劉培劍 曹玉芳 朱風(fēng)華 葛 蔚 程 明 林英庭*

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，青島 266109；2.青島市畜牧獸醫(yī)研究所，青島 266000)

秸稈是我國(guó)重要的粗飼料資源，但由于其纖維木質(zhì)化程度高、粗蛋白質(zhì)(CP)含量低、養(yǎng)分消化率低、適口性較差等原因，直接飼喂效果較差。通過適當(dāng)處理可提高秸稈降解率，增加其20%的能量利用率，對(duì)于緩解優(yōu)質(zhì)粗飼料緊缺的現(xiàn)狀具有重要意義[1-2]。秸稈堿化處理可使纖維內(nèi)部的氫鍵結(jié)合減弱，酯鍵或醚鍵被破壞，纖維分子膨脹，溶解半纖維素(HCEL)和部分木質(zhì)素，易于反芻動(dòng)物瘤胃液的滲入及瘤胃微生物發(fā)揮作用，從而改善秸稈的適口性，提高采食量及消化率[3]。在秸稈中添加尿素不僅可以起到堿化處理秸稈的目的，而且尿素分解釋放的氨與秸稈有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)生成銨鹽，還可有效提高秸稈的CP含量[4]，但尿素堿性較弱，對(duì)纖維類物質(zhì)的處理效果不及強(qiáng)堿類物質(zhì)[5]。堿化和氨化復(fù)合處理效果往往比單一處理效果好。碳酸氫鈉作為一種常用的飼料緩沖劑，溶于水后呈弱堿性，在反芻動(dòng)物飼糧中添加碳酸氫鈉可提高動(dòng)物采食量，改善瘤胃內(nèi)環(huán)境，增強(qiáng)纖維素、HCEL、糖類在內(nèi)的碳水化合物的降解、消化和吸收[6]。因此，本試驗(yàn)研究了不同堿性物質(zhì)厭氧發(fā)酵處理對(duì)鮮麥秸營(yíng)養(yǎng)成分和超微結(jié)構(gòu)的影響，利用體外產(chǎn)氣法測(cè)定了麥秸體外降解率、產(chǎn)氣量、瘤胃培養(yǎng)液pH及氨態(tài)氮、揮發(fā)性脂肪酸(VFA)產(chǎn)量等指標(biāo)，研究了不同厭氧堿化處理鮮麥秸對(duì)嶗山奶山羊體外發(fā)酵的影響，旨在篩選低質(zhì)粗飼料的適宜處理方法，提高粗飼料的利用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 厭氧堿化麥秸的制備

試驗(yàn)選用剛收獲籽粒的新鮮小麥秸稈，切短至3～5 cm，分別加入秸稈干物質(zhì)(DM)重量的2.5%碳酸氫鈉(碳酸氫鈉組)、4%尿素(尿素組)、2.5%碳酸氫鈉+4%尿素(復(fù)合組)，充分混合均勻后，噴霧補(bǔ)充水分使其含水量為30%左右，壓實(shí)后密封于干凈無菌的1 L塑料桶中，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，室溫下(約25 ℃)貯存40 d后分別取部分秸稈于-20 ℃冷凍保存，待觀察超微結(jié)構(gòu)，剩余秸稈65 ℃烘干制成風(fēng)干樣，待測(cè)營(yíng)養(yǎng)成分及用作體外發(fā)酵底物。試驗(yàn)用尿素為分析純，含氮量≥46%，購(gòu)自陽(yáng)煤集團(tuán)煙臺(tái)巨力化肥有限公司；試驗(yàn)用碳酸氫鈉為食用小蘇打，購(gòu)自青島堿業(yè)發(fā)展有限公司，純度≥99%。處理前鮮麥秸營(yíng)養(yǎng)成分見表1。

表1 鮮麥秸營(yíng)養(yǎng)成分(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Nutrient compositions of fresh wheat straw (DM basis) %

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物

選擇體重(58.15±1.66) kg、安裝永久性瘤胃瘺管的2周歲健康嶗山奶山羊公羊3只，基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表2，分別于每天06:00、11:30、18:00準(zhǔn)時(shí)飼喂，自由采食，提供充足潔凈飲水。

