不同處理方法對玉米秸稈營養(yǎng)成分、物理結(jié)構(gòu)及綿羊瘤胃干物質(zhì)消化率的影響

李九月， 薛樹媛 ， 張海鷹， 王 超， 烏日勒格， 黃 娟

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學院，內(nèi)蒙古呼和浩特010031；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學，內(nèi)蒙古呼和浩特010010）

我國是農(nóng)業(yè)大國， 農(nóng)作物秸稈種類多、 產(chǎn)量大、分布廣，其中玉米秸稈是主要的農(nóng)作物秸稈之一。據(jù)統(tǒng)計，2017 年全年各類農(nóng)作物秸稈總量達9億t，腐爛于田中或者被直接焚燒（王惠等，2018），造成了環(huán)境污染。同時，隨著我國畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，存在著粗飼料短缺的問題。但是由于秸稈資源低蛋白、低能量、高纖維等特點，直接作為飼料存在適口性差、 利用率低、 在瘤胃中的降解率也較低，限制了其在反芻動物粗飼料上的應用，因此近幾年國內(nèi)農(nóng)作物秸稈飼料利用率不足30%。

膨化技術(shù)是現(xiàn)代飼料加工中普遍應用的技術(shù)，是通過將秸稈加水調(diào)質(zhì)后加入擠壓腔，依靠秸稈與擠壓腔中螺套壁及螺桿之間的相互擠壓、摩擦作用，產(chǎn)生熱量和壓力，當秸稈被擠出噴嘴時，壓力驟然下降，從而使秸稈體積膨大的工藝操作。膨化技術(shù)使秸稈纖維素、半纖維素和木質(zhì)素分離，纖維素聚合度下降（張采，2008）。膨化能夠使玉米秸稈還原糖含量明顯升高， 而纖維素的結(jié)晶度明顯下降（楊建中和張俊瑜，2017；寇巍等，2010）。對膨化后的玉米秸稈進行發(fā)酵能夠進一步提高秸稈的營養(yǎng)價值（李國棟，2017）。膨化發(fā)酵后的玉米秸稈中粗蛋白質(zhì)含量明顯高于干秸稈和黃貯， 同時纖維含量低于二者（仲偉光，2019；崔樹和，2016）。本文對玉米秸稈進行膨化后， 用不同方式發(fā)酵處理，對照普通玉米秸稈分析其營養(yǎng)成分、物理結(jié)構(gòu)及綿羊瘤胃干物質(zhì)消化率， 為玉米秸稈膨化發(fā)酵利用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 普通玉米秸稈：玉米籽實收獲后的玉米秸稈。膨化發(fā)酵玉米秸稈：玉米籽實收獲后的玉米秸稈進行粉碎（2 ～3 cm），清除玉米秸稈中的塵土等雜質(zhì)，加入適量水，裝入膨化裝置進行膨化處理， 將其打捆密封發(fā)酵，15 d 后即得膨化發(fā)酵玉米秸稈。膨化菌制劑發(fā)酵玉米秸稈：玉米籽實收獲后的玉米秸稈進行粉碎（2 ～3 cm），清除玉米秸稈中的塵土等雜質(zhì)，加入適量水，裝入膨化裝置進行膨化處理， 接著均勻噴灑秸稈專用發(fā)酵菌制劑， 最后將其打捆密封發(fā)酵，15 d 后即得膨化菌制劑發(fā)酵玉米秸稈。

1.2 試驗動物及飼養(yǎng)管理 試驗動物為體況良好，體重（45.80±3.46）kg 的3 頭裝有永久性瘤胃瘺管的蒙古羊， 在1.3 倍維持需要營養(yǎng)水平下飼養(yǎng)，自由飲水，日糧組成及營養(yǎng)水平見表1（參考中國肉羊飼養(yǎng)標準（版）設計日糧）。

表1 日糧組成及營養(yǎng)水平（風干基礎(chǔ)）

1.3 試驗方法

1.3.1 營養(yǎng)成分的測定 干物質(zhì)（DM）、粗蛋白質(zhì)質(zhì)（CP）、粗灰分（Ash）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、鈣（Ca）、磷（P）的測定參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》中的方法進行（張麗英，2003）。

1.3.2 電鏡掃描物理結(jié)構(gòu) 取部分試驗用普通玉米秸稈、 膨化發(fā)酵玉米秸稈和膨化菌制劑發(fā)酵玉米秸稈，烘干、粉碎、過篩，采用SSX-550 電子顯微鏡掃描觀察結(jié)構(gòu)。

