田間玉米秸稈體外消化及微生物青貯的發(fā)酵特性

石 戰(zhàn)，夏 輝

（南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南南陽 473000）

我國(guó)每年大約生產(chǎn)9億t農(nóng)作物秸稈，其中30%是玉米秸稈。玉米秸稈收獲后一般要保持新鮮，含有適合動(dòng)物飼料的營(yíng)養(yǎng)成分。目前，至少有30%的玉米秸稈被用于動(dòng)物生產(chǎn)或造紙，而其余的通常在田間焚燒或粉碎后還田。因此，如何有效利用玉米秸稈資源來保存發(fā)酵飼料已成為全球（特別是我國(guó)）迫切需要研究的課題。青貯是飼料加工利用的一種有效方法，玉米秸稈青貯是廣泛應(yīng)用的反芻動(dòng)物飼料。但玉米收獲后，隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，玉米秸稈水分和養(yǎng)分減少，木質(zhì)化增加，導(dǎo)致動(dòng)物消化率下降（丁健等，2018）。乳酸菌和纖維素酶在青貯飼料制備中被廣泛應(yīng)用，乳酸菌在幫助發(fā)酵和防止腐敗方面起重要作用，而纖維素酶是分解纖維素的生物催化劑，其中纖維素分解產(chǎn)物為水溶性碳水化合物，乳酸菌可利用其促進(jìn)發(fā)酵（王增煌等，2017）。因此，本研究利用乳酸菌和纖維素酶對(duì)田間不同暴露時(shí)間的玉米秸稈進(jìn)行青貯，并評(píng)估其體外消化率和發(fā)酵特性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)原料制備 玉米秸稈在自然條件下暴露在田間，分別在暴露 0、2、4、8、15、30 和 60 d后制備青貯料。稱取乳酸菌（105個(gè)/g））、纖維素酶（40 mg/kg）、乳酸菌+纖維素酶溶解于20 mL蒸餾水中，均勻噴灑于玉米秸稈上。玉米秸稈被切成1～2 cm的長(zhǎng)度，然后裝入6 L的塑料筒倉(cāng)。青貯密度為550±20.0 g/L，青貯溫度為10～25℃。發(fā)酵45 d后，每組選擇3個(gè)倉(cāng)進(jìn)行化學(xué)成分、發(fā)酵質(zhì)量和體外消化率分析。

1.2 化學(xué)成分及體外消化率測(cè)定 用常規(guī)養(yǎng)分分析方法測(cè)定新鮮和青貯玉米秸稈的粗蛋白質(zhì)、干物質(zhì)、有機(jī)物、中性洗滌纖維等成分。參考Huang等（2013）的方法分析能量含量。干物質(zhì)、有機(jī)物、粗蛋白質(zhì)和總能的體外消化率（IVDMD、IVOMD、IVCPD、IVGED）參 考 Filya等（2006）的方法。

1.3 發(fā)酵特性 每種青貯樣品稱取20 g，用180 mL蒸餾水在攪拌機(jī)中均質(zhì)1 min，然后按照Owens等（1999）的方法，樣品過四層紗布過濾，濾液用于測(cè)定pH、氨氮和有機(jī)酸含量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SAS軟件進(jìn)行分析，首先采用單因素方差分析對(duì)玉米秸稈的暴露時(shí)間、乳酸菌和纖維素酶處理因素進(jìn)行分析，再采用Duncan’s法進(jìn)行多重比較，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 田間玉米秸稈化學(xué)成分及體外消化率 由表1和表2可知，新鮮玉米秸稈在0 d時(shí)干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和水溶性碳水化合物含量分別為21.9%、9.0%、64.5%、8.4%，隨著田間暴露時(shí)間的增加，玉米秸稈中干物質(zhì)、有機(jī)物、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和酸性洗滌木質(zhì)素含量顯著增加（P＜0.05），而粗蛋白質(zhì)、水溶性碳水化合物、消化能、代謝能、泌乳凈能、維持凈能、生長(zhǎng)凈能和緩沖力顯著降低（P＜0.05）。

暴露60 d時(shí)，粗蛋白質(zhì)、水溶性碳水化合物和消化能分別下降到5.0%、3.4%和8.0 MJ/kg。隨著田間暴露時(shí)間的增加，玉米秸稈干物質(zhì)、有機(jī)物、粗蛋白質(zhì)和總能體外消化率顯著降低（P＜ 0.05）。

2.2 乳酸菌和纖維素酶處理對(duì)青貯玉米秸稈化學(xué)成分及體外消化率的影響 由表3和表4可知，隨著田間暴露時(shí)間的增加，粗蛋白質(zhì)、總能、消化能、代謝能、維持凈能、泌乳凈能和生長(zhǎng)凈能含量顯著降低（P＜0.05），中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和酸性洗滌木質(zhì)素含量顯著升高（P＜0.05）。

