正交试验研究稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮养分的变化

■戚如鑫 欧阳佳良 陈逸飞 张振斌 吴诗樵 章世元 王梦芝

（扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州225009）

江苏省的农业相对较发达，在2009年时，江苏省的耕地面积就已经达到了468.8 万公顷，且农作物的的播种面积也达到了755.8 万公顷，其中主要种植物为小麦、水稻、油菜籽、玉米等农作物[1]。但是根据平英华[2]的报道可以发现，在江苏省的秸秆资源利用情况中，直接废弃或焚烧秸秆约占30%，秸秆作为生活燃料及能源所用约占30%，饲料化所用的秸秆约占16%，秸秆饲料化利用率较低。因此，江苏省的农作物秸秆的饲料化利用率有待提升。尾菜即蔬菜废弃物是一种容易被浪费的资源，常见于田间和农贸市场等地，尾菜通常会被视为废弃物而被随意丢弃，且尾菜具有一定的养分。就扬州地区而言，2015年预计蔬菜废弃物产量约为406 764.6～1 362 661.41 t[3]。因此，如若长期不及时利用尾菜资源不仅会对环境造成污染，还会产生资源的浪费。对尾菜和秸秆进行混合青贮不仅可以有效的提升秸秆和尾菜资源的利用率，还可以在一定程度上保存饲料的营养价值，且在水分方面，水分含量较高的尾菜和水分含量较低的秸秆可以形成互补[4]，在养分方面，纤维含量较高的秸秆和纤维含量较低的尾菜也可以形成互补。在青贮中添加适量纤维素酶不仅可以在一定程度上降解植物的细胞壁结构还可以提升青贮的可溶性碳水化合物含量，为乳酸菌提供更多的底物，进而在一定程度上促进乳酸菌发酵[5]。邵建宁等[6]通过试验发现，植物乳杆菌和发酵乳杆菌不仅产酸能力强，而且还是青贮废弃白菜叶、青笋叶效果较好的菌株。穆胜龙等[7]通过试验发现，在甘蔗尾青贮中添加植物乳杆菌或布氏乳杆菌均能提升青贮品质和有氧稳定性，且植物乳杆菌效果更优。陈凌华等[8]通过试验发现，在稻秸青贮中同时添加酶制剂和乳酸菌可提高稻秸青贮品质；李静等[9]通过试验发现在稻草青贮中同时添加纤维素酶和乳酸菌的青贮效果优于单独添加纤维素酶或乳酸菌；席兴军等[10]研究发现，在玉米秸秆青贮中同时添加纤维素酶和乳酸菌可以明显提高青贮品质和营养价值。由于目前稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮的研究较少，因此本研究旨在通过正交试验法探讨不同秸秆尾菜比例、不同植物乳杆菌添加量、不同纤维素酶添加量对稻草秸秆和白菜尾菜混合青贮的养分的影响，并筛选出较适宜的组合方案，以期提高稻草秸秆和白菜尾菜这两种农业废弃物的利用率，将其变废为宝，同时也为稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮提供一定的理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用稻草秸秆和白菜尾菜在2017年10月份别采自于江苏省扬州大学试验农牧场和江苏省扬州市东花园农贸市场。试验所用的植物乳杆菌和纤维素酶均购于广州绿辉生物科技有限公司。

1.2 试验设计与方法

1.2.1 试验设计

采用L9（34）四因素三水平的正交试验设计，将秸秆尾菜比例（4∶6，5∶5，6∶4）、植物乳杆菌添加量（0.030、0.035、0.040 g/kg）和纤维素酶添加量（0.20、0.25、0.30 g/kg）进行正交设计，共9 个试验组。每组设置3个重复。

1.2.2 青贮饲料的制作及样品的采集

将采集到的稻草秸秆和白菜尾菜分别切至2～3 cm后，将稻草秸秆和白菜尾菜及菌剂按试验设计中的比例和添加量进行添加和混合，将混合后的样品装入青贮袋中，并用美吉斯真空机进行真空处理，于室温条件下进行青贮，并于45 d后进行开封采样。

