不同规格通风笼储存的玉米秸秆对体外发酵的影响

赵新德， 张美美， 姜雨轩， 姚玉昌， 于满满， 谢小来， 扈光辉， 武浩楠， 李慧堂， 张 勤

（东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨150030）

我国农作物秸秆产量丰富，每年大约会产生6.4亿吨秸秆（杨懂艳，2004），然而用作饲料的不足10%，大部分被白白浪费，不仅污染环境，而且造成了巨大的经济损失。因此，合理利用秸秆作为饲料资源以饲养家畜具有极大的现实意义。

李志静等（2015）研究不同微贮方法对稻草和玉米秸秆物理性状和营养成分的影响，发现在玉米秸秆中使用纤维素酶进行微贮发酵能提高玉米秸秆的营养价值。田宜水等（2015）研究储存方式对生物质燃料玉米秸秆储存特性的影响，表明秸秆长期储存时，打捆秸秆易于安全储存，整株、粉碎秸秆储存量多时，应该保持环境通风良好。刘永辉（2011）研究不同储存时间和种植区域对玉米营养价值的影响，结果表明与新收获玉米比较，储存12个月以上的玉米硬度、容重和百粒重显著降低，籽实重量的均匀度增加。

虽然有很多关于玉米秸秆理化性质的研究，然而对于玉米存储装置这方面的研究却鲜有报道。本试验为了配合农业生产，提高秸秆利用效率，设计一种大型通风笼，直接存储粉碎后的玉米秸秆，并研究其存储效果，为有效保存、利用秸秆提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与管理

1.1.1 玉米秸秆的处理方法 通风笼法：试验中不同规格通风笼的具体尺寸如表1所示。通风笼主要组成材料为舞台桁架、铁丝网、尼龙网、遮雨布。通风笼上面使用一块遮雨布覆盖，下面使用铁丝网做通风笼底面，四个侧面上使用尼龙网做围栏网。

通风笼装填秸秆：将整株玉米秸秆粉碎到5～10 cm，从通风笼侧面或者顶部添加粉碎的玉米秸秆，将通风笼填满为止（自然装满，不要人为压实，如果压得太实，玉米秸秆通风透气性变差，容易发霉）。1.1.2 传统堆垛法 采用整捆秸秆平铺堆垛的方法（徐亚云等，2014），每层秸秆分为两排，两排玉米秸秆的根部均朝里，并且根部要交叉重叠堆放，秸秆头部朝外（该种堆垛方式，能减少雨雪渗入秸秆堆内部，促进雨水、雪水的排放）。

表1 不同规格通风笼尺寸表

1.1.3 发酵处理 已经储存半年后的不同储存方式的玉米秸秆，体外发酵产气量的测定采用Menke 等（1998）方法进行。

1.1.4 试验用瘤胃液供体动物 3头体况良好、体重（650±25）kg、安装有永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛。

1.1.5 人工唾液配制 培养液的配制参照冯仰廉（2006）介绍的方法。

1.1.6 体外培养装置 恒温水浴振荡培养箱。

1.2 试验设计 对于测定体外发酵瘤胃液中pH、VFA与氨态氮的浓度，试验为单因子试验，变量为不同规格通风笼储存的玉米秸秆 （共四个水平，即1、0.8、0.5 m宽通风笼玉米秸秆、传统堆垛法玉米秸秆），使用储存6个月的玉米秸秆进行牛体外瘤胃发酵试验，试验共分为4组，每组试验3个重复，再设置一个有3个重复的空白对照 （表2），体外发酵时间为72 h。

表2 试验分组设计

对于测定玉米秸秆体外消化产气量的指标，试验为4×6双因子（不同规格通风笼储存的玉米秸秆×发酵时间）等重复试验设计，不同规格通风笼储存的玉米秸秆共四个水平，即1、0.8、0.5 m宽通风笼玉米秸秆、传统堆垛法玉米秸秆，发酵时间共 6 个水平，分别为 3、6、12、24、48、72 h。 试验再设置一个空白对照。

1.3 测定指标及方法 产气量：观察记录每个样品在 6 个时间点（分别为 3、6、12、24、48、72 h）的产气量，推算200 mg样品在每个时间点的产气量计算公式如下：

式中：GPt为样品在 t时刻的产气量，mL；Vt为样品发酵t h后，培养管理刻度；V0为样品在开始培养时，培养管刻度读数；W为样品干物质重量，mg。

pH采样后立即用梅特勒-托利多FE20型酸度计测定；氨态氮采用苯酚次氯酸钠比色法，具体方法参考刘凯玉（2014）所介绍的方法进行测定；VFA采用高效气相色谱测定法，具体方法参考刘凯玉（2014）所介绍的方法进行测定。

1.4 统计分析 试验结果使用Excel进行数据处理。 用SPSS 19.0对单因子试验或双因子有重复交叉试验建立一般线性模型 （GLM）进行方差分析，用Duncan’s进行各组间多重比较。试验结果以“平均值±标准差”表示，P＜0.05为差异显著，P＞0.05为差异不显著。

