田間玉米秸稈體外消化及微生物青貯的發酵特性

石 戰，夏 輝

（南陽農業職業學院，河南南陽 473000）

我國每年大約生產9億t農作物秸稈，其中30%是玉米秸稈。玉米秸稈收獲后一般要保持新鮮，含有適合動物飼料的營養成分。目前，至少有30%的玉米秸稈被用于動物生產或造紙，而其余的通常在田間焚燒或粉碎后還田。因此，如何有效利用玉米秸稈資源來保存發酵飼料已成為全球（特別是我國）迫切需要研究的課題。青貯是飼料加工利用的一種有效方法，玉米秸稈青貯是廣泛應用的反芻動物飼料。但玉米收獲后，隨著暴露時間的延長，玉米秸稈水分和養分減少，木質化增加，導致動物消化率下降（丁健等，2018）。乳酸菌和纖維素酶在青貯飼料制備中被廣泛應用，乳酸菌在幫助發酵和防止腐敗方面起重要作用，而纖維素酶是分解纖維素的生物催化劑，其中纖維素分解產物為水溶性碳水化合物，乳酸菌可利用其促進發酵（王增煌等，2017）。因此，本研究利用乳酸菌和纖維素酶對田間不同暴露時間的玉米秸稈進行青貯，并評估其體外消化率和發酵特性。

1 材料與方法

1.1 試驗原料制備 玉米秸稈在自然條件下暴露在田間，分別在暴露 0、2、4、8、15、30 和 60 d后制備青貯料。稱取乳酸菌（105個/g））、纖維素酶（40 mg/kg）、乳酸菌+纖維素酶溶解于20 mL蒸餾水中，均勻噴灑于玉米秸稈上。玉米秸稈被切成1～2 cm的長度，然后裝入6 L的塑料筒倉。青貯密度為550±20.0 g/L，青貯溫度為10～25℃。發酵45 d后，每組選擇3個倉進行化學成分、發酵質量和體外消化率分析。

1.2 化學成分及體外消化率測定 用常規養分分析方法測定新鮮和青貯玉米秸稈的粗蛋白質、干物質、有機物、中性洗滌纖維等成分。參考Huang等（2013）的方法分析能量含量。干物質、有機物、粗蛋白質和總能的體外消化率（IVDMD、IVOMD、IVCPD、IVGED）參 考 Filya等（2006）的方法。

1.3 發酵特性 每種青貯樣品稱取20 g，用180 mL蒸餾水在攪拌機中均質1 min，然后按照Owens等（1999）的方法，樣品過四層紗布過濾，濾液用于測定pH、氨氮和有機酸含量。

1.4 統計分析 試驗數據均采用SAS軟件進行分析，首先采用單因素方差分析對玉米秸稈的暴露時間、乳酸菌和纖維素酶處理因素進行分析，再采用Duncan’s法進行多重比較，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 田間玉米秸稈化學成分及體外消化率 由表1和表2可知，新鮮玉米秸稈在0 d時干物質、粗蛋白質、中性洗滌纖維和水溶性碳水化合物含量分別為21.9%、9.0%、64.5%、8.4%，隨著田間暴露時間的增加，玉米秸稈中干物質、有機物、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和酸性洗滌木質素含量顯著增加（P＜0.05），而粗蛋白質、水溶性碳水化合物、消化能、代謝能、泌乳凈能、維持凈能、生長凈能和緩沖力顯著降低（P＜0.05）。

暴露60 d時，粗蛋白質、水溶性碳水化合物和消化能分別下降到5.0%、3.4%和8.0 MJ/kg。隨著田間暴露時間的增加，玉米秸稈干物質、有機物、粗蛋白質和總能體外消化率顯著降低（P＜ 0.05）。

2.2 乳酸菌和纖維素酶處理對青貯玉米秸稈化學成分及體外消化率的影響 由表3和表4可知，隨著田間暴露時間的增加，粗蛋白質、總能、消化能、代謝能、維持凈能、泌乳凈能和生長凈能含量顯著降低（P＜0.05），中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和酸性洗滌木質素含量顯著升高（P＜0.05）。

