馬玉林，陳 旭，肖鑒鑫，劉 帥，王靖俊，曹志軍

（中國農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，北京 100193）

我國秸稈資源豐富，年產(chǎn)量可達8.20 億t[1]，以水稻秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈為主，但秸稈資源利用程度較低，造成資源浪費[2]。秸稈在作為反芻動物飼料利用時因其纖維含量較高，導致消化率低，不能被反芻動物較好地利用[3]。因此，秸稈飼料化利用時進行適當?shù)念A處理十分重要。

玉米漿是玉米淀粉生產(chǎn)過程中得到的副產(chǎn)品，富含可溶性蛋白質(zhì)、碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)。將玉米漿添加到干稻秸中進行黃貯，有助于改善秸稈營養(yǎng)價值[4]。氨化秸稈可以增加反芻動物瘤胃微生物對秸稈纖維的接觸面積，同時可以保證反芻動物在采食大量的精料時還可以維持瘤胃pH 環(huán)境，使得瘤胃微生物有一個良好的生長環(huán)境[5]。酶制劑能夠?qū)⒔斩捴械拇掷w維降解為單糖，解決秸稈飼料中粗纖維含量過高的問題[6]，同時添加乳酸菌與酶制劑可促進乳酸菌快速繁殖，使pH 迅速下降，抑制有害微生物的活性，減少干物質(zhì)損失，提高秸稈營養(yǎng)價值[7]。

本試驗采用裹包制作工藝，探究氨化和微貯對秸稈營養(yǎng)成分和體外消化率的影響，尋找出秸稈最適的預處理方式，以期提高秸稈的營養(yǎng)價值，為秸稈飼料化利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 水稻秸稈取自河南省信陽市固始縣郊區(qū)農(nóng)田，粉碎至3～5 cm。水稻秸稈營養(yǎng)成分見表1。尿素（總氮含量≥46%，氨揮發(fā)抑制率≥5%）購自河南手拉手肥業(yè)有限公司，總氮含量和氨揮發(fā)抑制率為產(chǎn)品分析保證值。玉米漿購自河南焦作市豫新藥輔有限公司，營養(yǎng)成分均為產(chǎn)品分析保證值（表1）。乳酸菌（活菌數(shù)含量≥1.0×1011CFU/g）購自和美科盛生物技術(shù)有限公司。酶制劑為纖維素酶（≥1.4萬U/g）和木質(zhì)素酶（≥0.8萬U/g），購自布蘭格生物技術(shù)有限公司。有效微生物（EM）菌液（有效菌含量≥1.0×1011CFU/g）由河南鑄林農(nóng)業(yè)有限技術(shù)公司提供。

1.2 試驗設(shè)計 設(shè)置EM 菌液對照組（E）、玉米漿+乳酸菌組（CL）、9%玉米漿+5%尿素組（9C5U）、纖維素酶+乳酸菌組（CEL）4 組，每個處理組制作3個裹包重復。EM 菌液按秸稈鮮重的5%添加后，加水將水分含量調(diào)整至60%；CL 組將玉米漿和水稻秸稈按鮮重1:3 混合后，按每千克水稻秸稈噴灑50 mL 活化后復合乳酸菌液，使初始乳酸菌數(shù)量達到1×108CFU/g，最后將水分含量調(diào)整為60%；9C5U 組將玉米漿和尿素分別按秸稈鮮重9%和5%添加，水分含量調(diào)整為45%；CEL 組在水稻秸稈中按2.5 g/t 和2.5 g/t 分別添加纖維素酶和乳酸菌制劑，最后加水使水分含量調(diào)整為65%。

