不同添加剂对水稻秸秆黄贮饲料营养品质及适口性的影响

收稿日期：2024-03-27；修回日期：2024-05-28

基金项目：国家重点研发计划（2023YFD1301402）；国家现代农业产业技术体系四川大豆创新团队（SCCXTD-2024-21）项目资助

作者简介：

陈远航（2000-），男，贵州盘州人，硕士研究生，主要从事牧草栽培加工利用研究，E-mail：1342771077@qq.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：yanyanhong3588284@126.com

摘要：水稻（Oryza sativa L.）是我国重要的粮食作物，高效利用水稻秸秆可拓宽反刍家畜的饲料来源。本研究以水稻秸秆为原料，设置七种处理，分别为无添加对照（CK）、添加商业乳酸菌壮乐美、植物乳杆菌149（Lactobacillus plantarum149，LP149）、鼠李糖乳杆菌608（Lactobacillus rhamnosus 608， LG608）、乳酸菌复配（LP149+LG608，FP）、双乙酸钠和玉米粉处理，发酵60 d后开袋分析。结果表明：与CK相比，LG608、双乙酸钠和玉米粉处理显著提高了稻秸黄贮饲料的粗蛋白含量（Plt;0.05）；LG608和FP处理的中性洗涤纤维含量显著低于其他处理（Plt;0.05）；LG608处理的水溶性碳水化合物含量最高，为5.32%DM（Plt;0.05）。所有添加剂处理的乳酸含量显著高于CK（Plt;0.05），其中LG608处理最高，为5.41%DM（Plt;0.05），其pH值最低，为4.48（Plt;0.05）。LG608和FP处理的肉牛采食量显著高于其他处理（Plt;0.05）。结合灰色关联度分析，添加剂处理均有效改善稻秸秆黄贮饲料品质，LG608处理效果最优，其次为FP处理。

关键词：水稻秸秆；黄贮饲料；添加剂；发酵品质；适口性

中图分类号：S816.53""" 文献标识码：A"""" 文章编号：1007-0435（2024）11-3646-08

Effects of Different Additives on Nutritional Quality and

Palatability of Rice Straw Yellow Stored Feed

CHEN Yuan-hang1， CHENG Ming-jun2， LI Hong-quan2， LI Xiao-mei1，

WEN Xing-jing3， LIU Hai-ping1， ZHANG Lei1， YAN Yan-hong^1*

（1.College of Grassland Science and Technology， Sichuan Agricultural University， Chengdu， Sichuan Province 611130， China;

2.Sichuan Grassland Technology Research and Promotion Center， Chengdu， Sichuan Province 610041， China; 3.Sichuan Grassland

Science Research Institute， Chengdu， Sichuan Province 611731， China）

Abstract：Rice （Oryza sativa L.） is an important food crop in China，and efficient utilization of rice straw can expand the feed sources for ruminants. In this study，rice straw was used as the raw material，with seven treatments set up：Control （CK），commercial lactic acid bacteria Zhuanglemei，Lactobacillus plantarum 149 （LP149），Lactobacillus rhamnosus 608 （LG608），compound lactic acid bacteria （LP149+LG608，FP），sodium diacetate，and corn flour. After 60 days of fermentation，the silage was opened and analyzed. The results showed that，compared to CK，the treatments with LG608，sodium diacetate，and corn flour significantly increased the crude protein content of the rice straw silage （Plt;0.05）. The neutral detergent fiber content in the LG608 and FP treatments was significantly lower than that in other treatments （Plt;0.05）. The water-soluble carbohydrate content was highest in the LG608 treatment，reaching 5.32% DM （Plt;0.05）. The lactic acid content in all additive treatments was significantly higher than in CK （Plt;0.05），with the highest being in the LG608 treatment at 5.41% DM （Plt;0.05），and it had the lowest pH value of 4.48 （Plt;0.05）. The feed intake of beef cattle was significantly higher in the LG608 and FP treatments compared to other treatments （Plt;0.05）. Based on grey relational analysis，all additive treatments effectively improved the quality of rice straw silage，with the LG608 treatment showing the best effect，followed by the FP treatment.

