馬廣英，張文舉，徐清華，趙新偉

（石河子大學(xué)動物科技學(xué)院，新疆 832003）

營養(yǎng)與飼料

秸稈黃貯優(yōu)化方案及其對小麥、玉米、油菜秸稈處理的影響

馬廣英，張文舉，徐清華，趙新偉

（石河子大學(xué)動物科技學(xué)院，新疆 832003）

采用3×3正交試驗設(shè)計對黃貯發(fā)酵參數(shù)（黃貯菌種，黃貯周期，輔料）進行優(yōu)化，發(fā)酵底物為小麥秸稈，發(fā)酵完成后對各組貯料進行優(yōu)化指標pH值的評定，從而確定小麥秸稈黃貯的最優(yōu)水平組合。之后應(yīng)用最優(yōu)組合方案對玉米、油菜秸稈進行發(fā)酵，測定小麥、玉米、油菜3種秸稈在發(fā)酵前后營養(yǎng)價值（DM、CP、NDF、ADF、Ash、OMD）的變化。結(jié)果顯示：小麥秸稈發(fā)酵完成后各處理組的pH值較處理前均有所降低；確定了以EM百益寶菌液為黃貯菌種，以35 d為黃貯周期，以玉米、麥麩、食鹽、纖維素酶為輔料的最優(yōu)組合方案；小麥秸稈發(fā)酵后DM、NDF含量較處理前極顯著下降（P< 0.01），ADF含量較處理前顯著下降（P<0.05)，Ash含量有所下降（P>0.05），CP含量和OMD有所升高（P>0.05）；玉米秸稈發(fā)酵后NDF、ADF含量較處理前極顯著下降（P<0.01），DM和Ash含量有所下降（P>0.05），CP含量極顯著升高（P<0.01），OMD有所升高（P>0.05）。

秸稈；黃貯；優(yōu)化方案；營養(yǎng)價值

我國作為農(nóng)業(yè)大國，玉米、小麥、油菜等此類農(nóng)作物的秸稈每年可達7.2億t。由于秸稈類粗飼料纖維素含量高，粗蛋白（crude protein,CP）含量較低，適口性較差，作為家畜越冬的干草料，其營養(yǎng)價值和利用率較低，所以絕大多數(shù)都被焚燒，只有15%得到利用，造成了資源浪費和環(huán)境污染。目前秸稈的生物處理方法包括青貯和黃貯，青貯技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，黃貯研究較少。農(nóng)作物秸稈經(jīng)黃貯發(fā)酵后可降低秸稈的pH值，提高反芻動物的采食量和飼料消化率，同時還能長期保存。因此，如何提高黃貯飼料的品質(zhì)顯得尤為重要。黃貯的關(guān)鍵因素包括添加的輔料、發(fā)酵周期以及微生物制劑的種類等因素。據(jù)孫娟娟等［1］研究報道，小麥黃貯飼料中添加纖維素酶和乳酸菌劑后感官綜合評定分值顯著提高，秸稈中性洗滌纖維（neutral detergent fiber,NDF）含量和pH值顯著降低（P<0.05），CP含量顯著提高。王富生等［2］報道，玉米黃貯秸稈中添加纖維素酶和乳酸后NDF含量由原來的35.3%降低到25.3%，CP由原來的5.48%提高到6.15%。Han等［3］報道玉米秸稈黃貯中添加酵母菌后ADF（酸性

洗滌纖維）和NDF較原料組分別降低10.82%和3.79%。本研究通過正交試驗設(shè)計選擇多組試驗條件組合對小麥秸稈進行黃貯參數(shù)優(yōu)化研究，利用最優(yōu)水平組處理玉米、油菜秸稈，然后評定處理前后營養(yǎng)價值的變化，以期為生產(chǎn)推廣奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