1.3 掃描電鏡分析

選取有代表性的莖，每個(gè)組分別用刀片切割為0.3 cm×0.1 cm的橫斷面、外表面、內(nèi)表面樣本，經(jīng)過一系列前處理[8]后，用導(dǎo)電膠固定在銅臺(tái)上，JFC-1600濺射儀噴金4次，用JSM-7500F掃描電子顯微鏡(scanning electron microscopy,SEM)觀察。

1.4 瘤胃發(fā)酵培養(yǎng)液的制備

瘤胃發(fā)酵培養(yǎng)液參考Menke等[9]方法制備。3只試驗(yàn)羊于晨飼后2 h采集瘤胃液，4層紗布過濾后混合均勻，立即放入通有二氧化碳(CO2)的保溫瓶中轉(zhuǎn)移到39 ℃恒溫培養(yǎng)箱中，人工緩沖液由400 mL蒸餾水、200 mL礦物質(zhì)溶液、200 mL緩沖液、0.1 mL微量元素溶液、1 mL刃天青(0.1%)、40 mL還原液(現(xiàn)配現(xiàn)用)組成，用CO2調(diào)pH為6.8～7.0。將瘤胃液與人工緩沖液按1∶2比例混合均勻，待用。

1.5 體外培養(yǎng)產(chǎn)氣量和瘤胃發(fā)酵參數(shù)的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取300 mg樣品放入4.0 cm×1.5 cm的400目尼龍袋中，密封、標(biāo)記后送入100 mL玻璃注射器中，在注射器中間1/3部位均勻涂抹適量醫(yī)用凡士林，39 ℃預(yù)熱，然后迅速向每個(gè)注射器中加入30 mL新鮮人工瘤胃培養(yǎng)液，記錄初始刻度值，每組6個(gè)重復(fù)，同時(shí)做3個(gè)未加底物的空白對(duì)照，加液完成后立即轉(zhuǎn)入39 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，并與2、4、8、12、24、36、48 h記錄注射器準(zhǔn)確產(chǎn)氣刻度值，48 h后迅速取出注射器，冰浴，分別取出尼龍袋，用水洗滌至無異味，65 ℃烘干，用于測(cè)定干物質(zhì)降解率(DMD)、中性洗滌纖維降解率(NDFD)、酸性洗滌纖維降解率(ADFD)；將培養(yǎng)液倒入50 mL的離心管中，測(cè)定pH，然后將培養(yǎng)液于3 556×g離心20 min后取上清液-20 ℃保存待測(cè)氨態(tài)氮(NH3-N)、VFA產(chǎn)量。pH使用OHAUS pH計(jì)測(cè)定；NH3-N產(chǎn)量采用FOSS全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定；VFA產(chǎn)量采用Agilent 6890N氣相色譜儀測(cè)定，色譜柱FFAP(30 m×0.32 mm×0.25 μm)，進(jìn)樣口溫度250 ℃，檢測(cè)口溫度250 ℃，柱溫箱參數(shù)為程序升溫60 ℃ 5 min，10 ℃/min升溫至180 ℃，5 min，載氣氮?dú)?N2)流速為1.9 mL/min，分流比2∶1，進(jìn)樣量1 μL。

表2 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) %

1)預(yù)混料為每千克飼糧 Premix provided the following per kg of the diet:VA 17 500 IU,VE 43 mg，VD33 500 IU,VB525.74 mg,Mn (as manganese sulfate) 31 mg,Zn (as zinc sulfate) 92.5 mg,Cu (as copper sulfate) 30 mg,Co (as cobaltous sulfate) 0.72 mg,I (as potassium iodide) 1.25 mg,Se (as sodium selenite) 1.00 mg。
2)消化能為計(jì)算值，將配方中原料的消化能[7]分別與其所占的百分比相乘，然后相加；其余營(yíng)養(yǎng)水平為實(shí)測(cè)值。DE was a calculated value, which was the sum of DE[7]of different ingredients multiplied by their percentages in diet; while the other nutrient levels were measured values.

