正交試驗(yàn)研究稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯養(yǎng)分的變化

■戚如鑫 歐陽(yáng)佳良 陳逸飛 張振斌 吳詩(shī)樵 章世元 王夢(mèng)芝

（揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州225009）

江蘇省的農(nóng)業(yè)相對(duì)較發(fā)達(dá)，在2009年時(shí)，江蘇省的耕地面積就已經(jīng)達(dá)到了468.8 萬(wàn)公頃，且農(nóng)作物的的播種面積也達(dá)到了755.8 萬(wàn)公頃，其中主要種植物為小麥、水稻、油菜籽、玉米等農(nóng)作物[1]。但是根據(jù)平英華[2]的報(bào)道可以發(fā)現(xiàn)，在江蘇省的秸稈資源利用情況中，直接廢棄或焚燒秸稈約占30%，秸稈作為生活燃料及能源所用約占30%，飼料化所用的秸稈約占16%，秸稈飼料化利用率較低。因此，江蘇省的農(nóng)作物秸稈的飼料化利用率有待提升。尾菜即蔬菜廢棄物是一種容易被浪費(fèi)的資源，常見于田間和農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等地，尾菜通常會(huì)被視為廢棄物而被隨意丟棄，且尾菜具有一定的養(yǎng)分。就揚(yáng)州地區(qū)而言，2015年預(yù)計(jì)蔬菜廢棄物產(chǎn)量約為406 764.6～1 362 661.41 t[3]。因此，如若長(zhǎng)期不及時(shí)利用尾菜資源不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，還會(huì)產(chǎn)生資源的浪費(fèi)。對(duì)尾菜和秸稈進(jìn)行混合青貯不僅可以有效的提升秸稈和尾菜資源的利用率，還可以在一定程度上保存飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，且在水分方面，水分含量較高的尾菜和水分含量較低的秸稈可以形成互補(bǔ)[4]，在養(yǎng)分方面，纖維含量較高的秸稈和纖維含量較低的尾菜也可以形成互補(bǔ)。在青貯中添加適量纖維素酶不僅可以在一定程度上降解植物的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)還可以提升青貯的可溶性碳水化合物含量，為乳酸菌提供更多的底物，進(jìn)而在一定程度上促進(jìn)乳酸菌發(fā)酵[5]。邵建寧等[6]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌和發(fā)酵乳桿菌不僅產(chǎn)酸能力強(qiáng)，而且還是青貯廢棄白菜葉、青筍葉效果較好的菌株。穆勝龍等[7]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在甘蔗尾青貯中添加植物乳桿菌或布氏乳桿菌均能提升青貯品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性，且植物乳桿菌效果更優(yōu)。陳凌華等[8]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在稻秸青貯中同時(shí)添加酶制劑和乳酸菌可提高稻秸青貯品質(zhì)；李靜等[9]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在稻草青貯中同時(shí)添加纖維素酶和乳酸菌的青貯效果優(yōu)于單獨(dú)添加纖維素酶或乳酸菌；席興軍等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在玉米秸稈青貯中同時(shí)添加纖維素酶和乳酸菌可以明顯提高青貯品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。由于目前稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的研究較少，因此本研究旨在通過正交試驗(yàn)法探討不同秸稈尾菜比例、不同植物乳桿菌添加量、不同纖維素酶添加量對(duì)稻草秸稈和白菜尾菜混合青貯的養(yǎng)分的影響，并篩選出較適宜的組合方案，以期提高稻草秸稈和白菜尾菜這兩種農(nóng)業(yè)廢棄物的利用率，將其變廢為寶，同時(shí)也為稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯提供一定的理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用稻草秸稈和白菜尾菜在2017年10月份別采自于江蘇省揚(yáng)州大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)牧場(chǎng)和江蘇省揚(yáng)州市東花園農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。試驗(yàn)所用的植物乳桿菌和纖維素酶均購(gòu)于廣州綠輝生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用L9（34）四因素三水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將秸稈尾菜比例（4∶6，5∶5，6∶4）、植物乳桿菌添加量（0.030、0.035、0.040 g/kg）和纖維素酶添加量（0.20、0.25、0.30 g/kg）進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，共9 個(gè)試驗(yàn)組。每組設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

1.2.2 青貯飼料的制作及樣品的采集

將采集到的稻草秸稈和白菜尾菜分別切至2～3 cm后，將稻草秸稈和白菜尾菜及菌劑按試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的比例和添加量進(jìn)行添加和混合，將混合后的樣品裝入青貯袋中，并用美吉斯真空機(jī)進(jìn)行真空處理，于室溫條件下進(jìn)行青貯，并于45 d后進(jìn)行開封采樣。

