１ 前言 热喷玉米秸秆饲料技术是国际上正在兴起的一项新技术，其机械生产设备在我国举办的大型国际农业产品展览会上频频露面，但价格昂贵。在我国，对这项技术的研究仅仅处于起步阶段，未进入实质性开发应用。但这项技术在玉米秸秆的综合利用、促进农区养殖业的发展、保护农村生态环境等方面显示出了优势。 近几年来，我所始终关注着国内外玉米秸秆综合利用技术的动向，先后完成了４ＹＷ 系列玉米秸秆还田机、４ＹＱ—２Ａ型玉米收获青贮机、玉米秸秆转化生物有机肥技术等重大课题项目的研究，对我市的农业发展做出了贡献。为了加快热喷玉米秸秆饲料技术开发应用，我所提出了《热喷玉米秸秆饲料技术研究项目》这一课题。目前，该项目的前期调研论证和设计工作已完成，正进入该技术所需生产装置的试制工作。
２ 开发应用的依据２．１ 玉米秸秆资源利用状况及存在的问题 玉米种植在我国农业生产中占有重要地位，种植面积大，地域广，年产玉米秸秆２．２亿ｔ左右。如何充分合理有效地利用这些数量巨大的玉米秸秆，是我国农业发展的一个重要课题。 目前，大量的玉米秸秆没有得到充分利用。据有关统计，约有７０％左右的秸秆作为生活能源燃烧后还田或就地燃烧后还田或直接翻入土层中还田，仅有不到１０％作为家畜饲料。 随着我国经济的发展，人民生活水平的不断提高，对肉类等农副产品的需求不断增加，但是原先作为我国畜牧业生产主要支柱的大草原，由于多年掠夺性滥垦过牧，已不堪重负，出现了严重的退化、沙化、盐碱化等现象。为此，利用资源丰富的玉米秸秆作为饲料在我国农区发展草食家畜养殖，已成为畜牧业发展的必需之路。 另外，利用玉米秸秆饲养草食家畜，再用家畜粪便还田，不但可以节约大量的精饲料，而且秸秆的过腹还田有利于保持和提高土壤的肥力，减少化肥的用量。这对于保证我国农业走可持续发展道路，减小环境污染，走生态农业和绿色农业之路都有重大的意义。１９９７年，国务院办公厅就转发了农业部《关于１９９６—２０００年全国秸秆养畜过腹还田项目发展纲要》，并要求有条件的地方都要把秸秆养畜过腹还田作为实现农业可持续发展的大事来抓。为了有效地贯彻纲要精神，为畜牧业的发展创造良好的条件，研究玉米秸秆饲料加工新技术，并尽快使之转化为生产力，就显得越来越重要和迫切。２．２ 玉米秸秆饲料加工开发现状 用玉米秸秆直接喂养家畜，不能满足其营养需求。为了提高秸秆利用和营养价值，目前常规典型的处理加工方法有以下几种： ①切短与粉碎。经切短或粉碎处理的秸秆，便于家畜咀嚼，可使家畜采食率增加２０％—３０％。但缩短了饲料在家畜瘤胃内停留时间，引起纤维素类物质消化率降低。 ②浸泡与蒸煮。将玉米秸秆放在水中进行浸泡处理或放在具有一定压力的容器中进行蒸煮处理，是一种简单的物理处理方法，可以提高玉米秸秆的适口性和营养质量。但工作强度大，工效低。 ③射线照射。查资料知，用伽玛射线在一定条件下照射玉米秸秆，可以大大提高家畜的消化率。但此处理方法仅处在理论研究阶段。 ④干燥与颗粒化处理。对玉米秸秆进行干燥处理，主要是减少水分，防止霉变，以便于保存。对粉碎后的饲料加入一定量的粘合剂作粒化处理，主要是为了使饲料在家畜消化道中通过速度降低，防止消化率下降，未能从根本上解决其消化吸收问题。 ⑤碱化处理。用碱性化合物例如氨水、石灰水、氢氧化钠等对玉米秸秆进行碱化处理，可以打开其细胞分子中对碱不稳定的酯键，并使纤维膨胀，这样就便于胃液渗入，提高了家畜对饲料的消化率和采食量，并已普遍推广。