正交设计优化农作物秸秆混合青贮模式

农作物秸秆和青绿饲料的处理方法【摘要】农作物秸秆和青绿饲料是农业生产中常见的副产品，如何有效处理和利用这些资源对农业具有重要意义。

本文首先介绍了利用农作物秸秆制作饲料的方法，包括粉碎、发酵等步骤，有效提高了饲料的蛋白质含量。

深加工农作物秸秆可以提高其利用率，如制作秸秆酒精等产品，实现资源的最大化利用。

青绿饲料的制作方法和贮存技术也是本文重点讨论的内容，通过干燥、封存等方法，延长青绿饲料的保存期限。

本文介绍了农作物秸秆和青绿饲料的堆肥利用方式，实现了资源的循环利用。

农作物秸秆和青绿饲料的处理方法对农业生产具有重要意义，有助于提高农业生产效率，保障农产品质量。

【关键词】农作物秸秆、青绿饲料、制作方法、深加工、利用率、贮存、保鲜技术、堆肥利用、农业生产、重要意义。

1. 引言1.1 农作物秸秆和青绿饲料的处理方法农作物秸秆和青绿饲料的处理方法在农业生产中扮演着重要的角色。

秸秆是农作物生长季节中产生的废弃物，如果不进行有效处理会对环境造成污染，同时也会浪费资源。

而青绿饲料则是农民在养殖动物时常用的一种饲料，对于农业生产具有重要意义。

利用农作物秸秆制作饲料是一种常见的处理方法。

农作物秸秆经过粉碎、发酵等处理，可以成为优质的饲料，丰富了畜禽的食物来源，提高了饲料的利用率。

这种方法不仅解决了秸秆废弃物的处理问题，还为畜禽的健康生长提供了有利条件。

深加工农作物秸秆是提高其利用率的重要途径。

通过将秸秆进行打包、压块、干燥等处理，可以制成秸秆板、秸秆颗粒等产品，进一步提高了秸秆的经济价值，降低了资源浪费。

对于青绿饲料的处理，制作方法主要包括采摘、晾晒、包装等环节，确保其质量和营养价值。

在青绿饲料的贮存和保鲜技术方面，常用的方法包括干燥、封闭贮存等，有效延长了青绿饲料的保存期限，保证了饲料的品质。

农作物秸秆和青绿饲料的堆肥利用也是一种经济环保的处理方法。

将农作物秸秆与其他有机废弃物一起堆肥，可以产生有机肥料，为农作物生长提供养分，实现资源的循环利用。

向日葵秸秆玉米秸秆混合青贮在羔羊育肥上的应用研究刘敏;王霞;刘琳;杨东;陈秋菊;裴雪;高民【摘要】利用内蒙古巴彦淖尔市向日葵秸秆资源丰富的特点,通过秸秆养殖业可变废为宝、减少秸秆的浪费,提高秸秆资源的附加值,对增加养殖收入、提高养殖效益、促进肉羊产业发展具有一定作用.同时,养殖可清理田间秸秆污染,经过秸秆转化,过腹还田,还可以增加土壤有机质、改善农业生态环境,从而促进农牧业经济健康可持续发展.【期刊名称】《畜牧与饲料科学》【年(卷),期】2017(038)007【总页数】3页(P51-53)【关键词】混合青贮;向日葵秸秆;玉米秸秆;羔羊育肥【作者】刘敏;王霞;刘琳;杨东;陈秋菊;裴雪;高民【作者单位】内蒙古巴彦淖尔市农牧业科学研究院, 内蒙古临河区 015000;内蒙古巴彦淖尔市农牧业局, 内蒙古临河区015000;内蒙古巴彦淖尔市农牧业科学研究院, 内蒙古临河区 015000;内蒙古巴彦淖尔市农牧业科学研究院, 内蒙古临河区015000;内蒙古巴彦淖尔市农牧业科学研究院, 内蒙古临河区 015000;内蒙古巴彦淖尔市临河区家畜改良站,内蒙古临河区 015000;内蒙古自治区农牧业科学院,内蒙古呼和浩特 010031【正文语种】中文【中图分类】S816.53;S826.45内蒙古巴彦淖尔市是典型的农牧业大市，以农牧业经济为主导产业，农作物播种面积在73.33万hm2以上，向日葵是菊科向日葵属一年生高大草本植物［1］，是当地主要经济作物，2015年该地区葵花总播种面积在25.33万hm2以上，其中，食用向日葵24万hm2、油葵1.33万hm2，这其中就蕴含了丰富的秸秆资源。

