农作物秸秆.doc

农作物秸秆1.1农作物废弃物秸秆的化学成分组成成分表农作物秸秆是由大量的有机物和少量的无机物及水所组成的，其有机物的主要成分是纤维素类的碳水化合物，此外还有少量的粗蛋白质和粗脂肪。碳水化合物又由纤维素类物质和可溶性糖类组成。纤维素类物质是植物细胞壁的主要成分，它包括纤维素、半纤维素和木质素等。在常规分析中，纤维素类物质用粗纤维表示；可溶性糖类用无氮浸出物表示，泛指不包括粗纤维的碳水化合物，一般不再进行化学分析测定，而是根据秸秆中其他养分的含量进行计算得出即：无氮浸出物含量%=100%（水%粗蛋白%粗脂肪%粗纤维%粗灰分%）秸秆中的无机盐用粗灰份来表示，由硅酸盐和其他少量微量元素组成，含量大约为6%，但稻草中的硅酸盐含量较高达到12%以上。农作物成熟以后，其秸秆中的维生素差不多全被破坏，因此秸秆中很少含有维生素。1.2秸秆中的纤维素类物质的组成作物秸秆中由许多植物细胞组成，所有的秸秆细胞可以分为细胞内容物和细胞壁两部分。秸秆用中性洗涤剂消化（煮沸一小时），细胞内容物溶于中性洗涤剂中，不溶的就是细胞壁。细胞壁是纤维素多聚物。经中性洗涤剂消化而得的纤维叫中性洗涤纤维。随后将中性洗涤纤维用酸性洗涤剂消化，能溶于酸的叫酸性洗涤可溶物，不溶的物质叫酸性洗涤纤维。能溶于酸的物质大部分是半纤维素和细胞壁含氮物质。不溶于酸的酸性洗涤纤维，又分为纯纤维素和酸性洗涤木质素，木质素经灼烧成灰分，灰分是由各种无机盐组成的。见下图： 农作物秸秆中的纤维物质组成 由此可知：中性洗涤纤维主要包括纤维素，半纤维素，木质素，二氧化硅，角质蛋白，蜡质和木质化含氮物等，一般说来，蜡质和木质化含氮物很微量，可以不计。1.3秸秆主要组成成分的化学特性与作用 （1）纤维素纤维素是植物中最丰富的物质，又是细胞壁的主要结构成分，在作物秸秆中的含量达4050%。纤维素分子是由许多葡萄糖分子经-1，4糖苷键结合而成的吡喃葡萄糖单位组成。在自然界中主要以微纤维组成的结晶形状存在。化学性能稳定，不溶于稀酸。在高温、高压和酸性条件下，可以水解成为葡萄糖。在家畜消化道中共生的微生物能分泌水解纤维素的酶，可将纤维素分解成为挥发性脂肪酸乙酸、丙酸和丁酸，被家畜吸收利用。（2）半纤维素 半纤维素是戊糖、己糖和多糖醛酸及其甲酯的缩合物，其主要成分是戊聚糖。一般不溶于热水，而溶于稀酸。半纤维素在秸秆的木质素部分含量很高，植物木质部分的半纤维素主要是木聚糖和葡萄糖醛酸的缩合物，其比例是6-121。小麦秸秆中半纤维素主要是糖醛酸、阿拉伯糖和木糖缩合体，其比例为1123。玉米轴里的半纤维素是5.1%的葡萄糖醛酸和94.8%的木糖的缩合物。豆科植物（苜蓿）则几乎都是单纯的半乳糖缩合体。半纤维素在植物体内的作用，一是起支架和骨干作用，二是起贮存碳水化合物的作用。在家畜消化道中，只有共生的微生物分泌的酶才能水解半纤维素，分解的最终产物是乙酸、丙酸和丁酸等低级挥发性脂肪酸。反刍动物对半纤维素的消化率一般为6080%。（3）木质素木质素是一类酚酸多聚体混合物，它是由苯丙烷及其衍生物为基本单位构成的高分子芳香醇，一般不能被家畜所利用，它常常与半纤维素，纤维素镶嵌在一起，极不容易分开。在木质素的生物合成过程中，有香豆醇、松柏醇和芥子醇三个重要先体。在缩合物中其相应的结构成分为羟基苯、邻甲氧苯基和丁香。由于木质素的存在，不仅影响微生物酵解纤维素和半纤维素，而且也影响消化道中的酶对饲料中其他有机物的消化作用，使饲料有机物消化率降低。