發(fā)酵菌劑對稻草型飼糧體外發(fā)酵特性的影響

■ 田雨晴 張一平 李秋鳳* 曹玉鳳 吳春會 王明亞 張秀江 肖 陽

（1.河北農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，河北保定 071000；2.保定市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河北保定 071000；3.定興縣動物疫病預防控制中心，河北保定 072650）

當前，我國農(nóng)作物生產(chǎn)技術不斷提升，水稻產(chǎn)量穩(wěn)步增長，而稻草秸稈作為水稻農(nóng)作物的副產(chǎn)物，其利用方式還主要集中在作為生活燃料、秸稈還田和露天燃燒。稻草秸稈雖然可以作為飼草飼喂動物，但因營養(yǎng)水平低、適口性差，限制了其在養(yǎng)殖業(yè)中的應用[1]。李婭楠[2]研究表明，在稻草中添加微生物菌劑后可降低酸度，提高稻草有機物消化率和代謝能，提升稻草的營養(yǎng)價值。全株玉米青貯適口性較好，采食量和消化率較秸稈類高，是易發(fā)酵的優(yōu)質(zhì)粗飼料，其與秸稈組合可能對消化率的提高起到促進作用[3]。李蓓蓓等[4]利用體外發(fā)酵技術研究了玉米秸稈青貯飼料和谷草不同比例組合的瘤胃發(fā)酵效果，結果顯示玉米秸稈青貯飼料和谷草比例為80∶20 的組合最有利于瘤胃發(fā)酵。目前，稻草秸稈與全株玉米青貯的組合發(fā)酵效果尚未見報道。鑒于此，本試驗在不添加發(fā)酵菌劑和添加發(fā)酵菌劑的條件下通過體外產(chǎn)氣法研究稻草秸稈與全株玉米青貯不同比例組合對混合飼糧體外發(fā)酵的影響，通過隸屬函數(shù)法綜合分析了混合飼糧的發(fā)酵效果，為稻草秸稈在反芻動物飼養(yǎng)中的應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗原料為稻草、全株玉米青貯、精料（壓片玉米、甜菜顆粒、全棉籽、豆粕、精補料），均來自于保定市滿城宏達牧業(yè)有限公司。發(fā)酵菌劑，主要成分為復合酶、GE 生物制劑、植物甾醇、微生態(tài)制劑等。稻草和全株玉米青貯的營養(yǎng)水平見表1。

表1 稻草和全株玉米青貯的營養(yǎng)水平（干物質(zhì)基礎，%）

1.2 試驗設計

采用雙因子完全隨機試驗設計，兩因子分別為稻草與全株玉米青貯比例、發(fā)酵菌劑。稻草與全株玉米青貯比例（A）設6個水平，分別為T1（100∶0）、T2（80∶20）、T3（60∶40）、T4（40∶60）、T5（20∶80）、T6（0∶100）；發(fā)酵菌劑（B）設2 個水平，分別為B1（未添加發(fā)酵菌劑）、B2（添加發(fā)酵菌劑）。發(fā)酵菌劑按照推薦添加量（0.1%）溶于適量純化水中，均勻噴灑在飼糧表面，處理時間10 min。試驗共12 個處理，每處理3 次重復。試驗飼糧中粗飼料與精料的比例為1∶1。試驗設計見表2。

表2 試驗設計及精粗料組成（g）

1.3 瘤胃液來源及人工瘤胃緩沖液的配制

選擇3 頭體況良好、體重接近、安裝永久性瘤胃瘺管的荷斯坦奶牛作為瘤胃液供體奶牛。瘺管牛選自保定市滿城宏達牧業(yè)有限公司，欄養(yǎng)，自由采食與飲水，飼糧組成及營養(yǎng)水平見表3。人工瘤胃緩沖液參照Menke等[5]的方法進行配制。

表3 瘤胃液供體牛的飼糧組成及營養(yǎng)水平（干物質(zhì)基礎)

1.4 體外發(fā)酵試驗

按不同比例組合處理，分別稱取0.5 g樣品（dry matter，DM）放入已知重量的纖維袋中密封，放入100 mL已編號的發(fā)酵瓶中。體外培養(yǎng)所需瘤胃液于晨飼前采集，經(jīng)4層紗布過濾到密封厭氧且提前預熱的保溫瓶中（過程中持續(xù)通入CO2使其達到厭氧條件），并于30 min內(nèi)送回實驗室。每個發(fā)酵瓶中加入15 mL瘤胃液和45 mL緩沖液（39 ℃水?。?，期間不斷通入CO2，保證厭氧條件，然后用橡膠塞和鋁制蓋密封發(fā)酵瓶，置于39 ℃恒溫氣浴搖床中，轉(zhuǎn)速保持為125 r/min，同時設置2個空白對照，開始發(fā)酵。分別于發(fā)酵2、4、8、12、24、36、48 h測量發(fā)酵瓶中的產(chǎn)氣值，并用空白值進行校對。

