发酵菌剂对稻草型饲粮体外发酵特性的影响.pdf
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1、生物技术2023年第44卷第19期 总第688期发 酵 菌 剂 对 稻 草 型 饲 粮 体 外 发 酵 特 性 的 影 响 田雨晴1 张一平1 李秋凤1*曹玉凤1 吴春会1 王明亚1 张秀江2 肖 阳3(1.河北农业大学动物科技学院,河北保定 071000;2.保定市农业农村局,河北保定 071000;3.定兴县动物疫病预防控制中心,河北保定 072650)摘 要:为了探究稻草与全株玉米青贮比例和发酵菌剂在混合饲粮中的组合效应,采用双因子完全随机试验设计,将不同稻草与全株玉米青贮比例(1000、8020、6040、4060、2080、0100)和发酵菌剂(未添加发酵菌剂、添加发酵菌剂)的混合饲
2、粮进行体外发酵,测定常规发酵指标并进行隶属函数分析。结果表明:稻草与全株玉米青贮的比例对产气量(GP)有显著影响(P0.05),随着稻草比例的减少,GP总体上呈上升趋势;添加发酵菌剂对GP有显著影响(P0.05);稻草添加比例和发酵菌剂的互作效应在8、36、48 h影响显著(P0.05)。稻草与全株玉米青贮的比例对干物质降解率(DMD)有显著影响(P0.05)。稻草与全株玉米青贮的比例以及添加发酵菌剂对pH均有显著影响(P0.05),pH范围为6.857.12。添加发酵菌剂显著降低了稻草与全株玉米青贮的比例为8020和2080时的氨态氮(NH3-N)。稻草与全株玉米青贮的比例对丙酸(PA)、丁
3、酸(BA)和乙/丙(AA/PA)有显著影响(P0.05),添加发酵菌剂对乙酸(AA)、丙酸、总挥发性脂肪酸(T-VFA)有显著影响(P0.05),稻草添加比例和添加发酵菌剂对乙/丙的互作效应显著(P0.05)。隶属函数分析表明,当稻草与全株玉米青贮比例为4060、2080、0100时无论是否添加发酵菌剂,发酵效果均优于稻草与全株玉米青贮比例为1000、8020、6040时,其中稻草与全株玉米青贮的比例在2080时发酵效果更好;当稻草与全株玉米青贮比例为4060、2080、0100时可不添加发酵菌剂,以降低成本。关键词:体外发酵;发酵菌剂;稻草;全株玉米青贮;隶属函数doi:10.13302/k
4、i.fi.2023.19.014中图分类号:S816.3 文献标识码:A 文章编号:1001-991X(2023)19-0084-06Effects of Fermenting Bacteria on In Vitro Fermentation Characteristics of Rice Straw DietTIAN Yuqing1 ZHANG Yiping1 LI Qiufeng1*CAO Yufeng1 WU Chunhui1 WANG Mingya1ZHANG Xiujiang2 XIAO Yang3(1.College of Animal Science and Technolog
5、y,Hebei Agricultural University,Hebei Baoding 071000,China;2.Baoding Agricultural and Rural Bureau,Hebei Baoding 071000,China;3.Dingxing County Animal Epidemic Prevention and Control Center,Hebei Baoding 072650,China)Abstract:In order to explore the combination effect of rice straw and whole corn si
6、lage ratio and fermenting bacteria in mixed diet,a double factor completely randomized design of experiments was used to ferment the mixed diet of different rice straw to whole plant corn silage ratios(1000,8020,6040,4060,2080,0100)and yeast agent(without yeast agent added,with yeast agent added)in
7、vitro,determine the conventional fermentating indexes and conduct the membership function analysis.The results showed that:the ratio of rice straw to whole plant corn silage had a significant impact on gas production(GP)(P0.05),and as the ratio of rice straw decreased,GP showed an overall upward tre
8、nd;The addition of fermenting bacteria had a significant impact on GP(P0.05);the interaction effect between the addition ratio of straw and fermenting bacteria was significant at 8 hours,作者简介:田雨晴,硕士,研究方向为动物营养与饲料科学。*通讯作者:李秋凤,教授,硕士生导师。收稿日期:2023-07-07基金项目:国家现代农业产业技术体系资助项目CARS-37;河北省二期现代农业产业技术体系肉牛创新团队高效
