蒸汽爆破发酵棉秆饲喂绵羊效果分析

郭同军，张志军，赵 洁，桑断疾，石 勇，崔继文



蒸汽爆破发酵棉秆饲喂绵羊效果分析

郭同军1，张志军1，赵 洁2，桑断疾1※，石 勇3，崔继文3

（1. 新疆畜牧科学院饲料研究所，乌鲁木齐 830000； 2. 新疆巴州草原工作站，库尔勒 841000；3. 新疆弘瑞达纤维有限公司，库尔勒 841000）

为了研究蒸汽爆破与微生物发酵联合处理的棉秆对育肥期绵羊生产性能及血液生化指标的影响。试验选取健康的5月龄的巴音布鲁克公羊30只，依据体质量进行单因素完全随机试验设计，分为蒸汽爆破发酵棉秆组、棉秆组和玉米青贮组，每组10只。试验期40 d。试验结果表明：干物质采食量在各组间差异极显著（<0.01）。蒸汽爆破发酵棉秆组的日增质量比棉秆组高49.21%（<0.05）；玉米青贮组的日增质量比棉秆组高44.45%，具有显著趋势（0.05<<0.1）；料肉比棉秆组>蒸汽爆破发酵棉秆组>玉米青贮组。玉米青贮组的血液球蛋白质量浓度比蒸汽爆破棉秆组和棉秆组低17.02%和20.01%，差异显著（<0.05）。玉米青贮组的血液总蛋白质量浓度比棉秆组低11.90%（<0.01），比蒸汽爆破发酵棉秆组低7.86%（<0.05）。白蛋白与球蛋白的比值蒸汽爆破发酵棉秆组比玉米青贮组低18.68%（<0.05）。棉秆组的谷丙转氨酶比玉米青贮组和蒸汽爆破发酵棉秆组高69.80%和77.67%，差异极显著（<0.01）。玉米青贮组的血液胆固醇摩尔浓度比棉秆组低36.13%（<0.05）。低密度脂蛋白摩尔浓度玉米青贮组比棉秆组低50.00%（<0.05）。试验结果说明：棉秆经蒸汽爆破发酵后，其饲喂品质高于棉秆而低于玉米青贮，对育肥羊的安全性要优于粉碎棉秆，能减轻对绵羊机体的伤害；育肥羊的增重效果高于棉秆而接近玉米青贮，料肉比高于玉米青贮而低于棉秆。在棉花种植区，利用蒸汽爆破和微生物发酵技术联合处理棉花秸秆，可能有助于棉花秸秆的饲料化利用。

秸秆；发酵；饲喂；绵羊；日增质量；血液生化指标

0 引 言

棉花是中国农业产区种植的经济作物之一，2016年,仅新疆棉花播种面积180.52万hm2（国家统计局遥感测量数据），秸秆产量按4.20 t/hm2（含水率＜20%）计算[1]，秸秆产量可达758.18万t，但其大部分被直接焚烧、田间放牧利用或还田[1-2],饲料利用率不到其它农作物秸秆利用率的1/3[3]。棉花秸秆中粗蛋白、纤维素、半纤维素和木质素的质量分数分别为6.5%、44.0%、10.7%和15.2%，具备作为反刍动物粗饲料的潜力[4]。然而，棉花秸秆因含有较高的木质素和游离棉酚，直接饲喂牛羊，适口性差，消化率低，且棉花秸秆中的游离棉酚因超过安全界限而导致牲畜生长迟缓、体质量减轻、妊娠母畜流产和死胎等不利因素[5-8]。生产中多尝试参照农作物秸秆的处理方法如粉碎、碱化、氨化、微贮、制粒以及蒸汽爆破等方式对棉花秸秆进行处理[9-10]，以达到降解木质素和去除游离棉酚的目的。蒸汽爆破技术因对棉籽粕中的游离棉酚的脱毒率达87.0%[11]，对秸秆的纤维结构有较大的破坏程度,显著降低半纤维素的质量分数,部分降低纤维素和木质素的质量分数[10,12-17]，近年来被应用于小麦秸秆[12]、稻草秸秆[14]、香蕉茎秆[13]和玉米秸秆[13,16-17]等中低质作物秸秆的处理中。在西门塔尔杂交公牛[18]、荷斯坦母牛[19]、育肥猪[20]和肉鸡[21]日粮中添加适当比例的蒸汽爆破处理的秸秆，可达到节约成本，提高经济效益的目的[17]。目前，蒸汽爆破技术和微生物发酵技术联合处理的棉秆对绵羊饲喂效果影响的研究鲜有报道。本文通过对比分析同一干物质比例的棉秆、蒸汽爆破发酵棉秆和玉米青贮对育肥期绵羊生产性能及血液生化指标的影响，探讨棉秆经蒸汽爆破和微生物发酵联合处理后饲喂育肥期绵羊的效果，为利用蒸汽爆破发酵棉秆提供基数数据。