根据大量的科学研究和生产资料证明，向日葵副产品营养丰富，经过加工是饲养家畜的良好饲料［2］。

由于向日葵秸秆含大量钾和纤维素等物质，消化性差，饲料中只加入少量粉碎的向日葵秸秆用以饲喂牛、羊等家畜［3］，因而其用作饲料的利用率非常低，大部分废弃在田间或作为燃柴，易给环境造成污染。

干秸秆、鲜豆秆混合厌氧发酵条件优化设计邓媛方;许家兴;刘晓燕;戴本林;徐继明【摘要】以鲜豆秆和风干稻秸作为发酵原料,在前期单因素实验基础上,采用3因素5水平二次回归正交旋转组合设计,以累计沼气产量作为响应值,探讨温度、干鲜比(鲜豆秆与风干稻秸干物质的质量比)、接种物质量分数3因素对沼气产量的影响,并建立数学模型,进行模型拟合,确定最佳条件.结果表明:二次项模型拟合效果最佳,3因素对干鲜秸秆混合厌氧发酵产气量影响的大小依次为接种物质量分数、温度、干鲜比.最佳工艺条件为温度28.97℃,干鲜比2.23∶1,接种物质量分数30.11％,预测TS产气率279.789 L/kg.模型预测值与验证实验值之间相对偏差为0.23％(F＜0.01),差异不显著,该多元回归模型拟合较好,为提高干鲜秸秆混合厌氧发酵产气效率提供理论参考.【期刊名称】《河北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(036)001【总页数】7页(P58-64)【关键词】沼气;秸秆;厌氧发酵;模型优化【作者】邓媛方;许家兴;刘晓燕;戴本林;徐继明【作者单位】淮阴师范学院江苏省生物质能与酶技术重点实验室,江苏淮安223300;淮阴师范学院江苏省区域现代农业与环境保护协同创新中心,江苏淮安223300;淮阴师范学院江苏省生物质能与酶技术重点实验室,江苏淮安223300;淮阴师范学院江苏省区域现代农业与环境保护协同创新中心,江苏淮安223300;淮阴师范学院江苏省生物质能与酶技术重点实验室,江苏淮安223300;淮阴师范学院江苏省区域现代农业与环境保护协同创新中心,江苏淮安223300;淮阴师范学院江苏省生物质能与酶技术重点实验室,江苏淮安223300;淮阴师范学院江苏省区域现代农业与环境保护协同创新中心,江苏淮安223300;淮阴师范学院江苏省生物质能与酶技术重点实验室,江苏淮安223300;淮阴师范学院江苏省区域现代农业与环境保护协同创新中心,江苏淮安223300【正文语种】中文【中图分类】X712随着农村分散养殖日益减少,及规模化养殖的快速推进,户用沼气面临原料供给不足的困境.中国作为一个农业大国,生物资源丰富,其中半数以上为农作物秸秆,其年产量超过7.5×108 t[1],解决对农作物秸杆的利用转换意义重大.中国秸秆资源中水稻、小麦、玉米秸秆主要以风干状态存在,水分含量低,纤维素含量高,作为沼气发酵原料具有碳氮比高、原料不易降解、发酵周期长等特点[2],而豆秆、红薯藤叶、蔬菜剩余物等鲜青秸秆具有碳氮比低、含水量高、易腐烂降解、发酵周期短等特点[3-5].本文以鲜豆秆和风干稻秸为原料,采用二次回归正交旋转组合设计[6],研究发酵温度、干鲜比(鲜豆秆与风干稻秸干物质的质量比)、接种物质量分数3因素对干鲜秸秆原料混合厌氧消化的影响,为提高秸秆类原料厌氧消化产沼效率提供理论和实践依据.1.1 材料与装置自然风干水稻秸秆和新鲜大豆秸秆取自淮阴区郊区农田,经粉碎机粉碎至长度1 cm.接种物取自江苏省生物质能与酶技术重点实验室自行驯化的厌氧发酵污泥,实验原料理化特性见表1.实验装置为水压式厌氧发酵装置[7].1.2 实验设计实验前期分别对可能影响厌氧发酵产气效果的温度条件、干鲜比和接种物质量进行单因素实验,初步了解其在厌氧发酵过程中产气量及甲烷含量变化情况.在此基础上选择合适的因素水平范围进行编码,探讨水稻、大豆秸秆原料混合厌氧消化的最佳工艺条件[8-10].因素水平编码见表2.利用Design-expet.V8.0.6数据处理软件进行二次正交旋转组合实验方案设计,单纯考虑沼气产量作为响应值,并对回归方程进行检验,分析单因素(温度、干鲜比及接种物质量分数)的变化对大豆、水稻秸秆混合厌氧消化累计沼气产量变化的影响及其主次效应[11]和不同因素间交互作用对干鲜秸秆混合厌氧发酵产气量的影响,最终确定最优工艺条件.干鲜比指鲜豆秆与风干稻秸干物质的质量比，下同.1.3 检测方法总碳(TOC)：总有机碳分析仪(岛津TOC仪)；总氮(TN)：凯氏定氮法；干物质(TS)测定：在(105±1) ℃的干燥箱中干燥至质量恒定；产气量：排水法收集气体,量筒测定其体积[12].2.1 模型构建通过Design-expet.V8.0.6实验设计软件,对实际沼气产率的结构矩阵进行排列并对其实验结果进行预测建模,结果见表3.2.2 拟合模型选择使用Design-expert.V8.0.6实验设计软件选择CCD实验[13],对表3实验结果中产气量进行数据分析,结果见表4.