不同处理方式对玉米秸秆营养价值的影响研究

丁 健,武 忠,武小平,王世荣,郭建芳,贾新宇,王栋才

(1.山西省农业科学院玉米研究所,山西忻州 034000;2.山西省农业科学院畜牧兽医研究所,山西太原 030032)

众所周知，我国是农业大国，农作物秸秆资源极为丰富，但由于利用不当，每年大约有70%的农作物秸秆被浪费掉，同时，随着我国畜牧业的不断发展，饲料资源的匮乏已成为养殖行业所面临的巨大问题，所以，大力推广使用经过加工处理的农作物秸秆资源，提高农作物秸秆处理技术，是我国不断发展畜牧业的一个方向（蒋林树等，2003）。

现阶段，玉米秸秆青贮已经趋近成熟（刘海燕等，2016；司华哲等，2015），应用普及较广，主要是通过将蜡熟期的玉米秸切短，加入乳酸菌、纤维素酶等物质，经过一系列的厌氧发酵得到一种具有适口性好、消化率高等优点的粗饲料。晚期收获的玉米秸秆营养价值低，大部分被焚烧处理，研究表明，如果对其进行有效的膨化加工处理可以提高其营养价值，提高反刍动物对玉米秸秆的利用率，从而缓解我国粗饲料短缺及秸秆焚烧导致的环境污染等问题。膨化秸秆具有适口性良好、有害菌残留少、营养价值较高、易于保存等特点（马宏鹏，2016）。赵风琴等（2008）研究表明，挤压膨化可以降低玉米秸秆中粗纤维的含量（下降2.6%～11.6%），提高玉米秸秆在动物饲养中的营养价值。本文通过对比普通玉米秸秆、青贮玉米秸秆、发酵膨化玉米秸秆的营养价值，瘤胃消失率及体内挥发性脂肪酸含量，充分了解青贮玉米秸秆、发酵膨化玉米秸秆的优点，主要为发酵膨化玉米秸秆在实际中的应用提供一定的科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

普通玉米秸秆：玉米新品种瑞普909收获晚期秸秆。

青贮玉米秸秆：用切草机将收割的玉米秸秆切至2～3 cm，将配制好的乳酸菌菌液均匀撒入切短的玉米秸秆中，然后将混有乳酸菌的玉米秸秆装入青贮袋中，装袋过程中一定要压实，最后抽真空密封，发酵45 d后即可。

发酵膨化玉米秸秆：将收割后的玉米秸秆进行初步粉碎，清除玉米秸秆中的泥沙等杂质，加入适量的水，进入膨化装置进行膨化处理，接着加入微生物制剂（乳酸菌制剂），最后将其打捆密封发酵，15 d后即可得发酵膨化玉米秸秆。

1.2 试验动物与日常管理 选取3头体型接近、身体状况良好（340±15）kg安装瘤胃瘘管的牛。饲养方式为拴系饲养，精粗比为3∶7，每天饲喂两次（07：30、17：30），饮水不限。试验牛所喂精料为相同的基础日粮，其基本组成及营养组成见表1。

表1 精料补充料配比及营养成分（风干基础，%）

1.3 试验设计及测定指标

1.3.1 常规项目测定 不同处理方式下玉米秸秆的常规营养成分（水分、粗灰分、粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维等）含量根据张英丽（2007）的《饲料分析及饲料质量检测技术》进行准确测定。

1.3.2 体内瘤胃消失率测定 将装有不同玉米秸秆（5 g）的尼龙袋（长 10.5 cm、宽8.5 cm、网眼45 μm）通过瘘管投入到牛瘤胃中，其中装有玉米秸秆的设为试验A组，装有青贮玉米秸秆的设为试验B组，装有发酵膨化玉米秸秆的设为试验C组，每组3个重复放入一头牛瘤胃中，共3头牛。在放置48 h后将尼龙袋取出，立即将其放在清水下进行清洗，切记不可用手搓，直到清洗的水不变化为止，放入65 ℃干燥箱进行烘干测量。

