正交試驗研究稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯養分的變化

■戚如鑫 歐陽佳良 陳逸飛 張振斌 吳詩樵 章世元 王夢芝

（揚州大學動物科學與技術學院，江蘇揚州225009）

江蘇省的農業相對較發達，在2009年時，江蘇省的耕地面積就已經達到了468.8 萬公頃，且農作物的的播種面積也達到了755.8 萬公頃，其中主要種植物為小麥、水稻、油菜籽、玉米等農作物[1]。但是根據平英華[2]的報道可以發現，在江蘇省的秸稈資源利用情況中，直接廢棄或焚燒秸稈約占30%，秸稈作為生活燃料及能源所用約占30%，飼料化所用的秸稈約占16%，秸稈飼料化利用率較低。因此，江蘇省的農作物秸稈的飼料化利用率有待提升。尾菜即蔬菜廢棄物是一種容易被浪費的資源，常見于田間和農貿市場等地，尾菜通常會被視為廢棄物而被隨意丟棄，且尾菜具有一定的養分。就揚州地區而言，2015年預計蔬菜廢棄物產量約為406 764.6～1 362 661.41 t[3]。因此，如若長期不及時利用尾菜資源不僅會對環境造成污染，還會產生資源的浪費。對尾菜和秸稈進行混合青貯不僅可以有效的提升秸稈和尾菜資源的利用率，還可以在一定程度上保存飼料的營養價值，且在水分方面，水分含量較高的尾菜和水分含量較低的秸稈可以形成互補[4]，在養分方面，纖維含量較高的秸稈和纖維含量較低的尾菜也可以形成互補。在青貯中添加適量纖維素酶不僅可以在一定程度上降解植物的細胞壁結構還可以提升青貯的可溶性碳水化合物含量，為乳酸菌提供更多的底物，進而在一定程度上促進乳酸菌發酵[5]。邵建寧等[6]通過試驗發現，植物乳桿菌和發酵乳桿菌不僅產酸能力強，而且還是青貯廢棄白菜葉、青筍葉效果較好的菌株。穆勝龍等[7]通過試驗發現，在甘蔗尾青貯中添加植物乳桿菌或布氏乳桿菌均能提升青貯品質和有氧穩定性，且植物乳桿菌效果更優。陳凌華等[8]通過試驗發現，在稻秸青貯中同時添加酶制劑和乳酸菌可提高稻秸青貯品質；李靜等[9]通過試驗發現在稻草青貯中同時添加纖維素酶和乳酸菌的青貯效果優于單獨添加纖維素酶或乳酸菌；席興軍等[10]研究發現，在玉米秸稈青貯中同時添加纖維素酶和乳酸菌可以明顯提高青貯品質和營養價值。由于目前稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的研究較少，因此本研究旨在通過正交試驗法探討不同秸稈尾菜比例、不同植物乳桿菌添加量、不同纖維素酶添加量對稻草秸稈和白菜尾菜混合青貯的養分的影響，并篩選出較適宜的組合方案，以期提高稻草秸稈和白菜尾菜這兩種農業廢棄物的利用率，將其變廢為寶，同時也為稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯提供一定的理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用稻草秸稈和白菜尾菜在2017年10月份別采自于江蘇省揚州大學試驗農牧場和江蘇省揚州市東花園農貿市場。試驗所用的植物乳桿菌和纖維素酶均購于廣州綠輝生物科技有限公司。

1.2 試驗設計與方法

1.2.1 試驗設計

采用L9（34）四因素三水平的正交試驗設計，將秸稈尾菜比例（4∶6，5∶5，6∶4）、植物乳桿菌添加量（0.030、0.035、0.040 g/kg）和纖維素酶添加量（0.20、0.25、0.30 g/kg）進行正交設計，共9 個試驗組。每組設置3個重復。

