不同处理方法对玉米秸秆营养成分、物理结构及绵羊瘤胃干物质消化率的影响

李九月， 薛树媛 ， 张海鹰， 王 超， 乌日勒格， 黄 娟

（1.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古呼和浩特010031；2.内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特010010）

我国是农业大国， 农作物秸秆种类多、 产量大、分布广，其中玉米秸秆是主要的农作物秸秆之一。据统计，2017 年全年各类农作物秸秆总量达9亿t，腐烂于田中或者被直接焚烧（王惠等，2018），造成了环境污染。同时，随着我国畜牧业的迅速发展，存在着粗饲料短缺的问题。但是由于秸秆资源低蛋白、低能量、高纤维等特点，直接作为饲料存在适口性差、 利用率低、 在瘤胃中的降解率也较低，限制了其在反刍动物粗饲料上的应用，因此近几年国内农作物秸秆饲料利用率不足30%。

膨化技术是现代饲料加工中普遍应用的技术，是通过将秸秆加水调质后加入挤压腔，依靠秸秆与挤压腔中螺套壁及螺杆之间的相互挤压、摩擦作用，产生热量和压力，当秸秆被挤出喷嘴时，压力骤然下降，从而使秸秆体积膨大的工艺操作。膨化技术使秸秆纤维素、半纤维素和木质素分离，纤维素聚合度下降（张采，2008）。膨化能够使玉米秸秆还原糖含量明显升高， 而纤维素的结晶度明显下降（杨建中和张俊瑜，2017；寇巍等，2010）。对膨化后的玉米秸秆进行发酵能够进一步提高秸秆的营养价值（李国栋，2017）。膨化发酵后的玉米秸秆中粗蛋白质含量明显高于干秸秆和黄贮， 同时纤维含量低于二者（仲伟光，2019；崔树和，2016）。本文对玉米秸秆进行膨化后， 用不同方式发酵处理，对照普通玉米秸秆分析其营养成分、物理结构及绵羊瘤胃干物质消化率， 为玉米秸秆膨化发酵利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 普通玉米秸秆：玉米籽实收获后的玉米秸秆。膨化发酵玉米秸秆：玉米籽实收获后的玉米秸秆进行粉碎（2 ～3 cm），清除玉米秸秆中的尘土等杂质，加入适量水，装入膨化装置进行膨化处理， 将其打捆密封发酵，15 d 后即得膨化发酵玉米秸秆。膨化菌制剂发酵玉米秸秆：玉米籽实收获后的玉米秸秆进行粉碎（2 ～3 cm），清除玉米秸秆中的尘土等杂质，加入适量水，装入膨化装置进行膨化处理， 接着均匀喷洒秸秆专用发酵菌制剂， 最后将其打捆密封发酵，15 d 后即得膨化菌制剂发酵玉米秸秆。

1.2 试验动物及饲养管理 试验动物为体况良好，体重（45.80±3.46）kg 的3 头装有永久性瘤胃瘘管的蒙古羊， 在1.3 倍维持需要营养水平下饲养，自由饮水，日粮组成及营养水平见表1（参考中国肉羊饲养标准（版）设计日粮）。

表1 日粮组成及营养水平（风干基础）

1.3 试验方法

1.3.1 营养成分的测定 干物质（DM）、粗蛋白质质（CP）、粗灰分（Ash）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、钙（Ca）、磷（P）的测定参照《饲料分析及饲料质量检测技术》中的方法进行（张丽英，2003）。

1.3.2 电镜扫描物理结构 取部分试验用普通玉米秸秆、 膨化发酵玉米秸秆和膨化菌制剂发酵玉米秸秆，烘干、粉碎、过筛，采用SSX-550 电子显微镜扫描观察结构。

1.3.3 瘤胃干物质消化率的测定 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）通过瘘管投入到绵羊瘤胃中，其中装有普通玉米秸秆的设为试验A 组，装有膨化发酵玉米秸秆的设为试验B 组，装有膨化菌制剂发酵玉米秸秆的设为试验C 组，每组3 只瘤胃瘘管的蒙古羊，共9 只绵羊，每只绵羊瘤胃中投放三个平行样。 在放置48 h 后将尼龙袋取出，立即用清水清洗，切记不能用手搓，直到清洗的水无色为止，放入105 ℃干燥箱进行烘干测量。

1.4 数据处理 试验数据利用Excel 进行初步统计分析， 然后利用SPSS 17.0 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 不同方法处理的玉米秸秆营养成分分析 由表2 可知，试验A 组干物质含量显著高于试验B组和试验C 组（P＜0.05），试验B 组显著高于试验C 组（P＜0.05）；试验A 组粗灰分含量高于试验B 组和试验C 组，但差异不显著（P＞0.05），试验B 组粗灰分高于试验C 组，但差异不显著（P＞0.05）；试验A 组粗蛋白质显著低于试验B 组和试验C 组（P＜0.05），试验B 组和试验C 组无显著差异。中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和钙试验组之间无显著差异（P＞0.05）；试验C 组磷含量显著高于试验A 组和试验B 组（P＜0.05），试验A 组和试验B 组无显著差异（P＞0.05）。

