發(fā)酵玉米秸稈對育肥羊生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化率及甲烷排放的影響

魏炳棟，邱玉朗，陳 群＊，李 林，李偉忠，王 欣

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧分院，公主嶺136100；2.濰坊學(xué)院，濰坊261061；3.公主嶺市環(huán)保局，公主嶺136100）

發(fā)酵玉米秸稈對育肥羊生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化率及甲烷排放的影響

魏炳棟1，邱玉朗1，陳 群1＊，李 林1，李偉忠2，王 欣3

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧分院，公主嶺136100；2.濰坊學(xué)院，濰坊261061；3.公主嶺市環(huán)保局，公主嶺136100）

摘 要：試驗旨在研究以枯草芽孢桿菌、乳酸菌和酵母菌復(fù)合菌劑發(fā)酵的玉米秸稈對肉羊生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化率及甲烷排放的影響。選用30只健康杜泊×小尾寒羊F1代公羔為試驗動物，隨機分成2組，對照組飼喂未發(fā)酵的玉米秸稈，試驗組以發(fā)酵玉米秸稈替代50%的未發(fā)酵玉米秸稈，精粗比45∶55。結(jié)果表明：復(fù)合微生物發(fā)酵秸稈能夠顯著提高肉羊平均日增重及營養(yǎng)物質(zhì)消化率（P＜0.05）；通過“開放式”呼吸測熱裝置測定甲烷排放量，試驗組肉羊每天甲烷排放量比對照組降低21.5%（P＜0.05），甲烷能降低21.6%（P＜0.05）。以上結(jié)果說明，采用復(fù)合微生物菌劑發(fā)酵玉米秸稈能夠顯著改善秸稈品質(zhì)；飼喂發(fā)酵玉米秸稈可提高肉羊生長性能及營養(yǎng)物質(zhì)消化率，并能降低肉羊甲烷排放量，減少甲烷能損失。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵玉米秸稈，育肥羊，生長性能，消化率，甲烷排放

中國農(nóng)作物秸稈數(shù)量大，種類多，分布廣，每年可產(chǎn)生各類秸稈約7億噸，占全世界秸稈產(chǎn)量的20%～30%，其中糧食作物秸稈約5.8億噸，占秸稈總量的89%，油料作物秸稈占8%，棉花、甘蔗秸稈占3%左右［1］。但秸稈綜合利用的經(jīng)濟性差、商品化和產(chǎn)業(yè)化程度低。據(jù)估計，中國用于飼料的秸稈僅占總量的15%，廢棄或焚燒的秸稈約占總量的33%以上，露天焚燒是目前解決秸稈去向的主要途徑，既浪費了資源也嚴(yán)重污染了大氣環(huán)境，還帶來了一系列的社會問題［2］。秸稈在未經(jīng)任何加工處理時，營養(yǎng)價值極低，粗纖維含量大部分在30%以上，粗蛋白質(zhì)僅為3%～5%，且質(zhì)地粗硬，難以消化，能量利用率極低。因此，充分、合理、有效地利用秸稈是當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大課題。利用微生物發(fā)酵技術(shù)可有效降解秸稈中的木質(zhì)素和纖維素，提高蛋白質(zhì)含量，從而提升秸稈的飼用價值。近些年，關(guān)于微生物發(fā)酵秸稈飼料的研究主要集中在菌種篩選［3－5］、飼用效果［6－8］等方面，對反芻動物甲烷排放、甲烷能損失等影響的研究報道較少。本試驗采用枯草芽孢桿菌、酵母菌和乳酸菌復(fù)合發(fā)酵的方式，研究發(fā)酵玉米秸稈對肉羊生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化率及甲烷排放的影響，旨在為提高秸稈飼用價值、推廣節(jié)能減排的秸稈加工調(diào)制技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1發(fā)酵玉米秸稈的制備及其營養(yǎng)成分測定

玉米秸稈收獲籽實后風(fēng)干，粉碎長度為2～3cm備用?？莶菅挎邨U菌、酵母菌和乳酸菌由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧分院動物營養(yǎng)研究所提供，按2∶2∶1比例混合成發(fā)酵菌液，總菌量≥1×1010CFU／g，加入5%硫酸銨。水與秸稈比例為1∶1，添加制備好的發(fā)酵菌液，攪拌均勻，壓實，封口，在20～25℃條件下發(fā)酵20d后使用。

發(fā)酵結(jié)束后，測定秸稈中的粗蛋白質(zhì)、粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，并采用活菌計數(shù)法測定秸稈中的活菌數(shù)。玉米秸稈發(fā)酵前后營養(yǎng)成分及活菌數(shù)見表1。

表1　微生物發(fā)酵對玉米秸稈營養(yǎng)成分的影響（%，以干物質(zhì)計）Table 1 Effects of microbial fermentation on nutrient composition of corn straw（DM）