小麥秸稈和玉米秸稈皆由石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院實驗基地提供；油菜秸稈由新疆伊犁哈薩克自治州昭蘇縣提供；百益寶EM菌種（005421）主要菌種成分：乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌、放線菌、光合細菌，購自鄭州百益寶生物技術(shù)有限公司；青貯乳酸桿菌（Q/HDCXG0002—2012）主要菌種成分：乳酸菌、戍糖片球菌，購自天康生物股份有限公司；秸稈發(fā)酵劑（Q/TY—2004）主要菌種成分：乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌，購自烏魯木齊海星生物科技有限公司；輔料：食鹽，玉米，麥麩，糖蜜均購自石河子農(nóng)貿(mào)市場；復(fù)合纖維素酶（A-F831）主要成分：纖維素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、α-淀粉酶、半乳糖苷酶等，購自石河子泰昆飼料廠；哈薩克羯羊瘤胃液采自石河子西部牧業(yè)屠宰場。雷磁PHS-3C精密pH計，上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)；微型植物粉碎機（FZ-102，北京），電子天平（BS224，上海）。

1.2 小麥黃貯條件參數(shù)優(yōu)化

采用3×3正交試驗設(shè)計（見表1）對小麥秸稈進行實驗室小批量黃貯發(fā)酵，每個處理3個重復(fù)。A1、A2、A3代表黃貯菌種；B1、B2、B3代表不同的黃貯周期；C1、C2、C3代表不同的黃貯輔料，CK組（空白對照）為不加任何菌種和輔料的秸稈黃貯。

表1 小麥黃貯條件參數(shù)的正交設(shè)計L9（34）

1.2.1 小麥黃貯的制作 小麥秸稈鍘切為2～5 cm的小段，裝入真空聚乙烯袋中，每袋500 g，將發(fā)酵用的3種菌劑進行活化，配置成1 000 mL的菌液，按添加量均勻撒于小麥秸稈，和已添加的輔料混勻。小麥秸稈的水分控制在65%～70%，壓實將空氣排出，最后用封口膜封口，置于室溫進行發(fā)酵［4］。

1.2.2 黃貯條件參數(shù)優(yōu)化指標pH值的測定 發(fā)酵完成后，取10 g小麥黃貯樣品放入自封袋中，加入90 mL去離子水，輕揉數(shù)次，使之完全混勻，用組織搗碎機攪拌1 min，再放入4℃冰箱中靜置24 h，取出用過濾器進行過濾，濾出草渣得到浸出液，應(yīng)用精密pH值計測定濾液的pH值，每次做2個重復(fù)，pH評分可參照李曉霞［5］報道的方法評定，見表2。

表2 黃貯pH值評定標準

1.3 秸稈黃貯前后營養(yǎng)成分的測定

選擇小麥黃貯最優(yōu)水平組合作為玉米、油菜秸稈的發(fā)酵條件，制作方法同小麥秸稈黃貯發(fā)酵。測定發(fā)酵前后小麥、玉米、油菜中干物質(zhì)（DM）、CP、NDF、ADF、灰分（Ash）的含量以及有機物降解率（OMD）。

DM和Ash采用烘干法測定；CP采用凱氏定氮法測定；NDF和ADF分別采用范氏中性洗滌纖維法和酸性洗滌纖維法測定；OMD采用Menke的體外產(chǎn)氣量法測定。

1.4 統(tǒng)計分析

測得的數(shù)據(jù)采用EXCEL整理，應(yīng)用DPSv6.05統(tǒng)計軟件對3因子3水平的正交試驗數(shù)據(jù)進行極差分析與方差分析，再應(yīng)用SPSS18.0對秸稈處理前后營養(yǎng)成分數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥秸稈黃貯發(fā)酵條件參數(shù)的優(yōu)化