1.3 测定的指标与方法

试验样品于青贮45 d后开封采集，于扬州大学草食动物营养代谢与调控研究室内进行各项指标的测定。将样品于烘箱65 ℃干燥至恒重后，将干燥后的样品用微型植物样品粉碎机进行粉碎并过40目筛后用自封袋密封保存待测。参考张丽英[11]的《饲料分析及饲料质量检测技术》（第三版）测定样品中的干物质（DM）、粗蛋白质（CP）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、粗灰分（Ash）的含量。参考Owens等[12]的蒽酮—硫酸比色法进行可溶性碳水化合物（WSC）含量的测定。

1.4 数据处理

采用Excel 2003软件对试验数据进行整理，采用极差分析法分析各影响因素的主次顺序，并求得最优组。

2 结果

2.1 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮的干物质含量

表1 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮干物质含量分析

由表1 可知，干物质含量的极差R 分别为13.23（秸秆和尾菜质量比）＞0.89（植物乳杆菌）＞0.88（纤维素酶），通过正交分析得出最优组合为：秸秆和尾菜质量比6∶4，植物乳杆菌添加量0.030 g/kg，纤维素酶添加量0.30 g/kg。表1 中第7 组的干物质含量为35.66%，是所有处理组中干物质含量最高的组，且第7组的各因素的比例和添加量与正交分析的最优组相同。

2.2 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮的粗蛋白质含量

表2 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮粗蛋白质含量分析

由表2 可知，粗蛋白质含量的极差R 分别为1.24（秸秆和尾菜质量比）＞0.30（纤维素酶）＞0.15（植物乳杆菌），通过正交分析得出最优组为：秸秆和尾菜质量比4∶6，植物乳杆菌添加量0.030 g/kg，纤维素酶添加量0.20 g/kg。在表2 中，第1 组的粗蛋白质含量为7.66%，是所有组中粗蛋白质含量最高的组，且第1组的各因素的比例和添加量与正交分析的最优组相同。

2.3 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮的中性洗涤纤维含量

由表3可知，中性洗涤纤维含量的极差R分别为8.48（秸秆和尾菜质量比）＞1.54（植物乳杆菌）＞1.29（纤维素酶），通过正交分析得出最优组为：秸秆和尾菜质量比4∶6、植物乳杆菌添加量0.030 g/kg、纤维素酶添加量0.25 g/kg。在表3中，第2组的中性洗涤纤维含量为51.79%，是所有组中中性洗涤纤维含量最低的组，其次是第1组。在第2组的各因素中，除植物乳杆菌添加量0.035 g/kg与正交分析的最优组不同外，秸秆和尾菜质量比4∶6，纤维素酶添加量0.25 g/kg这两个因素与正交分析的最优组相同。在第1组的各因素中，除纤维素酶添加量0.20 g/kg 与正交分析的最优组不同外，秸秆和尾菜质量比4∶6、植物乳杆菌添加量0.030 g/kg这两个因素与正交分析的最优组相同。

表3 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮中性洗涤纤维含量分析

2.4 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮的酸性洗涤纤维含量

由表4可知，酸性洗涤纤维含量的极差R分别为4.92（秸秆和尾菜质量比）＞1.19（纤维素酶）＞0.96（植物乳杆菌），通过正交分析得出最优组为：秸秆和尾菜质量比4∶6、植物乳杆菌添加量0.040 g/kg、纤维素酶添加量0.25 g/kg。在表4 中，第2 组的酸性洗涤纤维含量为31.56%，是所有组中酸性洗涤纤维含量最低的组，其次是第3 组。在第2 组的各因素中，除植物乳杆菌添加量0.035 g/kg 与正交分析的最优组不同外，秸秆和尾菜质量比4∶6、纤维素酶添加量0.25 g/kg 这两个因素与正交分析的最优组相同。在第3组的各因素中，除纤维素酶添加量0.30 g/kg与正交分析的最优组不同外，秸秆和尾菜质量比4∶6、植物乳杆菌添加量0.040 g/kg 这两个因素与正交分析的最优组相同。