纖維素酶處理對青貯玉米秸稈中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、消化能、維持凈能、泌乳凈能和生長凈能含量具有顯著影響（P＜0.05），同時暴露天數和乳酸菌處理對干物質、有機物和粗蛋白質的影響具有顯著交互作用（P＜0.05）。

2.3 乳酸菌和纖維素酶處理對青貯玉米秸稈發酵質量的影響 由表5可知，各處理的青貯料保存良好，pH均在4.10以下。隨著田間暴露時間的增加，玉米秸稈青貯飼料pH顯著升高（P＜0.05），丙酸含量顯著降低（P＜0.05）。在乳酸菌處理條件下，纖維素酶處理和乳酸菌+纖維素酶處理的青貯飼料pH低于對照組（P＜0.05）。乳酸菌處理和暴露天數對乳酸、乙酸、丁酸和氨氮含量的影響具有顯著交互效應（P＜0.05）。

表1 田間玉米秸稈的化學成分和緩沖力 %，mEq/kg

表2 田間玉米秸稈能量和體外消化率 MJ/kg，%

表3 乳酸菌和纖維素酶處理對青貯玉米秸稈化學成分的影響 %

表4 乳酸菌和纖維素酶處理對青貯玉米秸稈能量的影響 MJ/kg

表5 乳酸菌和纖維素酶處理對青貯玉米發酵質量的影響 %

3 討論

玉米秸稈中的水溶性碳水化合物和粗蛋白質含量隨暴露時間的增加而顯著降低，這是由于飼料營養物質損失，包括非纖維性糖。Sun等（2019）報道，新鮮玉米秸稈含有較高的乳酸菌和水溶性碳水化物，青貯飼料發酵良好，養分損失最小，體外消化率良好，但干秸稈無此結果。隨著玉米秸稈在田間暴露時間的增加，粗蛋白質和能量體外消化率也下降。因此，新鮮玉米秸稈具有適宜的青貯特性，玉米收獲后應立即進行青貯處理。

本研究中，纖維素酶處理后青貯玉米秸稈中中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量明顯低于對照組，因為纖維素酶主要降解植物纖維，增加了作為乳酸菌底物的水溶性碳水化合物含量，進而改善青貯質量（Waroon等，2017）。玉米秸稈經乳酸菌處理后，其化學成分無顯著變化，且在相同的暴露時間內各處理間的化學成分相似。評價發酵質量的因素包括附生乳酸菌和發酵產物的特性。植物附帶的乳酸菌可以降低pH，抑制細菌活性，改善青貯飼料發酵品質。因此，優質青貯飼料發酵反應過程的蛋白質降解形成非蛋白氮、氨氮和揮發性脂肪酸，極大地保護了青貯料中粗蛋白質和粗脂肪的損失（Cao等，2016）。

在纖維素酶處理的青貯飼料中，代謝能和維持凈能含量高于對照組，而中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維低于對照組。這一結果表明，纖維素酶既能降低難以消化的纖維素，又能改善飼料消化和代謝。值得注意的是，由于玉米秸稈的粗蛋白質和有效能值較低，在應用時不能單獨用作飼料。玉米秸稈暴露時間、乳酸菌和纖維素酶處理顯著影響有機物和總能水平，表明乳酸菌和纖維素酶對改善青貯玉米秸稈的化學成分和發酵質量具有顯著效果。Contreras-Govea等（2009）報道，高纖維水平通常會導致干物質體外消化率降低。本研究發現，青貯玉米秸稈的干物質、粗蛋白質和總能體外消化率低于未青貯的玉米秸稈，且隨著玉米秸稈在田間暴露時間的升高，干物質和有機物體外消化率降低，這與Santos等（2015）的研究結果一致。

4 結論

新鮮玉米秸稈具有一定的營養水平，是良好的青貯原料。玉米秸稈在田間暴露時營養物質會損失。乳酸菌和纖維素酶青貯處理改善了秸稈的發酵質量和體外消化率。