1.2試驗動物及日糧

選用30只健康、體重為（22.3±1.3）kg杜泊×小尾寒羊F1代公羔為試驗動物，隨機分成2組（每組15只），單欄飼喂。對照組和試驗組飼喂相同精料，精粗比為45∶55，對照組的粗飼料為未經(jīng)發(fā)酵處理的玉米秸稈，試驗組粗飼料以發(fā)酵秸稈替代50%的未發(fā)酵玉米秸稈。預(yù)試期5d，正試期55d。試驗日糧參考NRC（2007）25kg體重、日增重300g／d綿羊需要量配制全混合日糧。日糧組成及營養(yǎng)水平見表2。

表2　試驗日糧組成及營養(yǎng)水平（%，以干物質(zhì)計）Table 2 Composition and nutrient levels of diets（DM）

1.3飼養(yǎng)管理及消化試驗

試驗羊單欄飼養(yǎng)，每天定量飼喂2次，自由飲水，并對試驗羊的采食量準(zhǔn)確記錄，確保試驗日糧能夠滿足試羊生長且無剩料。在試驗開始第1天和最后1天清晨空腹稱重。

在正試期結(jié)束稱重后，對試驗羊進行消化試驗。消化試驗選用特制的消化籠，采用全收糞法，每日晨飼前取下收糞袋，稱排糞量并做好記錄。將糞樣混合去除毛發(fā)、雜質(zhì)按排糞量10%取樣；另取部分糞樣用10mL 10%H2SO4固氮保存，備測糞氮，其余置于－20℃冷凍保存，連續(xù)收集5d混合。

1.4甲烷測定

試驗羊甲烷排放測定采用吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧分院動物能量代謝實驗室自主研制的“八室并聯(lián)開放式呼吸測熱裝置”進行。該套裝置采用“開放式”氣體通路，集成多氣體傳感數(shù)據(jù)融合，數(shù)據(jù)智能化采集控制，以及氣量變頻調(diào)節(jié)等多項技術(shù)，具有自動化程度高、分析精度高、測試時間長、小室內(nèi)環(huán)境溫度可控等特點。試驗動物在適應(yīng)24h后，連續(xù)測定3d，測定期間，正常飼喂和飲水，當(dāng)小室內(nèi)氣體濃度達到平穩(wěn)時，開始測定CO2及甲烷濃度，每隔3min系統(tǒng)自動記錄1次。甲烷產(chǎn)生量及甲烷能利用下面公式進行計算：

甲烷產(chǎn)生量（L／min）＝排出呼吸室的空氣量（L／min）×室內(nèi)甲烷濃度－進呼吸室的空氣量（L／min）×室外甲烷濃度

甲烷能（KJ／d）＝甲烷排放量（L／d）×39.54（KJ／L）

2 結(jié)果與分析

2.1發(fā)酵玉米秸稈對試驗羊生長性能的影響

由表3可知，試驗結(jié)束時試驗組和對照組育肥羊的體重差異不顯著（P＞0.05），但與對照組相比，試驗組羊平均日增重提高25.5%（P＜0.05）。

表3　發(fā)酵玉米秸稈對試驗羊生長性能的影響Table 3 Effects of fermented corn straw on production performance of fattening sheep

2.2 發(fā)酵玉米秸稈對試驗羊營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響

由表4可知，飼喂微生物發(fā)酵玉米秸稈能夠顯著提高試驗羊DM、CP、NDF和ADF的表觀消化率（P＜0.05），分別較對照組提高12.8%、8.0%、18.8%和18.9%，尤其對NDF和ADF表觀消化率影響較大。

表4　發(fā)酵玉米秸稈對試驗羊營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響（%）Table 4 Effects of fermented corn straw on nutrients apparent digestibility of fattening sheep

2.3發(fā)酵玉米秸稈對試驗羊甲烷排放的影響

由表5可知，與對照組相比，飼喂微生物發(fā)酵玉米秸稈能夠顯著降低試驗羊甲烷排放量及甲烷能（P＜0.05），每天甲烷排放量比對照組降低21.5%，單位代謝體重甲烷排放量降低24.4%，甲烷能降低21.6%。

表5　發(fā)酵玉米秸稈對試驗羊甲烷排放的影響（L／d）Table 5 Effects of fermented corn straw on methane emission from fattening sheep