纖維素酶處理對(duì)青貯玉米秸稈中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、消化能、維持凈能、泌乳凈能和生長(zhǎng)凈能含量具有顯著影響（P＜0.05），同時(shí)暴露天數(shù)和乳酸菌處理對(duì)干物質(zhì)、有機(jī)物和粗蛋白質(zhì)的影響具有顯著交互作用（P＜0.05）。

2.3 乳酸菌和纖維素酶處理對(duì)青貯玉米秸稈發(fā)酵質(zhì)量的影響 由表5可知，各處理的青貯料保存良好，pH均在4.10以下。隨著田間暴露時(shí)間的增加，玉米秸稈青貯飼料pH顯著升高（P＜0.05），丙酸含量顯著降低（P＜0.05）。在乳酸菌處理?xiàng)l件下，纖維素酶處理和乳酸菌+纖維素酶處理的青貯飼料pH低于對(duì)照組（P＜0.05）。乳酸菌處理和暴露天數(shù)對(duì)乳酸、乙酸、丁酸和氨氮含量的影響具有顯著交互效應(yīng)（P＜0.05）。

表1 田間玉米秸稈的化學(xué)成分和緩沖力 %，mEq/kg

表2 田間玉米秸稈能量和體外消化率 MJ/kg，%

表3 乳酸菌和纖維素酶處理對(duì)青貯玉米秸稈化學(xué)成分的影響 %

表4 乳酸菌和纖維素酶處理對(duì)青貯玉米秸稈能量的影響 MJ/kg

表5 乳酸菌和纖維素酶處理對(duì)青貯玉米發(fā)酵質(zhì)量的影響 %

3 討論

玉米秸稈中的水溶性碳水化合物和粗蛋白質(zhì)含量隨暴露時(shí)間的增加而顯著降低，這是由于飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失，包括非纖維性糖。Sun等（2019）報(bào)道，新鮮玉米秸稈含有較高的乳酸菌和水溶性碳水化物，青貯飼料發(fā)酵良好，養(yǎng)分損失最小，體外消化率良好，但干秸稈無此結(jié)果。隨著玉米秸稈在田間暴露時(shí)間的增加，粗蛋白質(zhì)和能量體外消化率也下降。因此，新鮮玉米秸稈具有適宜的青貯特性，玉米收獲后應(yīng)立即進(jìn)行青貯處理。

本研究中，纖維素酶處理后青貯玉米秸稈中中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量明顯低于對(duì)照組，因?yàn)槔w維素酶主要降解植物纖維，增加了作為乳酸菌底物的水溶性碳水化合物含量，進(jìn)而改善青貯質(zhì)量（Waroon等，2017）。玉米秸稈經(jīng)乳酸菌處理后，其化學(xué)成分無顯著變化，且在相同的暴露時(shí)間內(nèi)各處理間的化學(xué)成分相似。評(píng)價(jià)發(fā)酵質(zhì)量的因素包括附生乳酸菌和發(fā)酵產(chǎn)物的特性。植物附帶的乳酸菌可以降低pH，抑制細(xì)菌活性，改善青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)。因此，優(yōu)質(zhì)青貯飼料發(fā)酵反應(yīng)過程的蛋白質(zhì)降解形成非蛋白氮、氨氮和揮發(fā)性脂肪酸，極大地保護(hù)了青貯料中粗蛋白質(zhì)和粗脂肪的損失（Cao等，2016）。

在纖維素酶處理的青貯飼料中，代謝能和維持凈能含量高于對(duì)照組，而中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維低于對(duì)照組。這一結(jié)果表明，纖維素酶既能降低難以消化的纖維素，又能改善飼料消化和代謝。值得注意的是，由于玉米秸稈的粗蛋白質(zhì)和有效能值較低，在應(yīng)用時(shí)不能單獨(dú)用作飼料。玉米秸稈暴露時(shí)間、乳酸菌和纖維素酶處理顯著影響有機(jī)物和總能水平，表明乳酸菌和纖維素酶對(duì)改善青貯玉米秸稈的化學(xué)成分和發(fā)酵質(zhì)量具有顯著效果。Contreras-Govea等（2009）報(bào)道，高纖維水平通常會(huì)導(dǎo)致干物質(zhì)體外消化率降低。本研究發(fā)現(xiàn)，青貯玉米秸稈的干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)和總能體外消化率低于未青貯的玉米秸稈，且隨著玉米秸稈在田間暴露時(shí)間的升高，干物質(zhì)和有機(jī)物體外消化率降低，這與Santos等（2015）的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

新鮮玉米秸稈具有一定的營(yíng)養(yǎng)水平，是良好的青貯原料。玉米秸稈在田間暴露時(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)損失。乳酸菌和纖維素酶青貯處理改善了秸稈的發(fā)酵質(zhì)量和體外消化率。