。粗纤维包括纤维素、半纤维素、多缩戊糖与镶嵌物质（木质素角质）等。木质素是结构牢固的酚类聚合物，纤维素和半纤维素都属于多糖类物质，其中纤维素是高分子量的葡聚糖，半纤维素主要是木聚糖4。表2 我国主要农作物秸秆物质成分表成分小麦秸秆玉米秸秆稻草秸秆豆类秸秆营养成分%
11、水分10.011.213.410.8粗蛋白3.13.51.89.1粗脂肪1.30.81.51.9粗纤维32.633.428.044.6无氮浸出物43.942.742.932.42.2秸秆综合利用情况与特点农作物光合作用的产物一半在籽实中，一半在秸秆里。传统农业和简单再生产对秸秆的利用，仅仅是烧火做饭、饲养牲畜、盖房、取暖和肥田等。随着现代加工技术发展，经过科学处理，秸秆的营养价值还可以大幅度提高。在许多国家，农作物秸秆的资源化利用中形成了“5F”路线，即Fertilizer（肥料）、Feed（饲料）、Fuel（燃料）、Fiber（纤维）、Feed Stocr（原料）,秸秆蕴藏着丰富的能量，含有
12、大量的营养物质，开发利用潜力巨大，发展前景十分广阔，加强农作物秸秆综合利用对加快农村经济发展具有重要作用。2.2.1秸秆饲料秸秆的自然密度通常为每立方米3050千克，如此“蓬蓬松松”的原料很不利于运输和储存，影响其深加工或二次开发利用。因此对秸秆首先进行就地高密度压缩是解决秸秆综合利用“瓶颈”的关键，只有将秸秆高密度压缩了，才能为下一步的开发利用与流通创造有利条件。近几年，国部分研究机构与农场协作攻关，采用机械手段对秸秆进行了不同程度的压缩试验，结果表明作为秸秆压缩饲料不但营养水平有所提高，而且还方便了流通。我国是一个农牧业大国，同发达国家相比，畜牧业的比例偏低。随着人民生活水平的提高，膳食结
13、构将向奶、肉、蛋倾斜，这就对畜牧养殖业提出了更大的要求，而畜牧业的大发展就需要有丰富的饲料资源。面对草原退化沙化严重、牧草供应不足、树叶资源难以采集利用的矛盾，以秸秆为主的畜牧粗饲料开发潜力是巨大的。2.2.2秸秆还田 农作物秸秆还田技术主要是机械化秸秆粉碎直接还田技术，它是以机械的方式将田间的农作物秸秆直接粉碎并抛洒于地表，随即耕翻入土，使之腐烂分解，从而培肥地力，实现农业增产增收。机械化秸秆还田技术具有显著的经济效益和社会效益。2.2.3秸秆燃气秸秆燃气，是利用生物质通过密闭缺氧，采用于溜热解法与热化学氧化法后产生的一种可燃气体，这种气体是一种混合燃气，含有一氧化碳、氢气、甲烷等，亦称生物
14、质气。2.2.4秸秆发电目前我国秸秆直燃发电的基本情况：据介绍，目前用于直燃发电的秸秆主要有三类，第一类为黄色秸秆，主要是玉米秸秆、小麦秸秆、稻草等草木类农作物秸秆，具有体积大、重量轻、密度小等特点，为满足锅炉燃烧发热量，保证单位时间的上料量，需要打捆至规定的体积和重量后输送至炉膛燃烧；还有一类为灰色秸秆，主要是棉花秸秆、大豆秸秆、树枝、木材下脚料等密度较大的木本类植物，需破碎加工后输送至炉膛燃烧；第三类是为提高燃烧值压缩为一定体积的颗粒的秸秆。在加工处理上，黄色秸秆的操作难度最大。2.2.5秸秆作为原料,生产生物活性有机肥根据根际土壤微生态学和植物营养生理学原理,采用生物发酵工程技术,设计以
15、翻堆与充氧相结合的新工艺,促进畜禽粪便的好氧生物发酵,分解各类有机大分子物质;同时,利用发酵生物热能杀灭各种病虫卵,降低水分含量,最后生产无臭无味的生物活性有机肥。生物活性有机肥是以多功能微生物活性菌与其在发酵过程中产生的生命活性物质为核心,以优质肥料型有机质为载体,再配以少量的有机养分与微量元素合理组合而成的无污染、无公害、适于发展绿色食品的新肥料。2.2.6秸秆建材 秸秆建材也是秸秆加工利用的新兴领域,通过科学配方,产生化学反应,让秸秆成为填充料。该种建材的特点是重量轻、安装方便、防火、阻燃、防震、价格便宜。秸秆是高效、长远的轻工、纺织和建材原料,既可以部分代替砖、木材等材料,还可有效保护