1.6 測(cè)定指標(biāo)及計(jì)算方法

按GB/T 6435—2006測(cè)定水分含量后，進(jìn)一步計(jì)算DM含量；CP含量按GB/T 6432—1994測(cè)定；粗灰分(Ash)含量按GB/T 6438—2007測(cè)定；中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)含量采用范氏(Van Soest)分析法[10]，使用美國(guó)ANKOM A200i全自動(dòng)纖維分析儀進(jìn)行測(cè)定；HCEL含量按以下公式計(jì)算：

HCEL(%)=NDF(%)-ADF(%)。

產(chǎn)氣量、營(yíng)養(yǎng)成分降解率、總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)產(chǎn)量按以下公式計(jì)算：

產(chǎn)氣量(mL/g)=[該時(shí)間段內(nèi)累積產(chǎn)氣量(mL)-對(duì)應(yīng)時(shí)間段空白平均產(chǎn)氣量(mL)]/樣品質(zhì)量(g)；某營(yíng)養(yǎng)成分降解率(%)=100×[瘤胃液作用前某養(yǎng)分含量(g)-瘤胃液作用后某養(yǎng)分含量(g)]/瘤胃液作用前某養(yǎng)分含量(g)；TVFA(mmol/L)=乙酸(mmol/L)+丙酸(mmol/L)+丁酸(mmol/L)。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010初步處理，使用SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，Duncan氏法多重比較檢驗(yàn)組間差異顯著性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，以P<0.05和P<0.01作為差異顯著和極顯著標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響

由表3可知，在CP含量方面，尿素組和復(fù)合組極顯著高于碳酸氫鈉組(P<0.01)，分別提高了87.84%和107.80%；復(fù)合組極顯著高于尿素組(P<0.01)，提高了10.62%。在NDF含量方面，復(fù)合組極顯著低于碳酸氫鈉組(P<0.01)，降低了3.02%；尿素組顯著低于碳酸氫鈉組(P<0.05)，復(fù)合組與尿素組之間差異不顯著(P>0.05)。在HCEL含量方面，尿素組與復(fù)合組極顯著低于碳酸氫鈉組(P<0.01)，分別降低了5.50%和8.14%；復(fù)合組與尿素組之間差異不顯著(P>0.05)。3個(gè)組之間ADF含量差異不顯著(P>0.05)。在Ash含量方面，復(fù)合組與碳酸氫鈉組極顯著高于尿素組(P<0.01)，復(fù)合組顯著高于碳酸氫鈉組(P<0.05)。

表3 不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 3 Effects of different anaerobic alkalization treatments on nutrient contents of wheat straw (DM basis) %

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。下表同。
In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean significant difference (P<0.01), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸超微結(jié)構(gòu)的影響

圖1為不同厭氧堿化處理的麥秸在掃描電鏡下的超微結(jié)構(gòu)。麥秸的結(jié)構(gòu)從橫切面上看由表皮、基本組織和維管束3部分構(gòu)成。

表皮細(xì)胞只有1層，細(xì)胞排列緊密，外側(cè)由角質(zhì)膜覆蓋(圖1-4、圖1-5、圖1-6)，表皮細(xì)胞由長(zhǎng)細(xì)胞和短細(xì)胞構(gòu)成，短細(xì)胞包括細(xì)胞壁木栓化的栓質(zhì)細(xì)胞和含有二氧化硅的硅質(zhì)細(xì)胞，表皮上分布有由2個(gè)啞鈴形保衛(wèi)細(xì)胞和2個(gè)半圓形的副衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成的氣孔器。麥秸莖壁內(nèi)表面是幼期髓薄壁細(xì)胞解體時(shí)形成的膜質(zhì)結(jié)構(gòu)(圖1-7、圖1-8、圖1-9)。試驗(yàn)中，麥秸經(jīng)不同堿化處理后表皮與內(nèi)表面結(jié)構(gòu)基本完整，角質(zhì)膜未出現(xiàn)明顯破損，其中，碳酸氫鈉組外表面較為光滑，尿素組和復(fù)合組外表面粗糙，有起伏。