但此法占场地大，生产周期长，生产出的饲料质量受环境温度、秸秆含水率影响大，质量不稳定，不适合作商品饲料出售和运输。 ⑥酸化处理。 为了破坏玉米秸秆中稳定的纤维类物质的结构，以增加家畜对饲料的消化利用率。这种方法不但成本高，容易带来环境污染问题，而且也都不适合作商品饲料出售和运输。 ⑦生物学处理。生物学处理方法就是利用微生物（菌种）对玉米秸秆饲料进行发酵和酶解作用，使其粗纤维部分降解转化为糖类、脂肪和蛋白质，以供家畜直接吸收利用。目前用于微生物处理的菌种或生物饲料转化剂很多，处理方法也多种多样，但是得到农业部认可并推荐的是青贮和微贮两种方法。但这两种方法在处理过程中场地占用多、劳动强度大，生产的饲料受工人技术水平、环境温度、原料水分等条件影响，质量不能得到保证。并且生产处理后的饲料不便于作商品饲料运输和出售。 以上几种处理方法虽然有各自的优势，但都不适合一定规模的工业化商品饲料生产。为此，研究饲料生产新技术就显得越来越迫切。
３ 热喷玉米秸秆饲料技术３．１ 工作原理及开发应用 对玉米秸秆作热喷处理制成饲料是将玉米秸秆装入饲料热喷装置中，向内通入过饱和水蒸气，经一定时间后使玉米秸秆受到高温高压处理，然后对其突然降压，使处理后的玉米秸秆喷出到大气中，从而改变其结构和某些化学成分，提高玉米秸秆饲料的营养价值。工作原理是玉米秸秆在水蒸气的高温高压下，使影响家畜消化吸收的玉米秸秆中含量占６．５％—１２％的木质素熔化，纤维素分子断裂、降解，在玉米秸秆排入大气中，造成突然卸压时，产生内摩擦力喷爆，进一步使纤维素细胞撕裂，细胞壁疏松，从而改变了玉米秸秆中粗纤维的整体结构和分子链的构造。玉米秸秆经过热喷处理后，质地柔软，味道芳香，营养价值和利用价值大大提高。 经过热喷处理的玉米秸秆可直接喂养家畜，也可进行压块处理，主要是为了贮运方便。 开发应用该项技术主要着眼于实现玉米秸秆饲料的工业化商品生产，并降低生产成本，以适应目前我国农村经济结构状况，推进我国农村饲料生产产业化进程的步伐，增加农民收入。３．２ 总体设计方案及生产工艺流程 生产热喷玉米秸秆饲料的装置结构示意图 图１ 饲料生产装置结构示意图１．循环鼓风机 ２．过热器 ３．贮料罐 ４．进料漏斗 ５．进料阀 ６．供气阀 ７．压力罐８．排料管 ９．排料阀 １０．铡草机 １１．进料管 １２．压块机 １３．泄力罐 １４．旋转式供料阀 １５．旋风分离器其生产工艺流程为： 玉米秸秆由铡草机切碎后进入贮料罐３，由进料阀５根据热喷处理所需保温时间定时间歇式地向压力罐７中供料。由供气锅炉产生的水蒸气和从旋风分离器中分离出的水蒸气经过循环鼓风机１和过热器２后变成高温高压水蒸气，然后由供气阀６根据压力罐７所需定时向压力罐７中供气。压力罐７中物料在高温高压作用下保温一定时间后经排料管８，由排料阀９控制经进料管１１进入旋风分离器１５。在高温高压水蒸气作用下呈悬浮状态的物料被旋风分离器捕捉后，多余的水蒸气被排往鼓风机１继续循环利用，物料下沉，由旋转式密封供料阀１４连续向泄力罐１３排出。由泄力罐１３排出的被膨化了的物料经压块机１２压制成成品。 饲料加工生产过程中，控制水蒸气的压力、保温时间和喷出压力是饲料质量保证的关键，也是该项技术在生产工艺中所解决的主要问题。对这几个主要参数，我们本着保证饲料质量和设备安全、降低成本、操作安全方便的原则，认真作了研究选择。３．３ 关键机械设备 该技术所需生产装置中，旋转式密封供料阀和旋风分离器是两个关键部件。其中供料阀这一部件不但转动体与壳体的动配合精度要求高，在高压下不泄漏，而且要转动灵活、操作方便，在工作中不许有阻卡等现象。