16、耕地和森林资源。秸秆墙板的保温性、装饰性和耐久性均属上乘,许多发达国家已把“秸秆板”当作木板和瓷砖的替代品广泛应用于建筑行业。此外,经过技术处理加工秸秆还可以制造人造丝和人造棉,生产糠醛、饴糖、酒和木糖醇,加工纤维板等。2.2.7秸秆可变生物油将木屑、稻壳、玉米秆与棉花杆等多种原料进行热解液化和再加工,可变废为宝,将它们转化为生物油,其中木屑产油率达60%以上,秸秆产油率达50%以上,生物油热值1618MJ/kg。这项成果已经过中试,实现产业化已指日可待。2.2.8秸秆煤炭以小麦秸秆与棉花杆、稻草、稻壳、花生壳、作物芯、树枝、树叶、锯末等农作物、固体废弃物为原料,经过粉碎后加压、增密成型,即为
17、“秸秆煤炭”。具有以下特点:环保节能;比重大,燃烧时间长;热值高;体积缩小便于燃烧、贮存和运输;应用围广,可以代替木柴、液化气等,是国新型的环保清洁可再生能源。2.2.9秸秆沼气秸秆气化技术是利用一套机械装置,将秸秆进行缺氧燃烧,并通过还原和裂解过程,将秸秆中的大部分有机质转换为可燃气体,经过除尘、冷却和净化等工序后送至储气柜,再经由输气管道送到各户供炊事和取暖用。2.2.10秸秆工艺品秸秆编织工艺是较易被回收利用的方法,得到了广大农民的支持。3 秸秆饲料利用现状与加工应用3.1秸秆饲料利用现状我国秸秆资源丰富，每年秸秆产量达5.76亿吨左右，占世界秸秆总量的20%30%，而用于饲料部分的还不
18、足10%。我国在利用植物纤维原料生产酒精方面进行了大量的研究，在纤维素酶法糖化与酒精发酵等几个关键环节取得可喜进展。饲料的营养价值随其纤维素、半纤维素和木质素的含量增加而降低，这是因为它们不易被消化分解，而且会阻碍其他营养物质与各种酶接触，降低了饲料的消化利用。由于秸秆的粗蛋白含量低、维生素缺乏、钙、磷含量低，硅酸盐含量高、消化率低、消化能含量低，导致秸秆直接饲喂给家畜的效果很差。如果对其进行适当的加工调制，可使其利用率、适口性、采食量增加，提高饲喂效果。秸秆微生物处理技术就是通过选育某些特殊的生物酶系和菌种，经过适当组合后，通过这些酶系和菌种的降解作用，把秸秆粗纤维中的纤维素、半纤维素、木质
19、素等大分子碳水化合物降解为小分子的单糖、双糖、氨基酸过程，从而提高饲料的消化吸收率。同时，在秸秆微生物处理过程中还产生和积累大量营养丰富的微生物菌体蛋白与其他代产物，使饲料变软变香，营养增加。从而取代了部分粮食，有效的降低了饲料成本。秸秆转换蛋白资源的进展必将有力缓解目前的资源紧状况和促进畜牧业的发展。3.2秸秆的加工处理方法3.2.1物理处理物理处理主要利用人、机械、热和压力等方法，改变秸秆的物理性状，使其软化。物理方法主要包括铡短、秸秆碾青、粉碎、湿润、热压、膨化等。物理方法处理对提高秸秆消化率的作用不明显，主要目的是改善适口性，提高采食量和减少饲喂中的浪费。将秸秆切短粉碎后便于草食动物咀
20、嚼，也易于和其他饲料配合，是生产中秸秆饲料利用比较理想的方法。试验证明，秸秆切短或粉碎后饲喂，采食量增加20%30%，日增重提高20%左右，但不能太碎，一般以1-2为宜5。将秸秆放在一定量的水中进行浸泡处理后质地柔软，可提高采食量，生产多用1%的盐水浸泡，也称“盐化”。“盐化”能够明显改善秸秆的适口性，增加食欲。一般是先将秸秆切碎后，再加水浸泡。秸秆放在具有一定压力的容器中进行蒸煮处理，也提高其营养价值。3.2.2化学处理法利用酸碱等化学物质对劣质的粗饲料一秸秆饲料进行处理，降解部分纤维素和木质素，以提高其饲用价值。在生产中广泛使用的有碱化、氨化和酸化处理三方面。其中使用最多的为氨化处理和碱化