表1 試驗材料化學成分分含量（干物質(zhì)基礎(chǔ)） %

1.3 裹包制作 由于水稻秸稈吸水性較差，在將其投入揉絲機之前充分讓其吸水，然后經(jīng)揉絲機粉碎揉絲后通過傳輸帶運向裹包機，傳送帶邊上各設(shè)3 個連接自來水的噴頭，用來調(diào)節(jié)含水量。另準備一個大鐵桶，提前將各處理試劑原料用水調(diào)和后裝入大鐵桶，距離裹包機較近的傳送帶末端設(shè)2 個噴頭連接大鐵桶，將調(diào)和好的試劑原料噴入到水稻秸稈中，用壓捆機進行打捆，形成直徑50 cm、高度60 cm 的圓柱形，之后用5 層拉伸膜裹包，每個處理組制作1 000 個裹包，每個裹包平均重50 kg。置于室外露天存放，發(fā)酵60 d 后取各處理樣品進行檢測和分析。

1.4 測定指標及方法 原料樣品在65℃鼓風干燥機中烘48 h，再經(jīng)篩孔為1 mm 粉碎機粉碎。然后根據(jù)張麗英[8]的方法測定樣品DM、CP。根據(jù)Van Soest 等[9]所描述的方法使用ANKOM 2000i 全自動纖維分析儀測定樣品NDF、ADF 含量。使用ANKOMXT15 全自動脂肪提取儀檢測EE。將飼料樣品放在馬弗爐中550℃下灼燒30 min測定Ash 含量。

1.5 飼養(yǎng)管理及樣品采集

1.5.1 試驗動物飼養(yǎng)管理 瘤胃液來自3 頭裝有永久性瘺管的荷斯坦奶牛。每天飼喂3 次（07:30、14:30、18:30）。基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)成分見表2。

1.5.2 樣品采集 收集足夠的瘤胃液，置于經(jīng)39℃預熱并充滿二氧化碳的塑料瓶內(nèi)，混合均勻后用4 層紗布過濾，整個操作過程嚴格厭氧。

表2 瘺管奶?；A(chǔ)日糧組成和營養(yǎng)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

準確稱取樣品0.5 g 作為底物置于150 mL 厭氧發(fā)酵瓶，加入25 mL 瘤胃液和50 mL 緩沖液，通入氮氣排出空氣后塞緊瓶塞，并通過64 通路AGRS-Ⅲ型微生物發(fā)酵微量產(chǎn)氣自動記錄儀，實時測定微生物發(fā)酵累積產(chǎn)氣量，每種樣品設(shè)置10 個重復，在39℃恒溫厭氧條件下連續(xù)培養(yǎng)72 h。

72 h 發(fā)酵終止時，可將發(fā)酵瓶上的氣路連接輸液針頭取下后，將所取出的所有發(fā)酵瓶置于冰水中（冰水量以發(fā)酵瓶不出現(xiàn)漂浮為宜）。將發(fā)酵瓶中所有內(nèi)容物，輕輕搖勻后，導入已知重量的尼龍袋中，收集濾液并立即測定pH 后可進行發(fā)酵液取樣；底物發(fā)酵殘渣連同尼龍袋，用自來水進行漂洗，直至漂洗水至無色，取出烘干至恒重（65℃，72 h），取出置于干燥器冷卻至室溫后立即稱重。采用差減法計算發(fā)酵后干物質(zhì)消失率（IVDMD），發(fā)酵殘渣亦可用于NDF、ADF 測定，并計算體外中性洗滌纖維消化率（IVNDFD）、體外酸性洗滌纖維消化率（IVADFD）。

產(chǎn)氣動力學模型：

GPt=A/[1+（C/t）B]

式中，GPt表示累積產(chǎn)氣量（mL/g DM），A 表示理論最大產(chǎn)氣量（mL/g DM），B 表示曲線平滑參數(shù)，C 表示到1/2 理論最大產(chǎn)氣量的時間（h）。

1.6 統(tǒng)計分析 采用Excel 2007 整理數(shù)據(jù)，利用SPSS 24.0 進行方差分析，用Duncan's 多重比較方法比較。當P＜0.05 作為顯著性分析依據(jù)。