Key words：Rice straw;Yellow storage feed;Additives;Fermentation quality;Palatability

水稻（Oryza sativa L.）是我国的主要粮食作物，根据谷草比系数换算，每年将产生2.3亿t水稻秸秆^［1］。目前，水稻秸秆的主要利用方式为焚烧和直接还田^［2］，不仅污染环境，还容易导致土壤酸化^［3］、造成病虫害蔓延传播^［4］。水稻秸秆含有一定量粗蛋白和水溶性碳水化合物，可作为粗饲料饲喂家畜，但秸秆中粗纤维含量高导致适口性差，家畜不喜采食。黄贮工艺被广泛用于保存稻草的营养物质，是改善稻草饲喂价值增加采食量重要措施之一^［5］。

水稻秸秆黄贮是在水稻完全成熟时收获，脱粒得到秸秆，通过添加适量的水和添加剂，经贮藏发酵配制成饲料^［6］，而水稻秸秆青贮是指在水稻蜡熟后期完熟前期收获其茎叶经过加工和贮藏发酵，配制成饲料^［7］。二者均是利用乳酸菌在饲料原料中产生乳酸，从而降低pH值，抑制有害菌生长繁殖，实现长期保存饲料原料的目的^［8］。黄贮的主要优势是在水稻收获时可以优先收获和保存稻谷，避免因处理秸秆而分散人力和物力。黄贮品质的优劣取决于饲料原料中的水溶性碳水化合物含量和乳酸菌数量。水稻秸秆自身附着乳酸菌数量较少且供给乳酸菌可利用的底物含量较低，因此常规水稻秸秆黄贮难以获得优质的黄贮饲料^［9］。同时，由于水稻秸秆中空结构，难以被压实^［10］，导致黄贮过程中有害微生物与乳酸菌互相竞争，pH值下降缓慢，无法保存较多营养物质^［11］。研究表明，在制作水稻秸秆青贮饲料时添加玉米粉，能显著提高青贮饲料中水溶性碳水化合物含量，改善饲料品质^［12］。添加双乙酸钠可改善苜蓿青贮的营养特性、发酵品质以及蛋白质分子结构^［13］。

本课题组前期从西南地区饲草青贮样品中分别筛选到鼠李糖乳杆菌608（Lactobacillus rhamnosus 608，LG608）和植物乳杆菌149（Lactobacillus plantarum 149，LP149），不仅生长速度快，且产酸能力强，具有良好的高温适应性（45℃），对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、李斯特菌和黄曲霉毒素均有较好的抑制效果^［14］，但目前对这些乳酸菌在水稻秸秆上的黄贮发酵效果尚不清楚。因此，本试验以水稻秸秆为研究对象，比较7种添加剂［商业乳酸菌壮乐美、LP149，LG608、乳酸菌复配（LP149+LG608，FP）、双乙酸钠、玉米粉、无菌水］对水稻秸秆黄贮营养价值、发酵品质、微生物数量和肉牛采食量的影响，研究结果可为我国西南地区合理利用水稻秸秆黄贮饲料生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试水稻品种为‘川康优637’，2022年4月5日播种于四川省中江县永太镇（104°26′ E，30°31′ N），当地海拔为430 m，年平均气温19℃，年平均降雨量为882.5 mm，水稻播种面积为2.67 hm2，于成熟期收获脱粒后得到水稻秸秆。鼠李糖乳杆菌608（LG608，保藏编号为CGMCC1.60089）和植物乳杆菌149（LP149，保藏编号为CGMCC No.24642）由四川农业大学饲草加工团队前期从西南地区全株玉米青贮样中筛选得到；商业乳酸菌壮乐美（主要成分嗜酸乳杆菌，植物乳杆菌，干酪乳杆菌，屎肠球菌，来源于成都高福纪生物公司）；玉米粉和双乙酸钠（分析纯）来源于四川华源盛泰生物科技有限公司。

1.2 试验设计及方法

本试验采用单因素随机设计，共设置7个处理，分别为对照（CK，无菌水）、壮乐美（商业乳酸菌）、LP149、乳酸菌复配（FP，LP149∶LG608=1∶1）、双乙酸钠以及玉米粉，20个重复。乳酸菌处理组的添加水平均为1.0×106 cfu·g^-1 FW（鲜样），双乙酸钠的添加量为5 g·kg^-1 FW，玉米粉的添加量为50 g·kg^-1 FW。

