不同处理方法对高粱秸秆营养成分及消化率的影响
发布时间：2021-10-22
摘要：试验研究不同处理方法对高粱秸秆营养成分及消化率的影响。试验选择辽杂37号(LZ37)、辽杂19号(LZ19)和辽粘3号(LN3)3种高粱品种，分别对其秸秆以物理、化学、生物3种方式进行处理。结果显示，生物处理方式对LZ37、LZ19、LN3高粱秸秆的营养成分和消化率的影响均优于其他两种处理。研究表明，对高粱秸秆进行适当处理能够提升高粱秸秆的饲用价值，其中生物处理对提高高粱秸秆的饲用价值最有效。
关键词：高粱秸秆;营养成分;消化率;生物处理
高粱是产量次于玉米、大米、小麦、大麦的谷物作物[1]。高粱对环境依赖性相对较低，适合在旱涝、盐碱、贫瘠等地区种植[2]。但是，高粱秸秆作为饲料原料有一定的弊端，如抗营养因子含量高、醇溶蛋白含量高、赖氨酸含量低。因此，需要利用微生物发酵对作物秸秆进行生物处理，提高秸秆的营养价值和消化率[3-6]。因此，本试验通过使用不同处理方法，观察不同处理对高粱秸秆营养成分含量和体外消化率的影响，为高粱秸秆在动物生产的应用和推广提供参考。
1材料与方法
1.1试验材料
高粱品种为辽宁农科院作物研究所引进的辽杂37号(LZ37)、辽杂19号(LZ19)和辽粘3号(LN3);微生物发酵菌剂(粪肠球菌、枯草芽孢杆菌的混合菌种)购自欧科拜克生物技术股份有限公司。
1.2试验地点
信阳市平桥区洋河镇。
1.3样品采集与试验设计
在高粱成熟期，取各品种高粱100株风干，分为等质量3组，用于后续处理。
物理处理方法：以铡切方式将秸秆均切成3cm，青贮罐密封发酵30d，设置6个重复。
化学处理方法：取物理处理后的高粱秸秆，水分含量调整至40%，喷洒10%浓度的氨水，密封发酵罐发酵30d，设置6个重复。
生物处理方法：发酵菌种的激活方法为：2kg红糖溶于20kg高温纯净水，混合液温度降至25℃，放入一定量的微生物发酵菌剂(粪肠球菌1×109CFU/g、枯草芽孢杆菌1×1010CFU/g)。取物理处理后的高粱秸秆，发酵菌剂混合液1∶10000混入高粱秸秆中，密封发酵罐，发酵10d，设置6个重复。发酵过程中，第4d后才能打开密封盖放入少许气体。
1.4试验试剂与仪器
硼酸、盐酸、甲基红、氢氧化钠、溴甲酚绿、硫酸、蒽酮、葡萄糖、无水乙醇等均为分析纯
(湖南金玖亿化工贸易有限公司)。
KSW-5-12A马弗炉温度控制器(上海森信实验设备有限公司);F600凯氏定氮仪、SH520石墨消解仪(上海海能公司);DHG-9240电热恒温鼓风干燥箱、DK-SD电热恒温水槽(上海一恒科技有限公司);YP1410047万分之一天平(深圳市泰立仪器仪表有限公司);FW100高速万能粉碎机(天津泰斯特);UV-1800型可见分光光度计(上海光谱仪器有限公司)
1.5测定指标及方法
1.5.1营养成分
样品中干物质(DM)按照《GB/T6435—2014饲料中水分的测定》测定水分后进行折算;粗蛋白质(CP)按照《GB/T6432—2018饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法》进行测定;中性洗涤纤维按照《GB/T20806—2006饲料中中性洗涤纤维(NDF)的测定》进行测定;酸性洗涤纤维按照《NY/T1459—2007饲料中酸性洗涤纤维的测定》进行测定。
1.5.2体外营养物质消化率
按两阶段法测定样本营养成分的消化率[7]。在厌氧条件下，使用掺入奶牛瘤胃液的培养液消化48h，酸性条件下用胃蛋白酶消化48h，所得残渣在105℃条件下烘干称重，依次测定残渣中营养成分含量，计算DM消化率(DMD)、粗蛋白消化率(CPD)、中性洗涤纤维消化率(NDFD)和酸性洗涤剂纤维(ADF)消化率(ADFD)。根据测定结果计算营养物质表观消化率。
营养物质表观消化率=(饲料中营养成分含量-消化后营养成分剩余量)/饲料中营养成分含量×100%(1)
1.6数据统计与分析
采用SAS9.4统计软件进行方差分析(ANOVA)，采用Duncan's法进行多重比较，结果以“平均值±标准差”表示，P<0.05表示差异显著，以P<0.01表示差异极显著。
2结果与分析