9、养殖岗位建设项目HBCT2018130202;河北省优质粗饲料防霉及高效利用关键技术项目19226615D84SILIAO GONGYE2023年第44卷第19期 总第688期36 hours,and 48 hours(P0.05).The ratio of rice straw to whole plant corn silage has a significant impact on the dry matter degradation rate(DMD)(P0.05).The ratio of rice straw to whole plant corn silage and the a
10、ddition of fermenting bacteria have significant effects on pH(P0.05),with a pH range of 6.85-7.12.The addition of fermenting bacteria significantly reduced the NH3-N at the ratio of rice straw to whole plant corn silage at 8020 and 2080.The ratio of rice straw to whole plant corn silage had a signif
11、icant impact on propionic acid(PA),butyric acid(BA),and acetic acid/propionic acid(AA/PA)(P0.05).The addition of fermenting bacteria had a significant impact on acetic acid(AA),propionic acid,and total volatile fatty acids(T-VFA)(P0.05).The addition ratio of rice straw and fermenting bacteria had a
12、significant interaction effect on acetic acid/propionic acid(P0.05).The membership function analysis shows that when the ratio of rice straw to whole plant corn silage are 4060,2080,0100,regardless of whether fermenting bacteria are added,the fermentation effect is better than when the ratio of rice
13、 straw to whole plant corn silage are 1000,8020,6040,among which the fermenting bacteria effect is better when the ratio of rice straw to whole plant corn silage is 2080;when the ratio of rice straw to whole plant corn silage are 4060,2080,0100,no fermenting bacteria can be added to reduce costs.Key
14、 words:in vitro fermentation;fermenting bacteria;rice straw;whole corn silage;membership function当前,我国农作物生产技术不断提升,水稻产量稳步增长,而稻草秸秆作为水稻农作物的副产物,其利用方式还主要集中在作为生活燃料、秸秆还田和露天燃烧。稻草秸秆虽然可以作为饲草饲喂动物,但因营养水平低、适口性差,限制了其在养殖业中的应用1。李娅楠2研究表明,在稻草中添加微生物菌剂后可降低酸度,提高稻草有机物消化率和代谢能,提升稻草的营养价值。全株玉米青贮适口性较好,采食量和消化率较秸秆类高,是易发酵的优质粗饲料,
15、其与秸秆组合可能对消化率的提高起到促进作用3。李蓓蓓等4利用体外发酵技术研究了玉米秸秆青贮饲料和谷草不同比例组合的瘤胃发酵效果,结果显示玉米秸秆青贮饲料和谷草比例为8020的组合最有利于瘤胃发酵。目前,稻草秸秆与全株玉米青贮的组合发酵效果尚未见报道。鉴于此,本试验在不添加发酵菌剂和添加发酵菌剂的条件下通过体外产气法研究稻草秸秆与全株玉米青贮不同比例组合对混合饲粮体外发酵的影响,通过隶属函数法综合分析了混合饲粮的发酵效果,为稻草秸秆在反刍动物饲养中的应用提供依据。1 材料与方法1.1 试验材料试验原料为稻草、全株玉米青贮、精料(压片玉米、甜菜颗粒、全棉籽、豆粕、精补料),均来自于保定市满城宏达牧
16、业有限公司。发酵菌剂,主要成分为复合酶、GE生物制剂、植物甾醇、微生态制剂等。稻草和全株玉米青贮的营养水平见表1。表1 稻草和全株玉米青贮的营养水平(干物质基础,%)营养水平粗蛋白(CP)粗脂肪(EE)中性洗涤纤维(NDF)酸性洗涤纤维(ADF)稻草3.621.2665.7938.88全株玉米青贮6.562.5048.6127.241.2 试验设计采用双因子完全随机试验设计,两因子分别为稻草与全株玉米青贮比例、发酵菌剂。稻草与全株玉米青贮比例(A)设6个水平,分别为T1(1000)、T2(8020)、T3(6040)、T4(4060)、T5(2080)、T6(0100);发酵菌剂(B)设2个水
17、平,分别为B1(未添加发酵菌剂)、B2(添加发酵菌剂)。发酵菌剂按照推荐添加量(0.1%)溶于适量纯化水中,均匀喷洒在饲粮表面,处理时间10 min。试验共12个处理,每处理3次重复。试验饲粮中粗饲料与精料的比例为11。试验设计见表2。1.3 瘤胃液来源及人工瘤胃缓冲液的配制选择3头体况良好、体重接近、安装永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛作为瘤胃液供体奶牛。瘘管牛选自保定市满城宏达牧业有限公司,栏养,自由采食与饮水,饲粮组成及营养水平见表3。人工瘤胃缓冲液参照Menke等5的方法进行配制。85生物技术2023年第44卷第19期 总第688期表2 试验设计及精粗料组成(g)项目未添加发酵菌剂(B1)添