将脱粒得到的水稻秸秆鲜样切短揉丝，长度控制在3～5 cm，调节含水量至65%。按试验设计量将乳酸菌制剂活化后使用高压喷雾器喷洒于水稻秸秆表面，按试验设计称取双乙酸钠和玉米粉人工均匀撒施在水稻秸秆上，充分混匀后的水稻秸秆采用DK5252型青贮圆捆机（山东陵盛机械制造有限公司）进行裹包黄贮。每个裹包装填重量均达到50 kg，装填密度均达到450 kg·m^-3，每处理20个重复，在室温（25℃）条件下保存，黄贮60 d后开袋取样分析。从每个处理中随机选择6个黄贮裹包，使用取样器进行取样，选取1 kg黄贮裹包中心部分，每两份混合得到一个重复，每个重复取2 kg水稻秸秆黄贮样品。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 化学成分 称取200 g黄贮原料及发酵样品，干燥72 h（85℃）待冷却至室温，称重计算干物质（Dry matter DM）含量，经粉碎过1 mm筛（浙江上虞华丰五金仪器有限公司）后保存于自封袋中，用于粗蛋白（Crude protein，CP）、水溶性碳水化合物（Water soluble carbohydrates，WSC）、中性洗涤纤维（Neutral detergent fiber，NDF）和酸性洗涤纤维（Acid detergent fiber，ADF）的测定。采用蒽酮比色法^［15］测定WSC含量，采用凯氏定氮法^［16］测定CP含量，采用范氏纤维法^［17］测定NDF和ADF含量。

1.3.2 发酵品质 称取20 g黄贮料，加入180 mL蒸馏水，低温浸提4 h后用双层纱布过滤，然后用雷磁pHS-3C型pH计（上海仪天科学仪器有限公司）测定样品pH值。用苯酚-次氯酸钠比色法^［18］测定氨态氮（NH3）含量。使用SHIMADZU-10A型高效液相色谱仪^［19］测定乳酸（Lactic acid，LA）、乙酸（Acetic acid，AA）、丙酸（Propionic acid，PA）和丁酸（Butyric acid，BA）含量。色谱柱为Shodex Rspak KC-811S-DVB gel column；检测器为SPD-M10AVP；流动相为3 mmol·L^-1高氯酸溶液；流速为1 mL·min^-1；柱温为50℃；检测波长为210 nm，进样量为5 μL。

1.3.3 微生物计数 微生物计数参照李小玲等^［20］方法测定水稻秸秆黄贮样中的乳酸菌、大肠杆菌和酵母菌数量。将20 g鲜样与180 mL灭菌盐水（0.85%氯化钠）充分混合，4℃振荡1 h，用蒸馏水进行10^-1～10^-5梯度稀释。乳酸菌用MRS（Difco，陆桥，中国北京）琼脂培养基厌氧条件下37℃培养48 h后计数。大肠杆菌用结晶紫中性红胆盐琼脂培养基（Difco，陆桥，中国北京）37℃下有氧培养24 h计数。酵母菌用酵母浸出粉胨葡萄糖琼脂（Difco，陆桥，中国北京）培养基25℃下有氧培养72 h后，进行酵母菌计数。

1.3.4 肉牛采食量的测定 将完成发酵的水稻秸秆黄贮饲料，打开裹包开展采食量测定试验。将42头西门塔尔牛，随机分为7组，每组6头肉牛（体重为300±10 kg），将原养殖场的基础日粮中的狼尾草青贮饲料换作等重量的水稻秸秆黄贮饲料（日常饲粮组成见表1），分别饲喂不同添加剂处理的黄贮水稻秸秆饲料，预饲期7 d，正饲期30 d。参照牛场日常管理，于每天5：00和15：00进行饲喂，自由饮水，每日17：00进行粪便清理工作，每次每头肉牛投喂含2 kg水稻秸秆黄贮饲料的基础日粮，每次饲喂时间为30 min，待采食结束，对剩余水稻秸秆进行称重，计算采食量^［21］。

1.4 数据统计与分析

试验数据经过Excel 2019统计后，运用SPSS 17.0进行方差分析和多重比较，数据结果均以平均值和均值标准误（SEM）表示，采用Turkey法对各项指标进行多重比较（Plt;0.05）。采用灰色关联度法^［22］对黄贮水稻秸秆饲用品质和发酵品质进行综合分析。

2 结果与分析

2.1 稻秸化学成分

黄贮原料化学成分见表2，原料的DM含量为35.12% FW，粗蛋白含量为5.10% DM，可溶性碳水化合物含量为6.65% DM，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维分别为72.36% DM和54.68% DM。