分别采用线性、二次和三次回归模型对干鲜秸秆混合厌氧发酵实验中的沼气产率进行模型拟合,选择最优的拟合模型.可知二次模型拟合效果极显著(P<0.000 1).对总产气量数据进行失拟检验,由数据分析可知,线性模型(P <0.000 1)和三次模型(P =0.131 0)的损失度均大于二次模型(P=0.373 1),因此,确定二次模型的拟合程度更优.对累计产气量数据进行R2综合分析,线性、二次、三次模型R2依次为0.191 6、0.996 2、0.995 8,由表4可知,二次模型残差平方和最小(1 476.340),据此推测二次模型预测值可信度更高.综上所述,通过对建立的线性、二次项、三次项模型进行方差分析、失拟检验和R2综合分析可知,选择二次项模型对本实验数据进行拟合是理想的方式.2.3 TS产气率模型的建立采用Design-expet.V8.0.6数据分析软件对表3数据进行方差分析及系数估计,结果见表5,沼气产率为y值,得出以温度(x1)、干鲜比(x2)、接种物质量分数(x3)3因素编码值为自变量的三元二次回归方程,见式1.y= 286.99+35.15x1-8.03x2-47.58x3+11.25x1x2-9.00x1x3+6.75x2x3-55.22x12-48.32x22-40.55x32.对各项回归系数进行显著性检验(P<0.01),回归方差显著,失拟方差不显著(P=0.373 1),说明该方程的拟合良好.实验采用数据与建立二次数学模型相符,不需要改变回归模型.2.4 单因素效应分析根据回归模型(式 1),依次将3因素中的2个固定在零水平上，建立温度、干鲜比和接种物质量分数分别对产气量影响的单因素回归模型,见式(2)、(3)、(4).以编码值为横坐标,产气量为纵坐标,绘制出温度、干鲜比、接种物质量分数对产气量的影响曲线,并对其进行拟合,如图1所示.由图1可知,3因素水平变化对产气量的影响趋势均呈现出开口向下的抛物线形态,通过抛物线的坡度缓急程度以及式(1)中一次项系数绝对值大小可以判断出对产气量影响的主次效应,3因素对总产气量的影响顺序依次是：接种物质量分数>温度>干鲜比.y=286.99+35.15x1-55.22x12，y=286.99-8.03x2-48.32x22，y=286.99-47.58x3-40.55x32.2.5 交互因素效应分析采用Design-expet.V8.0.6数据分析软件对3个因素两两之间的交互作用进行分析,得到因素之间的响应面及等高线图(图2).由图2可知,发酵温度与干鲜比之间交互效应显著.固定干鲜比,产气量随温度增加呈现出先增大后减少的趋势.实验选取上水平条件时产气量减少可能与实验所用驯化接种物有关,发酵罐中所用微生物菌群在30 ℃条件下驯化,进入温度相似环境能很快适应,甲烷菌活性大.温度的骤变给产甲烷微生物活性带来显著影响[14-15].图3反应发酵温度与接种物质量分数的变化对累计产气量的影响趋势,当接种物质量分数处于上水平条件时,产气量有下降的趋势,在同样容积负荷下,接种量越大,发酵罐中所添加的原料就越少,发酵罐的容积利用率越低,这对于发酵并不利,会增加同等质量原料消化所需容积,降低发酵罐的容积利用率,增加投资和运行成本[16]；当接种物质量分数处于下水平条件时,产气量总体偏高.说明接种物质量分数在零水平条件时,接种强度已经足够.在评估最终沼气产量时,接种量一般以能够基本消除批量消化的延滞期和保持 pH值稳定为佳[17-19].由图4可知,干鲜比与接种物质量分数对产气量的影响均呈现开口向下的抛物线形,同一接种物质量分数水平条件下,不同干鲜比条件对产气量有小幅影响,本实验通过干鲜比调配控制碳、氮质量比在23∶1～30∶1.一般认为发酵原料的碳、氮质量比以(20～30)∶1产气效果较好[20].2.6 最优工艺条件确定通过模型寻优,得到干鲜秸秆混合厌氧发酵最佳工艺条件为：温度28.97 ℃,干鲜比为2.23∶1,接种物质量分数30.11%,预测TS产气率279.789 L/kg(表6).