1.5 常規(guī)發(fā)酵指標測定

干物質(zhì)降解率（DMD）：48 h后體外發(fā)酵試驗結束后，將纖維袋取出，用清水及純化水洗凈，放入烘箱中65 ℃烘干48 h 至恒重，取出并稱重，通過發(fā)酵前后底物重量差計算DMD。pH：用UB-7 pH 測定儀（美國）測定；氨態(tài)氮（NH3-N）：采用馮宗慈等[6]的比色法，用UV-2102PCS 型紫外光可見分光光度計進行測定；產(chǎn)氣量（GP）：采用Rogerio 等[7]的方法計算；揮發(fā)性脂肪酸（VFA）：使用安捷倫7890A 氣相色譜（美國）參照外標分析法[8]測定。

1.6 隸屬函數(shù)評價

采用隸屬函數(shù)評價法對各個處理進行綜合評價，得出最佳處理[9]。

式中：X——樣品各指標測定值；

UX（+）——各指標呈正相關隸屬函數(shù)值；

UX（-）——各指標呈負相關隸屬函數(shù)值；

Xij——某樣品某指標測定值；

Ximax——某樣品某指標最大測定值；

Ximin——某樣品某指標最小測定值。

1.7 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel 軟件進行初步統(tǒng)計，然后采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件中一般線性模型進行雙因子方差分析，用Duncan’s法進行組間多重比較，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標準，試驗結果用“平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 稻草與全株玉米青貯的比例和發(fā)酵菌劑對GP的影響

由表4 可知，隨著發(fā)酵時間的延長，GP 呈逐漸上升的趨勢，而且隨著稻草比例的減少，GP 總體上呈上升趨勢。在稻草與全株玉米青貯比例的因素下，GP呈先升高后降低再升高的趨勢，稻草與全株玉米青貯比例對GP 具有顯著影響（P＜0.05）。添加發(fā)酵菌劑對GP 有顯著影響（P＜0.05）。稻草比例與發(fā)酵菌劑的互作效應在8、36、48 h時差異顯著（P＜0.05）。

表4 稻草與全株玉米青貯的比例和發(fā)酵菌劑對產(chǎn)氣量的影響(mL/g)

2.2 稻草與全株玉米青貯的比例和發(fā)酵菌劑對DMD、pH、NH3-N濃度的影響

由表5 可知，在稻草與全株玉米青貯比例的因素下，DMD、pH 差異顯著（P＜0.05），DMD 隨稻草比例的降低總體上呈上升的趨勢，pH 隨稻草比例的降低總體上呈下降的趨勢。發(fā)酵菌劑對pH、NH3-N 具有顯著影響（P＜0.05）。DMD、pH、NH3-N 的比例與發(fā)酵菌劑的互作效應均不顯著（P＞0.05）。

表5 稻草比例與發(fā)酵菌劑對DMD、pH、NH3-N濃度的影響

2.3 稻草與全株玉米青貯的比例和發(fā)酵菌劑對VFA的影響

由表6 可知，稻草與全株玉米青貯比例對丙酸（PA）、丁酸（BA）和乙丙比（AA/PA）具有顯著影響（P＜0.05），對乙酸（AA）和總揮發(fā)性脂肪酸（T-VFA）無顯著影響（P＞0.05）。添加發(fā)酵菌劑對AA、PA、T-VFA有顯著影響（P＜0.05）。AA/PA 的稻草與全株玉米青貯比例與發(fā)酵菌劑的互作效應顯著（P＜0.05），其他指標互作效應均不顯著（P＞0.05）。

表6 稻草與全株玉米青貯的比例和發(fā)酵菌劑對VFA的影響

2.4 稻草與全株玉米青貯的比例和發(fā)酵菌劑在混合飼糧中的隸屬函數(shù)分析及綜合價值評價

將各處理的9 項指標進行隸屬函數(shù)分析，其中GP、DMD、AA、PA、BA、T-VFA 為正向指標，pH、NH3-N、AA/PA 為負向指標。平均9 項指標的隸屬函數(shù)值，進行綜合價值的排序，平均值越大綜合價值越高，各處理綜合價值排序為B1T5（0.78）＞B1T6（0.75）＞B2T5（0.69）＞B1T4（0.59）＞B2T6（0.57）＞B2T4（0.51）＞B2T3（0.50）＞B2T2（0.38）＞B1T3（0.36）＞B2T1（0.31）＞B1T2（0.27）＞B1T1（0.06），見表7。

