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        復合化學方法對玉米秸稈的處理效果研究

        2018-05-14 08:59:55王芳等
        安徽農業(yè)科學 2018年36期
        關鍵詞:玉米秸稈

        王芳等

        摘要 ?{目的]研究復合化學方法對玉米秸稈的處理效果。{結果]玉米秸稈復合處理的最佳條件如下:Ca(OH)24%,尿素8%,水40%,在此條件下處理7d效果最佳。{結論]該研究可為生產中更合理地利用秸稈飼喂家畜提供理論依據(jù)和方法。

        關鍵詞 ??玉米秸稈;化學方法;粗蛋白;酸性洗滌纖維

        中圖分類號S??816.5文獻標識碼A文章編號0517-6611(2018)36-0074-04

        玉米秸稈作為農作物副產品,可用做肥料、飼料、能源及工業(yè)生產的原料,玉米秸稈含粗蛋白質3.5%,粗脂肪1.9%,粗纖維23.9%,無氮浸出物49.1%,鈣0.39%,磷0.23%,纖維素含量高,消化率較低{1-2]。目前常用的秸稈處理方法有物理、化學及微生物方法等。物理、化學方法具有投入少、易處理等優(yōu)點,可以廣泛推廣。復合化學方法是指使用幾種化學試劑同時處理粉碎秸稈。該試驗選擇Ca(OH)2和尿素作為試驗試劑,且生產中影響因素較多,很難把握處理時水分添加量和處理時間。為此,筆者將秸稈含水量和處理時間也作為研究因素開展了此項試驗,旨在為生產中更合理地利用秸稈飼喂家畜提供理論依據(jù)和方法。

        1材料與方法

        1.1試驗材料

        2015年4月2—15日,采集齊齊哈爾市郊當年新鮮枯黃期玉米秸稈,將秸稈切割成2~3cm長,烘干后保存。

        1.2試驗方法

        1.2.1預處理秸稈。

        稱取100g玉米秸稈,將準確稱量的尿素和Ca(OH)2先后溶入不同重量的水中,然后在搪瓷盆中將尿素、Ca(OH)2溶液均勻噴灑到玉米秸稈上,邊噴灑邊攪拌,每個處理3個重復,每個重復30g,盛在封口塑料袋中,擠掉袋內的空氣后封口。在20~25℃室溫下放置不同時間,每天檢查封口袋的密封情況。試驗期結束后開封,取出處理的玉米秸稈在65℃烘箱中烘干,制成風干樣品,過0.45mm篩,放入密封袋中保存?zhèn)溆谩?/p>

        1.2.2復合處理秸稈試驗設計。

        復合處理效果受秸稈含水量、試劑用量、處理溫度和時間等因素的影響。試驗采用4因素4水平正交試驗設計L16(45),具體設計見表1,試驗組有16個處理組,對照組秸稈不處理。

        1.2.3秸稈理化指標的測定。

        1.2.3.1粗蛋白含量的測定。采用國家標準GB/T6432—1994測定秸稈中粗蛋白含量。

        1.2.3.2

        中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量的測定。采用范氏(VanSoest)的洗滌纖維分析法測定中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量。

        1.2.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

        試驗數(shù)據(jù)使用SPSS統(tǒng)計軟件中ANOVA過程進行方差分析,并進行Duncans多重比較,P<0.05表示差異顯著。

        2結果與分析

        2.1復合化學處理后秸稈主要成分的變化

        由表2可知,樣品17為對照未處理組。生產中一般認為,秸稈經處理后有效提高了秸稈的粗蛋白含量,降低了粗纖維含量,降低了中性洗滌纖維含量,提高了酸性洗滌纖維含量,說明處理效果好。第8組粗蛋白含量最高(18.38%),比對照高15.35%,第10組粗纖維含量最低(30.01%),第9組中性洗滌纖維含量最低(48.12%),第15組酸性洗滌纖維含量最高(43.84%)。

        2.2復合化學處理對秸稈粗蛋白含量的影響

        為了進一步分析4個因素對秸稈粗纖維含量的影響,采用因變量為粗纖維的主體間效應檢驗方法。從圖1可以看出,4個因素中,只有尿素添加量(B)對粗蛋白含量的影響顯著(P<0.05),其他因素對粗蛋白含量的影響均不顯著。

        根據(jù)4種因素對粗蛋白含量影響的估算邊際均值可以看出,A4B4D1E1處理對粗蛋白含量的影響效果最佳。

        2.3復合化學處理對秸稈粗纖維含量的影響

        為了進一步分析4個因素對秸稈粗纖維含量的影響,采用因變量為粗纖維的主體間效應檢驗方法。從圖2可以看出,4個因素對秸稈粗纖維含量的影響均不顯著(P>0.05)。但影響程度略有差異,影響程度從大到小依次為A、D、E、B。

        根據(jù)4種因素對粗纖維含量影響的估算邊際均值可以看出,A4B4D2E4組合對粗纖維含量的影響效果最佳。

        2.4復合化學處理對秸稈中性洗滌纖維含量的影響

        為了進一步分析4個因素對秸稈中性洗滌纖維含量的影響,采用因變量為中性洗滌纖維的主體間效應檢驗方法。從圖3可以看出,4個因素中B、D、E因素對中性洗滌纖維含量的影響顯著(P<0.05),A因素對中性洗滌纖維含量的影響極顯著(P<0.01)。