1 材料方法

1.1 试验动物及试验设计

在新疆巴州焉耆县包尔海乡新兴牛羊养殖合作社（东经86°41¢36²，北纬42°1¢38²），选择健康的5月龄的巴音布鲁克公羊30只，依据体质量进行单因素完全随机试验设计，分为玉米青贮组、蒸汽爆破发酵棉秆组和棉秆组3个组，每组10头。试验期40 d，其中预试期10 d，正试验期30 d。

1.2 试验材料处理

采完棉花的全株棉秆经9LRZ-2.7型自走式青黄贮秸秆收获机（新疆中收农牧机械公司）收获后，在弘瑞达纤维有限公司生产车间经粉碎机粉碎后，采用棉秆膨化脱糖脱毒机（ZL2014208627577）在2.5 MPa、220℃、维压2～3 min瞬间释压，蒸汽爆破粉碎棉秆。蒸汽爆破后的棉秆经降温后，添加青贮发酵菌剂装袋厌氧发酵45 d后，即可开袋饲用。试验用蒸汽爆破发酵棉秆和棉秆为同一批大田收获棉秆。

1.3 日粮组成

参照Nutriment Requirment of Small Ruminants（2007）[22]，按精粗比40:60配制青贮玉米全价日粮。依据实测的蒸汽爆破发酵棉秆、棉秆和玉米青贮的干物质质量分数，蒸汽爆破发酵棉秆和棉秆分别等比例替换玉米青贮，其他日粮成分相同（见表1）。棉秆、蒸汽膨化棉秆和玉米青贮的营养成分实测值见表2。

表1 试验日粮组成（干物质计）

注：每千克预混料含有：Vitamin A≥2 200 IU, Vitamin D3≥275 IU, Vitamin E≥15 IU, Fe≥50 mg, Cu≥10 mg, Zn≥30 mg, Mn≥40 mg, Se≥0.1 mg, I≥0.5 mg, Co≥0.1 mg。

Note: One kilogram of premix contained the following: Vitamin A≥2 200 U, Vitamin D3≥ 275 IU, Vitamin E≥15 IU, Fe≥50 mg, Cu≥10 mg, Zn≥30 mg, Mn≥40 mg, Se≥0.1 mg, I≥0.5 mg, Co≥0.1 mg.

1.4 饲养管理

试验羊处于同一畜舍条件下，分组自由采食、自由饮水，每日于9:00和19:30分2次饲喂，保持剩料量占饲喂量的15％左右。试验期间，每天观察羊只的健康状况，并做好记录。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 体质量及日增质量

分别于试验期第0 d和31 d晨饲前空腹称体质量，分别记录每只羊的体质量数据，按公式（1）计算平均日增质量[23]。

平均日增质量=每只羊的体增质量/试验天数 （1）

表2 单一饲料营养成分（干物质计）

注：表2中各成分均为实测值；ND表示未检出。

Note: The components of table 2 were measured valuses. ND means not detected.