3 討 論

3.1微生物發(fā)酵對玉米秸稈營養(yǎng)成分的影響

本試驗選用枯草芽孢桿菌、酵母菌和乳酸菌為發(fā)酵菌種，采用復(fù)合發(fā)酵的形式對玉米秸稈進行發(fā)酵。試驗所選微生物可產(chǎn)生纖維降解酶，使秸稈中的纖維素、半纖維素和果膠降解；另外，降解的細胞內(nèi)容物可以被酵母菌和乳酸菌利用，合成菌體蛋白，并產(chǎn)生有機酸等次級代謝產(chǎn)物，同時，在秸稈上黏附了大量的活菌，可以有效提高秸稈的利用效率及適口性。本研究中，經(jīng)微生物復(fù)合發(fā)酵后的玉米秸稈其CP含量增加了1.195倍，干物質(zhì)中CF、NDF和ADF含量分別降低了24.9%、43.0%和38.5%，活菌數(shù)增加了2.1×104倍，顯著改善了秸稈的品質(zhì)?；坌‰p［9］利用乳酸菌等復(fù)合菌種發(fā)酵玉米秸稈，發(fā)酵后秸稈CP含量增加2.34倍，NDF和ADF含量分別降低39.4%和40.1%；韓穎潔［10］利用商業(yè)秸稈發(fā)酵劑（枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌和酵母菌）發(fā)酵玉米秸稈，發(fā)酵后DM、EE及灰分含量未產(chǎn)生顯著變化，但是CP含量增加1.068倍，CF、NDF和ADF含量分別降低20.15%、58.83%和42.32%，這些結(jié)果均與本試驗結(jié)果一致。

3.2發(fā)酵玉米秸稈對試驗羊生長性能的影響

微生物在發(fā)酵過程中能夠充分利用發(fā)酵底物的養(yǎng)分，合成菌體蛋白，顯著提高秸稈中蛋白質(zhì)的含量，從而有效改善秸稈的營養(yǎng)價值。本試驗中，飼喂發(fā)酵玉米秸稈的肉羊日增重顯著提高，但試驗結(jié)束時體重沒有顯著變化。張鳳霞等［11］利用EM制劑及微生物秸稈處理劑發(fā)酵玉米秸稈飼喂肉羊，結(jié)果表明，采食EM制劑和微生物制劑發(fā)酵秸稈的肉羊，其日增重分別比對照組提高14.8%和8%；嚴(yán)平等［12］采用商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵秸稈飼喂育肥羊，結(jié)果表明，試驗組羊日采食量比對照組提高16.7%，日增重提高74.36%，且每增重1kg比對照組節(jié)省精料1.09kg；孔凡虎等［13］試驗結(jié)果表明，采用乳酸菌、酵母菌、絲狀真菌及芽孢桿菌復(fù)合發(fā)酵玉米秸稈，飼喂肉羊后可使其平均日增重提高22.87%。以上試驗結(jié)果均與本試驗結(jié)果相一致，表明微生物發(fā)酵秸稈能夠顯著提高秸稈利用率，促進肉羊生長。

3.3發(fā)酵玉米秸稈對日糧養(yǎng)分表觀消化率的影響

微生物發(fā)酵秸稈過程中分泌的各種酶類能夠有效降解植物細胞壁成分，使得與木質(zhì)素緊密交聯(lián)的半纖維素和纖維素游離出來，同時還可使秸稈中可利用的糖類和其它營養(yǎng)物質(zhì)從細胞壁中釋放出來，從而改善了秸稈的利用率。本試驗中，微生物發(fā)酵玉米秸稈能夠顯著提高育肥羊DM、CP、NDF和ADF的消化率。但微生物發(fā)酵秸稈對營養(yǎng)物質(zhì)消化率影響的報道結(jié)果并不一致。Ganai等［14］給母羊飼喂真菌發(fā)酵的稻草，結(jié)果使母羊粗蛋白質(zhì)消化率降低；韓穎潔［10］研究結(jié)果表明，給肉羊飼喂不同添加比例的微生物發(fā)酵秸稈，各處理組的DM和粗脂肪表觀消化率沒有顯著差異；隨著發(fā)酵秸稈添加比例的增加，NDF、ADF、Ca和P的表觀消化率逐漸升高，但其與對照組相比差異不顯著。Singh等［15］、慧小雙［9］研究結(jié)果表明，飼喂微生物發(fā)酵秸稈能夠顯著提高肉羊或山羊的營養(yǎng)物質(zhì)消化率。以上微生物發(fā)酵秸稈對羊日糧養(yǎng)分消化率不同的影響結(jié)果，可能是由于所選用的發(fā)酵菌種及底物不同造成的。