21、处理。3.2.2.1氨化处理氨化法通常使用的是液氮、氨气和尿素，提高了畜禽的消化率。秸秆经氨化处理后，纤维素、半纤维素和木质素的酯键被打开并形成铵盐成为牛羊瘤胃微生物的氮源，因此氨化处理可以提高秸秆的营养价值。秸秆经氨化处理后，粗蛋白含量可提高100%150%，粗纤维含量降低10%，有机消化率提高20%以上，是牛羊家畜良好的粗饲料。其中秸秆氨化饲料比传统地地窖氨化饲料蛋白质含量提高了1.331.46倍，饲料呈黄褐色，质地柔软，有酸香味，牛羊采食量提高15%、消化率提高40%，改善适口性，能量利用率提高近1倍。目前常用的有堆垛氨化法、窖氨化法、塑料氨化法、缸氨化法、抹泥氨化法6,7。3.2.2.
22、2碱化处理碱化处理是用碱溶液处理秸秆，使植物细胞壁变得松散，易被消化液渗透，可使粗纤维素消化率提高50%以上，同时使采食量增加20%45%，据有关报道，秸秆经碱化处理后，有机物质的消化率由原来的42.4%提高到62.8%，粗纤维消化率由原来的53.3%提高到76.4%，无氮浸出物消化率由原来的36.3%提高到55.0%8。3.2.3生物处理法3.2.3.1酶制剂发酵处理秸秆酶制剂是近年来研究较多的一种黄(青)贮填加剂,主要是纤维素酶,其他还有半纤维素酶,葡聚糖酶,植酸酶,果胶酸酶等9。卢庆萍10等实验结果表明，由于酶的反应往往发生在细胞表面,不能穿透细胞壁,所以对细胞壁结构的破坏作用不大。要将
23、酶制剂用于秸秆调制,必须对秸秆进行预处理,这必然会提高处理成本,生产中难以推广。因此,单纯用酶制剂在秸秆调制中的意义不大。3.2.3.2微生物制剂发酵处理秸秆生产中最常见的微生物制剂是乳酸菌接种剂。这种制剂发酵贮存秸秆,主要依靠乳酸菌发酵,使pH下降,抑制有害菌的繁殖,并且在发酵后,由于粗硬秸秆变软,有酸香味,能刺激家畜的食欲,从而提高家畜的采食量。需注意的是,用这种制剂发酵贮存秸秆时要有足够的可溶性碳水化合物作为微生物发酵的底物。对于营养价值低略的秸秆,其可溶性碳水化合物含量很少,只添加微生物制剂是没用的。3.2.3.3复合生物发酵处理秸秆针对单纯用微生物制剂发酵贮存秸秆效果的缺点,对秸秆先
24、进行化学预处理,再利用筛选的一些特异性菌株进行秸秆的发酵,即秸秆的复合生物处理技术。这种方法不仅很大程度上改善了秸秆饲料的适口性,而且降低了秸秆的纤维性物质,同时也提高了秸秆DM、NDF的瘤胃降解率和营养价值。3.2.3.4利用微生物发酵降解秸秆中的木质素秸秆成分中纤维素和半纤维素能够被家畜瘤胃充分降解利用,但由于木质素和纤维素镶嵌在一起形成坚固的酯键,阻碍了瘤胃微生物对粗纤维的降解,导致秸秆的消化率降低。因此,提高秸秆消化率的关键是降解木质素,打断酯键。微生物中只有少数真菌能降解木质素。目前,国外研究最多并表现出有效降解能力的白腐真菌主要有香菇菌11和黄孢原毛平革菌12。用白腐真菌处理秸秆时
25、,秸秆不需要进行化学或物理的预处理,即对底物没有选择性。3.3秸秆饲料在动物上的应用农作物秸秆不是常规性饲料资源，质地粗硬，适口性差，营养价值不高，影响利用率。但随着科学的发展，科学家们对秸秆利用的研究取得了一定进展。研究出了包括用微生物处理、添加酸制剂、氨化处理、热喷处理、颗粒化处理等方法。但就现在的技术水平，用秸秆加碱的饲料适合与大量饲喂牛羊等反刍动物，而不能被猪鸡等单胃动物大量利用13。另外，秸秆饲料还可作为鱼的饲料。3.3.1反刍动物对秸秆饲料的应用由于反刍动物特殊的生理结构，对粗饲料消化利用率很高。在放牧条件下，可基本满足对粗饲料的需要。在舍饲条件下，粗饲料占日粮的70%80%，如玉