1.5.2 采食量

于正试验期称量每天每组试验羊的日饲喂量和剩料量，按公式（2）计算平均采食量[23]。

采食量=（每组饲喂的饲料量-每组剩料量）/试验羊数量（2）

1.5.3 饲料样及剩料样品的收集

采食量测定的同时，从每组饲喂的饲料和剩料中分5点取样100 g，试验结束后将各组的饲料和剩料样品分别混合后，四分法取样0.5 kg冻存，用于测定饲料中DM等营养物质质量分数[23]。

1.5.4 血样采集及处理

正试验期的第31 天晨饲前，利用真空采血管于颈静脉处采集血液样品,血样于4℃ 3 000 r/min 离心15 min，取上清。分装于1.5 mL离心管–20℃保存，用于测定血液生理生化指标[24]。

1.6 统计分析

数据采用Excel 2007进行初步整理，采用SAS 9.0 GLM模型进行单因素方差分析，多重比较采用Tdiff法进行，差异显著性标准为<0.01为差异极显著，<0.05为差异显著，0.05<<0.1为具有显著趋势，＞0.05为差异不显著。

2 结果与分析

2.1 蒸汽爆破发酵棉秆对育肥期绵羊生产性能的影响

表3为蒸汽爆破发酵棉秆对育肥期绵羊生产性能的影响，由表3可知，棉秆组的干物质采食量比蒸汽爆破棉秆组和玉米青贮组高5.56%和20.00%，差异极显著（<0.01）。蒸汽爆破棉秆组的干物质采食量比玉米青贮组高13.68%，差异也极显著（<0.01）。蒸汽爆破棉秆组的日增质量比棉秆组高49.21%，差异显著（<0.05）；玉米青贮组的日增质量比棉秆组高44.45%（=0.06），具有显著趋势（0.05<<0.1）；蒸汽爆破棉秆组的日增质量比玉米青贮组高3.30%，差异不显著（>0.05）。料肉比：棉秆组>蒸汽爆破棉秆组>玉米青贮组。

表3 蒸汽爆破发酵棉秆对育肥期绵羊生产性能的影响

注：相同指标同行数据的不同小写字母表示差异显著（＜0.05），不同大写字母表示差异极显著（＜0.01）。下同。

Note: the different lowercase letters of same index in the same line means significant difference (＜0.05), different capital letters means extremely significant difference (＜0.01). The same as below.

2.2 蒸汽爆破发酵棉秆对育肥期绵羊血液生化指标的影响

表4为蒸汽爆破发酵棉秆对育肥期绵羊生化指标的影响，由表4可知，血液蛋白质代谢指标中白蛋白、尿素氮、谷草转氨酶和谷草转氨酶/谷丙转氨酶的比值在组间差异不显著（>0.05）。玉米青贮组的血液球蛋白质量浓度比蒸汽爆破棉秆组和棉秆组低17.02%和20.01%，差异显著（<0.05）。蒸汽爆破棉秆组和棉秆组的血液球蛋白质量浓度差异不显著（>0.05）。玉米青贮组的血液总蛋白质量浓度比棉秆组低11.90%（<0.01），比蒸汽爆破棉秆组低7.86%（<0.05），蒸汽爆破棉秆组和棉秆组间的差异不显著（>0.05）。白蛋白与球蛋白的比值蒸汽爆破棉秆组显著低于玉米青贮组18.68%，差异显著（<0.05），其他各组间差异不显著。棉秆组的谷丙转氨酶比玉米青贮组和蒸汽爆破棉秆组高69.80%和77.67%，差异极显著（<0.01），其它各组间差异不显著。血液脂肪代谢指标中甘油三酯、高密度脂蛋白和碱性磷酸酶含量在组间差异不显著（>0.05）。玉米青贮组的血液胆固醇摩尔浓度比棉秆组低36.13%（<0.05），比蒸汽爆破棉秆组低16.13%（>0.05），蒸汽爆破棉秆组比棉秆组低17.22%（>0.05）。低密度脂蛋白摩尔浓度玉米青贮组比棉秆组低50.00%（<0.05），比蒸汽爆破棉秆组低13.04%（> 0.05），蒸汽爆破棉秆组比棉秆组低32.69%（>0.05）。血液能量代谢指标中葡萄糖和乳酸脱氢酶的含量在组间差异不显著（>0.05）。蒸汽爆破棉秆组的磷酸激酶极显著高于玉米青贮组和棉秆组，其他各组间差异不显著。血液中钙和磷的摩尔浓度在组间差异不显著（>0.05）。

