不同處理方法對玉米秸稈營養成分、物理結構及綿羊瘤胃干物質消化率的影響

李九月， 薛樹媛 ， 張海鷹， 王 超， 烏日勒格， 黃 娟

（1.內蒙古自治區農牧業科學院，內蒙古呼和浩特010031；2.內蒙古農業大學，內蒙古呼和浩特010010）

我國是農業大國， 農作物秸稈種類多、 產量大、分布廣，其中玉米秸稈是主要的農作物秸稈之一。據統計，2017 年全年各類農作物秸稈總量達9億t，腐爛于田中或者被直接焚燒（王惠等，2018），造成了環境污染。同時，隨著我國畜牧業的迅速發展，存在著粗飼料短缺的問題。但是由于秸稈資源低蛋白、低能量、高纖維等特點，直接作為飼料存在適口性差、 利用率低、 在瘤胃中的降解率也較低，限制了其在反芻動物粗飼料上的應用，因此近幾年國內農作物秸稈飼料利用率不足30%。

膨化技術是現代飼料加工中普遍應用的技術，是通過將秸稈加水調質后加入擠壓腔，依靠秸稈與擠壓腔中螺套壁及螺桿之間的相互擠壓、摩擦作用，產生熱量和壓力，當秸稈被擠出噴嘴時，壓力驟然下降，從而使秸稈體積膨大的工藝操作。膨化技術使秸稈纖維素、半纖維素和木質素分離，纖維素聚合度下降（張采，2008）。膨化能夠使玉米秸稈還原糖含量明顯升高， 而纖維素的結晶度明顯下降（楊建中和張俊瑜，2017；寇巍等，2010）。對膨化后的玉米秸稈進行發酵能夠進一步提高秸稈的營養價值（李國棟，2017）。膨化發酵后的玉米秸稈中粗蛋白質含量明顯高于干秸稈和黃貯， 同時纖維含量低于二者（仲偉光，2019；崔樹和，2016）。本文對玉米秸稈進行膨化后， 用不同方式發酵處理，對照普通玉米秸稈分析其營養成分、物理結構及綿羊瘤胃干物質消化率， 為玉米秸稈膨化發酵利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 普通玉米秸稈：玉米籽實收獲后的玉米秸稈。膨化發酵玉米秸稈：玉米籽實收獲后的玉米秸稈進行粉碎（2 ～3 cm），清除玉米秸稈中的塵土等雜質，加入適量水，裝入膨化裝置進行膨化處理， 將其打捆密封發酵，15 d 后即得膨化發酵玉米秸稈。膨化菌制劑發酵玉米秸稈：玉米籽實收獲后的玉米秸稈進行粉碎（2 ～3 cm），清除玉米秸稈中的塵土等雜質，加入適量水，裝入膨化裝置進行膨化處理， 接著均勻噴灑秸稈專用發酵菌制劑， 最后將其打捆密封發酵，15 d 后即得膨化菌制劑發酵玉米秸稈。

1.2 試驗動物及飼養管理 試驗動物為體況良好，體重（45.80±3.46）kg 的3 頭裝有永久性瘤胃瘺管的蒙古羊， 在1.3 倍維持需要營養水平下飼養，自由飲水，日糧組成及營養水平見表1（參考中國肉羊飼養標準（版）設計日糧）。

表1 日糧組成及營養水平（風干基礎）

1.3 試驗方法

1.3.1 營養成分的測定 干物質（DM）、粗蛋白質質（CP）、粗灰分（Ash）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、鈣（Ca）、磷（P）的測定參照《飼料分析及飼料質量檢測技術》中的方法進行（張麗英，2003）。

1.3.2 電鏡掃描物理結構 取部分試驗用普通玉米秸稈、 膨化發酵玉米秸稈和膨化菌制劑發酵玉米秸稈，烘干、粉碎、過篩，采用SSX-550 電子顯微鏡掃描觀察結構。

1.3.3 瘤胃干物質消化率的測定 將裝有不同玉米秸稈（5 g）的尼龍袋（長10.5 cm、寬8.5 cm、網眼45 μm）通過瘺管投入到綿羊瘤胃中，其中裝有普通玉米秸稈的設為試驗A 組，裝有膨化發酵玉米秸稈的設為試驗B 組，裝有膨化菌制劑發酵玉米秸稈的設為試驗C 組，每組3 只瘤胃瘺管的蒙古羊，共9 只綿羊，每只綿羊瘤胃中投放三個平行樣。 在放置48 h 后將尼龍袋取出，立即用清水清洗，切記不能用手搓，直到清洗的水無色為止，放入105 ℃干燥箱進行烘干測量。

1.4 數據處理 試驗數據利用Excel 進行初步統計分析， 然后利用SPSS 17.0 統計軟件進行單因素方差分析，結果以“平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 不同方法處理的玉米秸稈營養成分分析 由表2 可知，試驗A 組干物質含量顯著高于試驗B組和試驗C 組（P＜0.05），試驗B 組顯著高于試驗C 組（P＜0.05）；試驗A 組粗灰分含量高于試驗B 組和試驗C 組，但差異不顯著（P＞0.05），試驗B 組粗灰分高于試驗C 組，但差異不顯著（P＞0.05）；試驗A 組粗蛋白質顯著低于試驗B 組和試驗C 組（P＜0.05），試驗B 組和試驗C 組無顯著差異。中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和鈣試驗組之間無顯著差異（P＞0.05）；試驗C 組磷含量顯著高于試驗A 組和試驗B 組（P＜0.05），試驗A 組和試驗B 組無顯著差異（P＞0.05）。