麥秸表皮細(xì)胞的內(nèi)側(cè)有4～5層厚壁細(xì)胞，為機(jī)械組織，對(duì)麥秸具有機(jī)械支持作用；靠近麥秸內(nèi)表面的細(xì)胞為薄壁細(xì)胞，在小麥生長(zhǎng)發(fā)育的后期細(xì)胞壁都有加厚，麥秸莖壁中有2輪維管束，內(nèi)輪較大，在薄壁組織中(大維管束)，外輪較小，在厚壁組織中(小維管束)。麥秸經(jīng)不同堿化處理后，在形態(tài)上薄壁細(xì)胞出現(xiàn)扭曲、變形，厚壁細(xì)胞基本會(huì)向外壓扁(圖1-1、圖1-2)，在小維管束兩側(cè)較大的厚壁細(xì)胞壁常呈解體狀(圖1-3)，大小維管束變化不大，不同堿化處理對(duì)麥秸橫斷面的侵蝕程度基本表現(xiàn)為碳酸氫鈉組<尿素組<復(fù)合組，從處理前后薄壁細(xì)胞和厚壁細(xì)胞細(xì)胞壁厚度的變化來看，除較小的厚壁細(xì)胞其細(xì)胞壁基本沒有什么變化，不同堿化處理的麥秸薄壁細(xì)胞和較大的厚壁細(xì)胞都有變薄的趨勢(shì)。

2.3 不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)體外降解率的影響

由表4可知，在DMD方面，復(fù)合組極顯著高于碳酸氫鈉組(P<0.01)，提高了20.79%；與尿素組差異不顯著(P>0.05)；尿素組顯著高于碳酸氫鈉組(P<0.05)，提高了10.88%。在NDFD和ADFD方面，復(fù)合組均顯著高于碳酸氫鈉組(P<0.05)，與尿素組差異不顯著(P>0.05)；尿素組與碳酸氫鈉組之間差異不顯著(P>0.05)。

2.4 不同厭氧堿化處理麥秸對(duì)體外發(fā)酵參數(shù)的影響

由表5可知，除8 h時(shí)間點(diǎn)以外，各時(shí)間點(diǎn)體外產(chǎn)氣量均是復(fù)合組最大，尿素組次之，碳酸氫鈉組最小，3個(gè)組在2、4 h時(shí)體外產(chǎn)氣量差異不顯著(P>0.05)，6、8 h時(shí)復(fù)合組體外產(chǎn)氣量顯著或極顯著高于尿素組和碳酸氫鈉組(P<0.05或P<0.01)；48 h時(shí)復(fù)合組和尿素組的體外產(chǎn)氣量顯著高于碳酸氫鈉組(P<0.05)，復(fù)合組和尿素組之間的體外產(chǎn)氣量差異不顯著(P>0.05)。

碳酸氫鈉組、尿素組和復(fù)合組之間pH差異不顯著(P>0.05)。在NH3-N產(chǎn)量方面，復(fù)合組顯著低于碳酸氫鈉組和尿素組(P<0.05)。在VFA產(chǎn)量方面，復(fù)合組乙酸產(chǎn)量顯著高于尿素組(P<0.05)，極顯著高于碳酸氫鈉組(P<0.01)，分別提高11.74%、22.68%；尿素組與碳酸氫鈉組之間差異不顯著(P>0.05)；復(fù)合組和尿素組丙酸產(chǎn)量顯著高于碳酸氫鈉組(P<0.05)，復(fù)合組與尿素組之間差異不顯著(P>0.05)；復(fù)合組丁酸產(chǎn)量極顯著高于碳酸氫鈉組(P<0.01)，與尿素組差異不顯著(P>0.05)。在TVFA產(chǎn)量方面，復(fù)合組極顯著高于碳酸氫鈉組(P<0.01)，尿素組顯著高于碳酸氫鈉組(P<0.05)，分別提高了26.69%、15.71%，復(fù)合組與尿素組之間差異不顯著(P>0.05)。3個(gè)組之間乙酸/丙酸差異不顯著(P>0.05)。