26、米秸秆铡碎饲喂，肥育杂种公牛的日食量910千克，配合3千克精饲料，日增重达500克以上。在反刍动物日粮中，必须有充足的粗饲料，才能充分发挥其他饲料的作用14。3.3.1.1秸秆作为牛饲料将农作物秸秆直接作为牛饲料不容易被消化，因此常常被当作废物扔掉。美国农业专家经过研究发现，把作物秸秆用过氧化氢溶液处理后，能使秸秆变得容易消化和富有营养，可作为一种优质的牛饲料。据报道精饲料为秸秆类且自由采食的情况下，中低产的中后期泌乳牛日粮中，将玉米的1/3进行蒸沸处理或2/3进行沸水浸烫处理可提高乳产量和饲料利用率，且不影响饲料饲料采食量和乳成品含量14。3.3.2非反刍动物对粗饲料的应用非反刍动物主要指马
27、、骡、驴和猪等。马、骡、驴具有发达的盲肠，可大量利用粗饲料，但粗饲料要经过加工调制才能达到好的饲养效果。猪对饲料的消化能力弱，需将粗饲料加工成粉状，用量一般不超过10%14。3.3.3秸秆作为鱼料3.3.3.1经过微贮复合菌发酵经过微贮复合菌发酵，秸秆微贮养鱼，是将秸秆经过微贮复合菌发酵处理后投入鱼池，既可做基肥又可做追肥，还可做鱼饵料，是发展节粮型渔业的有效途径15。3.3.3.2通过应用光合细菌通过应用光合细菌可将麦秸玉米秸秆作物制成高效鱼类生物饲料，该饲料综合营养好，且由于该饲料体积大、比重小，在水中悬浮时间长达1小时左右，利用鱼类的摄食和消化吸收，是鱼虾理想饲料。另外，加工该饲料方法简
28、单，可使丰富的秸秆饲料资源得到利用15。4 结论 对农作物秸秆进行资源化利用是合理、高效利用资源，保护生态环境，促进农业可持续发展的重要措施。研究表明，省秸秆资源化利用途径已经很多，但秸秆焚烧现象依然存在，焚烧行为屡禁不止，关键在于秸秆资源产业化发展不完善。政府应当将农民、企业和消费者紧密结合起来，给农民足够的补贴，使他们愿意将秸秆卖给企业；给秸秆利用企业一定财政、税收等方面的优惠，使他们能够正常运营；同时也要鼓励消费者购买秸秆产品。在此基础上，发挥市场调节作用，使秸秆的产业化道路得以顺利发展，从根本上解决秸秆焚烧问题。参考文献1 朱礼龙.促进循环农业发展的政策支持体系研究J.乡镇经济，200
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30、生物处理方法研究进展J.牧业工程高等专科学校学报2003（2）.9 吉鹤，王建华，程建波.浅析提高饲料秸秆饲用价值的方法与其研究进展J.饲料与畜牧，2004，（1）：14-15.10 英来.青贮酶制剂.中国奶牛,2001,(6):27-28.11 晓牧.白腐真菌与秸秆饲料的有效利用.饲料研究,2000,(1):42-43.12 付京花.生物技术在降解秸秆木质素中的应用.饲料工业,2001,22(6):38-39.13 孔凡真.秸秆饲料的加工与应用J.畜禽养殖业，2005，（3）：41-42.14 王，婧爱.畜禽对粗饲料的需求特点J.当代畜牧养殖业，2003，(7):64.15 武秋生.秸秆制作鱼料两法J.饲料与畜牧，2005，（1）：24.致 三年大学生活快要结束了，三年中我在牧院留下过辛勤的汗水，伤心地泪水，快乐的笑容。我会珍惜学校发生在我身上的每一件事情，它们都是我成长的见证，都是我人生宝贵的财