为证实预测结果,采用上述最优条件进行干鲜秸秆混合厌氧发酵实验,3次重复,实测累计沼气产量平均19.63 L(即TS产气率280.43 L/kg)，较预测值相对偏差为0.23%(F<0.01),差异性不显著,验证了该多元回归模型的合理性.1)通过温度(x1)、干鲜比 (x2)、接种物质量分数(x3) 3因素5水平二次旋转正交组合实验,得到累计沼气产量(y)的回归模型为y= 286.99+35.15x1-8.03x2-47.58x3+11.25x1x2-9.00x1x3+6.75x2x3-55.22x12-48.32x22-40.55x32方差分析、失拟检验和R2综合分析表明,所得模型拟合良好,能够用于描述累计沼气产量随发酵温度、原料干鲜比、接种物质量分数的变化规律.2)3因素对干鲜秸秆混合厌氧发酵产气的影响大小依次为接种物质量分数、温度、干鲜比,且温度与干鲜比、接种物质量分数,干鲜比与接种物质量分数之间交互作用影响显著.3)风干水稻秸秆、新鲜大豆秸秆混合厌氧消化最优沼气产量工艺条件为:温度28.97 ℃,干鲜比2.23∶1,接种物质量分数30.11%,预测TS产气率 279.789L/kg.and dry-fresh TS ratio.The optimum conditions for dry-fresh mixed-fermentation were determined as follows:the temperature was28.97 ℃,dry-fresh TS ratio of fresh bean stalk and rice straw was2.23∶1,inoculation percentage was 30.11% and prediction value of TS production rate was 279.789 L/kg.Through testing with related experimental data,the relative deviation of biogas production between experiment measurement and model prediction was 0.23 %(F<0.01),which proved the multiple regression model had high fitting degree and applicability.This study could provide certain theory reference for materials anaerobic digestion of mixed straw material.【相关文献】[1]谢光辉,王晓玉,任兰天.中国作物秸秆资源评估研究现状[J].生物工程学报,2010,26(7):855-863.DOI：10.13345/j.cjb.2010.07.023.XIE Guanghui,WANG Xiaoyu,REN Lantian.China’s crop residues resourcesevaluation[J].Chinese Journal of Biotechnology,2010,26(7):855-863.DOI：10.13345/j.cjb.2010.07.023.[2] 李平,龙韩威,高立洪,等.不同预处理方式下水稻秸秆厌氧消化性能比较[J].农业工程学报,2015,31(12):200-205.DOI：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.12.027.LI Ping,LONG Hanwei,GAO Lihong,et parison of anaerobic digestion capability of rice straw with different pretreatment methods[J].Transactions of the CSAE,2015,31(12):200-205.DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2015.12.027.[3] 石勇,邱凌,邵艳秋,等.小麦秸秆与红薯藤叶混合厌氧发酵特性[J].西北农业学报,2010,19(7):186-189.DOI:10.3969/j.issn.1004-1389.2010.07.040.SHI Yong,QIU Ling,SHAO Yanqiu,et al.Study on characteristics of anaerobic fermentation with wheat straw 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促进农业高质量绿色可持续发展，农作物秸秆综合利用项目实施方案项目名称：农作物秸秆综合利用项目实施方案1. 项目背景与目标随着全球气候变化和环境污染日益严重，促进农业高质量绿色可持续发展成为当务之急。

