添加丙酸鈣和尿素對玉米秸稈黃貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

王雨瓊， 王敏玲， 周道瑋

(中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長春 130000)

添加丙酸鈣和尿素對玉米秸稈黃貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

王雨瓊， 王敏玲， 周道瑋

(中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長春 130000)

設(shè)置5個(gè)處理組(4%尿素(4U)、0.2%丙酸鈣(0.2CP)、0.4%丙酸鈣(0.4CP)、4%尿素+0.2%丙酸鈣(4U+0.2CP)和4%尿素+0.4% 丙酸鈣(4U+0.4CP))和一個(gè)對照組(CK)，經(jīng)過90 d發(fā)酵處理，測定黃貯飼料的營養(yǎng)成分、pH值、氨態(tài)氮及有機(jī)酸含量，評價(jià)丙酸鈣和尿素對玉米秸稈黃貯發(fā)酵品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，各處理組干物質(zhì)含量差異不顯著；與CK相比，各處理組粗蛋白含量呈上升趨勢，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維均呈現(xiàn)下降趨勢，4U組pH值顯著增加，其他各組pH值顯著降低；含尿素組氨態(tài)氮/總氮顯著高于其他3組；對照組和4U+0.4CP組的乳酸含量顯著低于其他組乳酸含量；含尿素的處理組中乙酸含量顯著高于CK，CP中乙酸顯著低于CK；各組丙酸含量與CK相比顯著增加。綜合評價(jià)，4U+0.2CP處理顯著改善黃貯玉米秸稈發(fā)酵品質(zhì)。

丙酸鈣；尿素；玉米秸稈；發(fā)酵品質(zhì)

中國農(nóng)作物的秸稈資源十分豐富。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2005年中國農(nóng)作物秸稈的產(chǎn)量已高達(dá)8.42×108t[1]，在產(chǎn)糧的東北地區(qū)，豐富的秸稈資源可用作反芻動(dòng)物的粗飼料來源。目前青貯技術(shù)能夠?qū)⑶嗑G植物較好的儲(chǔ)存下來并提高秸稈飼料的營養(yǎng)成分，使秸稈飼料質(zhì)地優(yōu)良，增加適口性和消化利用效率[2]。但是在實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，由于對作物果實(shí)的獲取，黃玉米秸稈的產(chǎn)量巨大，但營養(yǎng)價(jià)值較低，用作反芻動(dòng)物飼料適口性差、消化率較低。因此，在黃貯秸稈用作飼料的制作過程中添加不同功效的添加劑，可改善或增強(qiáng)黃貯飼料發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)成分。丙酸鈣(Calcium Propionate, CP)作為一種新型的動(dòng)物飼料添加劑，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在反芻動(dòng)物的飼料領(lǐng)域中，并被世界衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)批準(zhǔn)作為食品添加劑，并在飼料和醫(yī)藥方面廣泛應(yīng)用[3]。CP在不揮發(fā)、低腐蝕性、耐高溫、酸化等方面具有很大的優(yōu)越性，因此，在飼料添加劑中屬于防腐劑的一種[4]，常應(yīng)用在青貯飼料中。有研究表明，丙酸鈣可有效抑制青貯飼料中的酵母菌和霉菌的活性，阻斷好氧微生物對水溶性碳水化合物的同化作用[5]。尿素也屬于一種飼料添加劑，即營養(yǎng)性飼料添加劑，可增加飼料中的粗蛋白含量，降低青貯物質(zhì)的分解力并增加好氧穩(wěn)定性。目前，對丙酸鈣和尿素的研究主要在飼料防腐、青貯品質(zhì)、預(yù)防畜禽疾病及動(dòng)物生產(chǎn)性能等方面[6-8]。本試驗(yàn)研究了不同丙酸鈣和尿素添加量及兩兩組合方式對玉米秸稈黃貯發(fā)酵品質(zhì)的影響，旨在探求玉米秸稈黃貯時(shí)丙酸鈣和尿素適宜添加量，為優(yōu)質(zhì)黃貯飼料的研究提供一些理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

