不同處理方式對玉米秸稈營養價值的影響研究

丁 健,武 忠,武小平,王世榮,郭建芳,賈新宇,王棟才

(1.山西省農業科學院玉米研究所,山西忻州 034000;2.山西省農業科學院畜牧獸醫研究所,山西太原 030032)

眾所周知，我國是農業大國，農作物秸稈資源極為豐富，但由于利用不當，每年大約有70%的農作物秸稈被浪費掉，同時，隨著我國畜牧業的不斷發展，飼料資源的匱乏已成為養殖行業所面臨的巨大問題，所以，大力推廣使用經過加工處理的農作物秸稈資源，提高農作物秸稈處理技術，是我國不斷發展畜牧業的一個方向（蔣林樹等，2003）。

現階段，玉米秸稈青貯已經趨近成熟（劉海燕等，2016；司華哲等，2015），應用普及較廣，主要是通過將蠟熟期的玉米秸切短，加入乳酸菌、纖維素酶等物質，經過一系列的厭氧發酵得到一種具有適口性好、消化率高等優點的粗飼料。晚期收獲的玉米秸稈營養價值低，大部分被焚燒處理，研究表明，如果對其進行有效的膨化加工處理可以提高其營養價值，提高反芻動物對玉米秸稈的利用率，從而緩解我國粗飼料短缺及秸稈焚燒導致的環境污染等問題。膨化秸稈具有適口性良好、有害菌殘留少、營養價值較高、易于保存等特點（馬宏鵬，2016）。趙風琴等（2008）研究表明，擠壓膨化可以降低玉米秸稈中粗纖維的含量（下降2.6%～11.6%），提高玉米秸稈在動物飼養中的營養價值。本文通過對比普通玉米秸稈、青貯玉米秸稈、發酵膨化玉米秸稈的營養價值，瘤胃消失率及體內揮發性脂肪酸含量，充分了解青貯玉米秸稈、發酵膨化玉米秸稈的優點，主要為發酵膨化玉米秸稈在實際中的應用提供一定的科學理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

普通玉米秸稈：玉米新品種瑞普909收獲晚期秸稈。

青貯玉米秸稈：用切草機將收割的玉米秸稈切至2～3 cm，將配制好的乳酸菌菌液均勻撒入切短的玉米秸稈中，然后將混有乳酸菌的玉米秸稈裝入青貯袋中，裝袋過程中一定要壓實，最后抽真空密封，發酵45 d后即可。

發酵膨化玉米秸稈：將收割后的玉米秸稈進行初步粉碎，清除玉米秸稈中的泥沙等雜質，加入適量的水，進入膨化裝置進行膨化處理，接著加入微生物制劑（乳酸菌制劑），最后將其打捆密封發酵，15 d后即可得發酵膨化玉米秸稈。

1.2 試驗動物與日常管理 選取3頭體型接近、身體狀況良好（340±15）kg安裝瘤胃瘺管的牛。飼養方式為拴系飼養，精粗比為3∶7，每天飼喂兩次（07：30、17：30），飲水不限。試驗牛所喂精料為相同的基礎日糧，其基本組成及營養組成見表1。

表1 精料補充料配比及營養成分（風干基礎，%）

1.3 試驗設計及測定指標

1.3.1 常規項目測定 不同處理方式下玉米秸稈的常規營養成分（水分、粗灰分、粗蛋白質、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維等）含量根據張英麗（2007）的《飼料分析及飼料質量檢測技術》進行準確測定。

1.3.2 體內瘤胃消失率測定 將裝有不同玉米秸稈（5 g）的尼龍袋（長 10.5 cm、寬8.5 cm、網眼45 μm）通過瘺管投入到牛瘤胃中，其中裝有玉米秸稈的設為試驗A組，裝有青貯玉米秸稈的設為試驗B組，裝有發酵膨化玉米秸稈的設為試驗C組，每組3個重復放入一頭牛瘤胃中，共3頭牛。在放置48 h后將尼龍袋取出，立即將其放在清水下進行清洗，切記不可用手搓，直到清洗的水不變化為止，放入65 ℃干燥箱進行烘干測量。

