白長勝，尹珺伊，王 歡，田秋豐，劉秋瑾

（黑龍江省農業科學院畜牧獸醫分院，黑龍江齊齊哈爾161005）

　　摘要：大豆秸稈是農業生產的副產物之一，長期未得到合理利用，大部分被焚燒掉，造成環境污染和資源浪費。大豆秸稈作為一種重要的可再生生物質資源，具有較高的開發利用價值，近年來已經開發了許多利用大豆秸稈的技術，可以應用在較多領域，能夠實現較高的經濟效益和生態效益。綜述大豆秸稈的營養價值、綜合利用技術、應用現狀、存在問題，提出對策，為提高大豆秸稈資源綜合利用率提供參考。

　　農作物秸稈是農業生產過程中產生的副產物，含有纖維素、半纖維素、木質素和蛋白質等有機質，以及豐富的氮、磷、鉀和微量元素，是重要的生物質資源[1]。我國是農業大國，農作物秸稈種類多樣，產量巨大，分布廣泛。自2015年以來，我國大豆產量逐年上升（表1），相應的大豆秸稈產量也隨之增加。大豆草谷比因不同地區、不同時期、不同品種而不同，祝延立等[2]測定吉林省大豆草谷比為1.06，熊娜等[3]測定廣西大豆草谷比為1.08，冉繼偉等[4]測定大豆草谷比在我國東北、華北、長江中下游、西北、西南、東南地區分別為1.29、1.53、1.41、1.63、1.69、1.53。2020年，全國大豆產量1960.18萬噸，按草谷比最低1.06估算，大豆秸稈產量為2077.8萬噸。

　　隨著社會經濟的發展，農民生產、生活方式的轉變，秸稈作為燃料、飼料和肥料的利用程度逐漸降低，從而導致了日益普遍的區域秸稈過剩現象，大量的秸稈不能得到及時、妥善地處置，閑置在田間地頭或者被焚燒掉，容易引發火災與大范圍強霧霾天氣，造成秸稈資源嚴重浪費，并影響道路及航空交通安全[5-7]，因此合理利用大豆秸稈資源成為當前全社會廣泛關注、亟待解決的問題。本文對大豆秸稈主要利用技術模式、資源化利用方向、存在問題及對策進行了綜述，為合理開發大豆秸稈資源提供科學依據。

　　1大豆秸稈營養價值

　　大豆秸稈中蛋白質含量較高，質量較好，另外還含有粗脂肪、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、鈣和磷等營養成分（表2）[8]。

　　2大豆秸稈開發利用現狀

　　我國僅有少量的大豆秸稈作為牛羊粗飼料，大量的大豆秸稈均被焚燒，大豆秸稈利用率小于3%，導致寶貴資源浪費嚴重[9]13。大豆秸稈是一種應用價值很高的可再生生物質資源，將大豆秸稈用做飼料、造紙、栽培食用菌、生物基化學品以及環保原料均有相關報道，證明大豆秸稈資源具有較高的開發利用價值。

　　2.1造紙

　　我國木材資源短缺，目前國內造紙用原料（木漿、廢紙和木片）50%以上依賴進口，非木材纖維資源（主要包括竹子、蘆葦、麥草和甘蔗渣等）作為補充。隨著社會環境保護意識的增強及造紙資源日漸短缺，開展利用大豆秸稈作為造紙原料的工藝技術研究，既能補充國內造紙纖維資源的不足，又能減少林木消耗，有利于保護生態環境。向松明等[10]對大豆秸稈的化學成分進行分析，然后提取大豆秸稈中的木素—碳水化合物和磨木木質素，并對其進行傅里葉紅外光譜分析。結果表明（表3），大豆秸稈中的纖維素和木質素含量與木材中的纖維素和木質素含量相近，從化學組成上說明大豆秸稈是比較適合的制漿造紙非木材纖維原料。楊會斌[11]對大豆秸稈的化學組成成分進行了分析檢測，結果顯示，大豆秸稈中的灰分含量高于木材，低于草類，與竹類相當，其中纖維素含量和木質素含量與闊葉木接近，適合做造紙原料；通過進一步的造紙試驗測定漿張強度和抄片的物理指標，檢測結果表明大豆秸稈可用于生產一般工業用包裝紙。