玉米秸稈來源于吉林省中國科學(xué)院長嶺草地農(nóng)牧生態(tài)研究站，玉米品種為長城799號。在蠟熟期除去雄穗、穗棒及苞葉，將玉米秸稈留置蠟黃期，采集時(shí)留茬30 cm，取上部莖稈并粉碎至2～3 cm后備用。

黃貯裝置為5 L高密度聚乙烯塑料桶(口徑為22 cm，主體直徑為9 cm，高度為21 cm)，購于當(dāng)?shù)厥袌?。添加劑丙酸鈣和尿素均為分析純。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置了6個(gè)處理，分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%尿素(4U)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%的丙酸鈣(0.2CP)，0.4%丙酸鈣(0.4CP)，4%尿素+0.2%丙酸鈣(4U+0.2CP), 4%尿素+0.4%丙酸鈣 (4U+0.4CP)和對照(CK)6個(gè)處理組。每個(gè)處理3次重復(fù)。各組丙酸鈣或尿素的添加量均以黃秸稈鮮質(zhì)量為基礎(chǔ)。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1 黃貯飼料的制作 將粉碎的黃秸稈分層填裝至5 L的高密度聚乙烯塑料桶容器內(nèi)，每填裝一層黃秸稈，即分別噴灑4%尿素，0.2%的丙酸鈣，0.4%丙酸鈣，4%尿素+0.2%丙酸鈣，4%尿素+0.4%丙酸鈣溶液，對照組噴灑等量的蒸餾水，適當(dāng)攪拌并裝滿壓實(shí)，用膠帶密封，室溫下放置90 d時(shí)開封取樣分析，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3.2 黃貯飼料感官評定 參照王富生等[8]研究中的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對黃貯玉米秸稈及對照組玉米秸稈進(jìn)行現(xiàn)場的感官評價(jià)。本單位5人參與現(xiàn)場的感官評價(jià)，其中2名研究員，3名副研究員，主要評定指標(biāo)為發(fā)霉情況、顏色、氣味和質(zhì)地。首先，觀察是否有發(fā)霉情況；其次，觀察黃貯玉米秸稈的顏色：黃綠色或黃褐色品質(zhì)良好，暗綠色品質(zhì)中等，褐色或者黑色品質(zhì)低劣；再次，聞氣味：弱酸或酒香味為良好，酸味較重次之，霉味或酸敗味不可飼用；最后，觀察質(zhì)地：質(zhì)地柔軟濕潤為良好，干燥粗硬為劣質(zhì)。

1.3.3 營養(yǎng)成分測定 干物質(zhì)含量：稱取35 g黃貯飼料樣品，放在65 ℃烘箱內(nèi)45 h后，測定干物質(zhì)(DM)含量。將烘干后的樣品粉碎過40目篩，用于測定粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維 (ADF)。

粗蛋白質(zhì)：采用凱氏定氮法[9]。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維參照GOERING等[10]方法進(jìn)行測定。

1.3.4 pH值、氨態(tài)氮含量及有機(jī)酸測定 pH測定：稱取35 g黃貯飼料樣品，按照m(原料)∶m(蒸餾水)為1∶9的比例混勻后，在4 ℃環(huán)境下浸泡24 h，用濾紙過濾后，放置在-20 ℃條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

pH值用PHS-3C型pH計(jì)測定。

氨態(tài)氮含量測定：采用苯酚-次氯酸比色法[11]。

有機(jī)酸測定：1 mL浸提液與200 μL 25%偏磷酸溶液混合，充分震蕩后，10 000 r·min-1高速離心機(jī)離心10 min，取上清液，應(yīng)用島津氣相色譜儀(GC-14B型)測定，色譜柱為30 m×0.25 mm×0.25 μm毛細(xì)管柱，測定條件為柱溫130 ℃，氣化溫度180 ℃，檢測溫度220 ℃。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行單因子方差分析(ANOVA)和LSD法多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1添加丙酸鈣和尿素對黃貯玉米秸稈感官評定的影響