利用DPSV6.05統(tǒng)計軟件的正交設(shè)計得到L9（34）正交表（見表3），共9個處理，每個處理設(shè)3個重復(fù)。利用DPSv6.05統(tǒng)計軟件對正交試驗結(jié)果進行方差分析，結(jié)果見表3。從表3可以得出，對優(yōu)化指標pH值影響的主次效應(yīng)因素順序為：黃貯菌種>黃貯周期>輔料。對照組發(fā)酵處理后，品質(zhì)極差，腐臭、粘結(jié)、變色嚴重，表明發(fā)酵失敗。

通過對A（菌種）因素的各水平極差及方差分析可以看出，K2、K3水平間差異不顯著（P>0.05），但K1與K2、K3水平間差異極顯著（P<0.01），且K1水平的pH值低于K2、K3的水平，表明K1水平為秸稈黃貯發(fā)酵的最優(yōu)水平。通過對B（黃貯周期）因素的各水平極差及方差分析可以看出，K1，K2水平間差異不顯著（P>0.05），但K3與K1、K2

水平間差異極顯著（P<0.01），且pH值都低于K1、K2水平，表明K3水平為黃貯發(fā)酵的最優(yōu)水平。通過對C（輔料）因素的各水平極差及方差分析可以看出，K1與K2、K3水平間差異極顯著（P<0.01），pH值大于K2、K3水平；K2、 K3水平間差異顯著（P<0.05），且K2水平pH值最低，為黃貯發(fā)酵最優(yōu)水平。綜上所述，本次試驗的優(yōu)化結(jié)果為：A1、B3、C2為最優(yōu)組合，即黃貯菌種為EM益生菌，黃貯周期35d，輔料為玉米、食鹽、麥麩、纖維素酶組合。

表3 黃貯條件參數(shù)的正交設(shè)計試驗結(jié)果

2.2 黃貯最優(yōu)組合方案發(fā)酵對秸稈營養(yǎng)價值的影響

2.2.1 黃貯最優(yōu)組合方案發(fā)酵對小麥秸稈營養(yǎng)價值的影響 由表4可知，處理后的小麥秸稈DM、NDF含量較處理前極顯著下降（P<0.01），ADF含量較處理前顯著下降（P<0.05），Ash含量比處理前有所下降（P>0.05），CP、OMD含量較處理前均有所升高（P＞0.05）。

表4 最優(yōu)方案黃貯對小麥秸稈營養(yǎng)成分含量的影響%

2.2.2 黃貯最優(yōu)組合方案發(fā)酵對玉米秸稈營養(yǎng)價值的影響 由表5可知，處理后CP含量較處理前極顯著升高（P<0.01），NDF、ADF含量較處理前極顯著下降（P< 0.01），DM和Ash含量比處理前有所下降（P>0.05），OMD比處理前升高（P>0.05）。

表5 最優(yōu)方案黃貯對玉米秸稈營養(yǎng)成分含量的影響%

2.2.3 黃貯最優(yōu)組合方案發(fā)酵對油菜秸稈營養(yǎng)價值的影響 由表6可知，處理后CP、OMD含量較處理前有所升高（P>0.05），NDF、ADF、DM和Ash含量較處理前有所下降（P＜0.05）。

表6 最優(yōu)方案黃貯對油菜秸稈營養(yǎng)成分含量的影響%

3 討論

3.1 黃貯最優(yōu)參數(shù)組合的篩選

在厭氧條件下，黃貯飼料中添加的微生物菌劑在秸稈發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量的有益微生物菌體及代謝產(chǎn)物，如氨基酸、有機酸、維生素等，這些物質(zhì)使得秸稈質(zhì)地變得柔軟，有芳香味，提高了感官品質(zhì)；它們還可以將秸