1.3.3 瘤胃挥发性脂肪酸测定 试验预试期7 d，正式期3 d，每天饲喂后24 h利用负压采样器抽取瘤胃液，把采集的瘤胃液利用4层、12层纱布过滤，保存滤液于-20 ℃用来测定挥发性脂肪酸（VFA）。利用安捷伦 GC-7890A气相色谱仪，参照Li等（2009）方法（外标法定量测定）进行挥发性脂肪酸的测定，其中色谱柱型号为Agilent 19091F-112（25 m×320 μm×0.5 μm），柱 温120 ℃，前进样口温度170 ℃，检测器温度200 ℃，所用载气为氮气，流速为26.43 mL/min；进样量1 μL。

1.4 数据处理 试验数据利用Excel进行初步统计处理，然后利用SPSS17.0统计软件进行单因素方差分析，结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 不同处理的玉米秸秆常规营养成分 由表2可知，不同处理组玉米秸秆钙和磷含量差异不显著，但试验B组和试验C组钙、磷含量稍高于试验A组；干物质含量试验A组显著大于试验B、C组（P＜0.05），试验B组干物质含量小于试验C组，但差异不显著（P＞0.05）；中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维，试验A组显著大于试验B、C组（P＜0.05），其中中性洗涤纤维含量，试验B组显著小于试验C组（P＜0.05），酸性洗涤纤维含量试验B组小于试验C组，但差异不显著（P＞0.05）；粗蛋白质含量试验B组大于试验C组，差异不显著（P＞0.05）；粗纤维含量试验A组显著大于试验B、C组（P＜0.05），试验C组大于试验B组，差异不显著（P＞0.05）。

表2 不同处理的玉米秸秆常规营养成分   %

2.2 不同处理的玉米秸秆在牛体内瘤胃中的消失率 由表3可知，干物质、酸性洗涤纤维、粗蛋白质、无氮浸出物的牛瘤胃消失率试验B、C组显著大于试验A组（P＜0.05），其中试验B组牛瘤胃消失率大于试验C组牛瘤胃消失率，但差异不显著（P＞0.05）；中性洗涤纤维的瘤胃消失率试验B组大于试验C组，试验C组大于试验A组，且各组之间差异显著（P＜0.05）。

表3  不同处理的玉米秸秆在瘤胃中的消失率比较  %

2.3 不同处理的玉米秸秆作为粗饲料对牛瘤胃挥发性脂肪酸的影响 由表4可知，乙酸、丙酸、丁酸、挥发性脂肪酸含量试验B、C组均大于试验A组，且差异显著（P＜0.05），试验B组大于试验C组，但差异不显著（P＞0.05）。

表4 不同处理玉米秸秆对牛瘤胃挥发性脂肪酸影响

3 讨论

膨化技术是将原料置于高温、高压条件下，然后突然减压使原料爆破而出，由此破坏粗饲料细胞壁的结构，使其物理特性发生改变。将膨化后的秸秆放于显微镜下观察，对比未膨化的可发现细胞壁松散排列、细胞间距增大且内容物外漏（张祖立等，2001a；张祖立等，2001b）。寇巍等（2010）研究发现，膨化后的秸秆会减弱木质素的包裹作用，同时有一部分的纤维素和木质素水解，缩短了微生物对其的分解作用，使秸秆利用率提高。使用微生物进一步发酵膨化后的玉米秸秆可进一步提高玉米秸秆的利用率。荣誉等（2017）研究膨化玉米秸秆、发酵膨化玉米秸秆、常规玉米秸秆的营养价值，结果发现，膨化后再发酵的玉米秸秆其总能、粗蛋白质含量、无氮浸出物含量高于膨化玉米秸秆和常规玉米秸秆，粗纤维含量、酸性洗涤纤维含量及中性洗涤纤维含量均低于膨化玉米秸秆和常规玉米秸秆。

3.1 不同处理对玉米秸秆营养成分的影响 干物质可以反映饲料营养价值和浓度，其含量与营养浓度成正相关；粗蛋白质含量可用来衡量养分在粗饲料制备过程中的流失或保留，粗蛋白质含量越低表明饲料品质越差（窦文洁等，2012）；粗纤维含量反映了动物消化利用粗饲料的难易程度；中性洗涤纤维影响反刍动物的瘤胃充盈度及采食量，其含量越高，饲料能量越低；酸性洗涤纤维越高，有机物消化率越低，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量与饲料品质成负相关（吴秋珏，2005；张吉鹍，2005）。