1～3分別為碳酸氫鈉組、尿素組、復(fù)合組小麥莖桿壁的橫切面的形態(tài)；4～6分別為碳酸氫鈉組、尿素組、復(fù)合組小麥莖桿壁的外表面的形態(tài)；7～9分別為碳酸氫鈉組、尿素組、復(fù)合組小麥莖桿壁的內(nèi)表面的形態(tài)。
1 to 3 were the shapes of transverse section of stem wall of wheat of sodium bicarbonate, urea and compound groups, respectively; 4 to 6 were the shapes of outside surface of stem wall of wheat of sodium bicarbonate, urea and compound groups, respectively; 7 to 9 were the shapes of inside surface of stem wall of wheat of sodium bicarbonate, urea and compound groups, respectively.
圖1不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸超顯微結(jié)構(gòu)的影響
Fig.1 Effects of different anaerobic alkalization treatments on ultrastructure of wheat straw

表4 不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)體外降解率的影響Table 4 Effects of different anaerobic alkalization treatments on nutrient degradation rate in vitro of wheat straw %

表5 不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸體外發(fā)酵參數(shù)的影響Table 5 Effects of different anaerobic alkalization treatments on fermentation parameters in vitro of wheat straw

3 討 論

3.1 不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

CP是評(píng)價(jià)反芻動(dòng)物飼糧蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的重要指標(biāo)之一。試驗(yàn)中，尿素組小麥秸稈CP含量明顯提高，復(fù)合組比尿素組提高了10.62%，經(jīng)尿素處理之后，麥秸中木質(zhì)素與纖維素、HCEL間的酯鍵被打斷，鑲嵌結(jié)構(gòu)被破壞，細(xì)胞壁纖維性物質(zhì)在吸附作用下與尿素等大分子有機(jī)物結(jié)合，提高了麥秸CP含量[11]，碳酸氫鈉的添加提高了pH，增強(qiáng)了秸稈對(duì)尿素的吸附性，提高了氮在麥秸中的保留率。閆貴龍等[12]用2%尿素分別與2%、4%、6%、8%、10%的氫氧化鈣組合處理麥秸，復(fù)合處理后的麥秸CP含量均顯著或極顯著高于未處理麥秸，秸稈中氮的保留率隨著氫氧化鈣劑量的增加而提高。NDF是秸稈細(xì)胞壁成分，經(jīng)中性洗滌后，秸稈細(xì)胞的內(nèi)容物(CP、可溶性糖等)溶解，細(xì)胞壁成分不受破壞而完整地存在于NDF中，NDF為纖維素、HCEL和木質(zhì)素的總和。試驗(yàn)中，NDF、HCEL含量以復(fù)合組最低，其次為尿素組、碳酸氫鈉組，原因可能是尿素添加后分解為氨溶于水后呈弱堿性，加入弱堿性的碳酸氫鈉后比單獨(dú)加尿素處理效果有所提高，溶解了HCEL。HCEL是一大類能夠用堿液收取出來的各種聚糖物質(zhì)[13],NDF中的HCEL不穩(wěn)定，溶于堿液生成了戊糖、己糖[14]，HCEL含量的降低導(dǎo)致了NDF含量的降低。經(jīng)酸性洗滌劑處理后，秸稈的細(xì)胞內(nèi)容物和HCEL被溶解所剩部分為ADF,其包括纖維素和木質(zhì)素。試驗(yàn)中，3種厭氧堿化處理對(duì)ADF的含量的影響差異不顯著。呂貞龍等[15]、魯琳等[16]分別用尿素及尿素+氫氧化鈣處理麥秸，處理后ADF含量較對(duì)照組均未見降低，此報(bào)道與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

