正交試驗研究不同添加劑對青貯稻草秸稈養分的影響

陳前嶺，倪俊芬，歐陽佳良，戚如鑫，陳逸飛，王夢芝*

（1.泗陽縣畜牧獸醫站，江蘇宿遷 223000；2.揚州大學動物科學與技術學院，江蘇揚州 225009）

近年來，隨著人口的不斷增長及養殖業的發展，人畜糧食矛盾越來越嚴重（黃黔，2010；李毓堂，2009），新型飼料資源開發問題亟待解決。我國水稻種植面積居于全世界的第二位，總產量世界第一，稻草作為其第一副產物，年產量近2億t，占全國農作物秸稈總產量的1/5以上（畢于運等，2011）。以往的稻草秸稈大部分被焚燒，不僅造成資源浪費，而且污染環境（孫世榮等，2015）。通過青貯不僅可以延長飼料的貯存時間，而且由于乳酸菌的發酵，秸稈中的纖維素類物質會被一定程度的降解，從而更加有利于動物對營養物質的消化吸收（郭盼等，2012；Tengerdy等，1991）。而大量結果研究表明，青貯添加劑有助于青貯發酵與青貯品質的提升，Herrmann等（1991）曾報道，青貯添加劑能提升玉米的青貯品質和有氧穩定性；郭海明等（2017）發現，稻草秸稈青貯中乳酸菌與纖維素酶和糖蜜的組合方式能促進青貯品質提高。然而，種類繁多的青貯菌、纖維分解酶和碳源中最適合于稻草秸稈青貯的種類或是組合尚不清楚，本試驗通過正交設計的試驗方法研究不同添加劑對稻草秸稈青貯營養價值的影響，并篩選出最適宜稻草秸稈青貯的添加劑組合，為稻秸更好的開發利用提供依據。

1　材料與方法

1.1試驗材料與試驗設計2016年10月在江蘇省蘇北農用稻田內收割水稻秸稈（淮粳5號），并將秸稈均勻的切成3～5 cm，混合均勻后取200 g鮮樣于30 cm×500 cm真空包裝袋（美吉斯）中，將添加菌種、纖維素分解酶溶于4 mL超純水中，均勻噴灑在秸稈鮮樣表面，再用真空機（美吉斯）將真空袋抽成真空，于20～22℃下貯存。試驗共9個處理，每個處理3個重復。

L9（33）正交試驗設計對稻草秸稈青貯最適技術進行篩選，試驗設計因素及水平如表1所示。其中菌種：地衣芽孢桿菌（12.0×107cfu/g）、植物乳桿菌（8.0×105cfu/g），糞腸球菌（6.0×105cfu/g）；纖維分解酶 ：黑曲霉（3.0×106cfu /g），綠色木霉（6.0×105cfu/g），纖維素酶（60 U/g）；碳源 ：葡萄糖（20 mg/g），麩皮（20 mg/g），淀粉（90 mg/g），添加劑的量以鮮樣重為基礎。黑曲霉購于鶴壁市百惠生物科技有限公司。綠色木霉、地衣芽孢桿菌、糞腸球菌及植物乳桿菌購于廣州綠輝生物科技有限公司。麩皮、葡萄糖、淀粉購于國藥集團藥業股份有限公司。纖維素酶購于湖南鴻鷹祥生物工程股份有限公司。

表1　稻草秸稈青貯條件L9（33）正交試驗設計

表2　青貯30 d稻草秸稈干物質含量主效應分析

1.2樣品采集與測定將第30天的青貯真空袋打開后立即進行現場評定，然后取一定量的試樣在100℃烘箱內烘18 h，此時的失重作為水分，稱取干樣重即為干物質的重量，干物質重量占鮮樣重的比例為干物質含量（劉建新等，1999）；同時取另一部分試樣在65℃烘箱中烘干24 h，得到風干樣，利用風干樣測定粗蛋白質、酸性洗滌纖維（ADF）和中性洗滌纖維（NDF）的含量。粗蛋白質含量采用全自動凱氏定氮儀（凱氏定氮法）（Kjeldahl，1883）測定試樣中的含氮量；ADF和NDF的測定采用范氏（Van Soest）的洗滌纖維分析法（Van Soest，1963）。

1.3統計分析利用Excel 2003軟件對試驗數據進行整理，采用極差分析法，分析各因素影響的主次順序，求出最優組合。

2　試驗結果

2.1對青貯稻草干物質的影響由表2中可見，干物質含量的極差R為3.82（碳源）＞3.62（纖維分解酶）＞0.00（菌種），其主次順序依次為碳源、纖維分解酶、菌種。纖維分解酶和碳源分別以纖維素酶和淀粉為最優水平，而菌種各水平之間均值相同。