黃貯玉米秸稈經(jīng)過90 d 的發(fā)酵后，各組的感官評價(jià)結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，CK組出現(xiàn)輕微發(fā)霉現(xiàn)象，貯體呈暗黃色，并散發(fā)出酸味；而其他5個(gè)處理組均未出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象，貯體均呈現(xiàn)淺黃色，質(zhì)地良好，其中0.2CP和0.4CP組只散發(fā)出酸香味，而4U+0.2CP和4U+0.4CP組除酸香味外，還散發(fā)出輕微的氨味。根據(jù)黃貯飼料感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，5個(gè)處理組的黃貯飼料均可評定為良好。

表1 添加丙酸鈣和尿素對黃貯玉米秸稈感官評價(jià)的影響Table 1 Effects of adding calcium propionate and urea on sensory evaluation of yellow storage of corn stalk

2.2添加丙酸鈣和尿素對黃貯玉米秸稈營養(yǎng)成分含量的影響

黃貯玉米秸稈營養(yǎng)成分的測定結(jié)果如表2所示。5個(gè)處理組黃貯玉米秸稈中干物質(zhì)含量與CK組相比均無顯著差異(P>0.05)；5個(gè)處理組黃貯玉米秸稈中粗蛋白含量與對照組相比均有所增加，除0.4CP組和0.2CP組外，其他各組粗蛋白含量均顯著高于對照組(P<0.01)，其中以4U+0.4CP組最高，粗蛋白含量可達(dá)到15.34%。5個(gè)處理組黃貯玉米秸稈中酸性洗滌纖維含量與對照組相比均顯著降低(P<0.01)，但5個(gè)處理組之間無明顯差異(P>0.05)。5個(gè)處理組黃貯玉米秸稈中中性洗滌纖維含量與對照組相比略有降低，除4U+0.2CP組外，其他各組差異均不顯著(P>0.05)。

表2 添加丙酸鈣和尿素對黃貯玉米秸稈營養(yǎng)成分的影響(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 2 Effects of adding calcium propionate and urea on nutrients of yellow storage of corn stalk (DM basis) g·kg-1

注：同列無字母或相同字母表示不同處理間差異不顯著(P>0.05)，不同大寫字母表示處理間差異極顯著(P<0.01)。下同。

Note:The same or no letters show no significant differences among different treatment groups (P>0.05), different capital letters show a great signi-ficant differences (P<0.01). The same as below.

2.3添加丙酸鈣和尿素對黃貯玉米秸稈pH值、氨態(tài)氮含量及有機(jī)酸的影響

黃貯玉米秸稈發(fā)酵品質(zhì)的測定結(jié)果如表3所示。與CK組相比，4U組pH值有所增加，但差異不顯著(P>0.05)，這說明單獨(dú)添加尿素能夠增加黃貯玉米秸稈的pH值；0.2CP 和0.4CP組 pH值極顯著降低(P<0.01)，這說明單獨(dú)添加丙酸鈣能夠降低黃貯玉米秸稈的pH值，且隨著丙酸鈣添加量的提高，降低幅度增大；盡管添加尿素能夠增加黃貯玉米秸稈的pH值，但4U+0.2CP和4U+0.4CP組pH值仍顯著低于CK組(P<0.05)，這說明在丙酸鈣和尿素添加組中丙酸鈣的降低pH值作用占據(jù)主導(dǎo)地位，且4U+0.4CP 組pH值更低，差異極顯著(P<0.01)，也再次驗(yàn)證了高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的丙酸鈣對于降低pH值效果更明顯。

與CK相比，0.2CP 和0.4CP組氨態(tài)氮/總氮無顯著差異(P>0.05)，4U，4U+0.2CP和4U+0.4CP組氨態(tài)氮與總氮比例顯著升高(P<0.01)，且4U+0.2CP和4U+0.4CP組又顯著高于4U組(P<0.01)，這說明添加尿素可以有效提高黃貯玉米秸稈中的氨態(tài)氮/總氮比例，但在丙酸鈣的協(xié)同作用下，效果更顯著(P<0.01)。

