不同复合氨化处理玉米秸秆对育成羊瘤胃干物质降解率的影响

李聚才， 施 安， 张国鸿， 樊 华， 刘敬华

（1.宁夏农林科学院动物科学研究所，宁夏银川 750002；2.平罗县畜牧技术推广服务中心，宁夏平罗 753400；3.平罗县动物疾病预防控制中心，宁夏平罗 753400；4.宁夏昌泰养殖股份有限公司，宁夏平罗753408）

我国是世界农业生产第一大国，每年主要农作物秸秆理论资源量达到10.4亿t，可收集资源量达到9.0亿t，尚处于世界第一位置，但每年秸秆的饲料化利用率仅有18.8%。发达国家如美国的秸秆综合利用率达到90%，英国达到70%左右，在亚洲韩国稻麦秸秆的饲料化利用率也达到了80%以上，所以我国在秸秆的饲料化方面还有较长的路要走（李海亮等，2017；方放等，2015；彭珍凤等，2009）。迄今为止国内外学者从秸秆资源化利用途径、成本效益和技术研发等多层面多角度出发，就如何有效地利用秸秆资源做了大量有益探索（洪静敏，2017）。其中复合氨化调控技术是秸秆饲料化利用行之有效的途径。秸秆经过氨化技术加工处理后，能够酶解秸秆成分中多糖（纤维素、半纤维素）与木质素交联酯键，疏松表皮结构，增加秸秆的柔软性和膨胀度（兴丽等，2004），易于瘤胃微生物的附着消化，有利于改善饲料品质和利用效果。试验添加尿素和硫酸铵处理秸秆为瘤胃微生物提供氮、硫元素，即加快了瘤胃微生物蛋白的转化利用率，而糖蜜是瘤胃微生物发酵能源，整体上提高了瘤胃有益微生物的数量和活力，因此瘤胃对干物质降解能力得到进一步提升 （李聚才，2015；张浩，2000）。因此，复合氨化处理既可以将秸秆变废为宝减少环境污染，又能填补反刍动物对粗饲料的需求空缺（瞿明仁，2013）。本试验研究玉米秸秆复合氨化处理方式对育成羊瘤胃干物质降解率的影响，旨在探索提高秸秆饲料化利用的方式方法和途径，为宁夏引黄灌区玉米秸秆资源饲料化高效利用和优质肉羊生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 秸秆氨化材料与方法

1.1.1 秸秆氨化材料与机械设备 选择收获本地干玉米秸秆（DM≥83%）为原料；尿素总氮含量≥46.4%，购自内蒙古鄂尔多斯化学工业有限公司；糖蜜为麦芽糖浆，干物质（DM）为75%，购自鲁州生物科技（陕西）有限公司；硫酸铵含氮≥20.5%，含硫≥23%，购自银川金谷丰肥业有限公司；水为当地人畜饮用水。所选用塑料吨袋、塑料薄膜、农用喷雾机、不锈钢园桶、塑料水桶、小型自吸泵等购自平罗县塑料制品有限公司和本地农资日杂商经销店；秸秆搂草机、打捆机械等农用机械租用本地某农机专业合作社。

1.1.2 玉米秸秆氨化复合处理液配方设计 试验以玉米秸秆为处理对象，按每100 kg秸秆风干物（DM≥83%）为基数计，以不同质量占比的尿素、糖蜜、硫酸铵和水溶液分别设计配制4个复合处理液配方组，分别记为1组、2组、3组和4组。其复合处理液配方组设计详见表1。

表1 尿素、糖蜜、硫酸铵和水复合处理液配方组设计

1.1.3 玉米秸秆复合氨化处理方法

1.1.3.1 秸秆处理 将成熟玉米籽粒收获后秸秆随机切碎散落在田间晾晒7～10 d，其水分散失至20%左右时，用搂草机轻微起垄，继续晾晒1～2 d，使其水分散失至17%以下备用。

1.1.3.2 复合处理液配制 按表1设计处理配方，参考不锈钢桶4/5盛水量为一个批次配制单位总量，分别换算称量取尿素、糖蜜和硫酸铵实物量，将糖蜜和硫酸铵倒入不锈钢圆桶内，先用适量热沸水溶解、搅拌混匀，再加入尿素和常温水至设定量，边加边搅拌，使其充分混匀，然后用自吸泵抽至塑料水桶备用。