1.3 測(cè)定的指標(biāo)與方法

試驗(yàn)樣品于青貯45 d后開封采集，于揚(yáng)州大學(xué)草食動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)代謝與調(diào)控研究室內(nèi)進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。將樣品于烘箱65 ℃干燥至恒重后，將干燥后的樣品用微型植物樣品粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎并過40目篩后用自封袋密封保存待測(cè)。參考張麗英[11]的《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》（第三版）測(cè)定樣品中的干物質(zhì)（DM）、粗蛋白質(zhì)（CP）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、粗灰分（Ash）的含量。參考Owens等[12]的蒽酮—硫酸比色法進(jìn)行可溶性碳水化合物（WSC）含量的測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用極差分析法分析各影響因素的主次順序，并求得最優(yōu)組。

2 結(jié)果

2.1 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的干物質(zhì)含量

表1 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯干物質(zhì)含量分析

由表1 可知，干物質(zhì)含量的極差R 分別為13.23（秸稈和尾菜質(zhì)量比）＞0.89（植物乳桿菌）＞0.88（纖維素酶），通過正交分析得出最優(yōu)組合為：秸稈和尾菜質(zhì)量比6∶4，植物乳桿菌添加量0.030 g/kg，纖維素酶添加量0.30 g/kg。表1 中第7 組的干物質(zhì)含量為35.66%，是所有處理組中干物質(zhì)含量最高的組，且第7組的各因素的比例和添加量與正交分析的最優(yōu)組相同。

2.2 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的粗蛋白質(zhì)含量

表2 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯粗蛋白質(zhì)含量分析

由表2 可知，粗蛋白質(zhì)含量的極差R 分別為1.24（秸稈和尾菜質(zhì)量比）＞0.30（纖維素酶）＞0.15（植物乳桿菌），通過正交分析得出最優(yōu)組為：秸稈和尾菜質(zhì)量比4∶6，植物乳桿菌添加量0.030 g/kg，纖維素酶添加量0.20 g/kg。在表2 中，第1 組的粗蛋白質(zhì)含量為7.66%，是所有組中粗蛋白質(zhì)含量最高的組，且第1組的各因素的比例和添加量與正交分析的最優(yōu)組相同。

2.3 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的中性洗滌纖維含量

由表3可知，中性洗滌纖維含量的極差R分別為8.48（秸稈和尾菜質(zhì)量比）＞1.54（植物乳桿菌）＞1.29（纖維素酶），通過正交分析得出最優(yōu)組為：秸稈和尾菜質(zhì)量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.030 g/kg、纖維素酶添加量0.25 g/kg。在表3中，第2組的中性洗滌纖維含量為51.79%，是所有組中中性洗滌纖維含量最低的組，其次是第1組。在第2組的各因素中，除植物乳桿菌添加量0.035 g/kg與正交分析的最優(yōu)組不同外，秸稈和尾菜質(zhì)量比4∶6，纖維素酶添加量0.25 g/kg這兩個(gè)因素與正交分析的最優(yōu)組相同。在第1組的各因素中，除纖維素酶添加量0.20 g/kg 與正交分析的最優(yōu)組不同外，秸稈和尾菜質(zhì)量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.030 g/kg這兩個(gè)因素與正交分析的最優(yōu)組相同。

表3 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯中性洗滌纖維含量分析

2.4 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的酸性洗滌纖維含量

由表4可知，酸性洗滌纖維含量的極差R分別為4.92（秸稈和尾菜質(zhì)量比）＞1.19（纖維素酶）＞0.96（植物乳桿菌），通過正交分析得出最優(yōu)組為：秸稈和尾菜質(zhì)量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.040 g/kg、纖維素酶添加量0.25 g/kg。在表4 中，第2 組的酸性洗滌纖維含量為31.56%，是所有組中酸性洗滌纖維含量最低的組，其次是第3 組。在第2 組的各因素中，除植物乳桿菌添加量0.035 g/kg 與正交分析的最優(yōu)組不同外，秸稈和尾菜質(zhì)量比4∶6、纖維素酶添加量0.25 g/kg 這兩個(gè)因素與正交分析的最優(yōu)組相同。在第3組的各因素中，除纖維素酶添加量0.30 g/kg與正交分析的最優(yōu)組不同外，秸稈和尾菜質(zhì)量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.040 g/kg 這兩個(gè)因素與正交分析的最優(yōu)組相同。