稈中大量的纖維素、半纖維素及一些木質(zhì)素進行降解轉(zhuǎn)化為易發(fā)酵的糖類，而這些糖類經(jīng)過有機酸發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乳酸和揮發(fā)性脂肪酸，使得秸稈飼料的pH值降低，抑制丁酸菌和霉菌等一些有害菌的繁殖［6］。EM百益寶菌液中含有的有益微生物種類多，可以將更多的糖類轉(zhuǎn)化為乳酸和揮發(fā)性脂肪酸，從而降低了pH值，改善了秸稈品質(zhì)。據(jù)報道［7］，光合細菌在不同環(huán)境下具有多種異氧功能（固氮、脫氫、固碳，硫化物氧化等），芽孢桿菌能有效裂解大量碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)形成小的單位。添加的纖維素酶能將黃貯原料的結(jié)構(gòu)性碳水化合物降解為單糖或雙糖，為黃貯發(fā)酵提供更多的可溶性碳水化合物，促進了乳酸的發(fā)酵，軟化秸稈的同時可降低pH值。除此之外，黃貯的周期作為一項重要的參數(shù)，由于受不同季節(jié)、不同溫度條件的影響而有所不同；劉興義等［8］報道，開窖時間一般為25～40 d。夏季溫度高，黃貯時間可短一些；冬季溫度低，黃貯時間需長一些。本試驗是在7月份進行的，理論上發(fā)酵時間要大于25 d，小于40 d。

3.2 黃貯最優(yōu)組合方案發(fā)酵對小麥、玉米和油菜秸稈營養(yǎng)成分含量的影響

秸稈中的DM、ADF、NDF含量越高，其細胞壁成分含量越高，直接影響秸稈的硬度和適口性，家畜采食后消化率也較低。小麥、玉米、油菜秸稈黃貯后，DM、ADF、NDF、Ash含量較黃貯前降低，其中小麥秸稈DM、NDF含量極顯著下降（P<0.01），ADF含量顯著下降（P<0.05）；玉米、油菜秸稈中ADF、NDF含量極顯著下降（P<0.01），這可能是由于黃貯輔料中纖維素酶作用的結(jié)果，纖維素酶可以分解纖維素、半纖維素、果膠等細胞壁成分，植物細胞壁在纖維素酶的作用下崩解，充分釋放細胞內(nèi)容物，從而降低了秸稈中NDF、ADF的含量，提高了秸稈的營養(yǎng)價值，這與孫娟娟等［1］報道的添加纖維素酶可使小麥黃貯飼料NDF含量顯著降低的結(jié)果基本一致。CP含量是衡量粗飼料飼用價值的重要指標，秸稈黃貯后CP含量升高，其中玉米秸稈CP含量極顯著升高（P<0.01），這與王富成等［2］的報道一致，主要由于乳酸菌制劑能將可溶性碳水化合物轉(zhuǎn)化為乳酸，使pH值顯著降低，抑制了蛋白酶的活性和有害菌如梭菌的繁殖，降低了蛋白質(zhì)的降解，并將纖維部分轉(zhuǎn)化為菌體蛋白，增加了黃貯秸稈中CP的含量。本研究中OMD是根據(jù)DM體外培養(yǎng)至24 h時的產(chǎn)氣量估算所得，體外發(fā)酵的產(chǎn)氣量作為預(yù)測黃貯飼料消化率的重要參數(shù)，黃貯發(fā)酵后小麥、玉米、油菜3種秸稈的OMD較發(fā)酵前升高，說明秸稈發(fā)酵處理后可提高有機物質(zhì)的消化率。

4 結(jié)論

1）秸稈經(jīng)黃貯后pH值有所降低，改善了貯料品質(zhì)。

2）小麥黃貯發(fā)酵參數(shù)優(yōu)化結(jié)果為A1、B3、C2組合；即黃貯菌劑為EM百益寶菌液，黃貯周期35 d，輔料為食鹽、玉米、麥麩、纖維素酶組合。

3）經(jīng)過黃貯最優(yōu)組合方案對小麥、玉米、油菜秸稈發(fā)酵，秸稈的營養(yǎng)價值以及有機物的降解率明顯提高。其中以玉米、小麥秸稈處理效果最佳。

［1］孫娟娟，玉柱，薛艷林，等.不同添加劑處理對小麥秸稈黃貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響［J］.中國畜牧獸醫(yī)，2007,43（23）：52-55.