1.1.3.3 复合氨化处理秸秆 将农用喷雾机和装有复合处理液塑料水桶固定在农用车或四轮拖拉机箱内，至已晾晒好的玉米秸秆田间与打捆机同步相向行驶，将复合处理液用喷雾机喷枪直接均匀喷到打捆机入草口处，借助打捆机完成压制草捆、分包打结等打梱作业。

1.1.3.4 试验分组及设计 将尿素、糖蜜、硫酸铵和水溶液复合处理后的玉米秸秆草梱，分别装车拉运至某养殖场晾草棚堆垛；然后采取套塑料吨袋和覆塑料薄膜2种贮存方式持续进行堆垛氨化处理。经复合氨化处理后玉米秸秆草梱，以未经复合氨化处理的玉米秸秆为对照组（CK），设套塑料吨袋处理为试验I组（简称“套袋组”），覆塑料薄膜处理为试验II组（简称“覆膜组”，下同），以表1复合处理液配方组为基准，分别记为I-1组、I-2组、I-3组、I-4组和 II-1组、II-2组、II-3组、II-4组。由于田间处理玉米秸秆时，正值中秋时节前后气温逐渐在下降至寒冬季节，按常规堆垛氨化处理时间在60 d后开封释放余氨24 h后分别进行采样备用。

1.2 饲料样品采集、制备、测定指标及方法

1.2.1 饲料样品采集及制备 参照GB/T 14699.1（2005）饲料采样方法，以在田间未经复合氨化处理前采集的玉米秸秆样品为对照组（CK），分别饲料样品采集、制备，供分析测试。并参照GB/T 20195（2006）动物饲料试样的制备，采集处理后的样品经65℃烘干制成风干样品，粉碎过16目（1 mm）筛，密封保存以备用。

1.2.2 测定指标及方法 粗蛋白质（CP，N×6.25）含量参照GB/T 6432（1994）饲料中粗蛋白质测定方法，采用凯氏定氮法进行测定；中性洗涤纤维（NDF）含量参照 GB/T 20806（2006）饲料中中性洗涤纤维（NDF）的测定，酸性洗涤纤维（ADF）含量参照NY/T 1459（2007）饲料中酸性洗涤纤维的测定，均采用范氏（Van Soest）洗涤纤维分析法测定；干物质（DM）含量参照 GB/T 6435（2014）饲料中水分的测定，采用直接干燥法测定，然后换算（100%—水分测定值）得出。

1.3 试验设计 选择体重（38.30±2.80）kg、体况健康并安装永久性瘤胃瘘管的滩湖F2代育成公羊4只。参照NY/T 816（2004）育肥羊营养需要研制设计配方，配制成全混合颗粒饲料，按其维持需要的1.3倍进行饲喂。其基础日粮组成及营养水平见表2。

表2 基础日粮组成及营养水平

1.4 试验动物饲养管理 试验于2017年7～9月在宁夏昌泰养殖股份有限公司标准化羊舍进行单栏饲养，每日 7：00、12：00 和 18：00 饲喂 3 次，自由饮水。预试期1周后即可转入正式期。

1.5 尼龙袋制备、称样、放袋与取袋和冲洗

1.5.1 尼龙袋制备 选用孔径50μm尼龙过滤布，裁制成10 cm×15 cm长方块，对折成5 cm×7.5 cm尼龙袋；其袋口事先折边预埋涤纶封口线，随即用涤纶线作双线缝合，其袋底部及两角呈弧形，其余周边用酒精灯火焰封实毛边以防尼龙袋脱线，并选择专用胶水涂抹封闭缝合针眼，以免被测试样品遗漏。新制作的尼龙袋洗净后65℃烘至恒重，称重记录以备用。

1.5.2 称样与放袋 用数显分析天平称取4 g（精确至0.0001）样品放入尼龙袋内，试验组每种样品每个时间点设3个平行样为3个重复，将装有测试样品的尼龙袋袋口用尼龙绳扎紧，并用橡皮筋将同组3个平行样固定在一根长15 cm塑料软管的一端。拟于测试日晨饲后2 h通过瘤胃瘘管将其尼龙袋送入瘤胃腹囊处，随即借助尼龙线将塑料管和瘘管盖连接，以防脱落在瘤胃内。每只参试羊瘤胃中投放3根固定尼龙袋塑料管即同批次共投放9个参试样品进行瘤胃降解测试。每个样品设3个空白尼龙袋同样称取等量饲料样品作对照以备校正用。