表7 稻草與全株玉米青貯的比例和發(fā)酵菌劑在混合飼糧中的隸屬函數(shù)分析及綜合價值評價

3 討論

3.1 稻草與全株玉米青貯的比例對瘤胃體外發(fā)酵的影響

飼糧中的纖維含量是影響飼料降解性的關鍵因素[10]，DMD 表示飼草被動物利用的難易程度，與纖維化及木質(zhì)化程度有關[11]。本試驗中DMD 隨著稻草比例的增加呈降低趨勢，這可能是因為稻草中含有大量的粗纖維，飼糧中稻草比例越高，粗纖維含量越高，DMD 越低。NH3-N 含量是衡量瘤胃氮代謝的重要指標，正常范圍為6～30 mg/dL，濃度過高或過低均不利于瘤胃微生物的正常生長繁殖[12]，本試驗的NH3-N 含量為11.88～19.41 mg/dL，屬于正常范圍。一般情況下瘤胃pH在6.8～7.8[13]，本試驗pH為6.85～7.12，且pH隨著稻草比例的增加而增加，與唐賽涌等[14]的研究結果一致。

GP 在一定的范圍內(nèi)隨著發(fā)酵底物的非結構性碳水化合物含量的降低而逐漸降低[15-16]，在本試驗中，48 h總GP隨著稻草比例的增加逐漸降低，因全株玉米青貯中非結構性碳水化合物（淀粉和可溶性碳水化合物）含量高，當飼料中淀粉含量高時，GP 升高，反之降低。溫媛媛等[17]研究發(fā)現(xiàn)，GP隨著全株玉米青貯比例降低而降低，當全株玉米青貯比例為0時，GP最低，與本試驗研究一致。瘤胃微生物的活性也與VFA有關，瘤胃食糜附著的細菌種類也與瘤胃VFA 組分及其產(chǎn)量有關[18]。稻草中纖維含量高會降低瘤胃發(fā)酵底物的發(fā)酵速率，所以本試驗中稻草比例越高，T-VFA越低，這與孫麗莎等[19]的研究結果一致。粗飼料中的纖維素發(fā)酵主要產(chǎn)生乙酸，對丙酸影響較小，故當?shù)静荼壤邥r，乙酸濃度高于丙酸濃度，繼而乙/丙值升高。

3.2 發(fā)酵菌劑對瘤胃體外發(fā)酵的影響

稻草中粗纖維含量高，營養(yǎng)水平低，當?shù)静荼壤秊?00%時添加發(fā)酵菌劑的DMD 高于未添加發(fā)酵菌劑的DMD，說明添加發(fā)酵菌劑可降解稻草中纖維素和木質(zhì)素，同時打破復合結構，提高其消化率。添加發(fā)酵菌劑后T1、T2、T3、T4、T6 組48 h 的GP 顯著高于未添加發(fā)酵菌劑時48 h 的GP，可能是因為添加發(fā)酵菌劑后對瘤胃微生物的區(qū)系具有一定的影響，引起發(fā)酵功能的改變，發(fā)酵會導致氣體的產(chǎn)生，從而產(chǎn)氣量升高。添加發(fā)酵菌劑后pH 低于未添加發(fā)酵菌劑時的pH，可能是因為添加發(fā)酵菌劑后，發(fā)酵速度加快，酸性物質(zhì)產(chǎn)生較多，從而使pH 下降。添加發(fā)酵菌劑后NH3-N 降低，可能是添加發(fā)酵菌劑后微生物大量繁殖，使飼糧中的蛋白質(zhì)被分解所導致。添加發(fā)酵菌劑后T-VFA 降低，稻草比例高時影響不顯著；當?shù)静荼壤蜁rT-VFA 顯著降低，可能是添加發(fā)酵菌劑后抑制了碳水化合物的分解。

3.3 稻草與全株玉米青貯的比例和發(fā)酵菌劑的隸屬函數(shù)分析

由于各處理在不同指標上表現(xiàn)均不相同，而以任何一個單一指標評價最佳處理組合均是不全面的[20]。將各處理的9 項指標進行隸屬函數(shù)分析，最后所得9 個指標的隸屬函數(shù)平均值越大說明效果越好。稻草中粗纖維含量高，營養(yǎng)價值低，當?shù)静菖c全株玉米青貯的比例為40∶60、20∶80、0∶100 時效果優(yōu)于稻草與全株玉米青貯的比例為100∶0、80∶20、60∶40時，其中稻草與全株玉米青貯的比例為20∶80 時發(fā)酵效果最好。當?shù)静菖c全株玉米青貯的比例為20∶80、0∶100時，不添加發(fā)酵菌劑其發(fā)酵效果更好，故當?shù)静荼壤蜁r可不添加發(fā)酵菌劑，以降低成本。

4 結論

當?shù)静菖c全株玉米青貯比例為40∶60、20∶80、0∶100時，無論是否添加發(fā)酵菌劑，發(fā)酵效果均優(yōu)于稻草與全株玉米青貯的比例為100∶0、80∶20、60∶40時，其中稻草與全株玉米青貯比例在20∶80時發(fā)酵效果更好；當?shù)静菖c全株玉米青貯的比例為40∶60、20∶80、0∶100時可不添加發(fā)酵菌劑，以降低成本。