1.2.2 青貯飼料的制作及樣品的采集

將采集到的稻草秸稈和白菜尾菜分別切至2～3 cm后，將稻草秸稈和白菜尾菜及菌劑按試驗設計中的比例和添加量進行添加和混合，將混合后的樣品裝入青貯袋中，并用美吉斯真空機進行真空處理，于室溫條件下進行青貯，并于45 d后進行開封采樣。

1.3 測定的指標與方法

試驗樣品于青貯45 d后開封采集，于揚州大學草食動物營養代謝與調控研究室內進行各項指標的測定。將樣品于烘箱65 ℃干燥至恒重后，將干燥后的樣品用微型植物樣品粉碎機進行粉碎并過40目篩后用自封袋密封保存待測。參考張麗英[11]的《飼料分析及飼料質量檢測技術》（第三版）測定樣品中的干物質（DM）、粗蛋白質（CP）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、粗灰分（Ash）的含量。參考Owens等[12]的蒽酮—硫酸比色法進行可溶性碳水化合物（WSC）含量的測定。

1.4 數據處理

采用Excel 2003軟件對試驗數據進行整理，采用極差分析法分析各影響因素的主次順序，并求得最優組。

2 結果

2.1 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的干物質含量

表1 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯干物質含量分析

由表1 可知，干物質含量的極差R 分別為13.23（秸稈和尾菜質量比）＞0.89（植物乳桿菌）＞0.88（纖維素酶），通過正交分析得出最優組合為：秸稈和尾菜質量比6∶4，植物乳桿菌添加量0.030 g/kg，纖維素酶添加量0.30 g/kg。表1 中第7 組的干物質含量為35.66%，是所有處理組中干物質含量最高的組，且第7組的各因素的比例和添加量與正交分析的最優組相同。

2.2 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的粗蛋白質含量

表2 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯粗蛋白質含量分析

由表2 可知，粗蛋白質含量的極差R 分別為1.24（秸稈和尾菜質量比）＞0.30（纖維素酶）＞0.15（植物乳桿菌），通過正交分析得出最優組為：秸稈和尾菜質量比4∶6，植物乳桿菌添加量0.030 g/kg，纖維素酶添加量0.20 g/kg。在表2 中，第1 組的粗蛋白質含量為7.66%，是所有組中粗蛋白質含量最高的組，且第1組的各因素的比例和添加量與正交分析的最優組相同。

2.3 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的中性洗滌纖維含量

由表3可知，中性洗滌纖維含量的極差R分別為8.48（秸稈和尾菜質量比）＞1.54（植物乳桿菌）＞1.29（纖維素酶），通過正交分析得出最優組為：秸稈和尾菜質量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.030 g/kg、纖維素酶添加量0.25 g/kg。在表3中，第2組的中性洗滌纖維含量為51.79%，是所有組中中性洗滌纖維含量最低的組，其次是第1組。在第2組的各因素中，除植物乳桿菌添加量0.035 g/kg與正交分析的最優組不同外，秸稈和尾菜質量比4∶6，纖維素酶添加量0.25 g/kg這兩個因素與正交分析的最優組相同。在第1組的各因素中，除纖維素酶添加量0.20 g/kg 與正交分析的最優組不同外，秸稈和尾菜質量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.030 g/kg這兩個因素與正交分析的最優組相同。

表3 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯中性洗滌纖維含量分析

2.4 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的酸性洗滌纖維含量

由表4可知，酸性洗滌纖維含量的極差R分別為4.92（秸稈和尾菜質量比）＞1.19（纖維素酶）＞0.96（植物乳桿菌），通過正交分析得出最優組為：秸稈和尾菜質量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.040 g/kg、纖維素酶添加量0.25 g/kg。在表4 中，第2 組的酸性洗滌纖維含量為31.56%，是所有組中酸性洗滌纖維含量最低的組，其次是第3 組。在第2 組的各因素中，除植物乳桿菌添加量0.035 g/kg 與正交分析的最優組不同外，秸稈和尾菜質量比4∶6、纖維素酶添加量0.25 g/kg 這兩個因素與正交分析的最優組相同。在第3組的各因素中，除纖維素酶添加量0.30 g/kg與正交分析的最優組不同外，秸稈和尾菜質量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.040 g/kg 這兩個因素與正交分析的最優組相同。