3.2 不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸超微結(jié)構(gòu)的影響

小麥秸稈的結(jié)構(gòu)由表皮組織、維管束及基本組織構(gòu)成。表皮細(xì)胞外壁不僅角質(zhì)化，而且高度硅化，劉丹[8]采用4%氫氧化鈉(NaOH)、5%尿素、10%碳酸氫銨(NH4HCO3)處理稻草，在掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)3個(gè)組稻草莖表皮層的組織結(jié)構(gòu)均無明顯變形和脫落現(xiàn)象，Shen等[17]研究認(rèn)為，尿素可以溶解秸稈莖和葉片表面的少部分角質(zhì)蠟硅層。本試驗(yàn)中，3個(gè)組的麥秸表皮與髓腔內(nèi)表面均保留完整，尿素組與復(fù)合組表皮較為粗糙，原因可能是尿素溶解了麥秸角質(zhì)蠟硅層和短細(xì)胞中的部分硅酸鹽，并沉積于莖稈表面呈起伏狀。3個(gè)組的麥秸薄壁組織扭曲和變形，厚壁細(xì)胞均有壓扁、部分解體的現(xiàn)象。細(xì)胞壁均有變薄的趨勢(shì)，分析原因可能是在堿性的條件下，HCEL與木質(zhì)素之間的酯鍵或醚鍵發(fā)生斷裂，使HCEL水解。室溫下堿可以水解酯鍵(1 mol/L NaOH，25 ℃)，提高堿液濃度，升高溫度(4 mol/L NaOH，170 ℃)可以水解醚鍵[18]，劉培劍等[19]研究發(fā)現(xiàn)，2.5%碳酸氫鈉、4%尿素、2.5%碳酸氫鈉+4%尿素處理麥秸10 d后，pH分別為6.74、8.47、8.66，復(fù)合組堿性最強(qiáng)，碳酸氫鈉組堿性最弱，進(jìn)一步證實(shí)了掃描電鏡下觀察的復(fù)合組對(duì)麥秸結(jié)構(gòu)的破壞程度大于尿素組，碳酸氫鈉組最差。秸稈細(xì)胞壁厚度變薄，原因還可能是堿性物質(zhì)破壞了木質(zhì)素與結(jié)構(gòu)性多糖，以及木質(zhì)素單體之間的連接，導(dǎo)致了細(xì)胞壁各層木質(zhì)素組分不同程度的下降，細(xì)胞壁變薄[20]。細(xì)胞壁中纖維聚合物(纖維素、HCEL、木質(zhì)素、部分蛋白質(zhì))與乙酰基和酚酸化合物共同構(gòu)成的三維立體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞后，細(xì)胞的機(jī)械支持能力就會(huì)降低。值得注意的是,秸稈中薄壁細(xì)胞較薄，原理上更易于受到堿性物質(zhì)的影響，但試驗(yàn)中不同堿化處理后薄壁細(xì)胞僅出現(xiàn)扭曲和變形，而厚壁細(xì)胞出現(xiàn)壓扁，甚至在小維管束兩側(cè)出現(xiàn)部分解體，原因可能是麥秸呈中空的圓柱狀，噴灑的堿液從表皮侵蝕秸稈，堿液通過高度角質(zhì)化、硅質(zhì)化的表皮，溶解了部分硅鹽，進(jìn)入秸稈內(nèi)部后作用于外側(cè)的厚壁細(xì)胞與維管束，維管束較難被降解，厚壁細(xì)胞的次生壁高度木質(zhì)化，堿液可斷裂HCEL與木質(zhì)素的連接，降低木質(zhì)素，從而使厚壁細(xì)胞壁解體，堿液通過緊密排列的厚壁細(xì)胞后，含量變少，濃度降低，當(dāng)堿液進(jìn)一步作用于內(nèi)側(cè)的薄壁細(xì)胞時(shí)，僅能使其變形，而非完全解體。