與CK相比，4U+0.4CP組乳酸含量下降，但差異不顯著(P>0.05)，而其他4組乳酸含量均顯著升高(P<0.01)，其中4U組乳酸含量最高，這說明單獨(dú)添加尿素和丙酸鈣均能增加乳酸含量。但單獨(dú)添加尿素時(shí)最好，單獨(dú)添加丙酸鈣次之，而尿素和丙酸鈣同時(shí)添加時(shí)乳酸含量增加幅度最小，甚至出現(xiàn)降低趨勢。

與CK相比，0.2CP 和0.4CP組乙酸含量顯著降低(P<0.05)，這說明單獨(dú)添加丙酸鈣能夠降低黃貯玉米秸稈的乙酸含量，且隨著丙酸鈣添加量的提高，降低幅度增大；4U，4U+0.2CP和4U+0.4CP組乙酸含量顯著增高(P<0.05)，這說明添加尿素能夠增加黃貯玉米秸稈的乙酸含量，且促進(jìn)乙酸生成的正效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于丙酸鈣的負(fù)效應(yīng)。

與CK相比，5個(gè)處理組丙酸含量均顯著增高(P<0.05)，且4U+0.2CP，4U+0.4CP組丙酸含量最高，這說明單獨(dú)添加尿素或者丙酸鈣均能顯著增加丙酸含量，且二者協(xié)同作用效果更佳。

表3 添加丙酸鈣和尿素對黃貯玉米秸稈發(fā)酵品質(zhì)的影響 (鮮質(zhì)量基礎(chǔ))Table 3 Effects of adding calcium propionate and urea on fermentation quality of yellowstorage of corn stalk (Fresh weight basis)

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示處理間差異極顯著(P<0.01)。

Note:The different lowercase letters within the same volume show significant differences among different treatment groups (P<0.05), different capital letters show a great significant differences (P<0.01).

3 結(jié)論與討論

在本試驗(yàn)中，由于采用了密封性較好的黃貯容器，因此，各處理組之間黃貯飼料干物質(zhì)含量變化較小。與對照組相比，其他處理組粗蛋白質(zhì)含量顯著增加，尿素與丙酸鈣組合疊加效果顯著，說明丙酸鈣與尿素組合可以改善玉米秸稈黃貯品質(zhì)，這與藏艷運(yùn)等[12]在青貯玉米上研究結(jié)果相似。研究表明，黃貯飼料的粗蛋白含量隨著添加尿素含量的增加呈現(xiàn)上升趨勢[13]。目前，尿素和丙酸鈣在青貯秸稈發(fā)酵中的應(yīng)用較為廣泛。SALEM等[14]在4種樹葉添加尿素、蜜糖和尿素+蜜糖(質(zhì)量比例為1∶1)進(jìn)行青貯發(fā)酵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，樹葉中粗蛋白含量相比對照組分別增加了28.2%，13.2%和15.5%。尿素對青貯秸稈粗蛋白的影響相似于黃貯秸稈。本試驗(yàn)將丙酸鈣與尿素組合發(fā)現(xiàn)，4U+0.4CP處理組的粗蛋白含量顯著增加，原因可能是丙酸鈣能有效抑制細(xì)菌和霉菌繁殖，降低黃貯飼料中好氧菌對營養(yǎng)物質(zhì)的損耗，降低氮的消耗量，進(jìn)而提高了黃貯飼料的粗蛋白含量；另外，尿素可提高粗蛋白含量，同時(shí)使ADF (酸性洗滌纖維) 和NDF(中性洗滌纖維)也呈現(xiàn)下降趨勢，本研究與劉建勇[15]、LESSARD等[16]和王瑩等[17]在尿素對甘蔗梢和玉米秸稈青貯發(fā)酵品質(zhì)影響的研究中得出了相似的結(jié)果。尿素在尿素酶的作用下，分解成氨，氨與黃貯飼料中的水反應(yīng)后電離出氫氧根離子，氫氧根離子破壞了木質(zhì)素與纖維素之間的結(jié)構(gòu)，溶解半纖維素，降低ADF和NDF含量。由此說明，尿素與丙酸鈣組合能夠改善玉米黃貯飼料的營養(yǎng)成分。