　　2.2食用菌培養

　　食用菌營養豐富，其中蛋白質和氨基酸的含量是蔬菜和水果的幾倍至幾十倍；脂肪含量很低，大部分是對人體有益的不飽和脂肪酸；還含有多種維生素和礦物質元素；另外食用菌中含有很多對維護人體健康有重要作用的生物活性物質，如多糖、天然有機鍺、核酸降解物和三萜類化合物等。食用菌人工栽培產業具有很好的經濟效益、生態效益和社會效益，在我國已成為繼糧食、蔬菜、水果、糖料之后的第五大農業種植產業，目前我國是世界上最大的食用菌生產國與消費國（圖1），食用菌產業在我國農村經濟發展中發揮著重要作用。

　　香菇、木耳等木腐真菌的主要生產原料為木屑，而我國林木資源緊缺，制約相關食用菌產業的發展[12-13]。棉籽殼是栽培平菇的常規原料，近年來由于棉花種植面積減少、自然災害和成本上漲等諸多因素影響，棉籽殼價格一路升高，嚴重制約了以棉籽殼為原料的平菇栽培業的發展。麩皮是栽培食用菌的原料，同時也用作飼料，隨著食用菌產業和畜牧業的發展，麩皮價格也隨之上升，并出現“菌牧”矛盾[14-15]。大豆秸稈含有豐富的木質素和纖維素，與闊葉木的含量相近，同時大豆秸稈的蛋白質含量較高，與麩皮的營養成分相近，大豆秸稈用于栽培食用菌，不僅能避免環境污染和資源浪費，還能降低食用菌生產成本[16]。胡潤芳等[17]的試驗表明，大豆秸稈可以完全替代麩皮、替代部分木屑栽培香菇，并能提高鮮菇外觀商品性。大豆秸稈用于栽培香菇，每袋可降低成本42.5%，具有較高的推廣應用價值。呂志文等[18]添加大豆秸稈栽培玉木耳，玉木耳產量增加，干耳中的蛋白質、總氨基酸、粗脂肪及總糖的含量顯著提高。王慶武等[19]利用大豆秸稈完全代替棉籽殼栽培平菇，質量無明顯差異，產量稍低，但栽培成本可降低約30%，經濟效益提高25%以上。大豆秸稈栽培完食用菌產生的菌糠仍然可以繼續利用，孫國強等[20]用大豆秸稈菌糠替代50%的粗飼料飼喂魯西牛，采食量基本相同，日增重高于對照組，差異極顯著。

　　在使用大豆秸稈栽培食用菌的相關研究中，不同食用菌所需大豆秸稈的添加量為15%～86%，差異很大；栽培同種食用菌，由于其原料的不同，所需的大豆秸稈的添加量也不同。使用大豆秸稈栽培食用菌可減少林木資源消耗，充分利用農業廢棄物，保護自然環境。

　　2.3飼料

　　大豆秸稈蛋白質含量高，因品種、產地而不同，一般為10%～12%，還含有纖維素和半纖維素，可被反芻動物消化利用，但是大豆秸稈粗纖維含量高、木質化程度高，其作為飼料直接飼喂時，消化率低、適口性差，牲畜不愛吃。國內大豆秸稈用作飼料比例很少，而國外大約有40%的大豆秸稈被用作牛、羊的配合飼料，利用情況較好。對比可知，我國的大豆秸稈資源具有很大的開發利用潛力，因此研究出合適的大豆秸稈處理方式，改善適口性，提高消化率，提高飼料品質，對發展資源節約型畜牧業具有重要意義。