1.3.3 瘤胃揮發性脂肪酸測定 試驗預試期7 d，正式期3 d，每天飼喂后24 h利用負壓采樣器抽取瘤胃液，把采集的瘤胃液利用4層、12層紗布過濾，保存濾液于-20 ℃用來測定揮發性脂肪酸（VFA）。利用安捷倫 GC-7890A氣相色譜儀，參照Li等（2009）方法（外標法定量測定）進行揮發性脂肪酸的測定，其中色譜柱型號為Agilent 19091F-112（25 m×320 μm×0.5 μm），柱 溫120 ℃，前進樣口溫度170 ℃，檢測器溫度200 ℃，所用載氣為氮氣，流速為26.43 mL/min；進樣量1 μL。

1.4 數據處理 試驗數據利用Excel進行初步統計處理，然后利用SPSS17.0統計軟件進行單因素方差分析，結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 不同處理的玉米秸稈常規營養成分 由表2可知，不同處理組玉米秸稈鈣和磷含量差異不顯著，但試驗B組和試驗C組鈣、磷含量稍高于試驗A組；干物質含量試驗A組顯著大于試驗B、C組（P＜0.05），試驗B組干物質含量小于試驗C組，但差異不顯著（P＞0.05）；中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維，試驗A組顯著大于試驗B、C組（P＜0.05），其中中性洗滌纖維含量，試驗B組顯著小于試驗C組（P＜0.05），酸性洗滌纖維含量試驗B組小于試驗C組，但差異不顯著（P＞0.05）；粗蛋白質含量試驗B組大于試驗C組，差異不顯著（P＞0.05）；粗纖維含量試驗A組顯著大于試驗B、C組（P＜0.05），試驗C組大于試驗B組，差異不顯著（P＞0.05）。

表2 不同處理的玉米秸稈常規營養成分???%

2.2 不同處理的玉米秸稈在牛體內瘤胃中的消失率 由表3可知，干物質、酸性洗滌纖維、粗蛋白質、無氮浸出物的牛瘤胃消失率試驗B、C組顯著大于試驗A組（P＜0.05），其中試驗B組牛瘤胃消失率大于試驗C組牛瘤胃消失率，但差異不顯著（P＞0.05）；中性洗滌纖維的瘤胃消失率試驗B組大于試驗C組，試驗C組大于試驗A組，且各組之間差異顯著（P＜0.05）。

表3 ?不同處理的玉米秸稈在瘤胃中的消失率比較??%

2.3 不同處理的玉米秸稈作為粗飼料對牛瘤胃揮發性脂肪酸的影響 由表4可知，乙酸、丙酸、丁酸、揮發性脂肪酸含量試驗B、C組均大于試驗A組，且差異顯著（P＜0.05），試驗B組大于試驗C組，但差異不顯著（P＞0.05）。

表4 不同處理玉米秸稈對牛瘤胃揮發性脂肪酸影響

3 討論

膨化技術是將原料置于高溫、高壓條件下，然后突然減壓使原料爆破而出，由此破壞粗飼料細胞壁的結構，使其物理特性發生改變。將膨化后的秸稈放于顯微鏡下觀察，對比未膨化的可發現細胞壁松散排列、細胞間距增大且內容物外漏（張祖立等，2001a；張祖立等，2001b）。寇巍等（2010）研究發現，膨化后的秸稈會減弱木質素的包裹作用，同時有一部分的纖維素和木質素水解，縮短了微生物對其的分解作用，使秸稈利用率提高。使用微生物進一步發酵膨化后的玉米秸稈可進一步提高玉米秸稈的利用率。榮譽等（2017）研究膨化玉米秸稈、發酵膨化玉米秸稈、常規玉米秸稈的營養價值，結果發現，膨化后再發酵的玉米秸稈其總能、粗蛋白質含量、無氮浸出物含量高于膨化玉米秸稈和常規玉米秸稈，粗纖維含量、酸性洗滌纖維含量及中性洗滌纖維含量均低于膨化玉米秸稈和常規玉米秸稈。

3.1 不同處理對玉米秸稈營養成分的影響 干物質可以反映飼料營養價值和濃度，其含量與營養濃度成正相關；粗蛋白質含量可用來衡量養分在粗飼料制備過程中的流失或保留，粗蛋白質含量越低表明飼料品質越差（竇文潔等，2012）；粗纖維含量反映了動物消化利用粗飼料的難易程度；中性洗滌纖維影響反芻動物的瘤胃充盈度及采食量，其含量越高，飼料能量越低；酸性洗滌纖維越高，有機物消化率越低，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量與飼料品質成負相關（吳秋玨，2005；張吉鹍，2005）。