在本試驗(yàn)中，添加尿素后pH值升高，尿素與丙酸鈣組合，可有效降低黃貯飼料pH值，這可能是由于丙酸鈣抑制霉菌、丁酸菌等有氧菌活性[18]，促進(jìn)乳酸菌發(fā)酵,降低pH值[19-20]，抵消因添加尿素引起的pH值上升，對蛋白質(zhì)起到一定的保護(hù)作用，因此，尿素與丙酸鈣混合組pH值較單獨(dú)添加尿素組低，但比單獨(dú)添加丙酸鈣pH值高。添加尿素可增加玉米黃貯飼料中的氨態(tài)氮含量，這與VATANDOOST等[21]使用尿素青貯大麥的研究結(jié)果相似。在有機(jī)酸含量測定中，乳酸含量高于其他有機(jī)酸，屬于乳酸型發(fā)酵。向黃貯玉米秸稈中添加尿素，黃貯飼料中的乳酸含量則顯著增加，但是尿素和丙酸鈣同時(shí)添加，4U+0.2CP組乳酸含量顯著高于對照組，而4U+0.4CP組乳酸含量與對照組相比，差異不顯著，此組合對飼料中乳酸含量的變化沒有起到疊加作用。添加丙酸鈣降低飼料中的乙酸含量，提高丙酸含量。尿素與丙酸鈣組合有效增加丙酸含量。

綜上所述，尿素和丙酸鈣在一定程度上改善玉米黃貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)，相比之下，4U與0.2CP的組合更有效提高黃貯飼料的營養(yǎng)成分及發(fā)酵品質(zhì)，有望應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。此外，本試驗(yàn)中，添加丙酸鈣和尿素處理玉米秸稈后，初步對黃貯秸稈發(fā)酵后的營養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，后續(xù)將采用綿羊進(jìn)行動(dòng)物飼喂試驗(yàn)，進(jìn)一步檢驗(yàn)黃貯飼料的營養(yǎng)價(jià)值。

在本試驗(yàn)條件下，綜合考慮，黃貯玉米秸稈中添加4%尿素和0.2%丙酸鈣可提高黃貯飼料粗蛋白含量和乳酸含量，降低中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，乙酸增加量最少，有效提高黃貯飼料發(fā)酵品質(zhì)。

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(責(zé)任編輯：常思敏)

Effectsofaddingcalciumpropionateandureaonfermentationqualityofyellowstorageofcornstalk

WANG Yuqiong, WANG Mingling, ZHOU Daowei

(Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130000， China)

Five treatments of adding different concentration of calcium propionate (CP) and urea (U) (4%urea, 0.2%CP and 0.4%CP, 4%urea+0.2%CP, 4%urea+0.4%CP) and control treatment (CK) were set up to evaluate the effects of adding calcium propionate and urea on fermentation quality of yellow corn stalk silage. The silos were opened after 90 days of ensiling and the fermentation quality was analyzed. The results showed that there was no significant difference in dry matter among all treatments. Compared with the CK, crude protein of all group tended to increase, neutral detergent fiber and acid detergent fiber tended to decrease, pH value of 4U treatments was significantly increased and other treatments was reduced in comparison with the CK; NH3-H/TN of U and U+CP treatments were higher than that of other treatments; Lactic acid in CK was significantly lowered than that of other treatments except for 4U+0.4CP treatment; Acetic acid contents in the urea or U+CP treatments was significantly higher than that of the CK, and acetic acid contents in the CP treatment were significantly lower than that of the CK; Propanoic acid content in all treatments was significantly higher in comparison with the CK. These results suggested that adding 4%urea+0.2%CP to yellow corn stalks could effectively improve corn stalks fermentation quality.

calcium propionate; urea; corn stalks; fermentation quality

2016-12-27

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0500606)

王雨瓊(1987-)，女，吉林長春人，博士研究生，主要從事反芻動(dòng)物營養(yǎng)研究。

周道瑋(1963-)，男，吉林長春人，教授，博士。

1000-2340(2017)05-0662-05

S 816.5

A