表4 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯酸性洗滌纖維含量分析

2.5 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的粗灰分含量

由表5可知，粗灰分含量的極差R分別為0.74（秸稈和尾菜質(zhì)量比）＞0.17（植物乳桿菌）＞0.16（纖維素酶），通過正交分析得出最優(yōu)組為：秸稈和尾菜質(zhì)量比6∶4，植物乳桿菌添加量0.035 g/kg，纖維素酶添加量0.20 g/kg。在表5 中，粗灰分含量最低的是第7 組為9.76%，其次是第8 組為9.88%，且正交分析最優(yōu)組的各因素的比例和添加量與第8組相同。

2.6 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的可溶性碳水化合物含量

由表6可知，可溶性碳水化合物的極差R分別為0.41（秸稈和尾菜質(zhì)量比）＞0.27（纖維素酶）＞0.20（植物乳桿菌），通過正交分析得出最優(yōu)組為：秸稈和尾菜質(zhì)量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.040 g/kg、纖維素酶添加量0.25 g/kg。在表6 中，第2 組的可溶性碳水化合物含量為2.20%，是所有組中可溶性碳水化合物含量最高的組，其次是第3組。在第2組的各因素中，除植物乳桿菌添加量0.035 g/kg與正交分析的最優(yōu)組不同外，秸稈和尾菜質(zhì)量比4∶6、纖維素酶添加量0.25 g/kg這兩個(gè)因素與正交分析的最優(yōu)組相同。在第3 組的各因素中，除纖維素酶添加量0.30 g/kg與正交分析的最優(yōu)組不同外，秸稈和尾菜質(zhì)量比4∶6、植物乳桿菌添加量0.040 g/kg這兩個(gè)因素與正交分析的最優(yōu)組相同。2.7 綜合平衡法分析

表5 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯粗灰分含量分析

表6 稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯可溶性碳水化合物含量分析

表7 綜合平衡法分析結(jié)果

經(jīng)綜合平衡法分析發(fā)現(xiàn)（見表7），當(dāng)秸稈和尾菜質(zhì)量比為4∶6時(shí)有利于稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的粗蛋白質(zhì)、可溶性碳水化合物含量的提升，且有利于降低青貯中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量。因此稻草秸稈和白菜尾菜最優(yōu)質(zhì)量比為4∶6，這與任海偉等[13]對(duì)玉米秸稈與廢棄白菜混合青貯研究中的得出的適宜玉米秸稈與廢棄白菜質(zhì)量比21∶27相似。

在稻草秸稈和白菜尾菜混合青貯中加入0.030 g/kg的植物乳桿菌有利于降低干物質(zhì)含量的損失、提升粗蛋白質(zhì)含量、降低中性洗滌纖維含量；加入0.25 g/kg的纖維素酶有利于降低中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量、提升可溶性碳水化合物含量。

3 討論

3.1 不同試驗(yàn)因素對(duì)稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯干物質(zhì)和粗蛋白質(zhì)含量的影響

本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，青貯干物質(zhì)含量隨白菜尾菜比例的降低而提升，且通過表1中的極差分析發(fā)現(xiàn)秸稈和尾菜質(zhì)量比是影響青貯干物質(zhì)含量的重要因素。通過正交分析的結(jié)果也可以發(fā)現(xiàn)，在干物質(zhì)方面最優(yōu)組的秸稈和尾菜質(zhì)量比為6∶4，且從各組的干物質(zhì)含量也可以看出，隨著白菜尾菜比例的降低青貯的干物質(zhì)含量逐漸提升。

青貯飼料中粗蛋白質(zhì)含量越高，青貯品質(zhì)則越好[14]。本試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，青貯粗蛋白質(zhì)含量隨著白菜尾菜比例的提升而提升，表明白菜尾菜的添加有利于提升青貯的粗蛋白質(zhì)含量。且通過表2 中的極差分析發(fā)現(xiàn)，秸稈和尾菜質(zhì)量比是影響青貯粗蛋白質(zhì)含量的重要因素。秸稈和尾菜質(zhì)量比為4∶6 時(shí)，青貯的粗蛋白質(zhì)含量最高，且與秸稈和尾菜質(zhì)量比為6∶4 時(shí)相比，青貯粗蛋白質(zhì)含量提升了1.24個(gè)百分點(diǎn)。

3.2 不同試驗(yàn)因素對(duì)稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯纖維類物質(zhì)的影響