据报道，饲料中的木质素每增加1%，反刍动物对饲料的消化率则下降0.8%。植物中木质素的功能是，在细胞壁中与其他成分一起形成复杂结构，防止微生物的侵袭；在细胞之间作为一种粘合剂起支架的作用；还可以缓和水通过细胞壁向内渗透。 （4）粗蛋白 作物秸秆中的粗蛋白质含量很低，且变化很大，据报道：稻草、麦秸、和玉米秆的粗蛋白平均含量分别为：5.1%、4.4%、9.3%，变化范围分别为：3.45.9%、3.85.0%、8.89.8%。燕麦麦秸平均为2.4%，高梁秸为3.4%。又据我国奶牛饲养标准和典型日粮配方：干物质中粗蛋白含量玉米秸为7.7%，燕麦为7.5%，粟秸为5%，小麦秸为4.7%，稻草为3.9%。粗蛋白主要分布在秸秆的细胞壁中，故其消化率一般也较低。（5）低分子碳水化合物 禾本科作物秸秆中含有少量的低分子碳水化合物，不同种类的作物含量不同。如冬小麦秸秆中的果糖、葡萄糖、蔗糖、阿拉伯糖和甘露糖的含量分别为：2.6，1.2，0.4，1.5和1.3克/千克干物质；春小麦秸秆则分别为：2.5，1.8，4.4，2.1和1.8克/千克干物质；大麦秸秆为：1.9，2.1，0.8，1.2和1.4克/千克干物质；这些低分子碳水化合物的消化率均很高，几乎为100%。 （6）无机盐 秸秆中无机盐含量都很低，而且明显缺乏钴、铜、硫、钠、硒、和碘等元素。由于稻草细胞壁中二氧化硅的含量很高，严重影响瘤胃中多糖类物质的降解。有关秸秆中无机盐含量的研究资料很少，较为全面的是美国加拿大饲料成分表1.4秸秆的成分和营养价值（1）秸秆的成分和消化率 1)粗纤维含量很高，秸秆多处于植物成熟后阶段，这时植物细胞木质化的程度很高，一般在3145之间。 秸秆的主要成分是纤维 (表1、2)，主要集中于细胞壁， 细胞壁含量占 70% 以上， 由纤维素、半纤维素、木质素组成；酸性洗涤纤维由纤维素和木质素组成。纤维素、半纤维素可在牛羊的瘤胃中被纤维分解菌酸解，生成挥发性脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，被牛羊吸收作为能源利用。瘤胃中细菌不能分解木质素。秸秆中纤维素、半纤维素和木质素紧密地结合在一起，使秸秆的消化率受到影响。秸秆成熟得越老，木质化程度越高，秸秆的消化性越差。 这类物质的有机物消化率低，一般牛、羊很少超过 50，饲料消化能在7.77510.450MJkg之间。 植物干物质() 灰分(DM) 粗蛋白(DM) 纤维成分(DM) 粗纤维 纤维素 半纤维素 木质素 玉米秸 稻 草 小麦秸 大麦秸 燕麦秸 高粱秸 96.1 95.0 91.0 89.4 89.2 93.5 7019.4 6.4 6.4 4.4 6.0 9.3 3.2 2.6 2.9 4.1 3.4 29.3 35.1 43.6 41.6 41.0 41.8 32.9 39.6 43.2 40.7 44.0 42.2 32.5 34.3 22.4 23.8 25.2 31.6 4.6 6.3 9.5 8.0 11.2 7.6 不同作物秸秆的主要化学成分各种秸秆的营养成分(全干基础) 秸秆名称 每千克干物质消化能MJ 每千克干物质可消化蛋白质的量 g 其他成分含量比例 牛 猪 粗纤维 木质素 灰分 钙 磷 稻草 小麦秸 大麦秸 燕麦秸 玉米秸 粟谷秸 大豆秸 豌豆秸 蚕豆秸 8.318 8.987 8.109 9.698 10.617 8.318 7.774 10.408 8.151 5.058 2.332 