表4 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯酸性洗滌纖維含量分析

2.5 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的粗灰分含量

由表5可知，粗灰分含量的極差R分別為0.74（秸稈和尾菜質量比）＞0.17（植物乳桿菌）＞0.16（纖維素酶），通過正交分析得出最優組為：秸稈和尾菜質量比6∶4，植物乳桿菌添加量0.035 g/kg，纖維素酶添加量0.20 g/kg。在表5 中，粗灰分含量最低的是第7 組為9.76%，其次是第8 組為9.88%，且正交分析最優組的各因素的比例和添加量與第8組相同。

2.6 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的可溶性碳水化合物含量

由表6可知，可溶性碳水化合物的極差R分別為0.41（秸稈和尾菜質量比）＞0.27（纖維素酶）＞0.20（植物乳桿菌），通過正交分析得出最優組為：秸稈和尾菜質量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.040 g/kg、纖維素酶添加量0.25 g/kg。在表6 中，第2 組的可溶性碳水化合物含量為2.20%，是所有組中可溶性碳水化合物含量最高的組，其次是第3組。在第2組的各因素中，除植物乳桿菌添加量0.035 g/kg與正交分析的最優組不同外，秸稈和尾菜質量比4∶6、纖維素酶添加量0.25 g/kg這兩個因素與正交分析的最優組相同。在第3 組的各因素中，除纖維素酶添加量0.30 g/kg與正交分析的最優組不同外，秸稈和尾菜質量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.040 g/kg這兩個因素與正交分析的最優組相同。2.7 綜合平衡法分析

表5 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯粗灰分含量分析

表6 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯可溶性碳水化合物含量分析

表7 綜合平衡法分析結果

經綜合平衡法分析發現（見表7），當秸稈和尾菜質量比為4∶6時有利于稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的粗蛋白質、可溶性碳水化合物含量的提升，且有利于降低青貯中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量。因此稻草秸稈和白菜尾菜最優質量比為4∶6，這與任海偉等[13]對玉米秸稈與廢棄白菜混合青貯研究中的得出的適宜玉米秸稈與廢棄白菜質量比21∶27相似。

在稻草秸稈和白菜尾菜混合青貯中加入0.030 g/kg的植物乳桿菌有利于降低干物質含量的損失、提升粗蛋白質含量、降低中性洗滌纖維含量；加入0.25 g/kg的纖維素酶有利于降低中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量、提升可溶性碳水化合物含量。

3 討論

3.1 不同試驗因素對稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯干物質和粗蛋白質含量的影響

本試驗研究發現，青貯干物質含量隨白菜尾菜比例的降低而提升，且通過表1中的極差分析發現秸稈和尾菜質量比是影響青貯干物質含量的重要因素。通過正交分析的結果也可以發現，在干物質方面最優組的秸稈和尾菜質量比為6∶4，且從各組的干物質含量也可以看出，隨著白菜尾菜比例的降低青貯的干物質含量逐漸提升。

青貯飼料中粗蛋白質含量越高，青貯品質則越好[14]。本試驗也發現，青貯粗蛋白質含量隨著白菜尾菜比例的提升而提升，表明白菜尾菜的添加有利于提升青貯的粗蛋白質含量。且通過表2 中的極差分析發現，秸稈和尾菜質量比是影響青貯粗蛋白質含量的重要因素。秸稈和尾菜質量比為4∶6 時，青貯的粗蛋白質含量最高，且與秸稈和尾菜質量比為6∶4 時相比，青貯粗蛋白質含量提升了1.24個百分點。