2.2對青貯稻草粗蛋白質的影響表3中，粗蛋白質含量的極差R分別為3.01（碳源）＞2.55（纖維分解酶）＞0.00（菌種），其主次順序依次為碳源、纖維分解酶、菌種。其中纖維分解酶和碳源中的纖維素酶和葡萄糖為最優水平，而菌種中各水平均值也相同。

表3　青貯第30天稻草秸稈粗蛋白質含量主效應分析

2.3對青貯稻草NDF的影響在表4中，中性洗滌纖維含量的極差R分別為1.12（碳源）＞0.44（纖維分解酶）＞0.00（菌種），其主次順序依次碳源、纖維分解酶、菌種。其中綠色木霉和麩皮分別為纖維分解酶和碳源中的最優水平，各種菌種對NDF含量影響均值相同。

表4　青貯30 d稻草秸稈中性洗滌纖維含量主效應分析

2.4對青貯稻草ADF的影響利用極差分析法分析各種添加劑組合對青貯中NDF含量的影響，k的極差R分別為1.15（纖維分解酶）＞0.88（碳源）＞0.00（菌種），其主次順序依次為纖維分解酶、碳源、菌種（表5）。纖維分解酶中的黑曲霉及碳源中的麩皮均值最小，水平最優，菌種各水平均值相同。

表5　青貯30 d稻草秸稈酸性洗滌纖維含量主效應分析

3　討論

3.1不同添加劑對青貯稻草秸稈干物質和粗蛋白質的影響干物質是指飼料除去水分之后剩下的物質，是評價飼料中營養成分的重要指標。本試驗中9組青貯稻草秸稈干物質含量在35%～50%。與趙鄭等（2010）在早秈稻秸稈試驗中的結果相似。通過極差分析發現，菌種、纖維分解酶、碳源對青貯稻草秸稈干物質含量的影響為碳源＞纖維分解酶＞菌種，纖維分解酶和碳源中的黑曲霉與葡萄糖水平最優。這說明碳源對青貯稻草中的干物質影響大于纖維分解酶和菌種的影響，所以從干物質的分析中得出最優的組合為葡萄糖，黑曲霉及任一菌種。

粗蛋白質是動物從飼料中獲取的重要營養物質（Solati等，2018）。本試驗中，碳源對發酵青貯的粗蛋白質含量影響最大，其次是纖維分解酶，而3種菌種之間沒有差異。纖維分解酶和碳源優水平分別為纖維素酶和葡萄糖。所以從粗蛋白質的分析中得出最優的組合為葡萄糖，纖維素酶及任一菌種。

3.2不同添加劑對青貯稻草秸稈NDF和ADF的影響NDF是指植物飼料在中性洗滌劑中不被溶解的物質，反芻動物能夠將NDF作為底物，通過瘤胃發酵產生揮發性脂肪酸VFA，供自身營養需要（周安國和陳代文，2010）。任殿付等（2003）的研究發現，飼糧中的NDF水平為30%時能促進斷奶至3月齡的獺兔毛皮生長與增重。陳青等（2015）研究發現，適當提高飼糧NDF水平能改善8～10月齡奶牛瘤胃發酵。青貯NDF含量影響碳源＞纖維分解酶＞菌種。其中，綠色木酶降低發酵青貯中NDF含量的效果優于黑曲霉和纖維素酶。碳源對于NDF的影響大小順序為淀粉＞葡萄糖＞麩皮。而飼料中的NDF含量越少越容易被動物吸收利用，所以從NDF的分析中得出最優的組合為麩皮、綠色木酶及任一菌種。

ADF是指在酸性洗滌劑中不被溶解的碳水化合物，很難被反芻動物消化吸收利用，但在微生物作用下可被降解（Wang等，2016）。通過極差分析發現，纖維分解酶對發酵青貯的ADF含量影響最大，這可能是因為纖維分解酶參與微生物分解秸稈纖維物質有關。而碳源對ADF含量的影響低于纖維分解酶。纖維分解酶降低ADF含量效果最好的是黑曲霉。而添加麩皮也有利于ADF含量的降低。所以從ADF分析中得出最優的組合為麩皮、黑曲霉及任一菌種。

4　結論

黑曲霉和麩皮的添加均能有效降低青貯稻草秸稈中的NDF與ADF含量，有利于動物的消化吸收；葡萄糖與纖維素對于稻草青貯發酵過程有一定的促進作用，能增加青貯稻草秸稈中的粗蛋白質含量。這提示，當需要降低青貯稻草秸稈中纖維含量時選用麩皮和黑曲霉；當需要提高青貯稻草秸稈中粗蛋白質含量時可選用葡萄糖和纖維素酶。