表4 蒸汽爆破发酵棉秆对育肥期绵羊生化指标的影响

3 讨 论

3.1 棉秆蒸汽爆破发酵对育肥期绵羊生产性能的影响

干物质的采食量的大小受动物因素（年龄、体质量、生产性能、泌乳阶段和体况）、环境条件、饲养管理（包括饲喂方法、饲喂频率以及动物与饲料的接触时间）、饲料品质和日粮组成（包括含水率、精粗比、中性洗涤纤维的质量分数等）等多种因素的影响[25]。日粮能量浓度低(如采食粗料)时，干物质采食量随能量浓度增加而增加，此时物理调节机制作用最大[26]。能量浓度超过一定的阈值（饲粮干物质消化率约66%，代谢能约9.2 MJ/kg)时，干物质采食量随能量浓度增加而降低，此时，物理调节停止，化学调节作用最大。本研究中，棉秆组的干物质采食量极显著高于蒸汽爆破棉秆组和玉米青贮组5.56%和20.00%，蒸汽爆破棉秆组的干物质采食量也极显著高于玉米青贮组13.68%。在动物因素、环境条件和饲喂管理条件相同的情况下，因基于同一基础日粮的不同品质的粗饲料（同一干物质比例），致使各组间的干物质采食量棉秆组>蒸汽爆破棉秆组>玉米青贮组。这与反刍动物采食能量浓度低的粗料时，干物质采食量会随能量增加而增加的规律相一致。因就饲喂状态而言，棉秆因水分含量少，而饲料能值要高于蒸汽爆破发酵棉秆和全株玉米青贮。这也从侧面反映了蒸汽爆破发酵棉秆的品质高于棉秆而低于玉米青贮。

日增质量是测定动物生长发育和肥育效果的重要指标，是反映生产性能优劣的重要判断依据之一。本研究中，玉米青贮组和蒸汽爆破棉秆组分别比棉秆组高44.45%和49.21%，而玉米青贮组和蒸汽爆破棉秆组间的日增质量差异小于5%。说明棉秆经蒸汽爆破发酵后育肥肉羊，其增质量效果高于棉秆而接近玉米青贮。

料肉比是指饲养的畜禽增质量1 kg所消耗的饲料量，它是评价饲料报酬的一个重要指标，是编制生产计划和财务计划的重要依据[27]。料肉比高说明用的饲料多，但增长的肉少；反之，料肉比低说明用的饲料少，但增长的肉多。本研究中，在育肥羊品种、月龄、圈舍环境和饲养管理条件相同的情况下，基于同一基础日粮的不同品质的粗饲料（同一干物质比例），致使料肉比比值在各组间表现为玉米青贮组>蒸汽爆破棉秆组>棉秆组。说明玉米青贮的饲料品质优于蒸汽爆破发酵棉秆优于粉碎棉秆。