18、加发酵菌剂(B2)组别T1T2T3T4T5T6T1T2T3T4T5T6精料125125125125125125125125125125125125粗料稻草12510075502501251007550250全株玉米青贮02550751001250255075100125表3 瘤胃液供体牛的饲粮组成及营养水平(干物质基础)项目原料组成(%)玉米豆粕棉籽粕干酒糟及其可溶物石粉预混料小苏打氯化钠全株玉米青贮羊草合计营养水平综合净能(NEmf,MJ/kg)粗蛋白(CP,%)中性洗涤纤维(NDF,%)酸性洗涤纤维(ADF,%)钙(Ca,%)总磷(TP,%)含量20.504.369.363.690.490
19、.500.700.4040.0020.00100.006.5013.9336.8017.100.650.40 注:1.预混料为每千克饲粮提供:VA 4 200 IU、VD3 750 IU、VE 35 IU、Cu 10 mg、Zn 45 mg、Mn 40 mg、Co 0.35 mg、I 0.35 mg、Se 0.25 mg;2.综合净能为计算值,其他均为实测值。1.4 体外发酵试验按不同比例组合处理,分别称取0.5 g样品(dry matter,DM)放入已知重量的纤维袋中密封,放入100 mL已编号的发酵瓶中。体外培养所需瘤胃液于晨饲前采集,经4层纱布过滤到密封厌氧且提前预热的保温瓶中(过程中
20、持续通入CO2使其达到厌氧条件),并于30 min内送回实验室。每个发酵瓶中加入15 mL瘤胃液和45 mL缓冲液(39 水浴),期间不断通入CO2,保证厌氧条件,然后用橡胶塞和铝制盖密封发酵瓶,置于39 恒温气浴摇床中,转速保持为125 r/min,同时设置2个空白对照,开始发酵。分别于发酵2、4、8、12、24、36、48 h测量发酵瓶中的产气值,并用空白值进行校对。1.5 常规发酵指标测定干物质降解率(DMD):48 h后体外发酵试验结束后,将纤维袋取出,用清水及纯化水洗净,放入烘箱中65 烘干48 h至恒重,取出并称重,通过发酵前后底物重量差计算DMD。pH:用UB-7 pH测定仪(美
21、国)测定;氨态氮(NH3-N):采用冯宗慈等6的比色法,用UV-2102PCS型紫外光可见分光光度计进行测定;产气量(GP):采用Rogerio等7的方法计算;挥发性脂肪酸(VFA):使用安捷伦7890A气相色谱(美国)参照外标分析法8测定。1.6 隶属函数评价采用隶属函数评价法对各个处理进行综合评价,得出最佳处理9。具体公式为:UX(+)=(Xij-Ximin)/(Ximax-Ximin)UX(-)=1-UX(+)式中:X样品各指标测定值;UX(+)各指标呈正相关隶属函数值;UX(-)各指标呈负相关隶属函数值;Xij某样品某指标测定值;Ximax某样品某指标最大测定值;Ximin某样品某指标
22、最小测定值。1.7 数据处理与分析试验数据用Excel软件进行初步统计,然后采用SPSS 19.0统计软件中一般线性模型进行双因子方差分析,用Duncan s法进行组间多重比较,以P0.05作为差异显著性判断标准,试验结果用“平均值标准差”表示。2 结果与分析2.1 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对 GP的影响由表4可知,随着发酵时间的延长,GP呈逐渐上升的趋势,而且随着稻草比例的减少,GP总体上呈上升趋势。在稻草与全株玉米青贮比例的因素下,GP呈先升高后降低再升高的趋势,稻草与全株玉米青贮比例对GP具有显著影响(P0.05)。添加发酵菌剂对GP有显著影响(P0.05)。稻草比例与发酵菌剂
23、的互作效应在8、36、48 h时差异显著(P0.05)。2.2 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对DMD、pH、NH3-N浓度的影响86SILIAO GONGYE2023年第44卷第19期 总第688期表4续 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对产气量的影响(mL/g)组别T1T2T3T4T5T6SEMP值ABAB发酵时间24 hB128.862.44Bd32.442.94Bcd30.808.26Bd40.162.37bc47.186.97ab52.513.63a1.530.0010.0040.173B235.624.91Ac41.163.76Abc40.041.31Abc42.883.73
24、b45.721.98b53.220.89a36 hB134.583.42c40.273.55c38.508.36Bc51.131.98b59.966.73ab64.873.28a2.410.0010.0270.025B243.266.71c49.474.82bc48.080.71Abc51.593.23b54.692.16b63.150.57a48 hB138.674.18c44.623.81Bc43.108.70Bc56.912.54b67.735.51a71.442.76a2.570.0010.0010.014B253.3110.00c60.714.93Abc58.080.64Abc62.
25、153.95bc64.713.42b74.961.54a注:同列数据肩标不含有相同小写字母表示差异显著(P0.05);同行数据肩标不含有相同大写字母表示差异显著(P0.05);下表同。表4 稻草与全株玉米青贮的比例和发酵菌剂对产气量的影响(mL/g)组别T1T2T3T4T5T6SEMP值ABAB发酵时间2 hB11.800.58Aab2.061.64ab0.680.77b0.550.37b1.800.95ab2.680.22Aa0.380.0240.0010.158B20.490.21B0.370.370.120.210.120.210.370.000.370.00B4 hB14.040.58
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