1.3.3 瘤胃干物質(zhì)消化率的測定 將裝有不同玉米秸稈（5 g）的尼龍袋（長10.5 cm、寬8.5 cm、網(wǎng)眼45 μm）通過瘺管投入到綿羊瘤胃中，其中裝有普通玉米秸稈的設為試驗A 組，裝有膨化發(fā)酵玉米秸稈的設為試驗B 組，裝有膨化菌制劑發(fā)酵玉米秸稈的設為試驗C 組，每組3 只瘤胃瘺管的蒙古羊，共9 只綿羊，每只綿羊瘤胃中投放三個平行樣。 在放置48 h 后將尼龍袋取出，立即用清水清洗，切記不能用手搓，直到清洗的水無色為止，放入105 ℃干燥箱進行烘干測量。

1.4 數(shù)據(jù)處理 試驗數(shù)據(jù)利用Excel 進行初步統(tǒng)計分析， 然后利用SPSS 17.0 統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析，結(jié)果以“平均值±標準差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同方法處理的玉米秸稈營養(yǎng)成分分析 由表2 可知，試驗A 組干物質(zhì)含量顯著高于試驗B組和試驗C 組（P＜0.05），試驗B 組顯著高于試驗C 組（P＜0.05）；試驗A 組粗灰分含量高于試驗B 組和試驗C 組，但差異不顯著（P＞0.05），試驗B 組粗灰分高于試驗C 組，但差異不顯著（P＞0.05）；試驗A 組粗蛋白質(zhì)顯著低于試驗B 組和試驗C 組（P＜0.05），試驗B 組和試驗C 組無顯著差異。中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和鈣試驗組之間無顯著差異（P＞0.05）；試驗C 組磷含量顯著高于試驗A 組和試驗B 組（P＜0.05），試驗A 組和試驗B 組無顯著差異（P＞0.05）。

表2 不同方法處理的玉米秸稈營養(yǎng)成分%

2.2 不同方法處理的玉米秸稈電鏡掃描結(jié)構(gòu)通過電子顯微鏡掃描不同處理的玉米秸稈發(fā)現(xiàn)，直接粉碎的普通玉米秸稈，其表面光滑、纖維束狀明顯且結(jié)構(gòu)緊密，并且還有明顯的梗狀結(jié)構(gòu)。膨化發(fā)酵玉米秸稈，原料表面具有明顯孔洞，纖維變得蓬松、柔軟，纖維束細纖維化現(xiàn)象明顯，表明纖維素、 半纖維素與木質(zhì)素之間相互纏繞結(jié)構(gòu)有一定破壞，能夠增大微生物作用面積。膨化菌制劑發(fā)酵玉米秸稈，其纖維素束結(jié)構(gòu)形成明顯溝壑。

2.3 不同方法處理的玉米秸稈在綿羊瘤胃內(nèi)干物質(zhì)消化率的測定 表3 為不同方法處理的玉米秸稈在綿羊瘤胃內(nèi)48 h 干物質(zhì)消化率測定結(jié)果。試驗A 組干物質(zhì)消化率顯著低于試驗B 組和試驗C 組（P＜0.05），試驗B 組干物質(zhì)消化率低于試驗C 組，但差異不顯著（P＞0.05）。

表3 不同方法處理的玉米秸稈在綿羊瘤胃48 h 干物質(zhì)消化率%

3 討論

發(fā)酵處理技術(shù)主要是指應用物理、 化學和生物技術(shù)或綜合應用技術(shù)對秸稈進行加工處理，破壞和分解纖維素等難以利用的成分，提高其營養(yǎng)、飼用價值， 改善其適口性， 增加其消化率和利用率，從而達到利用秸稈等粗飼料的目的。

3.1 不同方式處理對玉米秸稈營養(yǎng)成分的影響常規(guī)營養(yǎng)成分含量的多少是評定粗飼料品質(zhì)的最基本指標，主要包括干物質(zhì)、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、酸性洗滌木質(zhì)素、粗蛋白質(zhì)等，其中干物質(zhì)可以反映飼料營養(yǎng)價值和濃度， 其含量與營養(yǎng)濃度成正相關(guān)； 粗蛋白質(zhì)含量可用來衡量養(yǎng)分在粗飼料制備過程中的流失或保留， 含量越低表明飼料品質(zhì)越差（丁健等，2018）。