3.2 棉秆蒸汽爆破发酵对育肥期绵羊血液生化指标的影响

血清球蛋白质量浓度能反映机体免疫能力和蛋白质代谢能力的强弱，球蛋白质量浓度提高，说明蛋白质代谢能力加强，免疫力得到提高[28]。白蛋白与球蛋白的比值升高说明球蛋白数量下降而降低机体免疫机能，反之则提高免疫系统机能[29]。本研究中，玉米青贮组的球蛋白和总蛋白显著低于棉秆组和蒸汽爆破棉秆组。白蛋白与球蛋白的比值蒸汽爆破棉秆组低于棉秆组，显著低于玉米青贮组。这种现象一方面可能与棉秆组的采食量极显著高于蒸汽爆破棉秆组和玉米青贮组有关，即采食的蛋白多；另一方面可能与棉秆中棉酚等因子对育肥羊机体的免疫诱导有关。饲料中游离棉酚含量超过安全界限将导致畜禽食欲下降、生长迟缓、体质量减轻、妊娠母畜流产和死胎等不利因素[5-8]，欧盟规定了反刍动物日粮中游离棉酚允许量，成年牛、山羊、绵羊≤500 mg/kg，犊牛≤100 mg/kg，其他不含棉籽饼粕饲料和配合饲料≤20 mg/kg。美国限定反刍动物日粮中游离棉酚限量：0～3周龄时为100 mg/kg，3～24周龄时为200 mg/kg，大于24周龄时母畜为600 mg/kg，育种公畜为200 mg/kg[8]。本试验条件下，育肥期绵羊的各组日粮中的游离棉酚的质量百分浓度均低于200 mg/kg，然而，绵羊采食含游离棉酚的日粮后，就可能诱导机体启动免疫应答，表现为血液中球蛋白质量浓度升高。谷丙转氨酶和谷草转氨酶的活性高低可以基本反映机体蛋白质合成和分解代谢的状况[24]。谷丙转氨酶升高还是肝脏功能出现问题的一个重要指标。本研究中，谷草转氨酶的酶活性浓度在各组间差异不显著，棉秆组的谷丙转氨酶的酶活性浓度极显著高于蒸汽爆破棉秆组和玉米青贮组。这种现象一方面可能与棉秆组的采食量极显著高于蒸汽爆破棉秆组和玉米青贮组有关，即蛋白代谢主要为合成代谢；另一方面可能与棉秆组育肥羊的肝脏需解毒棉酚等因子对绵羊机体的影响。这从侧面说明棉秆经蒸汽爆破发酵后，能减轻对绵羊机体的伤害。

畜禽机体脂肪的沉积是脂肪合成代谢与分解代谢的一种平衡状态，脂肪代谢包括合成代谢和分解代谢2个动态的平衡过程[30]。低密度脂蛋白和高密度脂蛋白是血清中的两种重要的载脂，低密度脂蛋白把胆固醇从肝脏运送到全身组织，高密度脂蛋白将各组织的胆固醇送回肝脏分解代谢[31-32]。本研究中，各组的高密度脂蛋白摩尔浓度差异不显著，血液低密度脂蛋白的摩尔浓度玉米青贮组显著低于棉秆组。玉米青贮组的低密度脂蛋白的摩尔浓度比蒸汽爆破棉秆组低（>0.05），蒸汽爆破棉秆组的低密度脂蛋白的摩尔浓度也比棉秆组低（>0.05）。这可能说明，相对于玉米青贮，棉秆饲喂育肥羊时，会使血液中低密度脂蛋白的摩尔浓度升高，而升高的低密度脂蛋白会增加携带胆固醇积存在动脉壁上，引起动脉硬化的风险。故经过蒸汽爆破发酵的棉秆对育肥羊的安全性要优于粉碎棉秆。

血糖水平能反应机体的营养状况，是动物机体内能量平衡的主要标志[24,32]。乳酸脱氢酶在体内可逆地催化丙酮酸和还原性辅酶Ｉ转变为乳酸和氧化性辅酶Ｉ，是机体能量代谢中参与糖酵解的一种重要酶，其含量的改变直接影响到机体的能量代谢[33]。磷酸激酶在体内可逆地催化肌酸与ATP之间的转磷酰基反应，与细胞内ATP再生、能量运转和肌肉收缩直接关系[24，32]。本研究中，血糖的摩尔浓度和乳酸脱氢酶的酶活性浓度在各组间差异均不显著，而蒸汽爆破棉秆组的磷酸激酶极显著高于玉米青贮组和棉秆组。这可能说明育肥羊自由采食含不同品质的粗饲料（同一干物质比例）的日粮后，日粮的营养能满足各组绵羊的机体能量并保持平衡，而蒸汽爆破发酵棉秆由于高温蒸汽爆破的作用，使饲料中的能量利用更高效。

4 结 论

在动物因素、环境条件和饲喂管理条件相同的情况下，在同一基础日粮的基础上，对比分析日粮中添加相同干物质比例的青贮玉米、蒸汽爆破发酵棉秆和棉秆对育肥羊生产性能及血液生化指标的影响。结果表明：

