发酵菌剂对稻草型饲粮体外发酵特性的影响

■ 田雨晴 张一平 李秋凤* 曹玉凤 吴春会 王明亚 张秀江 肖 阳

（1.河北农业大学动物科技学院，河北保定 071000；2.保定市农业农村局，河北保定 071000；3.定兴县动物疫病预防控制中心，河北保定 072650）

当前，我国农作物生产技术不断提升，水稻产量稳步增长，而稻草秸秆作为水稻农作物的副产物，其利用方式还主要集中在作为生活燃料、秸秆还田和露天燃烧。稻草秸秆虽然可以作为饲草饲喂动物，但因营养水平低、适口性差，限制了其在养殖业中的应用[1]。李娅楠[2]研究表明，在稻草中添加微生物菌剂后可降低酸度，提高稻草有机物消化率和代谢能，提升稻草的营养价值。全株玉米青贮适口性较好，采食量和消化率较秸秆类高，是易发酵的优质粗饲料，其与秸秆组合可能对消化率的提高起到促进作用[3]。李蓓蓓等[4]利用体外发酵技术研究了玉米秸秆青贮饲料和谷草不同比例组合的瘤胃发酵效果，结果显示玉米秸秆青贮饲料和谷草比例为80∶20 的组合最有利于瘤胃发酵。目前，稻草秸秆与全株玉米青贮的组合发酵效果尚未见报道。鉴于此，本试验在不添加发酵菌剂和添加发酵菌剂的条件下通过体外产气法研究稻草秸秆与全株玉米青贮不同比例组合对混合饲粮体外发酵的影响，通过隶属函数法综合分析了混合饲粮的发酵效果，为稻草秸秆在反刍动物饲养中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验原料为稻草、全株玉米青贮、精料（压片玉米、甜菜颗粒、全棉籽、豆粕、精补料），均来自于保定市满城宏达牧业有限公司。发酵菌剂，主要成分为复合酶、GE 生物制剂、植物甾醇、微生态制剂等。稻草和全株玉米青贮的营养水平见表1。

表1 稻草和全株玉米青贮的营养水平（干物质基础，%）

1.2 试验设计

采用双因子完全随机试验设计，两因子分别为稻草与全株玉米青贮比例、发酵菌剂。稻草与全株玉米青贮比例（A）设6个水平，分别为T1（100∶0）、T2（80∶20）、T3（60∶40）、T4（40∶60）、T5（20∶80）、T6（0∶100）；发酵菌剂（B）设2 个水平，分别为B1（未添加发酵菌剂）、B2（添加发酵菌剂）。发酵菌剂按照推荐添加量（0.1%）溶于适量纯化水中，均匀喷洒在饲粮表面，处理时间10 min。试验共12 个处理，每处理3 次重复。试验饲粮中粗饲料与精料的比例为1∶1。试验设计见表2。

表2 试验设计及精粗料组成（g）

1.3 瘤胃液来源及人工瘤胃缓冲液的配制

选择3 头体况良好、体重接近、安装永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛作为瘤胃液供体奶牛。瘘管牛选自保定市满城宏达牧业有限公司，栏养，自由采食与饮水，饲粮组成及营养水平见表3。人工瘤胃缓冲液参照Menke等[5]的方法进行配制。

表3 瘤胃液供体牛的饲粮组成及营养水平（干物质基础)

1.4 体外发酵试验

按不同比例组合处理，分别称取0.5 g样品（dry matter，DM）放入已知重量的纤维袋中密封，放入100 mL已编号的发酵瓶中。体外培养所需瘤胃液于晨饲前采集，经4层纱布过滤到密封厌氧且提前预热的保温瓶中（过程中持续通入CO2使其达到厌氧条件），并于30 min内送回实验室。每个发酵瓶中加入15 mL瘤胃液和45 mL缓冲液（39 ℃水浴），期间不断通入CO2，保证厌氧条件，然后用橡胶塞和铝制盖密封发酵瓶，置于39 ℃恒温气浴摇床中，转速保持为125 r/min，同时设置2个空白对照，开始发酵。分别于发酵2、4、8、12、24、36、48 h测量发酵瓶中的产气值，并用空白值进行校对。