其他大部分部件为常用部件，易于制造，另如耐高温高压鼓风机、过热器、铡草机、压块机等我们直接选用了其他厂家的定型产品。３．４ 原料供应情况 玉米秸秆资源十分丰富，至于饲养家畜所需的其他配合饲料，如食盐、玉米粉、骨粉、豆饼等由养殖户根据家畜不同生长阶段，现场配制和调整。４ 市场需求预测 农业部自１９９２年起就在全国开展秸秆养畜示范工程的农业综合开发项目，到１９９６年，已建立了三大肉牛带，１２个示范区，２０８个国家级养畜示范县，使我国畜牧业有了很大发展。据联合国粮农组织１９９７年统计：我国牛、羊年存栏量分别达到１．１６亿头和３．０４亿只。到２０１０年，我国国家级养畜示范县预计要增加到４００个。家畜养殖业的迅速发展，势必带动饲料业的发展。受传统养殖观念的局限，以往的家畜养殖业比较倚重于饲料粮，因此，必须采用新的饲料加工方法，以解决代粮饲料问题。 热喷玉米秸秆饲料技术的开发应用，并通过饲料生产的产业化、商品化发展，为国家节省大量的粮食，为畜牧业的发展作出贡献。因此，其市场前景是广阔的。
５ 预期社会效益和生态效益 利用热喷玉米秸秆饲料技术大量生产商品玉米秸饲料，用于饲养家畜，再用畜粪还田，可促进我国农业的发展和人民生活水平的提高，具有巨大的现实意义和深远的战略意义，可以取得很好的社会效益和生态效益。这主要表现为以下几点： （１）生产成本低。据初步计算，生产效率为１ｔ／ｈ的一套热喷玉米秸秆饲料生产装置耗煤量为１１０ｋｇ／ｈ左右，加上所需电力水资源消耗，生产１ｔ玉米秸秆饲料成本约为３０元，生产成本比较低，可使广大养殖专业户容易接受。 （２）用于家畜养殖增值大。据有关资料介绍，利用热喷玉米秸秆饲料喂养羔羊和奶牛，与用切碎的玉米秸秆喂养相比，羔羊增重５０％以上，每头成年母牛年节省饲料１０００ｋｇ，每１００ｋｇ奶成本可降低２．４元。这样就可以相应地增加养殖户的纯收入。 （３）可以节省大量的饲料粮。用热喷玉米秸秆饲料喂养牛、羊等家畜，每千克可代替１．２—１．７ｋｇ青干草，代替０．２ｋｇ的饲料粮。该技术应用以后，每套饲料生产装置按一天工作１０ｈ，一年工作１００天计算，则一年可生产１０００ｔ热喷玉米秸秆饲料，相当于每年为国家节省精粮饲料２００ｔ。按目前每吨饲料粮１２００元的价格计算，则折合人民币２４万元。 （４）增加养殖户的收入。一头处于育肥期的体重４５０ｋｇ的牛日采食１１ｋｇ的干饲料。按上计算，一套饲料生产装置一年可供养殖户饲养２５０头牛。据有关专家在河南周口地区和山东禹城市作的调查资料表明，农民每养１头牛一年可获纯利５００—６００元，这样相当于每年为养殖户增加１２．５—１５万元的收入。 （５）促进农业资源的合理开发和利用。加快该技术的开发应用步伐，不但可以促进养殖户利用热喷玉米秸秆饲料喂养家畜的积极性，而且通过家畜的秸秆过腹还田作用，有利于保持和提高土壤有机质的含量，增加地力，减少化肥用量过大对土壤带来的污染，这对于发展我国绿色农业和生态农业有积极的作用。同时利用玉米秸秆饲料喂养牲畜，可以减少秸秆的浪费量和焚烧秸秆对环境造成的污染，有利于保持生态平衡。
６ 开发应用前景 由于利用该技术生产的热喷玉米秸秆饲料具有适口性好、营养价值高、便于作为商品长期贮存和运输、产品质量稳定、原料利用率高且无污染、生产效率高、节约能源等优点，因此该技术的开发应用前景广阔。大力推进该技术的推广应用步伐一定能产生很好的社会、经济效益和生态效益。
