正交试验研究不同添加剂对青贮稻草秸秆养分的影响

2018-07-18陈前岭倪俊芬欧阳佳良戚如鑫陈逸飞王梦芝

中国饲料 2018年12期

陈前岭，倪俊芬，欧阳佳良，戚如鑫，陈逸飞，王梦芝*

（1.泗阳县畜牧兽医站，江苏宿迁 223000；2.扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州 225009）

近年来，随着人口的不断增长及养殖业的发展，人畜粮食矛盾越来越严重（黄黔，2010；李毓堂，2009），新型饲料资源开发问题亟待解决。我国水稻种植面积居于全世界的第二位，总产量世界第一，稻草作为其第一副产物，年产量近2亿t，占全国农作物秸秆总产量的1/5以上（毕于运等，2011）。以往的稻草秸秆大部分被焚烧，不仅造成资源浪费，而且污染环境（孙世荣等，2015）。通过青贮不仅可以延长饲料的贮存时间，而且由于乳酸菌的发酵，秸秆中的纤维素类物质会被一定程度的降解，从而更加有利于动物对营养物质的消化吸收（郭盼等，2012；Tengerdy等，1991）。而大量结果研究表明，青贮添加剂有助于青贮发酵与青贮品质的提升，Herrmann等（1991）曾报道，青贮添加剂能提升玉米的青贮品质和有氧稳定性；郭海明等（2017）发现，稻草秸秆青贮中乳酸菌与纤维素酶和糖蜜的组合方式能促进青贮品质提高。然而，种类繁多的青贮菌、纤维分解酶和碳源中最适合于稻草秸秆青贮的种类或是组合尚不清楚，本试验通过正交设计的试验方法研究不同添加剂对稻草秸秆青贮营养价值的影响，并筛选出最适宜稻草秸秆青贮的添加剂组合，为稻秸更好的开发利用提供依据。

1　材料与方法

1.1试验材料与试验设计2016年10月在江苏省苏北农用稻田内收割水稻秸秆（淮粳5号），并将秸秆均匀的切成3～5 cm，混合均匀后取200 g鲜样于30 cm×500 cm真空包装袋（美吉斯）中，将添加菌种、纤维素分解酶溶于4 mL超纯水中，均匀喷洒在秸秆鲜样表面，再用真空机（美吉斯）将真空袋抽成真空，于20～22℃下贮存。试验共9个处理，每个处理3个重复。

L9（33）正交试验设计对稻草秸秆青贮最适技术进行筛选，试验设计因素及水平如表1所示。其中菌种：地衣芽孢杆菌（12.0×107cfu/g）、植物乳杆菌（8.0×105cfu/g），粪肠球菌（6.0×105cfu/g）；纤维分解酶：黑曲霉（3.0×106cfu /g），绿色木霉（6.0×105cfu/g），纤维素酶（60 U/g）；碳源：葡萄糖（20 mg/g），麸皮（20 mg/g），淀粉（90 mg/g），添加剂的量以鲜样重为基础。黑曲霉购于鹤壁市百惠生物科技有限公司。绿色木霉、地衣芽孢杆菌、粪肠球菌及植物乳杆菌购于广州绿辉生物科技有限公司。麸皮、葡萄糖、淀粉购于国药集团药业股份有限公司。纤维素酶购于湖南鸿鹰祥生物工程股份有限公司。

表1　稻草秸秆青贮条件L9（33）正交试验设计

表2　青贮30 d稻草秸秆干物质含量主效应分析

1.2样品采集与测定将第30天的青贮真空袋打开后立即进行现场评定，然后取一定量的试样在100℃烘箱内烘18 h，此时的失重作为水分，称取干样重即为干物质的重量，干物质重量占鲜样重的比例为干物质含量（刘建新等，1999）；同时取另一部分试样在65℃烘箱中烘干24 h，得到风干样，利用风干样测定粗蛋白质、酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）的含量。粗蛋白质含量采用全自动凯氏定氮仪（凯氏定氮法）（Kjeldahl，1883）测定试样中的含氮量；ADF和NDF的测定采用范氏（Van Soest）的洗涤纤维分析法（Van Soest，1963）。

1.3统计分析利用Excel 2003软件对试验数据进行整理，采用极差分析法，分析各因素影响的主次顺序，求出最优组合。

2　试验结果

2.1对青贮稻草干物质的影响由表2中可见，干物质含量的极差R为3.82（碳源）＞3.62（纤维分解酶）＞0.00（菌种），其主次顺序依次为碳源、纤维分解酶、菌种。纤维分解酶和碳源分别以纤维素酶和淀粉为最优水平，而菌种各水平之间均值相同。