农作物秸秆是农业生产过程中产生的重要副产品，传统上大部分秸秆被简单堆放或焚烧，造成资源浪费和环境污染。

本项目旨在推动农作物秸秆的综合利用，以减少污染，提高资源利用效率，实现农业的高质量绿色可持续发展。

2. 项目内容和方法（1）秸秆资源调查和评估：对农作物秸秆的产量、种类、质量以及产地进行全面的调查和评估，确定可利用的秸秆资源。

（2）秸秆综合利用技术研发：通过研究开发相关技术，将秸秆转化为可再生能源、有机肥料、生物质制品等有价值的产品。

同时，针对不同的农作物秸秆特点，定制相应的处理技术，确保资源的高效利用。

（3）建设秸秆综合利用基地：选取合适的地点建设秸秆综合利用基地，配备必要的设备和人员，以便进行秸秆的收集、储存、运输和加工等环节，确保项目的持续运行和可持续发展。

（4）制定政策和法规支持：在项目实施过程中，制定相关的政策和法规，为秸秆综合利用提供支持和保障。

包括鼓励农民积极参与秸秆综合利用、推动企业开展相关业务、设立秸秆综合利用专项资金等。

（5）推广宣传与培训：积极开展宣传推广活动，引导农民和企业了解和参与秸秆综合利用；同时，组织相关培训，提升农民和技术人员的秸秆综合利用技术水平。

3. 项目成效评估与监测（1）建立秸秆综合利用的成效评估机制，定期对项目进行绩效评估，以确保项目的质量和效果。

（2）建立秸秆综合利用的监测体系，对秸秆综合利用的过程进行监测，及时发现和解决问题，确保项目的顺利进行。

（3）与相关部门和研究机构合作，共同开展项目成果的监测和评估工作，为项目的长期发展提供科学依据。

4. 预期效益和社会影响本项目的实施将带来以下预期效益和社会影响：（1）减少秸秆露天堆放和焚烧，减少大气污染和土壤污染。

体外法评价玉米秸秆、小麦秸秆与玉米秸秆青贮的组合效应韩肖敏;李建国;李秋凤;高艳霞;李妍;曹玉凤【期刊名称】《家畜生态学报》【年(卷),期】2017(038)007【摘要】试验旨在利用体外产气法研究玉米秸秆(CS)、小麦秸秆(WS)与玉米秸秆青贮(CSS)的组合效应.试验采用单因素试验设计,首先研究CS与WS,筛选出的最优CS-WS组合后,再与CSS选出最优组合,每个组合设3个重复.结果表明:不同饲料组合间产气量达显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异,CS与WS组合的SFAEI在60:40比例时达到最优、最优CS-WS组合与CSS组合在40:60产气量达到最优;各饲料间的干物质消失率影响达显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)水平,其最优SFAEI的比例组合分别是50:50和20:80;不同饲料组合间pH差异不显著(P>0.05);微生物蛋白产量在两组饲料组合中达极显著(P<0.01)影响,分别是随小麦秸秆比例的增加而减少、随玉米秸秆青贮比例的增加而增加,其最优SFAEI的比例组合分别是60:40和40:60;不同饲料组合间氨态氮浓度影响显著(P<0.05),在10.71~26.05 mg/dl变化,均在正常浓度范围内;用多项组合效应指数评定各饲料组合的最优比例分别为:CS和WS为60:40;最优CS-WS组合(60:40)与CSS为20:80.综合分析得出:玉米秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆青贮三者的适宜组合比例为12:8:80.%This research was to investigate the associative effects of cornstalk (CS),wheat straw (WS),and corn stalk silage (CSS) by gas production technique in vitro.Single factor experiment was designed to begin with CS and WS to screen for the best combination of CS-WS,followed by a second screen for the best combination of CS-WS-CSSwith the best combination of CS-WS and CSS.All combinations above were tested with the ratios of 100:0,80:20,60:40,50:50,40:60,20:80 and 0:100,with 3 replicates.Gas production (GP),rate