　　孫忠銀等[21]將大豆秸桿揉絲后飼喂奶牛，提高了產奶量。李波等[22]將大豆秸桿制作成大豆秸桿粉，替代10%的日糧并添加一定比例的酶制劑，對育肥豬增重與節糧效果明顯。王星凌等[23]使用大豆秸飼喂肉牛，生產性能與飼喂黃貯玉米秸稈沒有顯著差異，由于大豆秸稈成本遠低于黃貯玉米秸稈，從而大幅度降低飼料成本。

　　大豆秸稈經過益生菌發酵后，可以提高飼料在動物體內的消化利用率，從而提高動物的生長性能。汪源泉[24]使用乳酸菌、枯草芽孢桿菌和塔賓曲霉共同發酵大豆秸稈替代普通大豆秸稈飼喂肉羊，可以提高肉羊的生長性能和肝、腎代謝功能。申瑞瑞[25]利用微生物發酵劑對馬鈴薯渣和大豆秸稈進行混貯，提高了混貯飼料的有氧穩定性，減少了干物質的損失，還降低了中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量，提高了混貯飼料瘤胃降解率。王其邦[9]16利用微生物發酵大豆秸稈，可降低其中的粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，提高無氮浸出物含量；發酵豆秸飼喂肉兔，可提高日增重和飼料轉化率。王玉[26]使用益生菌發酵大豆秸稈替代50%的青貯飼料飼喂肉羊，可以提高肉羊生長性能、屠宰性能及經濟效益。

　　以上研究均表明，大豆秸稈經過適當的加工處理后，能夠改善適口性，提高消化率，增加營養價值。大豆秸稈作為粗飼料，不僅有利于緩解人畜爭糧的矛盾，還具有較大的社會效益、經濟效益和生態效益。

　　2.4生物基化學品

　　低聚木糖(xylo-oligosaccharides，XOS)是由2～7個木糖分子通過β-1，4糖苷鍵結合而成的一種重要的功能性低聚糖，又稱木寡糖。XOS不被人和動物吸收，機體攝入后可以增加腸道內特定益生菌的數量和選擇性地抑制有害菌和致病菌的生長[27]。XOS具有調節腸道微生態平衡、提高動物生長性能、增強機體免疫力及調節血脂等重要作用[28]，其作為一種新型的綠色添加劑，在農業、保健品、化妝品、醫藥、食品等領域有著重要的應用。工業生產中普遍使用玉米芯、甘蔗渣、小麥秸稈及稻殼等農業廢棄物作為原料生產XOS，大豆秸稈中木聚糖含量較高，也可用于提取XOS。唐艷斌等[29]以大豆秸稈為原材料，利用堿法提取不溶性木聚糖，再用酶法水解得到XOS，在工業上具有較高的應用價值。

　　乳酸（lacticacid）是一種天然有機酸，廣泛地應用于生產酸味劑、防腐劑、鞣制劑、植物生長調節劑、生物可降解材料和手性藥物等。目前大多數企業采用微生物發酵法生產乳酸，發酵原料主要為玉米糖漿和葡萄糖，成本高且浪費糧食資源，利用非糧原材料生產乳酸受到廣泛關注。徐忠等[30]利用纖維素酶將大豆秸稈中的纖維素水解為可溶性糖，作為微生物發酵的原料生產乳酸，是提高大豆秸稈資源化利用率，保護環境的較好途徑。

　　2.5環保

　　含硫化物礦石或礦渣經過生物化學反應形成的酸性礦山廢水（acid mine drainage，AMD），通常具有硫酸鹽濃度高、pH值低及重金屬含量高的特點，需要進行治理后排放，全球較多采用硫酸鹽還原菌（sulfate-reducing bacteria，SRB）處理酸性廢水。SRB利用乳酸鈉作為碳源將硫酸鹽轉化為硫化物，該過程相對穩定且硫酸鹽去除率較高，但運行成本過高。秸稈富含豐富的有機質，因而可考慮用秸稈替代乳酸鈉作為緩釋碳源，達到以廢治廢的目的，同時降低SRB運行成本。吳開軒等[31]用玉米秸稈、大豆秸稈和水稻秸稈浸提液替代乳酸鈉作為SRB碳源，結果表明：大豆秸稈浸提液作碳源對硫酸鹽還原的效果最好。3種秸稈浸提液體系硫酸鹽去除率均高于乳酸鈉體系，因而可用大豆秸稈浸提液作碳源處理此類廢水。