2 結(jié)果分析

2.1 不同處理對水稻秸稈營養(yǎng)成分的影響 由表3 可知，不同處理組之間水稻秸稈DM 含量沒有顯著差異。CL組、9C5U 組和CEL 處理組水稻秸稈CP 極顯著高于E組，其中CL 處理組水稻秸稈CP 含量最高。9C5U 處理組水稻秸稈NDF 和ADF 含量均顯著低于E 組。各處理組水稻秸稈Ash 和EE 含量沒有顯著差異。

表3 不同處理對水稻秸稈營養(yǎng)成分的影響（干物質(zhì)基礎(chǔ)） %

2.2 不同處理對水稻秸稈體外發(fā)酵消化率的影響 由表4 可知，不同處理組之間各營養(yǎng)物質(zhì)體外消化率之間存在顯著差異，其中9C5U 處理組IVDMD、IVNDFD、IVADFD 均處于最高水平。

2.3 不同處理對水稻秸稈體外發(fā)酵72 h GP 的影響 由圖1 可以見，隨著發(fā)酵時間的延長，各處理組的GP 均呈上升趨勢，發(fā)酵后期GP 趨于平緩；72 h 的GP 排序為9C5U＞CL＞CEL＞E。

表4 不同處理對水稻秸稈體外發(fā)酵消化率的影響 %

2.4 不同處理對水稻秸稈體外發(fā)酵參數(shù)的影響 由表5可知，不同處理對水稻秸稈體外瘤胃液pH 有極顯著影響，其中CL 處理組pH 低于E 組，且處于最低水平。9C5U 組氨態(tài)氮含量極顯著低于其他組。9C5U 處理組乙酸含量顯著高于E 組，且處于最高。CL 組、9C5U組和CEL 組丙酸和總揮發(fā)酸含量顯著高于E 組。各處理組丁酸含量沒有顯著差異。

表5 不同處理對水稻秸稈體外瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

2.5 不同處理對水稻秸稈產(chǎn)氣動力學參數(shù)的影響 由表6 可知，9C5U 組72 h 的GP、A 值均極顯著高于E 組，且處于最高。CL 組體外發(fā)酵C 值極顯著小于E 組。

表6 不同處理對水稻秸稈產(chǎn)氣動力學參數(shù)的影響

3 討 論

3.1 不同處理對水稻秸稈營養(yǎng)成分的影響 本試驗結(jié)果表明，氨化和微貯能顯著提高秸稈CP 含量，降低NDF和ADF 含量；CL 組、9C5U 組和CEL 組水稻秸稈中CP含量顯著高于E 組。CL 組CP 含量高于E 組，一方面可能是乳酸菌發(fā)酵時主要消耗可溶性糖類物質(zhì)，快速降低pH，有效抑制了有害微生物和蛋白質(zhì)降解酶的活性[10]，另一方面可能是由于玉米漿自身蛋白質(zhì)含量較高[11]。秸稈經(jīng)尿素處理后，一方面秸稈中的木質(zhì)素與纖維素、半纖維素之間的脂鍵被打斷，破壞其鑲嵌結(jié)構(gòu)，細胞壁中纖維性物質(zhì)通過吸附作用與尿素等大分子結(jié)合[12]，另外一方面，玉米漿有固氮作用，玉米漿和尿素混合可以提高氮在秸稈中的留存率[13]，進而提高了秸稈中CP含量。劉凱玉等[14]用5%尿素處理水稻秸稈，顯著提高了水稻秸稈中CP 含量，與本試驗結(jié)果相一致。此外，本試驗中CEL 組CP 含量高于E 組，原因可能是乳酸菌數(shù)量增加可以迅速降低pH，抑制了有害菌對含氮化合物的降解，同時酶制劑可以分解秸稈中細胞壁的特殊結(jié)構(gòu)，釋放出細胞內(nèi)容物，增加了秸稈中可溶性糖含量，為乳酸菌的生長提供了營養(yǎng)物質(zhì)[15]，進而改善了水稻秸稈營養(yǎng)價值。本試驗中9C5U 組和CL 組水稻秸稈NDF和ADF 含量低于E 組，可能由于氨化處理破壞了秸稈纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使纖維之間的氫鍵結(jié)合變?nèi)鮗16]，且復合乳酸菌中的布氏乳酸菌繁殖產(chǎn)生阿魏酸酯酶，此酶可以水解木質(zhì)素和半纖維素之間的阿魏酸酯鍵，破壞秸稈的纖維結(jié)構(gòu)，從而降低了秸稈中NDF 和ADF 含量[17]。