表4 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮酸性洗涤纤维含量分析

2.5 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮的粗灰分含量

由表5可知，粗灰分含量的极差R分别为0.74（秸秆和尾菜质量比）＞0.17（植物乳杆菌）＞0.16（纤维素酶），通过正交分析得出最优组为：秸秆和尾菜质量比6∶4，植物乳杆菌添加量0.035 g/kg，纤维素酶添加量0.20 g/kg。在表5 中，粗灰分含量最低的是第7 组为9.76%，其次是第8 组为9.88%，且正交分析最优组的各因素的比例和添加量与第8组相同。

2.6 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮的可溶性碳水化合物含量

由表6可知，可溶性碳水化合物的极差R分别为0.41（秸秆和尾菜质量比）＞0.27（纤维素酶）＞0.20（植物乳杆菌），通过正交分析得出最优组为：秸秆和尾菜质量比4∶6、植物乳杆菌添加量0.040 g/kg、纤维素酶添加量0.25 g/kg。在表6 中，第2 组的可溶性碳水化合物含量为2.20%，是所有组中可溶性碳水化合物含量最高的组，其次是第3组。在第2组的各因素中，除植物乳杆菌添加量0.035 g/kg与正交分析的最优组不同外，秸秆和尾菜质量比4∶6、纤维素酶添加量0.25 g/kg这两个因素与正交分析的最优组相同。在第3 组的各因素中，除纤维素酶添加量0.30 g/kg与正交分析的最优组不同外，秸秆和尾菜质量比4∶6、植物乳杆菌添加量0.040 g/kg这两个因素与正交分析的最优组相同。2.7 综合平衡法分析

表5 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮粗灰分含量分析

表6 稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮可溶性碳水化合物含量分析

表7 综合平衡法分析结果

经综合平衡法分析发现（见表7），当秸秆和尾菜质量比为4∶6时有利于稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮的粗蛋白质、可溶性碳水化合物含量的提升，且有利于降低青贮中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量。因此稻草秸秆和白菜尾菜最优质量比为4∶6，这与任海伟等[13]对玉米秸秆与废弃白菜混合青贮研究中的得出的适宜玉米秸秆与废弃白菜质量比21∶27相似。

在稻草秸秆和白菜尾菜混合青贮中加入0.030 g/kg的植物乳杆菌有利于降低干物质含量的损失、提升粗蛋白质含量、降低中性洗涤纤维含量；加入0.25 g/kg的纤维素酶有利于降低中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量、提升可溶性碳水化合物含量。

3 讨论

3.1 不同试验因素对稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮干物质和粗蛋白质含量的影响

本试验研究发现，青贮干物质含量随白菜尾菜比例的降低而提升，且通过表1中的极差分析发现秸秆和尾菜质量比是影响青贮干物质含量的重要因素。通过正交分析的结果也可以发现，在干物质方面最优组的秸秆和尾菜质量比为6∶4，且从各组的干物质含量也可以看出，随着白菜尾菜比例的降低青贮的干物质含量逐渐提升。

青贮饲料中粗蛋白质含量越高，青贮品质则越好[14]。本试验也发现，青贮粗蛋白质含量随着白菜尾菜比例的提升而提升，表明白菜尾菜的添加有利于提升青贮的粗蛋白质含量。且通过表2 中的极差分析发现，秸秆和尾菜质量比是影响青贮粗蛋白质含量的重要因素。秸秆和尾菜质量比为4∶6 时，青贮的粗蛋白质含量最高，且与秸秆和尾菜质量比为6∶4 时相比，青贮粗蛋白质含量提升了1.24个百分点。