2.1不同处理对高粱秸秆营养成分的影响(见表1~表3)由表1可知，LZ37生物处理组的DM含量显著高于物理处理组(P<0.05);生物处理组的CP含量最高，极显著高于其他各组(P<0.01);生物组的ADF含量极显著低于其他各组(P<0.01);生物组的NDF含量显著低于其他各组(P<0.05)。
由表2可知，LZ19高粱秸秆生物处理组的CP含量显著高于其他各组(P<0.05);生物处理组与化学处理组ADF含量极显著低于物理处理组(P<0.01);生物组的NDF含量显著低于其他各组(P<0.05)。
由表3可知，LN9高粱秸秆生物处理组的DM含量极显著高于其他各组(P<0.01);生物处理组的CP含量显著高于其他各组(P<0.05);物理处理组ADF含量显著高于其他各组(P<0.05);生物处理组的NDF含量显著低于其他各组(P<0.05)。
2.2不同处理对高粱秸秆营养成分消化率的影响(见表4~表6)
由表4可知，LZ37高粱秸秆生物处理组中DMD和CPD极显著高于其他各组(P<0.01);生物处理组的ADFD显著高于其他各组(P<0.05)。
由表5可知，LZ19高粱秸秆生物处理组的DMD和CPD显著高于物理处理组(P<0.05);生物处理组的ADFD显著高于其他各组(P<0.05);生物处理组NDFD显著高于物理处理组(P<0.05)。
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由表6可知，LN9高粱秸秆生物处理组的DMD显著高于其他各组(P<0.05);生物处理组的CPD极显著高于物理处理组(P<0.01);生物处理组的ADFD显著高于物理处理组(P<0.05)。
3讨论
3.1不同处理对高粱秸秆的作用机制
秸秆细胞壁的成分主要为纤维素、半纤维素和木质素，约为干物质总重的70%~80%[6]。物理处理是通过切碎秸秆，在一定程度上破坏秸秆植物细胞壁，但铡切口接触面积小，无法完全破坏秸秆细胞壁及其保护层。氨水对秸秆进行处理属于碱化作用，可以使饲料纤维内部的氢键结合变弱，导致纤维分子膨胀，溶解半纤维素、皂化糖醛酸和乙酸的酯键、中和游离的糖醛酸、削弱纤维素和木质素之间的联系[8]。氨水中的非蛋白氮经微生物利用可以形成真菌蛋白，提高高粱秸秆中的CP含量[9]。高粱秸秆的可溶性粗蛋白为非蛋白氮，真蛋白质的含量相对较少[10]。对高粱秸秆进行微生物处理，可以有效抑制霉菌的有害微生物增值[11]，保持高粱秸秆新鲜度，减少营养损耗。有益菌增值过程中会产生酶、氨基酸等多种物质，有助于提高秸秆的营养水平，并对纤维等成分进行水解，提高动物对其消化吸收的能力[12]。
3.2不同处理对高粱秸秆营养成分的影响
在本研究中，高粱秸秆经生物处理，在粪肠球菌和枯草芽孢杆菌的作用下，半纤维素-木聚糖链与木质素聚合物酯键得到水解，同时微生物可以将秸秆中非蛋白氮合成菌体蛋白，增加秸秆中CP含量[13]。韩颖洁[14]研究表明，商业生物发酵剂可以提高秸秆的CP含量，降低ADF和NDF的含量，与本试验结果基本一致。美合热阿依·木台力甫[15]研究发现，生物处理可显著提秸秆营养价值和消化利用率，与本研究结果一致。Dong等[16]等认为对高粱发酵最好的菌种为乳酸菌，使用乳酸菌可以使高粱发酵产物的pH值降低，获得更高的乳酸水平及水溶性碳水化合物，但该研究使用的高粱品种为甜高粱，与本研究的高粱品种不一致。
3.3不同处理对高粱秸秆养分的表观消化率的影响
Federico等[17]评价不同籽粒处理剂对全株高粱青贮养分消化率的影响，分别使用常规处理、未处理和粉碎处理，以安格斯母牛为试验动物，研究表明，干物质采食量(DM)和NDF消化率组间差异不显著，各组间的DM消化率差异显著。王曙阳等[18]研究表明，发酵菌剂可以显著提高高粱营养物质消化率，同时奶牛的采食量和产奶量显著提高，但该研究以动物试验为主，而本研究是通过体外试验进行营养成分表观消化率测定。岳丽等[19]认为高粱秸秆使用生物处理可以使营养成分体外消化率提高1.22%~17.06%，与本研究结果基本一致。
4结论
3个不同品种高粱秸秆在不同处理下，营养成分与消化率有显著差异。生物处理在3个品种高粱秸秆中对营养成分和消化率的影响均优于其他处理。因此，使用生物处理更有利于提高高粱秸秆的饲用价值。——论文作者：胡海军1吴亚男1鄂洋2