3.3 不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸體外降解率的影響

粗飼料DMD可反映其在動(dòng)物體內(nèi)消化的難易程度，是影響干物質(zhì)采食量的重要因素[21]。NDFD和ADFD可較準(zhǔn)確的反映飼料中纖維的可利用程度，是評(píng)價(jià)反芻動(dòng)物粗飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)。研究表明，粗飼料體外DMD與NDF含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)，與CP含量呈顯著正相關(guān)[22]，飼料體外NDFD與NDF含量呈顯著負(fù)相關(guān)[23]。麥秸纖維類物質(zhì)含量較高,堿化和氨化復(fù)合處理不僅可以破壞木質(zhì)素與HCEL之間的酯鍵，降低HCEL和NDF含量，還可以顯著提高CP含量。反芻動(dòng)物可利用瘤胃液中的細(xì)菌、真菌及原蟲等分泌的纖維素酶來分解利用飼料中的纖維類物質(zhì)[24]。秸稈經(jīng)尿素處理后纖維結(jié)構(gòu)蓬松、空隙增多，吸附酶的表面積增大，有助于纖維素酶的酶解[25]。賀永惠[26]采用4%尿素+4%氫氧化鈣復(fù)合處理玉米秸可顯著提高秸稈降解率，體內(nèi)瘤胃尼龍袋48 h的DMD、NDFD及ADFD分別比未處理秸稈提高了45.54%、50.56%、36.81%。王佳堃等[27]研究還發(fā)現(xiàn)，化學(xué)處理秸稈的總硅含量隨著堿化或氨化劑量的增加呈極顯著線性下降，總硅與稻草DMD間存在極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.560)。孫國(guó)強(qiáng)等[28]研究了尿素和氫氧化鈣添加比例均為2%、3%、4%的不同處理組合對(duì)麥秸干物質(zhì)及纖維瘤胃降解率的影響，隨著尿素、氫氧化鈣添加比例的增加，麥秸72 h的DMD、NDFD及ADFD基本呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，當(dāng)4%尿素+2%氫氧化鈣的最優(yōu)組合時(shí)麥秸DMD、NDFD及ADFD分別比未處理秸稈提高了90.98%、92.06%、139.38%。本試驗(yàn)中，NDF含量為復(fù)合組<尿素組<碳酸氫鈉組，CP含量為復(fù)合組>尿素組>碳酸氫鈉組，麥秸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解率表現(xiàn)為：復(fù)合組>尿素組>碳酸氫鈉組，復(fù)合組48 h的DMD、NDFD及ADFD比碳酸氫鈉組分別提高了20.79%、21.45%及15.47%，比尿素組分別提高了8.94%、5.93%及5.21%。尿素和碳酸氫鈉復(fù)合處理鮮麥秸效果優(yōu)于單獨(dú)處理，較大程度上提高了秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，此結(jié)果與徐清華等[29]的報(bào)道基本一致。

3.4 不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸瘤胃體外發(fā)酵產(chǎn)氣量及發(fā)酵參數(shù)的影響