2.2 添加剂处理对水稻秸秆黄贮饲料化学成分的影响

由表3可知，添加剂对水稻秸秆黄贮饲料营养品质影响显著（Plt;0.05）。LG608、双乙酸钠、玉米粉处理的水稻秸秆黄贮饲料的CP含量均显著高于CK处理（Plt;0.05）。其中LG608处理的CP含量最高，为7.56% DM，显著高于其他处理（Plt;0.05）。LG608，FP和玉米粉处理显著降低了稻秸黄贮饲料的NDF（Plt;0.05），其中玉米粉处理NDF含量最低，为64.83% DM。所有处理的ADF含量差异均不显著。LG608处理的WSC含量为5.32% DM，显著高于CK（Plt;0.05），而其余添加剂处理的WSC含量均低于CK处理。

2.3 添加剂对水稻秸秆黄贮饲料发酵品质的影响

由表4可知，添加剂显著影响水稻秸秆黄贮的发酵品质（Plt;0.05）。除双乙酸钠处理pH值显著高于CK（Plt;0.05）外，其余处理pH值均显著低于CK处理，其中LG608处理的pH值最低，为4.48。双乙酸钠处理的氨态氮/总氮（AN/TN）最低，为2.15%，显著低于对照（Plt;0.05）。所有添加剂处理均显著提高了乳酸含量（Plt;0.05），LG608处理乳酸含量最高，为5.41% DM。FP处理和双乙酸钠处理的乙酸含量最高，均为0.06% DM，CK处理和LG608处理乙酸含量较低，分别为0.03% DM和0.04% DM。添加剂处理组（除壮乐美外）丙酸含量均显著低于对照（Plt;0.05），LG608处理的丙酸含量最低，为0.06% DM。微生物添加剂处理组（LG608，FP，LP149和壮乐美）中均未检测到丁酸，CK处理的丁酸含量最高为0.01% DM。

2.4 添加剂对水稻秸秆黄贮饲料微生物数量和肉牛采食量的影响

由图1可知，添加剂处理均显著提高了水稻秸秆中乳酸菌的数量，其中LG608处理的乳酸菌数量最高，为8.92 lg cfu·g^-1 FW，CK处理的最低为3.79 lg cfu·g^-1 FW。所有添加剂均显著减少了酵母菌的数量，其中LP149处理的酵母菌数量最少为5.95 lg cfu·g^-1 FW，CK处理的酵母菌数量最多，为8.47 lg cfu·g^-1 FW。在所有处理中，仅双乙酸钠处理和CK处理检测出大肠杆菌，其中双乙酸钠处理大肠杆菌数量最多，为9.03 lg cfu·g^-1 FW。各处理肉牛日采食量的平均值介于2.12 kg～3.68 kg之间，其中LG608和FP处理的肉牛采食量均显著高于其他处理，LG608处理的采食量最高，为3.68 kg。

2.5 不同添加剂对水稻秸秆黄贮营养品质、发酵品质及黄贮微生物的综合评价

由表5可知，不同处理水稻秸秆黄贮饲料综合价值排序为：LG608gt;FPgt;壮乐美gt;LP149gt;玉米粉gt;双乙酸钠gt;CK。LG608处理的综合评价最高，关联度为0.968。

3 讨论

pH值是判断黄贮饲料发酵品质的一个重要指标^［23］，受饲草种类、黄贮原料含水量及添加剂种类等多种因素影响。本试验中的水稻秸秆黄贮pH值在4.48～5.04之间，这是由于水稻的可溶性碳水化合物主要集中在籽粒，秸秆的可溶性碳水化合物含量低，未能给黄贮提供充足的底物^［24］。在黄贮发酵的过程中，乳酸菌利用发酵底物快速产生大量的乳酸，乳酸的酸度系数低（酸度系数pKa为3.86），酸性强度约为其他酸类的10倍（乙酸pKa为4.75；丙酸pKa为4.87），对pH值的下降贡献最大^［25］。pH值的降低抑制了不良微生物的活动，从而减少了营养物质的损失，同时乳酸含量的高低也会直接影响黄贮饲料的口感^［26-27］，乳酸含量与黄贮饲料品质呈较强的相关性^［28］。本研究中采用添加剂黄贮的水稻秸秆乳酸含量均高于CK处理，在生物添加剂处理中因为添加乳酸菌提高了水稻秸秆附着乳酸菌数量，使乳酸菌更快成为发酵中的主导菌群^［29］，产生更多的乳酸，且LG608处理乳酸含量最高，pH值最低。而添加玉米粉的黄贮提高了发酵底物中可溶性碳水化合物的含量，使附着在水稻秸秆上的乳酸菌更快繁殖，从而更快进入发酵稳定阶段，产生更多乳酸。丁酸是由丁酸菌（梭状菌）发酵产生，反映了不良微生物的活动。本试验中乳酸菌处理组均未检测出丁酸含量，这可以保证饲料发酵过程中能够保留大量干物质和能量^［30］。因此，添加乳酸菌可有效改善水稻秸秆黄贮的发酵品质，LG608处理效果最佳。

