瘤胃液处理甜高粱秸秆对其发酵品质及微生物多样性的影响

本试验选择甜高粱秸秆为原料,旨在研究瘤胃液预处理及厌氧发酵时间对甜高粱秸秆营养成分、饲用价值、发酵品质、微生物数量、有氧稳定性及微生物多样性等相关指标的影响,为草食家畜粗饲料资源的合理开发和利用提供数据支持。试验采用双因素完全随机设计,3×4（发酵天数×瘤胃液添加量）因子处理结构。设置1个对照组（CK,0%瘤胃液,0 m L/100g）和3个瘤胃液组（R1,10%瘤胃液,10 m L/100g;R2,20%瘤胃液,20 m L/100g;R3,30%瘤胃液,30 m L/100g）,每个试验组3个重复。用无菌蒸馏水与瘤胃液混合均匀后加入秸秆中,调制水分为75%左右,连续厌氧发酵45 d。分别在发酵后的第0 d、15 d和45 d,对样品（3个时间点×4个处理×3个重复,共36袋）取样分析。试验结果如下:试验一:瘤胃液处理甜高粱秸秆对其营养成分及饲用价值的影响在第0 d、15 d和45 d,称量甜高粱秸秆厌氧发酵前后质量,开袋混匀后取样。每袋取发酵的甜高粱秸秆200 g左右,置于65℃烘箱内,烘干48 h计算出水分含量后,粉碎,过40目筛网,置于塑料罐中,密封保存,用于测定营养成分、饲用价值、有效能值等相关指标。结果表明:1)随厌氧发酵时间的延长和瘤胃液添加量的增加,甜高粱秸秆的干物质（DM）含量、粗脂肪（EE）含量和有机物（OM）含量整体呈下降趋势,粗蛋白质（CP）含量、粗灰分（Ash）含量、非纤维性碳水化合物（NFC）含量和干物质损失率（DML）整体呈上升趋势,差异性显著（P﹤0.05）。2)随厌氧发酵时间的延长和瘤胃液添加量的增加,甜高粱秸秆的中性洗涤纤维（NDF）含量、酸性洗涤纤维（ADF）含量、纤维素（CL）含量、半纤维素（HC）含量和总纤维素（TC）含量整体呈下降趋势,生物降解潜力（BDP）整体呈上升趋势,差异性显著（P﹤0.05）。3)随厌氧发酵时间的延长和瘤胃液添加量的增加,甜高粱秸秆的干物质采食量（DMI）、可消化的干物质（DDM）、总可消化养分（TDN）、相对饲用价值（RFV）和相对牧草品质（RFQ）整体呈上升趋势,差异性显著（P﹤0.05）。4)随厌氧发酵时间的延长和瘤胃液添加量的增加,甜高粱秸秆的消化能（DE）、代谢能（ME）、维持净能（NE_m）、增重净能（NE_g）和产奶净能（NE_L）整体呈上升趋势,差异性显著（P﹤0.05）。试验二:瘤胃液处理甜高粱秸秆对其发酵品质及有氧稳定性的影响在第0 d、15 d和45 d,将厌氧发酵的甜高粱秸秆开袋混匀后取样。进行现场感官品质分析、发酵品质分析、微生物数量分析和有氧稳定性分析。结果表明:1)随厌氧发酵时间的延长和瘤胃液添加量的增加,甜高粱秸秆的气味、结构、色泽和总分整体呈上升趋势,差异性不显著（P﹥0.05）,随厌氧发酵时间的延长,气味和总分差异性显著（P﹤0.05）;同一发酵时间,各处理组等级相同,不同发酵时间,同处理组等级依次为尚好、优良、优良。2)随厌氧发酵时间的延长和瘤胃液添加量的增加,甜高粱秸秆的p H、氨态氮（AN）含量、氨态氮/总氮（AN/TN）和水溶性碳水化合物（WSC）含量整体呈下降趋势,差异性显著（P﹤0.05）。3)随厌氧发酵时间的延长和瘤胃液添加量的增加,甜高粱秸秆的乳酸（LA）含量和乙酸（AA）含量整体呈上升趋势,乳酸/乙酸（LA/AA）整体呈下降趋势,差异性显著（P﹤0.05）。4)随厌氧发酵时间的延长和瘤胃液添加量的增加,甜高粱秸秆的乳酸菌（LAB）含量整体呈上升趋势,酵母菌含量和霉菌含量整体呈下降趋势,乳酸菌含量差异性显著（P﹤0.05）,酵母菌含量和霉菌含量发酵后期整体下降明显,导致未检出。5)在有氧暴露的第0 d、3 d、6 d和9 d中,p H整体呈上升趋势,且差异均显著（P﹤0.05）,添加瘤胃液有效减缓了p H的上升速度;DM含量整体呈降低趋势,且差异均显著（P﹤0.05）,添加瘤胃液有效加速了DM的下降速度。6)随厌氧发酵时间的延长和瘤胃液添加量的增加,甜高粱秸秆的有氧稳定天数随之延长,有氧稳定性的天数依次为发酵45 d大于发酵15 d大于发酵0 d,R3组有氧稳定性天数大于9 d。试验三:瘤胃液处理甜高粱秸秆对其微生物多样性的影响在第0 d、15 d和45 d,对厌氧发酵的甜高粱秸秆细菌微生物进行高通量测序分析。结果表明:1)随着发酵时间的延长和瘤胃液浓度的增加,能显著增加各处理细菌微生物菌群数量和种类,且细菌微生物Alpha多样性差异均显著（P﹤0.05）。2)在门水平上,各处理组优势菌群相对丰度最高为厚壁菌门（Firmicutes,4.25%～98.95%）,R3组厚壁菌门丰度均高于其他组差异均显著（P﹤0.05）。3)在属水平上,各处理组优势菌群相对丰度最高为乳杆菌属（Lactobacills,0.81%～29.26%）,R2和R3组乳杆菌属丰度均高于CK组差异不显著（P﹥0.05）。综上所述,随着发酵时间的延长和瘤胃液添加量的增加,在发酵的第45 d,R3组（30%瘤胃液,30 m L/100g）可以显著降低甜高粱秸秆纤维含量、改善营养成分、提高饲用价值、提高有效能值、改善发酵品质、延长有氧稳定性时间及增加有益细菌微生物多样性,能为甜高粱秸秆等农作物秸秆合理开发利用提供理论基础与试验依据。