表2 不同方法處理的玉米秸稈營養成分%

2.2 不同方法處理的玉米秸稈電鏡掃描結構通過電子顯微鏡掃描不同處理的玉米秸稈發現，直接粉碎的普通玉米秸稈，其表面光滑、纖維束狀明顯且結構緊密，并且還有明顯的梗狀結構。膨化發酵玉米秸稈，原料表面具有明顯孔洞，纖維變得蓬松、柔軟，纖維束細纖維化現象明顯，表明纖維素、 半纖維素與木質素之間相互纏繞結構有一定破壞，能夠增大微生物作用面積。膨化菌制劑發酵玉米秸稈，其纖維素束結構形成明顯溝壑。

2.3 不同方法處理的玉米秸稈在綿羊瘤胃內干物質消化率的測定 表3 為不同方法處理的玉米秸稈在綿羊瘤胃內48 h 干物質消化率測定結果。試驗A 組干物質消化率顯著低于試驗B 組和試驗C 組（P＜0.05），試驗B 組干物質消化率低于試驗C 組，但差異不顯著（P＞0.05）。

表3 不同方法處理的玉米秸稈在綿羊瘤胃48 h 干物質消化率%

3 討論

發酵處理技術主要是指應用物理、 化學和生物技術或綜合應用技術對秸稈進行加工處理，破壞和分解纖維素等難以利用的成分，提高其營養、飼用價值， 改善其適口性， 增加其消化率和利用率，從而達到利用秸稈等粗飼料的目的。

3.1 不同方式處理對玉米秸稈營養成分的影響常規營養成分含量的多少是評定粗飼料品質的最基本指標，主要包括干物質、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、酸性洗滌木質素、粗蛋白質等，其中干物質可以反映飼料營養價值和濃度， 其含量與營養濃度成正相關； 粗蛋白質含量可用來衡量養分在粗飼料制備過程中的流失或保留， 含量越低表明飼料品質越差（丁健等，2018）。

榮譽等（2017）研究膨化玉米秸稈、膨化發酵玉米秸稈、常規玉米秸稈的營養價值，結果發現，膨化后再發酵的玉米秸稈粗蛋白質、 無氮浸出物含量高于膨化玉米秸稈和常規玉米秸稈，粗纖維、酸性洗滌纖維及中性洗滌纖維含量均低于膨化玉米秸稈和常規玉米秸稈；干物質、粗蛋白質、纖維、無氮浸出物的表觀消化率， 膨化后再發酵和發酵兩組都高于膨化玉米秸稈組和普通玉米秸稈組,差異極顯著（P＜0.01）。本試驗中普通玉米秸稈干物質含量顯著低于膨化發酵玉米秸稈和菌制劑膨化發酵玉米秸稈， 膨化發酵玉米秸稈和菌制劑膨化發酵玉米秸稈的粗蛋白質含量顯著高于普通玉米秸稈，丁健等（2018）、榮譽等（2017）研究不同方式處理的玉米秸稈營養成分， 結果表明膨化發酵玉米秸稈干物質、 粗蛋白質含量顯著高于普通玉米秸稈，這與本試驗結果一致，而本試驗中試驗組之間中性洗滌纖維、 酸性洗滌纖維和鈣含量無顯著差異，與其研究結果不一致。

3.2 不同方法處理對玉米秸稈物理結構的影響張祖立等（2001a、2001b）研究發現，膨化后的秸稈對比未膨化的細胞壁松散排列、 細胞間距增大且內容物外漏。王宏立等（2007）研究表明，秸稈擠壓膨化后，利用電子顯微鏡觀察發現，膨化前秸稈細胞排列整齊，細胞結構完整，細胞壁（其主要成分為纖維素）裹著細胞內容物；膨化后的秸稈細胞被破壞，細胞壁撕裂變為絮狀纖維，細胞間距拉大，輪廓模糊，細胞內容物游離出來。本試驗中膨化發酵后玉米秸稈纖維變得蓬松、柔軟，纖維束細纖維化現象明顯， 加菌制劑發酵的膨化玉米秸稈溝壑明顯，與倫曉中（2011）、王宏立等（2007）和張祖立等（2001）的研究結果基本一致。 可能是膨化處理過程中玉米秸稈在高溫高壓作用下， 秸稈內部結構受到了一定程度的破壞， 這有助于增大與菌制劑的接觸面積，提高秸稈利用效率。

3.3 不同方法處理對玉米秸稈在綿羊瘤胃中干物質消化率的影響 寇巍等（2010）研究發現，膨化后的秸稈會減弱木質素的包裹作用， 同時有一部分的纖維素和木質素水解， 縮短了微生物對其分解作用，提高秸稈利用率。使用微生物處理膨化發酵后的玉米秸稈可進一步提高玉米秸稈的利用率。 丁健等（2018）研究不同處理方式的玉米秸稈在牛瘤胃中的消失率，結果表明，青貯玉米秸稈和發酵膨化玉米秸稈各營養成分的瘤胃消失率顯著高于常規玉米秸稈。刁其玉（2005）研究發現，秸稈在膨化后其緊密結構被破壞， 增大了秸稈內纖維物質的接觸面積， 從而更利于瘤胃消化液與其結合。 本試驗膨化發酵的玉米秸稈和膨化菌制劑發酵的玉米秸稈在綿羊瘤胃內48 h 干物質消化率顯著高于普通玉米秸稈，與上述研究結果一致，可能是玉米秸稈經過膨化和發酵內部結構受到了一定程度的破壞導致。

4 小結

通過膨化發酵處理可提高玉米秸稈營養價值，使得秸稈細胞被破壞，易于消化，提高瘤胃內干物質消化率； 本試驗使用的菌制劑發酵效果不明顯， 雖然電鏡掃描物理結構纖維素束結構形成明顯溝壑， 瘤胃中干物質消化率比膨化發酵玉米秸稈高，但差異不顯著，如生產中應用該類菌制劑需要進一步分析生產成本。