［2］王富生,馬俊孝,任紅衛(wèi),等.微生物青貯劑在玉米秸稈黃貯中的作用［J］.山東大學(xué)學(xué)報：理學(xué)版,2004,39(2）:112-115.

［3］Han K J，Collins M，Vanzant E S，et al.Bale density and moisture effects on alfalfa round bale silage［J］.Crop Sci，2004，44（3）：914-919.

［4］張子儀.中國飼料學(xué)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：20-25.

［5］李曉霞.不同添加劑對8種牧草青貯效果的影響［D］.蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

［6］馮修義.秸稈黃貯的效果觀察［J］.中國畜禽種業(yè)，2012（9）：64.

［7］徐良梅，滕小華.光合細菌的基本特性及在水產(chǎn)上的應(yīng)用［J］.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005，36（2）：230-234.

［8］劉興義，湯靈姿.玉米秸稈黃貯飼料的調(diào)制［J］.新疆畜牧業(yè)，2006（3）：55-56.

《中國草食動物科學(xué)》

據(jù)《中國知網(wǎng)》發(fā)行統(tǒng)計報告顯示，《中國草食動物科學(xué)》2013年全世界機構(gòu)用戶總數(shù)達3 200個，比2012年的1944個增加了1 256個。其中國內(nèi)大陸地區(qū)軍隊的高端用戶有國防大學(xué)和防化指揮工程學(xué)院，政府單位的高端用戶有國務(wù)院發(fā)展研究中心、國土資源部等；港澳臺地區(qū)的學(xué)術(shù)機構(gòu)和政府單位的高端用戶有香港大學(xué)、臺灣大學(xué)、香港公共圖書館、臺灣漢學(xué)研究中心、臺灣行政院大陸委員會、臺灣故宮博物館、澳門鏡湖醫(yī)院等；國際上的學(xué)術(shù)機構(gòu)和政府單位的高端用戶有美國哈佛大學(xué)、美國普林斯頓大學(xué)、澳大利亞阿德萊德大學(xué)、法國國防部、法國拜爾生物科學(xué)有限公司、韓國國立中央圖書館、韓國鄉(xiāng)村開發(fā)局、日本國會圖書館、新加坡國家圖書館等。說明《中國草食動物科學(xué)》國內(nèi)外影響力明顯擴大。

Optimization of Yellow Storage and Its Application Effects in Wheat,Corn,Rape Straw

Ma Guang-ying,Zhang Wen-ju,Xu Qing-hua,et al
（College of Animal Science&Technology,Shihezi University,Shihezi 832003,Xinjiang,China）

A 3×3 orthogonal experiment design was applied to study the optimal combination scheme of yellow storage of wheat straw（bacteria,time and accessories），then the effects of the optimal combination scheme on corn，rape straw were tested.The results showed that the pH values in yellow storage with wheat straw decreased；the optimal bacteria was EM bacilli，the optimal time was 35 d；the optimal accessories was wheat bran，salt，cellulase.In wheat straw，the DM，NDF decreased（P<0.01），the ADF decreased（P<0.05），the ash decreased（P>0.05），the CP and OMD increased（P>0.05）；in corn straw，the NDF，ADF decreased（P<0.01），the DM and ash decreased（P>0.05），the CP increased（P<0.01），the OMD increased（P>0.05）；in rape straw，no significant variations in the CP，OMD，NDF，ADF，DM and ash were found.

straw；yellow storage；optimization

S816.5+3

A

2095-3887（2014）02-0024-04

10.3969/j.issn.2095-3887.2014.02.008

2013-12-18

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201303062）

馬廣英（1988-），女，碩士研究生。

張文舉（1966-），男，教授，博導(dǎo)。研究方向：飼料資源開發(fā)與利用。