1.5.3 取袋与冲洗 将装有参试样品的尼龙袋分别在 6 个时间点 0、24、48、56、64、68 h 依次放入，然后在同一时间截点即72 h全部取出（即可得到4、8、16、24、48、72 h 瘤胃降解后的样品）。 取出后立即冲洗，用手轻轻抚动测试样品袋，直至水清为止。清洗后的测试样品尼龙袋65℃烘干至恒重，称量记录数据。对照空白尼龙袋样品（CK）同样冲洗并烘至恒重。以校正计算样品在正常清洗时细小颗粒的流失，以降低误差。

1.6 干物质降解率的计算 参照露西亚（2008）计算方式，分别计算其瘤胃干物质降解率，即：

饲料干物质降解率/%=［W1-（W2-W0）］/W1×100。

式中：W0为空白样品冲洗后剩余量，g；W1为瘤胃培养前尼龙袋内样重，g；W2为单个培养时间点尼龙袋中残样重，g。

不同复合氨化处理及保存方式（组）下玉米秸秆瘤胃DMD测定结果互为对照进行分析。

1.7 数据处理 采用Excel软件对试验数据进行初步整理，用SPSS 19.0对干物质降解率进行单因素方差分析和Duncan氏多重比较检验，数据以“平均值±标准差”表示，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同复合氨化处理及贮存方式下玉米秸秆营养成分分析结果 由表3可知，不同复合氨化处理玉米秸秆套袋组对其CP含量均有明显的优化改善作用，按CP含量排序为I-2组＞I-3组＞I-1组＞I-4组＞CK组，各处理组CP含量比CK组提高了 298.77%、237.86%、195.47%、188.48%（P ＜0.01）；I-2组和I-3组NDF含量分别比CK组降低9.25%、9.27%（P＜0.01）， 而 ADF和 DM含量各参试组间差异不显著（P＞0.05）。

表3 不同复合氨化处理及套袋组玉米秸秆营养成分分析%

由表4可知，不同复合氨化处理玉米秸秆覆膜组对其CP含量亦有优化改善作用，按CP含量排序为II-1组＞II-2组＞II-4组＞II-3组＞CK组，各处理组CP含量分别比CK组提高了270.37%、241.98%、217.70%、212.76%（P＜0.01）。各处理组NDF和ADF含量也有程度不同的下降，其中II-3和II-4的NDF含量分别比CK组降低了8.84%、13.68%（P＜0.01）；II-3组 ADF含量比 CK 组降低8.28%（P＜0.01）；而DM含量各参试组间差异不显著（P ＞ 0.05）。

表4 不同复合氨化处理及覆膜组玉米秸秆营养成分分析%

2.2 不同复合氨化处理及保存方式下玉米秸秆瘤胃DMD测定结果 由表5可知，不同复合氨化处理玉米秸秆饲料套袋组8、16、24、48 h和72 h按瘤胃DMD排序分别为I-2组＞I-1组＞I-3组＞I-4组、I-2组＞I-4组＞I-1组＞I-3组、I-2组＞I-3组＞I-4组＞I-1组、I-2组＞I-4组＞I-3组≥I-1组和I-2组＞I-3组＞I-1组＞I-2组。其I-1组和I-2组8 h的DMD分别比I-4组高49.41%、51.57%（P＜0.05），I-2组 72 h的 DMD 比 I-4组高120.95%（P＜0.01）；4 h瘤胃 DMD 排序为 I-3组＞I-4组＞I-2组＞I-1组，各组间差异不显著（P＞0.05）；试验结果表明，以I-2组复合氨化处理玉米秸秆饲料瘤胃DMD表现较为优势。

表5 不同复合氨化处理及套袋组玉米秸秆瘤胃DMD

由表6可知，不同复合氨化处理玉米秸秆饲料覆膜组4、8、48 h和 72 h按瘤胃 DMD排序为II-4组＞II-3组＞II-2组＞II-1组、II-4组＞II-1组＞II-3组＞II-2组、II-4组＞II-3组＞II-2组＞II-1组和II-4组＞II-2组＞II-3组＞II-1组。其II-4组8h瘤胃DMD分别比II-3组、II-2组和II-1组高47.12%、64.84%、40.94%（P ＜ 0.01），其 II-4组、II-3组和II-2组48 h瘤胃DMD分别比II-1组高24.66%、21.81%、15.85%（P ＜ 0.05）；其 16 h瘤胃DMD排序均为II-3组＞II-4组＞II-2组＞II-1组，其 24 h瘤胃DMD排序为II-1组＞II-2组＞II-3组＞II-4组；其72 h瘤胃DMD趋于50%左右，而各组之间瘤胃DMD差异不显著（P＞0.05）。试验结果表明，以II-4组复合氨化处理玉米秸秆饲料瘤胃DMD表现较为优势。