of dry matter loss,pH,microbial crude protein (MCP),ammonia nitrogen (NH3-N),as well as their single factor associative effects index (SFAEI) and multiply factors associative effects index (MFAEI) were evaluated.The results are shown as follows: Different combinations showed significant differences (P<0.05 or P<0.01) on the rate of gas production.To produce the best SFAEI of gas rate,the optimal ratio for CS and WS was 60:40,and the best combination of CS-WS and CSS was 40:60;Significant differences (P<0.05 or P<0.01) were detected for dry matter loss rate between different combinations,and the best SFAEI of dry matter loss was the combination of 50:50 and 20:80,respectively.There was no significant difference on pH between different feed combinations (P>0.05).MCP yield was extremely significantly (P<0.01) different between the two feed combinations.To be specific,MCP decreased when increasing WS proportion,while increased when CSS proportion increased,and the best SFAEI of MCP was the combination of 60:40 and40:60,respectively.NH3-N concentration was significantly different (P<0.05) between different feed combinations,changing from 10.71 to 26.05mg/dl,but they were within the normal ing MFAEI to assess the optimal ratios of associative effects,CS and WS were 60:40,the best combination of CS-WS (60:40) and CSS were 20:80.Overall,the best combination of CS-WS-CSS was 12:8:80.【总页数】6页(P44-49)【作者】韩肖敏;李建国;李秋凤;高艳霞;李妍;曹玉凤【作者单位】河北农业大学动物科技学院,河北保定 071001;河北农业大学动物科技学院,河北保定 071001;河北农业大学动物科技学院,河北保定 071001;河北农业大学动物科技学院,河北保定 071001;河北农业大学动物医学院,河北保定071001;河北农业大学动物科技学院,河北保定 071001【正文语种】中文【中图分类】S811.5【相关文献】1.体外法评价玉米秸秆、谷草和玉米秸秆r青贮饲料组合效应研究 [J], 李妍;韩肖敏;李建国;李秋凤;高艳霞;曹玉凤;李运起2.用体外产气法评价玉米秸秆、稻草、玉米秸秆青贮与精料的组合效应 [J], 韩肖敏;曹玉凤;李秋凤;高艳霞;李妍;李建国3.体外产气法评价青海高原小麦秸秆与天然牧草组合效应 [J], 刁波;崔占鸿;张晓卫;赵月平;刘书杰4.杂交构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草不同配比的体外消化特性及组合效应 [J], 吴璇; 张正帆; 郭春华; 李鑫; 刘尚群5.利用体外产气法评价玉米秸秆黄贮与甜菜块根组合效应 [J], 冉生斌;刘建华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。