在本试验中，青贮玉米秸秆、发酵膨化玉米秸秆的中性洗涤纤维含量、酸性洗涤纤维含量及粗纤维含量均小于常规玉米秸秆，崔凤珍等（1992）研究膨化后稻壳的可利用性结果表明，粗纤维含量膨化后比未膨化下降了5.8%，这与本试验的研究结果一致。膨化使玉米秸秆细胞壁的物理结构发生变化，从而降低了纤维含量，加入微生物跟青贮秸秆纤维素降低的原理相似，发酵初期，细胞呼吸及酶解使碳水化合物分解，进而使纤维含量降低。青贮玉米秸秆和发酵膨化玉米秸秆粗蛋白质含量均大于常规玉米秸秆，青贮玉米秸秆蛋白含量大于发酵膨化玉米秸秆；王宏立等（2007）研究对比膨化玉米秸秆和普通玉米秸秆的营养物质含量发现，膨化后玉米秸秆粗蛋白质略有降低，但本试验中，粗蛋白质含量略有升高，可能与微生物发酵有关，乳酸菌可以抑制有害微生物（梭菌属等）的生长繁殖，阻止发酵原料养分的分解，抑制蛋白质在贮存过程中的水解（Godon，1992）。刘圈炜等（2013）研究发现，青贮秸秆中添加乳酸菌可以提高青贮秸秆中粗蛋白质的含量，使中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量降低。不同处理方式对玉米秸秆钙、磷的含量基本没有影响。

3.2 不同处理对玉米秸秆体内瘤胃消失率的影响 粗纤维在瘤胃中的利用率低，主要是由于组成粗纤维的各种成分缠绕紧密，要想提高纤维类物质的瘤胃消化率，必须改变其物理结构，秸秆经膨化发酵处理，淀粉糊化，水溶性糖提高，因此其利用率也增加。王瑞（2010）研究发现，全株青贮玉米可以使日粮纤维降解率提高。寇巍等（2010）发现，与未膨化的玉米秸秆相比，对玉米进行膨化处理纤维素的结晶度降低了12.68%，还原糖的含量显著增加且发酵启动加速。刁其玉（2005）研究发现，秸秆在膨化后其紧密结构被破坏，增大了秸秆内纤维物质的接触面积，从而更利于瘤胃消化液与其结合。这与本试验的结果一样。罗鹏等（2005）研究发现，经过气爆膨化技术处理过的麦草，其纤维素和半纤维素的溶解度与未精处理的麦草相比显著增加，使麦草粗纤维消化率提高。金征宇（2000）研究发现，饲料蛋白质的消化率会在挤压膨化后提高。本试验中青贮玉米秸秆和发酵膨化玉米秸秆的蛋白质消化率均大于常规玉米秸秆。

3.3 不同处理对玉米秸秆对瘤胃挥发性脂肪酸的影响 乙酸、丙酸、丁酸是挥发性脂肪酸的主要成分，占瘤胃挥发性脂肪酸的95%，是反刍动物利用能量的主要方式，使瘤胃微生物正常生长繁殖所必须的（李旺，2012）。挥发性脂肪酸浓度越高，说明微生物活力越强，这是因为挥发性脂肪酸产生过程中有能量释放，而微生物可以利用这些能量生长繁殖，尤其是用于菌体蛋白的合成（冯仰廉，2003）。孙国强等（2013）研究表明，在奶牛日粮中添加适量的麦秸和青贮玉米秸，会增加瘤胃中挥发性脂肪酸的产生量。在本试验中，青贮和发酵膨化后的玉米秸秆挥发性脂肪酸的含量增加，这进一步说明这两种方法均可以提高粗饲料在反刍动物中的利用率。

4 小结

研究表明，青贮玉米秸秆具有改善粗饲料适口性、提高粗饲料消化吸收等优点，在畜牧行业已普遍应用；膨化发酵玉米秸秆技术虽然也能提高饲料品质、改善饲料利用率，但其普及度远远不及青贮玉米秸秆。由本试验可以得知，膨化发酵玉米秸秆的营养价值和瘤胃利用率虽不及青贮玉米秸秆，但差异不显著，这对于晚期玉米秸秆的利用具有指导意义，尤其是粗饲料资源缺乏但玉米秸秆资源丰富的地区。膨化发酵技术虽然可以和青贮相媲美，但其制作工艺复杂、成本高，需改进生产设备和工艺，降低制作成本，将其普及到广大养殖户中。

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