        根據(jù)4種因素對粗纖維質影響的估算邊際均值可以看出,A1B3D2E3組合對粗纖維的影響效果最佳。

        3討論

        粗飼料普遍應用于反芻動物日糧中,其碳水化合物豐富,主要是粗纖維,能夠反映動物對飼料的咀嚼和消化等特性。與粗纖維相比,中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量反映日糧中纖維物質營養(yǎng)更為準確。粗纖維包括部分半纖維素、木質素和纖維素等,而中性洗滌纖維包含纖維素、木質素和半纖維素和不溶性灰分,酸性洗滌纖維包括纖維素、木質素和酸不溶灰分。因此,中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的測定值高于粗纖維含量。酸性洗滌纖維(ADF)與NDF的不同之處在于NDF含有大量的半纖維素和少量蛋白質,而ADF則不含這些物質,因此ADF是飼料中最難消化的部分。

        3.1復合化學處理對秸稈粗蛋白含量的影響

        經氨化后,秸稈中蛋白質含量顯著提高。利用尿素氨化秸稈是一個簡單而有效的技術。由于秸稈上含有尿酶,在加入尿素后呈堿性,尿素被分解為氨,氨與秸稈中的水結合生成氨水,氨水電離出銨離子和氫氧根離子,從而達到氨化處理的效果,且使用方便、安全。雖然尿素處理農作物秸稈是一種既廉價又安全的提高其營養(yǎng)價值的方法,但只有一部分氮在秸稈中被保留下來,大多數(shù)尿素氮以NH3的形式被揮發(fā)掉,因此利用復合化學法處安徽農業(yè)科學2018年

        理秸稈可以大大降低氮的浪費。斯日古楞等{3]研究發(fā)現(xiàn)添加尿素l%、2%、3%、4%處理的蛋白質增加率分別為9.8%、40.6%、49.8%、78.5%,氨化效率分別為26%、64%、35%和64%。黃金華等{4]認為尿素氨化能顯著提高玉米秸稈的蛋白質含量。在各期試驗中處理組秸稈的粗蛋白質(CP)含量的提高幅度較大,主要是因為氫化處理秸稈時添加尿素而使其粗蛋白含量提高。這與該試驗結果相一致,在4個因素中尿素對粗蛋白具有顯著影響。該試驗結果表明,秸稈復合處理的最佳條件如下:Ca(OH)28%、尿素8%、水30%,在此條件下處理7d對秸稈粗蛋質白含量的影響最大,顯著提高了秸稈可利用粗蛋白水平。

        3.2復合化學處理對秸稈粗纖維含量的影響

        尿素和氫氧化鈣是處理秸稈的常用方法,此種方法不僅可以使沉積的氨轉化成非蛋白含氮物,增加秸稈中粗蛋白質含量,而且可以提高秸稈中粗纖維的消化率。此時,粗纖維素含量下降,酸性洗滌纖維的含量也有所下降。玉米秸稈經氨化處理后,木質素含量呈下降的趨勢,這是因為氨化處理破壞了秸稈細胞壁中的木質素-半纖維素-纖維素的復合結果,使得半纖維素和木質素從細胞比中游離出來{5-6],這也是氮化處理能夠提高秸稈粗纖維消化率的根本原因。由于尿素在低溫下分解速度較慢,影響氮化秸稈的效率。毛華明等{7]試驗表明加過量氫氧化鈣的條件下,可以提高尿素的氫化效果,加快尿素氯化秸稈的效率。Zaman等{8]試驗結果表明,每千克秸稈用30%尿素、60%Ca(OH)2和0.8L水的組合處理秸稈能獲得良好的效果。綜合各方面因素,該研究中Ca(OH)2為8%,尿素為8%,水為40%,在此條件下處理秸稈28d對粗纖維含量的影響最大。

        3.3復合化學處理對秸稈中性洗滌纖維含量的影響

        秸稈經氨化處理后,其細胞壁結構被破壞,表現(xiàn)為玉米秸稈經氮化處理后中性洗滌纖維含量下降,提高了秸稈的消化率和營養(yǎng)價值。曹玉鳳等{9]報道,經尿素、氫氧化鈣和食鹽復合化學處理秸稈(麥秸、稻秸),其中性洗滌纖維(NDF)降低11.6%~12.0%(P<0.05)。莫放等{10]用尿素(4%)和氫氧化鈣(4%)處理玉米秸稈,其NDF含量可降低0.7%,酸性洗滌纖維(ADF)含量可降低12.1%。該試驗中利用Ca(OH)2和尿素處理后有效降低了秸稈的NDF含量,在Ca(OH)28%、尿素6%、水40%的條件下處理21d對中性洗滌纖維含量的影響最大。

        3.4復合化學處理對秸稈酸性洗滌纖維含量的影響

        曹春梅等{11]利用酸、堿及過氧化氫等不同化學物質處理玉米秸稈,結果表明過氧化氫對NDF含量無影響,強酸、強堿是降低秸稈纖維性物質最有效,其中堿比酸更有效。Flachowsky等{12]認為秸稈濕度與尿素降解有關,所以在處理秸稈時必須考慮水分問題,當秸稈濕度為60%時,尿素分解成氨的速度最快。該試驗中在Ca(OH)28%、尿素8%、水65%的條件下處理28d對酸性洗滌纖維含量的影響最大。

        4結論

        復合化學處理后,秸稈中蛋白質含量得到顯著提高。玉米秸稈經復合化學方法處理后中性洗滌纖維含量下降,提高了秸稈的消化率和營養(yǎng)價值。綜合比較各指標,復合化學方法處理以Ca(OH)24%、尿素8%、水40%條件下處理7d效果最佳。

        參考文獻

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