在本試驗中，青貯玉米秸稈、發酵膨化玉米秸稈的中性洗滌纖維含量、酸性洗滌纖維含量及粗纖維含量均小于常規玉米秸稈，崔鳳珍等（1992）研究膨化后稻殼的可利用性結果表明，粗纖維含量膨化后比未膨化下降了5.8%，這與本試驗的研究結果一致。膨化使玉米秸稈細胞壁的物理結構發生變化，從而降低了纖維含量，加入微生物跟青貯秸稈纖維素降低的原理相似，發酵初期，細胞呼吸及酶解使碳水化合物分解，進而使纖維含量降低。青貯玉米秸稈和發酵膨化玉米秸稈粗蛋白質含量均大于常規玉米秸稈，青貯玉米秸稈蛋白含量大于發酵膨化玉米秸稈；王宏立等（2007）研究對比膨化玉米秸稈和普通玉米秸稈的營養物質含量發現，膨化后玉米秸稈粗蛋白質略有降低，但本試驗中，粗蛋白質含量略有升高，可能與微生物發酵有關，乳酸菌可以抑制有害微生物（梭菌屬等）的生長繁殖，阻止發酵原料養分的分解，抑制蛋白質在貯存過程中的水解（Godon，1992）。劉圈煒等（2013）研究發現，青貯秸稈中添加乳酸菌可以提高青貯秸稈中粗蛋白質的含量，使中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量降低。不同處理方式對玉米秸稈鈣、磷的含量基本沒有影響。

3.2 不同處理對玉米秸稈體內瘤胃消失率的影響 粗纖維在瘤胃中的利用率低，主要是由于組成粗纖維的各種成分纏繞緊密，要想提高纖維類物質的瘤胃消化率，必須改變其物理結構，秸稈經膨化發酵處理，淀粉糊化，水溶性糖提高，因此其利用率也增加。王瑞（2010）研究發現，全株青貯玉米可以使日糧纖維降解率提高。寇巍等（2010）發現，與未膨化的玉米秸稈相比，對玉米進行膨化處理纖維素的結晶度降低了12.68%，還原糖的含量顯著增加且發酵啟動加速。刁其玉（2005）研究發現，秸稈在膨化后其緊密結構被破壞，增大了秸稈內纖維物質的接觸面積，從而更利于瘤胃消化液與其結合。這與本試驗的結果一樣。羅鵬等（2005）研究發現，經過氣爆膨化技術處理過的麥草，其纖維素和半纖維素的溶解度與未精處理的麥草相比顯著增加，使麥草粗纖維消化率提高。金征宇（2000）研究發現，飼料蛋白質的消化率會在擠壓膨化后提高。本試驗中青貯玉米秸稈和發酵膨化玉米秸稈的蛋白質消化率均大于常規玉米秸稈。

3.3 不同處理對玉米秸稈對瘤胃揮發性脂肪酸的影響 乙酸、丙酸、丁酸是揮發性脂肪酸的主要成分，占瘤胃揮發性脂肪酸的95%，是反芻動物利用能量的主要方式，使瘤胃微生物正常生長繁殖所必須的（李旺，2012）。揮發性脂肪酸濃度越高，說明微生物活力越強，這是因為揮發性脂肪酸產生過程中有能量釋放，而微生物可以利用這些能量生長繁殖，尤其是用于菌體蛋白的合成（馮仰廉，2003）。孫國強等（2013）研究表明，在奶牛日糧中添加適量的麥秸和青貯玉米秸，會增加瘤胃中揮發性脂肪酸的產生量。在本試驗中，青貯和發酵膨化后的玉米秸稈揮發性脂肪酸的含量增加，這進一步說明這兩種方法均可以提高粗飼料在反芻動物中的利用率。

4 小結

研究表明，青貯玉米秸稈具有改善粗飼料適口性、提高粗飼料消化吸收等優點，在畜牧行業已普遍應用；膨化發酵玉米秸稈技術雖然也能提高飼料品質、改善飼料利用率，但其普及度遠遠不及青貯玉米秸稈。由本試驗可以得知，膨化發酵玉米秸稈的營養價值和瘤胃利用率雖不及青貯玉米秸稈，但差異不顯著，這對于晚期玉米秸稈的利用具有指導意義，尤其是粗飼料資源缺乏但玉米秸稈資源豐富的地區。膨化發酵技術雖然可以和青貯相媲美，但其制作工藝復雜、成本高，需改進生產設備和工藝，降低制作成本，將其普及到廣大養殖戶中。

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