體外瘤胃發(fā)酵試驗(yàn)中產(chǎn)氣量、VFA、pH及NH3-N含量是反映飼糧體外發(fā)酵效果的重要指標(biāo)。產(chǎn)氣量主要是飼糧在瘤胃微生物的作用下產(chǎn)生的甲烷和二氧化碳，產(chǎn)氣量可反映飼糧能量水平，研究證明體外產(chǎn)氣量與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率呈正相關(guān)[30-31]。VFA是反芻動(dòng)物能量利用的主要形式，主要包括乙酸、丙酸和丁酸，這3種酸約占瘤胃發(fā)酵揮發(fā)性脂肪酸總產(chǎn)量的95%。VFA與反芻動(dòng)物的能量代謝有直接關(guān)系，TVFA氣量的提高表明底物消化率的上升。pH受到VFA及一些代謝產(chǎn)物影響，瘤胃pH可反映瘤胃中飼糧的發(fā)酵程度，主要受飼糧品質(zhì)、唾液分泌、瘤胃滲透壓、瘤胃內(nèi)VFA的氣量等因素的影響[32]。NH3-N是由瘤胃氮代謝中外源蛋白質(zhì)和內(nèi)源含氮物質(zhì)降解產(chǎn)生的氨基酸在適宜的pH條件下脫氨基產(chǎn)生的，是瘤胃微生物合成微生物蛋白質(zhì)的重要原料，瘤胃NH3-N含量受飼糧中蛋白質(zhì)等含氮養(yǎng)分在瘤胃中的降解速度和微生物對(duì)NH3-N攝取與利用速度的影響，所以NH3-N含量可反映飼糧中蛋白質(zhì)降解與合成的平衡關(guān)系。試驗(yàn)中，復(fù)合組與尿素組48 h體外產(chǎn)氣量高于碳酸氫鈉組，復(fù)合組體外產(chǎn)氣量高于尿素組，乙酸、丙酸、丁酸及TVFA氣量也表現(xiàn)為復(fù)合組高于尿素組，碳酸氫鈉組最低，進(jìn)一步驗(yàn)證了復(fù)合組秸稈營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的降解率高于尿素組和碳酸氫鈉組，分析原因可能與復(fù)合組NDF含量的降低有關(guān)。飼糧在體外發(fā)酵的總產(chǎn)氣量及甲烷(CH4)、CO2、VFA產(chǎn)量與NDF含量呈顯著的負(fù)相關(guān)，與非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量呈顯著正相關(guān)，秸稈經(jīng)堿化氨化復(fù)合處理后，NDF含量下降，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)疏松，增加了碳源，有利于微生物的發(fā)酵，尿素為其提供氮源，使微生物(主要是細(xì)菌及原蟲)數(shù)量增加、活性提高，促進(jìn)了秸稈DM及纖維的降解，碳水化合物降解為VFA，產(chǎn)生CH4、CO2，增加了體外產(chǎn)氣量。趙廣永等[33]采用不同水平(0、2%、4%、6%、8%)尿素處理稻草進(jìn)行體外瘤胃發(fā)酵試驗(yàn)，隨著尿素水平的增加，堿性逐漸增強(qiáng)，秸稈NDF含量降低，體外產(chǎn)氣量及TVFA、乙酸產(chǎn)量顯著提高，此研究與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。試驗(yàn)中，經(jīng)尿素和碳酸氫鈉復(fù)合處理后，小麥秸稈體外發(fā)酵液中NH3-N產(chǎn)量并未提高，而是顯著降低，原因可能是麥秸纖維性物質(zhì)消化率的提高增加了碳源的供給，使菌體蛋白質(zhì)合成量的增加，促進(jìn)生成了蛋白質(zhì)?；粑逆嫉萚34]研究過氧化氫與尿素復(fù)合處理小麥秸稈時(shí)也有類似發(fā)現(xiàn)。乙酸/丙酸是衡量微生物發(fā)酵模式的參數(shù)，3個(gè)組乙酸/丙酸差異不顯著，說明3種處理的秸稈沒有改變瘤胃發(fā)酵模式，均以乙酸發(fā)酵為主；另外，試驗(yàn)中pH維持在6.85～6.87，3個(gè)組pH差異不顯著，纖維素酶均在適宜的pH范圍(6.5～7.0)內(nèi)[35]，此結(jié)果與歷磊[36]研究的用不同添加量碳酸氫鈣-尿素復(fù)合處理的花生藤經(jīng)體外模擬瘤胃發(fā)酵72 h后pH均差異不顯著的報(bào)道基本一致。

4 結(jié) 論

① 復(fù)合組麥秸CP含量比碳酸氫鈉組和尿素組分別提高了107.80%和10.62%，NDF、HCEL含量分別降低3.02%和1.58%、8.14%和2.80%。

② 不同厭氧堿化處理對(duì)麥秸超微結(jié)構(gòu)的破壞程度表現(xiàn)為復(fù)合組>尿素組>碳酸氫鈉組，堿液對(duì)麥秸組織的侵蝕力度表現(xiàn)為厚壁細(xì)胞>薄壁細(xì)胞>維管束。

③ 復(fù)合組麥秸48 h的DMD、NDFD及ADFD比碳酸氫鈉組分別提高了20.79%、21.45%及15.47%，比尿素組分別提高了8.94%、5.93%及5.21%，復(fù)合組體外產(chǎn)氣量、VFA產(chǎn)量顯著提高，NH3-N產(chǎn)量明顯降低，不同厭氧堿化處理的麥秸未改變瘤胃發(fā)酵的pH和發(fā)酵模式。