3.4發(fā)酵玉米秸稈對肉羊甲烷排放的影響

反芻動物排放的甲烷是動物采食過程中飼料在瘤胃內(nèi)正常發(fā)酵產(chǎn)生的。甲烷的產(chǎn)生會降低消化能的轉(zhuǎn)化效率，通常甲烷能的損失占總能的2%～15%；另一方面，甲烷的溫室效應(yīng)是CO2的20～30倍，全球反芻動物每年產(chǎn)生的甲烷量為7.7×107噸，占全球家畜甲烷排放量的97%，占每年大氣甲烷總量的15%，而且每年還以1%的速度遞增［16－17］。反芻動物甲烷排放的測定方法有呼吸室法、面罩法等，其中以呼吸室法測定結(jié)果最為準(zhǔn)確，但由于缺乏專門的儀器設(shè)備，使得相關(guān)研究報道很少。本試驗采用吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧分院自主研制的“八室并聯(lián)開放式呼吸測熱裝置”進行測定，結(jié)果表明微生物發(fā)酵秸稈能夠顯著降低肉羊的甲烷排放及甲烷能的損失。桑斷疾等［18］利用SF6示蹤法研究日糧類型對細毛羊甲烷排放的影響，結(jié)果表明，用玉米青貯完全替代玉米秸稈可使細毛羊的甲烷產(chǎn)量顯著降低；張貴花等［19］利用呼吸面具法研究纖維分解酶處理玉米秸稈對肉牛瘤胃發(fā)酵及養(yǎng)分消化代謝的影響，結(jié)果表明，添加1%纖維分解酶可顯著降低甲烷排放；辛杭書等［20］利用體外產(chǎn)氣法測定不同處理水稻秸稈對牛瘤胃甲烷產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)青貯、氨化和堿化處理水稻秸稈可以不同程度地改變其在體外瘤胃的發(fā)酵模式、甲烷生成以及瘤胃微生物區(qū)系組成，同時發(fā)現(xiàn)青貯和氨化處理模式有利于甲烷減排；李淑娜等［21］利用“開放式”呼吸測熱裝置，測定了多功能復(fù)合發(fā)酵菌劑發(fā)酵玉米秸稈對育肥羊能量代謝的影響，結(jié)果表明該發(fā)酵秸稈可極顯著降低試驗羊的甲烷排放量。以上研究結(jié)果表明，不同方式處理秸稈（微生物發(fā)酵、青貯、氨化、添加纖維素酶等）均能顯著降低反芻動物甲烷排放。

4 結(jié) 論

本試驗中以枯草芽孢桿菌、酵母菌和乳酸菌為發(fā)酵菌種發(fā)酵玉米秸稈，能夠顯著提高玉米秸稈的營養(yǎng)價值；用該發(fā)酵玉米秸稈代替育肥羊日糧中的玉米秸稈，能促進育肥羊生長、提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率并顯著降低甲烷排放量和甲烷能損失。

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（責(zé)任編輯 盧慶萍）

中圖分類號：S816

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1671－7236（2016）12－3200－06

doi：10.16431／j.cnki.1671－7236.2016.12.017

收稿日期：2016－04－21

基金項目：農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項目（2014GB2B100005）；吉林省肉羊產(chǎn)業(yè)體系；吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院重大創(chuàng)新工程項目；濰坊學(xué)院青年科研基金項目（2012Z19）

作者簡介：魏炳棟（1981－），男，甘肅永靖人，博士，副研究員，研究方向：生物飼料，E－mail：weibingdong＠foxmail.com

通信作者：＊陳 群（1969－），男，吉林長春人，研究員，碩士生導(dǎo)師，研究方向：生物飼料開發(fā)與利用，E－mail：chenqun96＠163.com

Effects of Fermented Corn Straw on Production Performance，Nutrients Digestibility and Methane Emission in Fattening Sheep

WEI Bing－dong1，QIU Yu－lang1，CHEN Qun1＊，LI Lin1，LI Wei－zhong2，WANG Xin3
（1.InstituteofAnimalScience，JilinAcademyofAgriculturalSciences，Gongzhuling136100，China；2.WeifangUniversity，Weifang261061，China；3.GongzhulingEnvironmentalProtection Bureau，Gongzhuling136100，China）

Abstract：The objective of this experiment was to study the effects of dietary supplement of fermented corn straw（fermented by bacillus subtilis，lactic acid bacteria and saccharomycetes）on production performance，nutrients digestibility，and methane emission for mutton sheep.30ram lambs（Dorper×Small tailed han sheep，F(xiàn)1）were randomly allotted to two dietary treatments supplemented with 0（control group）and 27.5%fermented corn straw（experimental group），forage－to－concentrate ratio was 45∶55.The results indicated that feeding fermented corn straw could significantly increase the ADG and nutrients digestibility of sheep；the methane emission of experimental group decreased 21.5%compared with control group by using respiration calorimetry unit.In conclusion，microbial fermentation could improve straw quality，and feeding this fermented corn straw could enhance the production performance and nutrients digestibility of mutton sheep，and significantly decrease the methane emission and methane energy.

Key words：fermented corn straw；fattening sheep；production performance；digestibility，methane emission