2.2对青贮稻草粗蛋白质的影响表3中，粗蛋白质含量的极差R分别为3.01（碳源）＞2.55（纤维分解酶）＞0.00（菌种），其主次顺序依次为碳源、纤维分解酶、菌种。其中纤维分解酶和碳源中的纤维素酶和葡萄糖为最优水平，而菌种中各水平均值也相同。

表3　青贮第30天稻草秸秆粗蛋白质含量主效应分析

2.3对青贮稻草NDF的影响在表4中，中性洗涤纤维含量的极差R分别为1.12（碳源）＞0.44（纤维分解酶）＞0.00（菌种），其主次顺序依次碳源、纤维分解酶、菌种。其中绿色木霉和麸皮分别为纤维分解酶和碳源中的最优水平，各种菌种对NDF含量影响均值相同。

表4　青贮30 d稻草秸秆中性洗涤纤维含量主效应分析

2.4对青贮稻草ADF的影响利用极差分析法分析各种添加剂组合对青贮中NDF含量的影响，k的极差R分别为1.15（纤维分解酶）＞0.88（碳源）＞0.00（菌种），其主次顺序依次为纤维分解酶、碳源、菌种（表5）。纤维分解酶中的黑曲霉及碳源中的麸皮均值最小，水平最优，菌种各水平均值相同。

表5　青贮30 d稻草秸秆酸性洗涤纤维含量主效应分析

3　讨论

3.1不同添加剂对青贮稻草秸秆干物质和粗蛋白质的影响干物质是指饲料除去水分之后剩下的物质，是评价饲料中营养成分的重要指标。本试验中9组青贮稻草秸秆干物质含量在35%～50%。与赵郑等（2010）在早籼稻秸秆试验中的结果相似。通过极差分析发现，菌种、纤维分解酶、碳源对青贮稻草秸秆干物质含量的影响为碳源＞纤维分解酶＞菌种，纤维分解酶和碳源中的黑曲霉与葡萄糖水平最优。这说明碳源对青贮稻草中的干物质影响大于纤维分解酶和菌种的影响，所以从干物质的分析中得出最优的组合为葡萄糖，黑曲霉及任一菌种。

粗蛋白质是动物从饲料中获取的重要营养物质（Solati等，2018）。本试验中，碳源对发酵青贮的粗蛋白质含量影响最大，其次是纤维分解酶，而3种菌种之间没有差异。纤维分解酶和碳源优水平分别为纤维素酶和葡萄糖。所以从粗蛋白质的分析中得出最优的组合为葡萄糖，纤维素酶及任一菌种。

3.2不同添加剂对青贮稻草秸秆NDF和ADF的影响NDF是指植物饲料在中性洗涤剂中不被溶解的物质，反刍动物能够将NDF作为底物，通过瘤胃发酵产生挥发性脂肪酸VFA，供自身营养需要（周安国和陈代文，2010）。任殿付等（2003）的研究发现，饲粮中的NDF水平为30%时能促进断奶至3月龄的獭兔毛皮生长与增重。陈青等（2015）研究发现，适当提高饲粮NDF水平能改善8～10月龄奶牛瘤胃发酵。青贮NDF含量影响碳源＞纤维分解酶＞菌种。其中，绿色木酶降低发酵青贮中NDF含量的效果优于黑曲霉和纤维素酶。碳源对于NDF的影响大小顺序为淀粉＞葡萄糖＞麸皮。而饲料中的NDF含量越少越容易被动物吸收利用，所以从NDF的分析中得出最优的组合为麸皮、绿色木酶及任一菌种。

ADF是指在酸性洗涤剂中不被溶解的碳水化合物，很难被反刍动物消化吸收利用，但在微生物作用下可被降解（Wang等，2016）。通过极差分析发现，纤维分解酶对发酵青贮的ADF含量影响最大，这可能是因为纤维分解酶参与微生物分解秸秆纤维物质有关。而碳源对ADF含量的影响低于纤维分解酶。纤维分解酶降低ADF含量效果最好的是黑曲霉。而添加麸皮也有利于ADF含量的降低。所以从ADF分析中得出最优的组合为麸皮、黑曲霉及任一菌种。