表6 不同复合氨化处理及覆膜组玉米秸秆瘤胃DMD

综合研究结果表明，以 “3%尿素+3%糖蜜+0.5%硫酸铵+40%水溶液”和“4%尿素+0.5%硫酸铵+40%水溶液”为本试验复合处理玉米秸秆饲料较理想的优选配方。

3 讨论

硫是动物体内含硫氨基酸（如蛋氨酸、半胱氨酸（胱氨酸）、高半胱氨酸、牛磺酸等）、硫酸软骨素、以及B族维生素（如硫胺素、生物素）的组成成分（孟庆翔，2002）。尿素在非蛋白氮饲料中利用的历史较长，适用范围业较广（卢德勋，2001）。糖蜜最适于饲喂反刍家畜，不仅适口性好，而且可提高瘤胃微生物的活性（白生元，1999）。本试验糖蜜为麦芽糖浆，其主原料为玉米淀粉，添加糖蜜主要是补充瘤胃微生物发酵所需的能源，其代谢能能值约为11.0 MJ/kgDM（周道玮等，2004）。硫酸铵和尿素之所以能增加粗饲料中CP含量，是由于它们分子中都含有氮元素，可分解出氨气，起到氨化的作用。硫是饲喂添加尿素等非蛋白氮日粮时的必需矿元素，只有当用于合成蛋氨酸的硫元素充足时，添加到这些低氮饲粮中的非蛋白氮如尿素，才能被瘤胃微生物利用合成蛋白质。因此，当使用尿素时为了满足瘤胃微生物发酵需要，同时建议补充硫，补充料中的氮硫比例（N∶S）为 10∶1 ～13∶1，硫酸铵被认为是最适合的硫源。本试验添加尿素和硫酸铵等复合处理秸秆理想优选配方N∶S为11.5。

本研究中套袋组和覆膜组2种贮存方式下的复合氨化处理玉米秸秆对CP含量改善明显，各试验组CP含量比CK组分别提高298.76%和270.37%，其他处理组相比CK组均差异极显著（P＜0.01）。不同处理方式的NDF含量相比CK组也有不同程度的降低，降幅分别为9.27%和13.68%，覆膜组的ADF含量均低于CK组。这也与孟春花等（2016）提出油菜秸秆氨化后CP含量提高了约4%，NDF和ADF含量下降了10%的结果一致。究其原因可能是由于氨化破坏了秸秆纤维的内部结构，弱化了纤维之间氢键的同时也打断了多糖与木质素交联酯键，含氮量和粗蛋白质含量增加（黄瑞鹏，2013）；氨化还能使秸秆表皮细胞壁蓬松变软，增大与纤维素酶接触面积，易于酶解消化（杨游，2004）。氨化过程中形成的铵盐，可作为合成微生物蛋白提供氮源，促进微生物增长（马兴元等，2011）。

玉米秸秆经氨化后，打破木质素对纤维素和半纤维素的包裹以及纤维素分子间的结合键，尿素和糖蜜为瘤胃发酵环境提供充足氮源和营养物质，秸秆CP含量的提高并易于附着在纤维表皮结构，进一步加剧了瘤胃微生物对DM的消化能力。本试验中，瘤胃干物质降解率（DMD）随消化时间的延长呈递增趋势，套袋组I-2在氨化玉米秸秆中的 8、16、24、48 h 和 72 h 的 DMD 高于同类各组，而覆膜组I-4则在4、8、48 h和72 h这几个时段的DMD整体表现良好，说明复合处理液中添加化学试剂用量因处理方式而异，结合不同的氨化密封保存方式合理调制复合处理液才能发挥好各要素间的协同作用。虽然尿素和糖蜜能增加瘤胃微生物活性和数量，但过多添加尿素对提高秸秆的含氮量无益，也扰乱了瘤胃内环境稳态，动态消化能力反而受到制约和影响。

4 小结

本试验结果表明，复合氨化处理能提高玉米秸秆CP含量，降低NDF和ADF含量，提高秸秆饲料化的品质和营养价值。套塑料袋和覆塑料膜2种保存方式下分别以 “3%尿素+3%糖蜜+0.5%硫酸铵+40%水溶液”和“4%尿素+0.5%硫酸铵+40%水溶液”为本试验复合处理玉米秸秆饲料较理想的优选配方，对DM瘤胃降解率提高作用明显。