1）棉秆经蒸汽爆破发酵后育肥绵羊，其增质量效果高于棉秆49.21%而接近玉米青贮，料肉比高于玉米青贮而低于棉秆。

2）棉秆经蒸汽爆破发酵后，其饲喂品质高于棉秆而低于玉米青贮。

3）棉秆经蒸汽爆破发酵后，对育肥羊的安全性要优于粉碎棉秆，能减轻对绵羊机体的伤害。

4）在棉花种植区，利用蒸汽爆破和微生物发酵技术联合处理棉花秸秆，对棉花秸秆的饲料化利用有推动作用。

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Analysis on feeding effects of steam explosion and fermentation cotton stalk in sheep

Guo Tongjun1, Zhang Zhijun1, Zhao Jie2, Sang Duanji1※, Shi Yong3, Cui Jiwen3

(1.830000,2.841000,3.841000,)

In order to investigate the responses of fattening sheep in production performance and blood biochemical parameters to the treatments of steam explosion and fermentation cotton stalk, cotton stalk and corn silage, the whole plant of cotton stalk harvested by self-propelled straw harvester were chopped by grinder, rapid decompression under the 2.5 MPa, 220 ℃ for 2~3 min, then the cooled product was anaerobically fermented for 45 days by adding inoculants. Thirty healthy sheep with 5-month-old were averagely placed into steam explosion and fermentation cotton stalk, cotton stalk and corn silage group according to their body weight. These sheep were fed with different diets according to their nutrients requirements which were added same dry matter proportion of steam explosion and fermentation cotton stalk or cotton stalk or corn silage to the same basal diet during 40-day experimental period. Daily gain, dry matter intake and blood biochemical parameters were analyzed using the GLM model. The results showed that the dry matter intake was significantly different among groups (<0.01). The daily gain in steam explosion and fermentation cotton stalk group was 49.21% higher than that in cotton stalk group (<0.05), the daily gain in corn silage group was 44.45% higher than that in cotton stalk group (=0.06), The ratio of feed-meat was highest in cotton stalk group and lowest in corn silage group. The blood globulin content in corn silage group were 17.02% and 20.01% lower than steam explosion and fermentation cotton stalk group and cotton stalk group, respectively, both showing significant differences (<0.05). The blood total protein content in corn silage group was 11.90% lower than cotton stalk group (<0.01), and was 7.86% lower than steam explosion and fermentation cotton stalk group (<0.05). The ratio of albumin to globulin in steam explosion and fermentation cotton stalk group was 18.68% lower than corn silage group (<0.05). The glutamic pyruvic transaminase in cotton stalk group was 69.80% and 77.67% higher than corn silage group and steam explosion and fermentation cotton stalk group, the difference were extremely significant (<0.01). The Blood cholesterol content in corn silage group was 36.13% lower than cotton stalk group (<0.05). Low density lipoprotein content in corn silage group was 50% lower than cotton stalk group (<0.05). The results suggested that the feeding quality of steam explosion and fermentation cotton stalk is higher than cotton stalk but lower than corn silage. The steam explosion and fermentation cotton stalk could reduce the damage to animal gut and obtain a daily gain close to corn silage, but its feed efficiency is higher than corn silage and lower than cotton stalk. The steam explosion and microbial fermentation technology cooperative processing could be help to pre-treat cotton straw as roughage for fattening sheep in the cotton growing area.

straw; fermentation; feeding; sheep; daily gain; blood biochemical parameters

郭同军，张志军，赵 洁，桑断疾，石 勇，崔继文. 蒸汽爆破发酵棉秆饲喂绵羊效果分析[J]. 农业工程学报，2018，34(7)：288－293. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.07.037 http://www.tcsae.org

Guo Tongjun, Zhang Zhijun, Zhao Jie, Sang Duanji, Shi Yong, Cui Jiwen. Analysis on feeding effects of steam explosion and fermentation cotton stalk in sheep[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(7): 288－293. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.07.037 http://www.tcsae.org

2017-10-11

2017-11-15

新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目（2016D01A002）；新疆维吾尔自治区科研院所基本科研业务经费资助项目；自治区科研机构创新发展专项资金（2016D04018）

郭同军，副研究员，博士，从事反刍动物营养与畜产品营养调控研究。Email：guotaoxj@126.com

桑断疾，研究员，学士，从事反刍动物营养与饲料科学的研究与推广工作。Email：542937414@qq.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.07.037

S816.5

A

1002-6819(2018)-07-0288-06