1.5 常规发酵指标测定

干物质降解率（DMD）：48 h后体外发酵试验结束后，将纤维袋取出，用清水及纯化水洗净，放入烘箱中65 ℃烘干48 h 至恒重，取出并称重，通过发酵前后底物重量差计算DMD。pH：用UB-7 pH 测定仪（美国）测定；氨态氮（NH3-N）：采用冯宗慈等[6]的比色法，用UV-2102PCS 型紫外光可见分光光度计进行测定；产气量（GP）：采用Rogerio 等[7]的方法计算；挥发性脂肪酸（VFA）：使用安捷伦7890A 气相色谱（美国）参照外标分析法[8]测定。

1.6 隶属函数评价

采用隶属函数评价法对各个处理进行综合评价，得出最佳处理[9]。

式中：X——样品各指标测定值；

UX（+）——各指标呈正相关隶属函数值；

UX（-）——各指标呈负相关隶属函数值；

Xij——某样品某指标测定值；

Ximax——某样品某指标最大测定值；

Ximin——某样品某指标最小测定值。

1.7 数据处理与分析

试验数据用Excel 软件进行初步统计，然后采用SPSS 19.0统计软件中一般线性模型进行双因子方差分析，用Duncan’s法进行组间多重比较，以P＜0.05作为差异显著性判断标准，试验结果用“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对GP的影响

由表4 可知，随着发酵时间的延长，GP 呈逐渐上升的趋势，而且随着稻草比例的减少，GP 总体上呈上升趋势。在稻草与全株玉米青贮比例的因素下，GP呈先升高后降低再升高的趋势，稻草与全株玉米青贮比例对GP 具有显著影响（P＜0.05）。添加发酵菌剂对GP 有显著影响（P＜0.05）。稻草比例与发酵菌剂的互作效应在8、36、48 h时差异显著（P＜0.05）。

表4 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对产气量的影响(mL/g)

2.2 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对DMD、pH、NH3-N浓度的影响

由表5 可知，在稻草与全株玉米青贮比例的因素下，DMD、pH 差异显著（P＜0.05），DMD 随稻草比例的降低总体上呈上升的趋势，pH 随稻草比例的降低总体上呈下降的趋势。发酵菌剂对pH、NH3-N 具有显著影响（P＜0.05）。DMD、pH、NH3-N 的比例与发酵菌剂的互作效应均不显著（P＞0.05）。

表5 稻草比例与发酵菌剂对DMD、pH、NH3-N浓度的影响

2.3 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对VFA的影响

由表6 可知，稻草与全株玉米青贮比例对丙酸（PA）、丁酸（BA）和乙丙比（AA/PA）具有显著影响（P＜0.05），对乙酸（AA）和总挥发性脂肪酸（T-VFA）无显著影响（P＞0.05）。添加发酵菌剂对AA、PA、T-VFA有显著影响（P＜0.05）。AA/PA 的稻草与全株玉米青贮比例与发酵菌剂的互作效应显著（P＜0.05），其他指标互作效应均不显著（P＞0.05）。

表6 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对VFA的影响

2.4 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂在混合饲粮中的隶属函数分析及综合价值评价

将各处理的9 项指标进行隶属函数分析，其中GP、DMD、AA、PA、BA、T-VFA 为正向指标，pH、NH3-N、AA/PA 为负向指标。平均9 项指标的隶属函数值，进行综合价值的排序，平均值越大综合价值越高，各处理综合价值排序为B1T5（0.78）＞B1T6（0.75）＞B2T5（0.69）＞B1T4（0.59）＞B2T6（0.57）＞B2T4（0.51）＞B2T3（0.50）＞B2T2（0.38）＞B1T3（0.36）＞B2T1（0.31）＞B1T2（0.27）＞B1T1（0.06），见表7。