表2 不同方法处理的玉米秸秆营养成分%

2.2 不同方法处理的玉米秸秆电镜扫描结构通过电子显微镜扫描不同处理的玉米秸秆发现，直接粉碎的普通玉米秸秆，其表面光滑、纤维束状明显且结构紧密，并且还有明显的梗状结构。膨化发酵玉米秸秆，原料表面具有明显孔洞，纤维变得蓬松、柔软，纤维束细纤维化现象明显，表明纤维素、 半纤维素与木质素之间相互缠绕结构有一定破坏，能够增大微生物作用面积。膨化菌制剂发酵玉米秸秆，其纤维素束结构形成明显沟壑。

2.3 不同方法处理的玉米秸秆在绵羊瘤胃内干物质消化率的测定 表3 为不同方法处理的玉米秸秆在绵羊瘤胃内48 h 干物质消化率测定结果。试验A 组干物质消化率显著低于试验B 组和试验C 组（P＜0.05），试验B 组干物质消化率低于试验C 组，但差异不显著（P＞0.05）。

表3 不同方法处理的玉米秸秆在绵羊瘤胃48 h 干物质消化率%

3 讨论

发酵处理技术主要是指应用物理、 化学和生物技术或综合应用技术对秸秆进行加工处理，破坏和分解纤维素等难以利用的成分，提高其营养、饲用价值， 改善其适口性， 增加其消化率和利用率，从而达到利用秸秆等粗饲料的目的。

3.1 不同方式处理对玉米秸秆营养成分的影响常规营养成分含量的多少是评定粗饲料品质的最基本指标，主要包括干物质、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、粗蛋白质等，其中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， 含量越低表明饲料品质越差（丁健等，2018）。

荣誉等（2017）研究膨化玉米秸秆、膨化发酵玉米秸秆、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粗蛋白质、 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、酸性洗涤纤维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；干物质、粗蛋白质、纤维、无氮浸出物的表观消化率， 膨化后再发酵和发酵两组都高于膨化玉米秸秆组和普通玉米秸秆组,差异极显著（P＜0.01）。本试验中普通玉米秸秆干物质含量显著低于膨化发酵玉米秸秆和菌制剂膨化发酵玉米秸秆， 膨化发酵玉米秸秆和菌制剂膨化发酵玉米秸秆的粗蛋白质含量显著高于普通玉米秸秆，丁健等（2018）、荣誉等（2017）研究不同方式处理的玉米秸秆营养成分， 结果表明膨化发酵玉米秸秆干物质、 粗蛋白质含量显著高于普通玉米秸秆，这与本试验结果一致，而本试验中试验组之间中性洗涤纤维、 酸性洗涤纤维和钙含量无显著差异，与其研究结果不一致。

3.2 不同方法处理对玉米秸秆物理结构的影响张祖立等（2001a、2001b）研究发现，膨化后的秸秆对比未膨化的细胞壁松散排列、 细胞间距增大且内容物外漏。王宏立等（2007）研究表明，秸秆挤压膨化后，利用电子显微镜观察发现，膨化前秸秆细胞排列整齐，细胞结构完整，细胞壁（其主要成分为纤维素）裹着细胞内容物；膨化后的秸秆细胞被破坏，细胞壁撕裂变为絮状纤维，细胞间距拉大，轮廓模糊，细胞内容物游离出来。本试验中膨化发酵后玉米秸秆纤维变得蓬松、柔软，纤维束细纤维化现象明显， 加菌制剂发酵的膨化玉米秸秆沟壑明显，与伦晓中（2011）、王宏立等（2007）和张祖立等（2001）的研究结果基本一致。 可能是膨化处理过程中玉米秸秆在高温高压作用下， 秸秆内部结构受到了一定程度的破坏， 这有助于增大与菌制剂的接触面积，提高秸秆利用效率。

3.3 不同方法处理对玉米秸秆在绵羊瘤胃中干物质消化率的影响 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， 缩短了微生物对其分解作用，提高秸秆利用率。使用微生物处理膨化发酵后的玉米秸秆可进一步提高玉米秸秆的利用率。 丁健等（2018）研究不同处理方式的玉米秸秆在牛瘤胃中的消失率，结果表明，青贮玉米秸秆和发酵膨化玉米秸秆各营养成分的瘤胃消失率显著高于常规玉米秸秆。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。 本试验膨化发酵的玉米秸秆和膨化菌制剂发酵的玉米秸秆在绵羊瘤胃内48 h 干物质消化率显著高于普通玉米秸秆，与上述研究结果一致，可能是玉米秸秆经过膨化和发酵内部结构受到了一定程度的破坏导致。

4 小结

通过膨化发酵处理可提高玉米秸秆营养价值，使得秸秆细胞被破坏，易于消化，提高瘤胃内干物质消化率； 本试验使用的菌制剂发酵效果不明显， 虽然电镜扫描物理结构纤维素束结构形成明显沟壑， 瘤胃中干物质消化率比膨化发酵玉米秸秆高，但差异不显著，如生产中应用该类菌制剂需要进一步分析生产成本。