2 结果与分析

2.1 通风笼规格和发酵时间对玉米秸秆体外发酵产气量的影响 由表3可知，通风笼规格对玉米秸秆的体外瘤胃发酵的产气量有极显著影响（P＜0.01），在相同的发酵时间里，12 h的不同规格通风笼储存的玉米秸秆发酵产气量没有显著性差异（P＞0.05），这与王芳等（2016）所报道的结果一致；3、6、24、48、72 h 的不同规格通风笼储存的玉米秸秆的发酵产气量均有显著性差异 （P＜0.05），其中0.5 m宽通风笼玉米秸秆的产气量较传统堆垛法玉米秸秆的产气量在3 h时提高35.7%（P＜0.05），其他时间点均无显著差异（P＞0.05）；0.8 m宽通风笼玉米秸秆的产气量较传统堆垛法玉米秸秆的产气量在3 h和6 h两个时间点提高28.6%和40%（P＜0.05），其他时间点无显著差异 （P＞0.05）；1m宽通风笼与传统堆垛法储存的玉米秸秆在 3、6、12、24、48、72 h 的产气量均没有显著性差异（P＞0.05）。由表3的主效应数据得知，0.8 m宽通风笼与0.5 m宽通风笼储存的玉米秸秆产气量相比没有显著性差异 （P＞0.05），1 m宽通风笼与传统堆垛法储存的玉米秸秆产气量相比没有显著性差异（P＞0.05）；0.8 m宽通风笼和0.5 m宽通风笼的产气量较1 m宽通风笼产气量提高52%和31.2%（P＜0.05），较传统堆垛法的产气量提高48.2%和30.4%（P＜0.05）。

发酵时间对玉米秸秆的体外瘤胃发酵的产气量有极显著影响（P＜0.01），由表3主效应部分能够得知，3 h与6 h的产气量没有显著性差异 （P＞0.05），之后每个时间段都显著高于前一个时刻的产气量（P＜0.05），随发酵时间的延长产气量增加。

表3 通风笼规格和发酵时间对玉米秸秆体外发酵产气量的影响

由表3的P值来看，通风笼规格与发酵时间对玉米秸秆的体外瘤胃发酵的产气量有极显著的互作效应（P ＜ 0.01）。

2.2 通风笼规格对玉米秸秆体外发酵pH、VFA、氨态氮的影响 由表4可知，传统堆垛法玉米秸秆体外瘤胃发酵的pH极显著高于通风笼法储存的玉米秸秆（P＜0.05），不同规格通风笼储存的玉米秸秆体外瘤胃发酵的pH没显著性差异 （P＞0.05）；不同规格通风笼储存的玉米秸秆体外瘤胃发酵的氨态氮浓度以及乙酸、丙酸、丁酸的浓度均没有显著性差异（P＞0.05）。

3 讨论

3.1 不同规格通风笼玉米秸秆对产气量的影响0.8 m宽通风笼储存的玉米秸秆在6个时间点始终是最高的，可能由于干燥较好，微生物发酵效果好。0.8 m宽通风笼和0.5 m宽通风笼的产气量与1 m宽通风笼和传统堆垛法的产气量相比显著提高（P＜0.05），原因可能是1 m宽的通风笼容易受到雨雪侵蚀，干燥效果比较慢，含水量多（张苗蕾等，2009），霉菌增生，在储存过程中造成玉米秸秆营养物质的损失，最终发酵效果不理想。传统堆垛法比通风笼法更易受雨雪的侵袭，另外可能由于传统堆垛法处理的是整株玉米秸秆，玉米秸秆表面的蜡质层保存较好，导致秸秆水分蒸发速度慢，使得干燥效果比较慢。由表3主效应部分能够得知，3 h与6 h的产气量没有显著性差异 （P＞0.05），之后每个时刻都显著高于前一个时刻的产气量（P＜0.05），前两个时刻的产气量没有显著性差异，可能是因为瘤胃微生物发酵有一个延滞期（辛杭书等，2010），需要微生物适应新的培养环境。由表3的P值来看，通风笼规格与发酵时间对玉米秸秆体外瘤胃发酵的产气量有极显著影响（P＜0.01），而且通风笼规格与发酵时间对玉米秸秆体外瘤胃发酵的产气量有极显著的互作效应（P＜0.01），整体上随着发酵时间的延长，产气量呈上升趋势（董晓玲等，2006）。

表4 通风笼规格对玉米秸秆体外发酵pH、VFA、氨态氮的影响

3.2 不同规格的通风笼玉米秸秆对pH、VFA、氨态氮的影响 传统堆垛法玉米秸秆体外瘤胃发酵的pH最大，较0.5、0.8、1 m宽通风笼的体外瘤胃发酵的 pH分别提高 1.3%、1.5%、1.7%（P＜0.01），通风笼法储存的玉米秸秆体外瘤胃发酵的pH没显著性差异（P＞0.05），这说明通风笼法保存的玉米秸秆的营养消化比传统堆垛法消化的更充分。通风笼法和传统堆垛法储存的玉米秸秆氨态氮浓度以及乙酸、丙酸、丁酸的浓度没有显著性差异（P＞0.05），说明四种储存方法的主要营养沉积没有显著的差异，四种储存方法在饲喂反刍动物的效果上是相近的。玉米秸秆的储存方式对产气量和pH指标有影响，对VFA和氨态氮指标没有影响。

4 结论

本试验结果表明，不同储存方式的玉米秸秆对其体外发酵的产气量和pH有显著影响，在反刍动物的消化利用方面，0.8 m宽通风笼储存玉米秸秆的效果最好。因此，现实生活中应该根据具体情况和要求选择最适的玉米秸秆储存方式，以获得最大的经济效益。