中性洗滌纖維含量會(huì)影響動(dòng)物的采食量，高含量的中性洗滌纖維會(huì)降低飼料的適口性，進(jìn)而使動(dòng)物采食量降低[15]。本研究中，青貯中性洗滌纖維的含量呈現(xiàn)隨白菜尾菜比例的提升而降低的趨勢(shì)，由表3可知，其中1、2、3組的秸稈和尾菜質(zhì)量比均為4∶6，且1、2、3組的中性洗滌纖維含量均低于其他組，且當(dāng)秸稈和尾菜質(zhì)量比為4∶6時(shí)青貯中性洗滌纖維含量與秸稈和尾菜質(zhì)量比為6∶4時(shí)青貯中性洗滌纖維含量相比，降低了8.48個(gè)百分點(diǎn)。說明白菜尾菜的添加有利于降低青貯的中性洗滌纖維的含量，且不同添加量的植物乳桿菌和纖維素酶也影響著青貯的中性洗滌纖維的含量。

酸性洗滌纖維很難被動(dòng)物消化吸收，不屬于有益營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[16]。本試驗(yàn)中，青貯酸性洗滌纖維的含量呈現(xiàn)隨白菜尾菜比例的提升而降低的趨勢(shì)，由表4 可知，其中1、2、3 組的秸稈尾菜質(zhì)量比均為4∶6，且1、2、3 組的酸性洗滌纖維含量均低于其他組，且當(dāng)秸稈和尾菜質(zhì)量比為4∶6時(shí)青貯酸性洗滌纖維含量與秸稈和尾菜質(zhì)量比為6∶4時(shí)青貯酸性洗滌纖維含量相比，降低了4.92個(gè)百分點(diǎn)。這同中性洗滌纖維含量的結(jié)果相似，說明白菜尾菜的添加同樣有利于青貯酸性洗滌纖維含量的降低。

陰法庭等[17]通過飼料油菜與玉米秸稈混合青貯試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著飼料油菜比例的增加，混合青貯中的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且當(dāng)飼料油菜和玉米秸稈比例為7∶3時(shí)中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量最低，本試驗(yàn)結(jié)果與此相似。趙政等[18]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在青貯中，隨著乳酸菌制劑和纖維素酶制劑添加量的增加，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量逐漸下降，本試驗(yàn)結(jié)果與此相似。

3.3 不同試驗(yàn)因素對(duì)稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯粗灰分和可溶性碳水化合物含量的影響

本試驗(yàn)中，青貯粗灰分的含量呈現(xiàn)隨白菜尾菜比例的減少而降低的趨勢(shì)，由表5可知，其中7、8、9組的秸稈和尾菜質(zhì)量比均為6∶4，且7、8、9組的粗灰分含量均低于其他組，說明白菜尾菜比例的減少有利于降低青貯的粗灰分含量。

可溶性碳水化合物不僅是影響青貯的重要因素，還是乳酸菌發(fā)酵的基礎(chǔ)，乳酸菌的增殖也離不開可溶性碳水化合物[19-20]。白菜尾菜在混合青貯中發(fā)揮著提供水分和糖分的重要作用[13]。由表6 可知，第2、3 組的可溶性碳水化合物含量均高于其他組，且第1組的可溶性碳水化合物含量也高于5～9組，且秸稈和尾菜質(zhì)量比為4∶6時(shí)青貯可溶性碳水化合物含量與秸稈和尾菜質(zhì)量比為5∶5時(shí)青貯可溶性碳水化合物含量相比，提升了0.41%。說明隨著白菜尾菜比例的增加，一定程度上有利于提升青貯的可溶性碳水化合物含量，這與任海偉等[13]的研究結(jié)果相似。

4 結(jié)論

①在稻草秸稈和白菜尾菜質(zhì)量比為4∶6，5∶5，6∶4這三個(gè)水平中，白菜尾菜比例的增加不僅在一定程度上有利于提升稻草秸稈和白菜尾菜混合青貯粗蛋白質(zhì)和可溶性碳水化合物的含量，還有利于降低稻草秸稈和白菜尾菜混合青貯中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量，且當(dāng)?shù)静萁斩捄桶撞宋膊速|(zhì)量比為4∶6時(shí)效果最佳。

②當(dāng)?shù)静萁斩捄桶撞宋膊速|(zhì)量比為4∶6、植物乳桿菌添加量為0.030 g/kg、纖維素酶添加量為0.25 g/kg 時(shí)，有利于提升稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的養(yǎng)分。