3.2 不同處理對水稻秸稈體外消化率的影響 本試驗中，CL 組和9C5U 組水稻秸稈DM、NDF 和ADF 體外消化率顯著高于E 組，可能是由于秸稈經(jīng)尿素處理后纖維結(jié)構(gòu)蓬松，增加了瘤胃纖維分解菌的附著面積[18]，提高了水稻秸稈NDFD 和ADFD。王佳堃等[19]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈中的二氧化硅含量與DMD 呈負相關(guān)，水稻秸稈經(jīng)氨化處理可以降低秸稈中的二氧化硅含量，使水稻秸稈DMD 提高。而且秸稈IVNDFD 和NDF 呈顯著的負相關(guān)[20]，9C5U 組水稻秸稈中NDF 含量最低，IVNDFD高于其他處理組。添加乳酸菌可以改善秸稈的發(fā)酵品質(zhì)，抑制有害微生物的活性，使得秸稈中營養(yǎng)物質(zhì)的損失較少，進而提高了水稻秸稈的IVDMD、IVNDFD 和IVADFD[21]。Harrison 等[22]研究表明，添加乳酸菌可以有效提高混合飼草的IVDMD 和IVNDFD。Menke 等[23]研究發(fā)現(xiàn)，飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)的消化率和體外培養(yǎng)的產(chǎn)氣量呈正相關(guān)關(guān)系，每單位發(fā)酵物料產(chǎn)生的氣體量反映了秸稈的發(fā)酵水平。這表明經(jīng)過氨化處理的秸稈在瘤胃中更有利于發(fā)酵，這與本試驗研究結(jié)果一致，9C5U 組72 h 的 GP 顯著高于E 組，且高于其他處理組。李菲菲等[17]研究表明，布氏乳桿菌可以有效抑制發(fā)酵過程中秸稈營養(yǎng)物質(zhì)的損失，處理后的秸稈向瘤胃微生物提供更多的營養(yǎng)成分，能顯著提高秸稈NDF 降解率，與本試驗中CL 組IVNDFD 顯著高于對照組的結(jié)果一致。

3.3 不同處理對水稻秸稈體外發(fā)酵參數(shù)的影響 瘤胃內(nèi)產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸主要源自瘤胃微生物對秸稈中營養(yǎng)物質(zhì)的降解。揮發(fā)性脂肪酸為反芻動物提供機體所需能量的70%～80%，主要包括乙酸、丙酸和丁酸，乙酸主要是由微生物降解秸稈中的纖維產(chǎn)生，即結(jié)構(gòu)性碳水化合物的分解[24]。丙酸主要是由原蟲對脂肪和淀粉的降解，其與瘤胃內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的消化密切相關(guān)[25]，飼料的消化率與揮發(fā)酸產(chǎn)量呈正相關(guān)，這可能是由于飼料的發(fā)酵程度增加，乙酸含量增加，導致總的揮發(fā)酸含量增加，這與本試驗結(jié)果相一致。

4 結(jié) 論

本試驗結(jié)果表明，對于水稻秸稈（低質(zhì)粗飼料）可以通過氨化和微貯的方式提高CP 含量，降低NDF 和ADF 含量；乳酸菌、玉米漿和尿素混合處理水稻秸稈可以顯著提高水稻秸稈中營養(yǎng)成分的消化率。綜合分析，9%玉米漿和5%尿素混合處理水稻秸稈的效果最佳。