　　許多城市生活污水的生化需氧量（Biochemical oxygen demand，BOD）偏低，在處理過程中需要額外補充碳源，否則較難達到排放水體的標準。甲醇、乙醇、葡萄糖等常用做補加液體碳源，但是不便運輸、成本高及存在安全隱患等問題，而且污水水質經常波動，導致碳源投加量難以控制。近年來，利用含纖維素類物質用作固體碳源方面的研究越來越引起關注。嚴群芳等[32]研究表明：花生殼、大豆秸稈和蠶豆秸稈適合作為生活污水處理的補加固體碳源；大豆秸稈經預處理后，可單獨作為反硝化脫氮的固體碳源；也可以和花生殼按等比例混合作為混合固體碳源，污水中的硝態氮去除率高達95%以上。張汝壯等[33]將大豆秸稈預處理后，以檸檬酸為改性劑，將羧基官能團引入大豆秸稈，改性后大豆秸稈對銅離子的吸附能力提高了83.3%，大豆秸稈可用于制備吸附銅離子性能良好的廉價吸附劑。燕翔等[34]采用ZnCl₂活化、馬弗爐炭化法制備大豆秸稈活性炭(soybean straw activated carbon，SSAC)，通過優化制備工藝，SSAC對Cu²⁺最大吸附量為4.589mg/g，脫除率達到91.77%，SSAC適用于處理含Cu²⁺廢水。

　　3大豆秸稈資源化利用方面存在的問題及對策

　　3.1存在的問題

　　國家為了促進作物秸稈的資源化利用，采取財政補貼政策，由于補貼的金額和區域有限，并且補貼的重點對象不是農戶，雖然取得了一定的成效，但是實際效果與預期目標存在差距[35]。此外，由于尚未認識到農作物秸稈資源化利用產生的生態效益，國家還沒有建立促進農作物秸稈資源化利用的生態補償機制。由于秸稈資源量大、分布區域廣，秸稈自身體積大、密度低，收集困難。秸稈機械設備欠缺，需要較多的勞動力和時間成本，投入與產出不成比例，影響秸稈離田產業化，限制了秸稈的資源化利用。大豆秸稈資源化利用的相關研究很多，總體來說，這些研究所開發的技術是比較成熟的，但是大豆秸稈綜合利用技術措施的應用推廣相對薄弱。農作物秸稈是可再生的生物質資源，由于人們對大豆秸稈資源化利用沒有全面的認識，缺乏資源循環利用意識，導致大豆秸稈焚燒問題嚴重[36]。

　　3.2解決的對策

　　完善促進大豆秸稈資源化利用的相關政策和措施，建立有效的生態補償機制；加大大豆秸稈利用相關的財政支持力度和優惠政策[37]，降低大豆秸稈收集、儲運、加工等方面的成本，提高相關企業的經濟效益；完善現有的大豆秸稈加工工藝，同時繼續加大大豆秸稈資源化利用技術方面的研究力度，推動秸稈利用方面成熟技術、工藝的轉化應用，促進大豆秸稈加工利用的產業化和規模化；加強大豆秸稈資源化利用的示范引導、宣傳推廣工作，提高農民的大豆秸稈回收利用意識[38]，提高全社會利用大豆秸稈的積極性。

　　4結語

　　大豆是食用油和蛋白飼料的重要來源，我國大豆嚴重依賴進口。當前全球貿易保護主義盛行，導致國際糧食貿易波動性增加，因此提高大豆自給率已成為全社會共識，同時國家推進種植結構調整，未來中國大豆的種植面積和產量將持續增加，大豆秸稈資源總量也將隨之增加。在國家大力建設可持續、綠色、生態農業的背景下，加大大豆秸稈資源化利用技術研究與應用，提高大豆秸稈資源綜合利用率，具有十分重要的意義。