榮譽等（2017）研究膨化玉米秸稈、膨化發(fā)酵玉米秸稈、常規(guī)玉米秸稈的營養(yǎng)價值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，膨化后再發(fā)酵的玉米秸稈粗蛋白質(zhì)、 無氮浸出物含量高于膨化玉米秸稈和常規(guī)玉米秸稈，粗纖維、酸性洗滌纖維及中性洗滌纖維含量均低于膨化玉米秸稈和常規(guī)玉米秸稈；干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、纖維、無氮浸出物的表觀消化率， 膨化后再發(fā)酵和發(fā)酵兩組都高于膨化玉米秸稈組和普通玉米秸稈組,差異極顯著（P＜0.01）。本試驗中普通玉米秸稈干物質(zhì)含量顯著低于膨化發(fā)酵玉米秸稈和菌制劑膨化發(fā)酵玉米秸稈， 膨化發(fā)酵玉米秸稈和菌制劑膨化發(fā)酵玉米秸稈的粗蛋白質(zhì)含量顯著高于普通玉米秸稈，丁健等（2018）、榮譽等（2017）研究不同方式處理的玉米秸稈營養(yǎng)成分， 結(jié)果表明膨化發(fā)酵玉米秸稈干物質(zhì)、 粗蛋白質(zhì)含量顯著高于普通玉米秸稈，這與本試驗結(jié)果一致，而本試驗中試驗組之間中性洗滌纖維、 酸性洗滌纖維和鈣含量無顯著差異，與其研究結(jié)果不一致。

3.2 不同方法處理對玉米秸稈物理結(jié)構(gòu)的影響張祖立等（2001a、2001b）研究發(fā)現(xiàn)，膨化后的秸稈對比未膨化的細胞壁松散排列、 細胞間距增大且內(nèi)容物外漏。王宏立等（2007）研究表明，秸稈擠壓膨化后，利用電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，膨化前秸稈細胞排列整齊，細胞結(jié)構(gòu)完整，細胞壁（其主要成分為纖維素）裹著細胞內(nèi)容物；膨化后的秸稈細胞被破壞，細胞壁撕裂變?yōu)樾鯛罾w維，細胞間距拉大，輪廓模糊，細胞內(nèi)容物游離出來。本試驗中膨化發(fā)酵后玉米秸稈纖維變得蓬松、柔軟，纖維束細纖維化現(xiàn)象明顯， 加菌制劑發(fā)酵的膨化玉米秸稈溝壑明顯，與倫曉中（2011）、王宏立等（2007）和張祖立等（2001）的研究結(jié)果基本一致。 可能是膨化處理過程中玉米秸稈在高溫高壓作用下， 秸稈內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到了一定程度的破壞， 這有助于增大與菌制劑的接觸面積，提高秸稈利用效率。

3.3 不同方法處理對玉米秸稈在綿羊瘤胃中干物質(zhì)消化率的影響 寇巍等（2010）研究發(fā)現(xiàn)，膨化后的秸稈會減弱木質(zhì)素的包裹作用， 同時有一部分的纖維素和木質(zhì)素水解， 縮短了微生物對其分解作用，提高秸稈利用率。使用微生物處理膨化發(fā)酵后的玉米秸稈可進一步提高玉米秸稈的利用率。 丁健等（2018）研究不同處理方式的玉米秸稈在牛瘤胃中的消失率，結(jié)果表明，青貯玉米秸稈和發(fā)酵膨化玉米秸稈各營養(yǎng)成分的瘤胃消失率顯著高于常規(guī)玉米秸稈。刁其玉（2005）研究發(fā)現(xiàn)，秸稈在膨化后其緊密結(jié)構(gòu)被破壞， 增大了秸稈內(nèi)纖維物質(zhì)的接觸面積， 從而更利于瘤胃消化液與其結(jié)合。 本試驗膨化發(fā)酵的玉米秸稈和膨化菌制劑發(fā)酵的玉米秸稈在綿羊瘤胃內(nèi)48 h 干物質(zhì)消化率顯著高于普通玉米秸稈，與上述研究結(jié)果一致，可能是玉米秸稈經(jīng)過膨化和發(fā)酵內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到了一定程度的破壞導致。

4 小結(jié)

通過膨化發(fā)酵處理可提高玉米秸稈營養(yǎng)價值，使得秸稈細胞被破壞，易于消化，提高瘤胃內(nèi)干物質(zhì)消化率； 本試驗使用的菌制劑發(fā)酵效果不明顯， 雖然電鏡掃描物理結(jié)構(gòu)纖維素束結(jié)構(gòu)形成明顯溝壑， 瘤胃中干物質(zhì)消化率比膨化發(fā)酵玉米秸稈高，但差異不顯著，如生產(chǎn)中應用該類菌制劑需要進一步分析生產(chǎn)成本。