可溶性碳水化合物和粗蛋白是家畜的能量和蛋白的重要来源，也是黄贮饲料的重要营养物质^［31］。水稻秸秆可溶性碳水化合物和粗蛋白含量低，纤维含量高，采用常规的黄贮方法难以调制出优质的黄贮饲料^［32］，通过添加剂的使用可以改善水稻秸秆黄贮的营养品质、发酵品质和适口性，从而提高家畜对秸秆的采食率^［33］。黄贮后可溶性碳水化合物均下降，除LG608处理外，其余添加剂处理的WSC含量均低于对照组，添加LG608处理在发酵过程中能快速达到发酵稳定阶段，对碳水化合物消耗少^［34］；添加LG608处理在黄贮发酵后粗蛋白含量显著高于其他处理，这可能是微生物添加剂在水稻秸秆黄贮发酵过程中将秸秆中纤维素转化为菌体蛋白，从而提高了粗蛋白的含量^［35］。类似地，宋金昌等^［36］利用米曲霉和绿色木霉通过微生物发酵，使玉米秸秆提高了3%的粗蛋白含量，这是由于一些微生物可以将秸秆中难以被反刍动物消化利用的部分转化为糖和菌体蛋白等易被动物消化吸收的物质^［37］。纤维对增加反刍动物的唾液分泌、维持家畜瘤胃正常的生理活动具有重要作用^［38］。黄贮后NDF含量有所下降，这是因为在发酵过程中微生物利用了纤维素或半纤维素^［39］。在不同添加剂的影响下，NDF含量显著变化，LG608，FP和玉米粉处理NDF含量显著低于CK处理，这可能是因为LG608和FP处理增加了水稻秸秆黄贮料中乳杆菌的相对丰度，加速了底物发酵，产生了具有溶解纤维活性的微生物酶，从而降低了稻草秸秆中的NDF含量，而玉米粉则是为饲料中的微生物提供了发酵底物，这与郭金双等^［40］的研究一致。添加乳酸菌虽促进黄贮发酵，但所有处理的ADF含量均无显著差异，这可能是由于黄贮原料中纤维素含量较高，导致ADF含量差异不明显，这一结果与张英等^［41］的研究相似。黄贮饲料的品质与黄贮饲料中的微生物群落紧密相关^［42］。本试验中，采用添加剂处理的水稻秸秆乳酸菌含量显著高于CK处理，这表明在水稻秸秆黄贮中采用添加剂黄贮能有效增加乳酸菌的数量，而采用生物添加剂的处理的乳酸菌数量又显著高于其他添加剂处理，这是由于微生物添加剂的活性高且适宜性强，在黄贮发酵过程中能快速增殖，占据发酵的主导地位^［43］；在黄贮过程中，酵母菌在缺氧环境下会代谢糖类，产生乙醇及二氧化碳，乙醇的产生会导致乳酸菌可利用的碳水化合物减少^［44］，同时还会降低黄贮饲料的适口性，在饲喂试验中也发现，采食量与酵母菌数量呈负相关。

肉牛的采食量可以反映饲料的适口性。本试验中，LG608，FP处理采食量均显著高于其他处理，采食量由多种因素决定，黄贮饲料在微生物发酵中产生乳酸、醋酸及醇类物质，具有芳香气味，这是肉牛采食过程中主要诱导因素^［45］。试验中采食量最高的处理是LG608和FP，LG608的乳酸菌数量、乳酸、粗蛋白和可溶性碳水化合物含量显著高于其他处理，适口性较好，进而影响肉牛的采食量；FP处理的乳酸含量和pH值与LG608有显著差异，导致FP处理采食量升高的原因可能是发酵过程中生成的一些醇类或芳香物质^［46］。

4 结论

LG608处理的可溶性碳水化合物和粗蛋白含量显著高于其他处理；此外，LG608和FP处理的中性洗涤性纤维含量显著低于其他处理；乳酸菌添加剂有效抑制了酵母菌和大肠杆菌的生长，其中LG608和FP处理的采食量显著高于其他处理。基于灰色关联度分析得出乳酸菌LG608处理效果最优，其次为FP处理，LG608和FP可作为水稻秸秆黄贮饲料的适宜添加剂，有望为我国西南地区畜牧业健康发展提供优质饲料资源。

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（责任编辑 闵芝智）