2.161 3.912 2.776 2.303 2.05.05.0 4.023.0 6.0 14.0 47.0 55.035.143.6 41.6 49.0 34.0 41.7 44.3 39.5 41.5 12.8 9.3 14.6 17.0 7.2 6.9 7.6 6.9 6.1 6.4 6.5 8.7 0.21 0.16 0.35 0.27 0.6 0.09 1.59 0.08 0.08 0.10 0.10 0.1 0.06 (2)蛋白质含量很低， 一般为 36% ，只能满足维持需要的 65% 左右。 成熟阶段的植物，其营养已转移到其籽实中，茎秆中有效营养成分很低，所以，蛋白质含量也很低。一般豆科为 8996，禾本科在4263之间，豆科比禾本科稍好，但总的来看，可消化蛋白质都很低。一般秸秆的消化率都很低，如干物质消化率稻草为 4050，小麦秸为4550，玉米秸为4751。 (3)粗灰分含量很高，但其中大量是矽酸盐，对动物有营养意义的矿物元素很少。 矿物质和维生素含量都很低，特别是钙、磷含量很低， 含磷量变动在 0.020.16% ，而牛日粮配合所需的含磷量都在0.2% 以上。 远低于动物的需要量 (表3)。 农作物秸秆中的矿物元素和维生素含量 成分 稻草 小麦秸 大麦秸 玉米芯 苜蓿草 需要量 * 钙 () 磷 ()钠 ()氯 ()镁 ()钾 ()硫 ()铁 (mgkg)铜 (mgkg)锌 (mgkg)锰 (mgkg)钴 (mgkg)碘 (mgkg)硒 (mg/kg)胡萝卜素(mgkg)0.08 0.060.020.403004.1474760.650.18 0.050.140.320.121.420.192003.154360.082.00.150.020.110.670.340.310.173003.960270.262.00.380.310.030.311.540.112106.65.60.081.01.250.310.040.340.283.410.312279.027340.09202 0.40 0.23 0.080.100.650.1050830400.100.500.105.5各种秸秆间的成分与消化率是有所差别的，例如玉米秸与小麦秸相比，前者较好，后者较差。高粱秆与玉米秸成分接近，但高粱秆的粗蛋白质含量、磷含量及干物质消化率都较高。燕麦秸和大麦秸的饲养价值介于玉米秸与小麦秸之间，而稻草与小麦秸的饲用价值不相上下。稻草消化率受硅酸盐含量影响大，大豆秸、收籽后的苜蓿秸木质素含量高，因而饲用价值低。 1.5秸秆各部位的营养价值 秸秆中各部位的成分与消化率是不同的，甚至差别很大。表4是从24个品种的稻草分析得到的不同形态部位的化学成分和有机物体外消化率，节间茎秆部分的粗蛋白含量较低，纤维素和灰分含量最高，而消化率最低。其他秸秆的不同部位成分组成与稻草有所差别，一般叶片的灰分和纤维含量较低，消化率则远高于节间茎秆部分。玉米秸各部位的干物质消化率茎为53.8，叶为56.7，芯为55.8，苞叶为66.5，全株为56.6。另有报道认为，玉米干物质消化率茎叶为59，苞叶为68，芯为37：小麦叶为70，节为53，麦壳为42，茎为40。 稻草不同部位的化学成分和有机物体外消化率(IVOMD) 节间茎秆 叶鞘 叶片 平均 范围 平均 范围 平均 范围 粗蛋白 (DM) 2.7 1.76.4 3.5 2.06.9 4.6 3.28.6 总灰分 (DM) 15 1120 20 1