3.2 不同试验因素对稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮纤维类物质的影响

中性洗涤纤维含量会影响动物的采食量，高含量的中性洗涤纤维会降低饲料的适口性，进而使动物采食量降低[15]。本研究中，青贮中性洗涤纤维的含量呈现随白菜尾菜比例的提升而降低的趋势，由表3可知，其中1、2、3组的秸秆和尾菜质量比均为4∶6，且1、2、3组的中性洗涤纤维含量均低于其他组，且当秸秆和尾菜质量比为4∶6时青贮中性洗涤纤维含量与秸秆和尾菜质量比为6∶4时青贮中性洗涤纤维含量相比，降低了8.48个百分点。说明白菜尾菜的添加有利于降低青贮的中性洗涤纤维的含量，且不同添加量的植物乳杆菌和纤维素酶也影响着青贮的中性洗涤纤维的含量。

酸性洗涤纤维很难被动物消化吸收，不属于有益营养物质[16]。本试验中，青贮酸性洗涤纤维的含量呈现随白菜尾菜比例的提升而降低的趋势，由表4 可知，其中1、2、3 组的秸秆尾菜质量比均为4∶6，且1、2、3 组的酸性洗涤纤维含量均低于其他组，且当秸秆和尾菜质量比为4∶6时青贮酸性洗涤纤维含量与秸秆和尾菜质量比为6∶4时青贮酸性洗涤纤维含量相比，降低了4.92个百分点。这同中性洗涤纤维含量的结果相似，说明白菜尾菜的添加同样有利于青贮酸性洗涤纤维含量的降低。

阴法庭等[17]通过饲料油菜与玉米秸秆混合青贮试验发现，随着饲料油菜比例的增加，混合青贮中的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量均呈现下降趋势，且当饲料油菜和玉米秸秆比例为7∶3时中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量最低，本试验结果与此相似。赵政等[18]通过试验发现，在青贮中，随着乳酸菌制剂和纤维素酶制剂添加量的增加，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量逐渐下降，本试验结果与此相似。

3.3 不同试验因素对稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮粗灰分和可溶性碳水化合物含量的影响

本试验中，青贮粗灰分的含量呈现随白菜尾菜比例的减少而降低的趋势，由表5可知，其中7、8、9组的秸秆和尾菜质量比均为6∶4，且7、8、9组的粗灰分含量均低于其他组，说明白菜尾菜比例的减少有利于降低青贮的粗灰分含量。

可溶性碳水化合物不仅是影响青贮的重要因素，还是乳酸菌发酵的基础，乳酸菌的增殖也离不开可溶性碳水化合物[19-20]。白菜尾菜在混合青贮中发挥着提供水分和糖分的重要作用[13]。由表6 可知，第2、3 组的可溶性碳水化合物含量均高于其他组，且第1组的可溶性碳水化合物含量也高于5～9组，且秸秆和尾菜质量比为4∶6时青贮可溶性碳水化合物含量与秸秆和尾菜质量比为5∶5时青贮可溶性碳水化合物含量相比，提升了0.41%。说明随着白菜尾菜比例的增加，一定程度上有利于提升青贮的可溶性碳水化合物含量，这与任海伟等[13]的研究结果相似。

4 结论

①在稻草秸秆和白菜尾菜质量比为4∶6，5∶5，6∶4这三个水平中，白菜尾菜比例的增加不仅在一定程度上有利于提升稻草秸秆和白菜尾菜混合青贮粗蛋白质和可溶性碳水化合物的含量，还有利于降低稻草秸秆和白菜尾菜混合青贮中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量，且当稻草秸秆和白菜尾菜质量比为4∶6时效果最佳。

②当稻草秸秆和白菜尾菜质量比为4∶6、植物乳杆菌添加量为0.030 g/kg、纤维素酶添加量为0.25 g/kg 时，有利于提升稻草秸秆与白菜尾菜混合青贮的养分。