表7 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂在混合饲粮中的隶属函数分析及综合价值评价

3 讨论

3.1 稻草与全株玉米青贮的比例对瘤胃体外发酵的影响

饲粮中的纤维含量是影响饲料降解性的关键因素[10]，DMD 表示饲草被动物利用的难易程度，与纤维化及木质化程度有关[11]。本试验中DMD 随着稻草比例的增加呈降低趋势，这可能是因为稻草中含有大量的粗纤维，饲粮中稻草比例越高，粗纤维含量越高，DMD 越低。NH3-N 含量是衡量瘤胃氮代谢的重要指标，正常范围为6～30 mg/dL，浓度过高或过低均不利于瘤胃微生物的正常生长繁殖[12]，本试验的NH3-N 含量为11.88～19.41 mg/dL，属于正常范围。一般情况下瘤胃pH在6.8～7.8[13]，本试验pH为6.85～7.12，且pH随着稻草比例的增加而增加，与唐赛涌等[14]的研究结果一致。

GP 在一定的范围内随着发酵底物的非结构性碳水化合物含量的降低而逐渐降低[15-16]，在本试验中，48 h总GP随着稻草比例的增加逐渐降低，因全株玉米青贮中非结构性碳水化合物（淀粉和可溶性碳水化合物）含量高，当饲料中淀粉含量高时，GP 升高，反之降低。温媛媛等[17]研究发现，GP随着全株玉米青贮比例降低而降低，当全株玉米青贮比例为0时，GP最低，与本试验研究一致。瘤胃微生物的活性也与VFA有关，瘤胃食糜附着的细菌种类也与瘤胃VFA 组分及其产量有关[18]。稻草中纤维含量高会降低瘤胃发酵底物的发酵速率，所以本试验中稻草比例越高，T-VFA越低，这与孙丽莎等[19]的研究结果一致。粗饲料中的纤维素发酵主要产生乙酸，对丙酸影响较小，故当稻草比例高时，乙酸浓度高于丙酸浓度，继而乙/丙值升高。

3.2 发酵菌剂对瘤胃体外发酵的影响

稻草中粗纤维含量高，营养水平低，当稻草比例为100%时添加发酵菌剂的DMD 高于未添加发酵菌剂的DMD，说明添加发酵菌剂可降解稻草中纤维素和木质素，同时打破复合结构，提高其消化率。添加发酵菌剂后T1、T2、T3、T4、T6 组48 h 的GP 显著高于未添加发酵菌剂时48 h 的GP，可能是因为添加发酵菌剂后对瘤胃微生物的区系具有一定的影响，引起发酵功能的改变，发酵会导致气体的产生，从而产气量升高。添加发酵菌剂后pH 低于未添加发酵菌剂时的pH，可能是因为添加发酵菌剂后，发酵速度加快，酸性物质产生较多，从而使pH 下降。添加发酵菌剂后NH3-N 降低，可能是添加发酵菌剂后微生物大量繁殖，使饲粮中的蛋白质被分解所导致。添加发酵菌剂后T-VFA 降低，稻草比例高时影响不显著；当稻草比例低时T-VFA 显著降低，可能是添加发酵菌剂后抑制了碳水化合物的分解。

3.3 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂的隶属函数分析

由于各处理在不同指标上表现均不相同，而以任何一个单一指标评价最佳处理组合均是不全面的[20]。将各处理的9 项指标进行隶属函数分析，最后所得9 个指标的隶属函数平均值越大说明效果越好。稻草中粗纤维含量高，营养价值低，当稻草与全株玉米青贮的比例为40∶60、20∶80、0∶100 时效果优于稻草与全株玉米青贮的比例为100∶0、80∶20、60∶40时，其中稻草与全株玉米青贮的比例为20∶80 时发酵效果最好。当稻草与全株玉米青贮的比例为20∶80、0∶100时，不添加发酵菌剂其发酵效果更好，故当稻草比例低时可不添加发酵菌剂，以降低成本。

4 结论

当稻草与全株玉米青贮比例为40∶60、20∶80、0∶100时，无论是否添加发酵菌剂，发酵效果均优于稻草与全株玉米青贮的比例为100∶0、80∶20、60∶40时，其中稻草与全株玉米青贮比例在20∶80时发酵效果更好；当稻草与全株玉米青贮的比例为40∶60、20∶80、0∶100时可不添加发酵菌剂，以降低成本。