3.2 不同試驗因素對稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯纖維類物質的影響

中性洗滌纖維含量會影響動物的采食量，高含量的中性洗滌纖維會降低飼料的適口性，進而使動物采食量降低[15]。本研究中，青貯中性洗滌纖維的含量呈現隨白菜尾菜比例的提升而降低的趨勢，由表3可知，其中1、2、3組的秸稈和尾菜質量比均為4∶6，且1、2、3組的中性洗滌纖維含量均低于其他組，且當秸稈和尾菜質量比為4∶6時青貯中性洗滌纖維含量與秸稈和尾菜質量比為6∶4時青貯中性洗滌纖維含量相比，降低了8.48個百分點。說明白菜尾菜的添加有利于降低青貯的中性洗滌纖維的含量，且不同添加量的植物乳桿菌和纖維素酶也影響著青貯的中性洗滌纖維的含量。

酸性洗滌纖維很難被動物消化吸收，不屬于有益營養物質[16]。本試驗中，青貯酸性洗滌纖維的含量呈現隨白菜尾菜比例的提升而降低的趨勢，由表4 可知，其中1、2、3 組的秸稈尾菜質量比均為4∶6，且1、2、3 組的酸性洗滌纖維含量均低于其他組，且當秸稈和尾菜質量比為4∶6時青貯酸性洗滌纖維含量與秸稈和尾菜質量比為6∶4時青貯酸性洗滌纖維含量相比，降低了4.92個百分點。這同中性洗滌纖維含量的結果相似，說明白菜尾菜的添加同樣有利于青貯酸性洗滌纖維含量的降低。

陰法庭等[17]通過飼料油菜與玉米秸稈混合青貯試驗發現，隨著飼料油菜比例的增加，混合青貯中的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均呈現下降趨勢，且當飼料油菜和玉米秸稈比例為7∶3時中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量最低，本試驗結果與此相似。趙政等[18]通過試驗發現，在青貯中，隨著乳酸菌制劑和纖維素酶制劑添加量的增加，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量逐漸下降，本試驗結果與此相似。

3.3 不同試驗因素對稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯粗灰分和可溶性碳水化合物含量的影響

本試驗中，青貯粗灰分的含量呈現隨白菜尾菜比例的減少而降低的趨勢，由表5可知，其中7、8、9組的秸稈和尾菜質量比均為6∶4，且7、8、9組的粗灰分含量均低于其他組，說明白菜尾菜比例的減少有利于降低青貯的粗灰分含量。

可溶性碳水化合物不僅是影響青貯的重要因素，還是乳酸菌發酵的基礎，乳酸菌的增殖也離不開可溶性碳水化合物[19-20]。白菜尾菜在混合青貯中發揮著提供水分和糖分的重要作用[13]。由表6 可知，第2、3 組的可溶性碳水化合物含量均高于其他組，且第1組的可溶性碳水化合物含量也高于5～9組，且秸稈和尾菜質量比為4∶6時青貯可溶性碳水化合物含量與秸稈和尾菜質量比為5∶5時青貯可溶性碳水化合物含量相比，提升了0.41%。說明隨著白菜尾菜比例的增加，一定程度上有利于提升青貯的可溶性碳水化合物含量，這與任海偉等[13]的研究結果相似。

4 結論

①在稻草秸稈和白菜尾菜質量比為4∶6，5∶5，6∶4這三個水平中，白菜尾菜比例的增加不僅在一定程度上有利于提升稻草秸稈和白菜尾菜混合青貯粗蛋白質和可溶性碳水化合物的含量，還有利于降低稻草秸稈和白菜尾菜混合青貯中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量，且當稻草秸稈和白菜尾菜質量比為4∶6時效果最佳。

②當稻草秸稈和白菜尾菜質量比為4∶6、植物乳桿菌添加量為0.030 g/kg、纖維素酶添加量為0.25 g/kg 時，有利于提升稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的養分。