随着社会的发展,我国居民对高质量、高营养的肉蛋奶产品的需求量大增，畜牧业的发展因而备受关注。畜牧业发展需要粮食和牧草等粗饲料,我国的草原面积虽然很大,但是由于自然和人为等多方面因素,草原退化、沙化、盐化现象逐年加剧。中国作为农业大国,有着极其丰富的粗饲料资源。每年作物秸秆产量达到6亿t，主要以小麦秸、玉米秸、稻草秸等为主^[1]。其中，玉米秸产量最大，约占秸秆产量的28.99%。秸秆是一种草食家畜重要的粗饲料来源，但因其营养价值低、口感差、消化率低等不足，使其利用受到限制，国内外动物饲料方面的学者长期以来将其开发利用作为研究的重要课题。其中，微生物和酶处理具有独到的优势。关于这方面的研究报道很多。惠文森等^[2]利用安琪酵母发酵玉米秸秆，结果表明，酵母菌发酵对玉米秸秆粗纤维作用甚微。陈合等^[3]首先利用黄孢原毛平革菌固体发酵降解玉米秸秆的部分木质素，破坏木质纤维素的复杂结构，释放纤维素和半纤维素；再添加外源纤维素酶和木聚糖酶降解纤维素和半纤维素，获得可发酵性糖类物质。菌酶共降解秸秆是秸秆生物利用的一种新方法。

风干的秸秆主要是细胞壁，细胞壁中含有较高纤维素和木质素，玉米秸秆的秸皮主要是纤维素和木质素，秸穰主要是半纤维素、淀粉和少量蛋白质，秸叶主要含蛋白质、粗脂肪和糖类等物质^[4]。淀粉、蛋白质、脂肪、糖类等都可以被动物直接分解利用，只有秸皮中的纤维素和木质素很难降解，影响了其他营养物质的利用，因此，对秸秆的降解主要就是降解纤维类物质，目前，纤维素酶活性较高的微生物有木霉菌、黑曲霉菌和青霉菌^[5]，白腐真菌是最有效的木质素降解微生物，黄孢原毛平革菌是其最具代表性的微生物。国内对白腐真菌及其他纤维素降解菌的组合的研究有很多，但是都是对单菌或者1种组合进行研究，有的是对1种或者几种成型的微生物发酵产品进行研究，并且研究的范围大多是体外试验；而国外对不同菌种所含纤维素、半纤维素及木质素降解酶的种类和特异性及适合的底物都进行了较为详细的研究^[6]。

通过对常用的纤维素及木质素降解真菌进行相互混合培养后分别用来进行玉米秸秆发酵，降解纤维类物质，同时利用动物营养学的方法——半体内法对玉米秸秆的营养价值进行评价，从而筛选出较好的菌株组合，具有较好的应用性，可以应用于实践当中。因此，本文选取7个不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆，利用半体内法来评定其在瘤胃内的动态降解效果，旨在客观评价出对玉米秸秆的分解作用较好的菌株或者组合，为提高秸秆的降解率及其在动物饲料研究中的应用提供理论支持和实践指导。

菌株:黄孢原毛平革菌(Phaerochaete chrysosporium 5.776)来自中国科学院微生物菌种保藏中心,编号PC；黑曲霉菌(Aspergillus niger)SY1-2分离于四川盐湖的土壤中；青霉菌(Penicillium sp.)SP-1分离于云南锡矿的酸性废水中；绿色木霉菌 (Trichoderma viride)Y-1分离于瑞莱德微生物催熟剂中；以上菌株来源于中国农业科学院饲料研究所生物化学与分子实验室。所有菌株保藏于马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基中，置于4 ℃冰箱中。

玉米秸秆：来源于北京通州，自然晾干，粉碎过40目筛，放于自封袋保存。使用前121 ℃灭菌。

将玉米秸秆和麸皮按照质量比4 ∶ 1进行混合，搅匀,按质量与体积比1 ∶ 1与Mendel营养液进行混合,充分搅拌，120 ℃湿热灭菌20 min后，置于恒温培养箱中30 ℃，发酵10 d后，取出样品，65 ℃烘干，备用。测定中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)含量。

按表1处理各组玉米秸秆，按照孢子数等比例接种在秸秆固体发酵培养基中，30 ℃培养，发酵10 d后，将发酵样品取出，65 ℃烘干2 d，备用。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 玉米秸秆的处理Table 1 Treatment of corn stalks 组别 Groups 处理 Treatment 对照 Control Pc1 黄孢原毛平革菌 Ps1 青霉菌 PA2 黄孢原毛平革菌+黑曲霉菌 PT2 黄孢原毛平革菌+绿色木霉菌 PAP3 黄孢原毛平革菌+黑曲霉菌+青霉菌 PAT3 黄孢原毛平革菌+黑曲霉菌+绿色木霉菌 PATP4 黄孢原毛平革菌+黑曲霉菌+绿色木霉菌+青霉菌

表1 玉米秸秆的处理Table 1 Treatment of corn stalks

试验采用单因素试验设计，选用6只体况正常、健康、体重(67.0±1.3) kg、装有永久瘤胃瘘管的杜×寒F1代杂交羯羊，随机分为2组，每组3只羊，每只羊为1个重复。对照组样品随机选1组羊进行试验，其他样品循环使用2组瘘管羊。试验羊单圈饲养，每日基础饲粮供给量为NRC维持营养需要水平的1.3倍，精粗比为40 ∶ 60。每日于08:00和18:00饲喂2次，中午添干草1次，自由饮水。基础饲粮组成及营养水平见表2。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) % 项目 Items 含量 Content 原料 Ingredients 羊草 Chinese wildrye hay 60.0 玉米 Corn 25.0 豆粕 Soybean meal 12.4 磷酸氢钙 CaHPO4 0.4 石粉 Limestone 0.7 食盐 NaCl 0.5 预混料 Premix1) 1.0 合计 Total 100.0 营养水平 Nutrient levels2) 干物质 DM 92.64 有机物 OM 91.24 代谢能 ME/(MJ/kg) 7.97 粗蛋白质 CP 12.45 中性洗涤纤维 NDF 37.76 酸性洗涤纤维 ADF 22.18 钙 Ca 0.63 磷 P 0.32 1)预混料为每千克饲粮提供The premix provided the following per kg of the diet：Cu 15.0 mg，Fe 100.0 mg，Mn 60.0 mg，Zn 100.0 mg，I 0.9 mg，Se 0.3 mg，Co 0.2 mg，VA 16 000 IU，VD 4 000 IU，VE 100 IU。 2)代谢能为计算值，其余为实测值。ME was a calculated value,while the others were measured values.

表2 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis)

预试期7 d,试验羊按上述饲粮进行饲喂。正试期开始后准确称取2.5 g不同的玉米秸秆，装入已知重量的尼龙袋中。每只羊瘤胃中，每个样品在每个时间点设置2个平行。采用“分别放入，同时取出”的方法，于放袋后0、6、12、24、48、72 h分别取出2个尼龙袋，具体操作参考文献^[7]。

干物质(DM)、有机物(OM)、粗蛋白质(CP)含量测定参照张丽英^[8]的方法，NDF和ADF含量测定采用Van Soest方法。

A=[(B-C)/B]×100。

式中：A为待测饲料的某种营养成分瘤胃某一时间的消失率(%)；B为待测样品中某种营养成分含量(g)；C为待测样品尼龙袋残渣中某种营养成分含量(g)。

参照Ørskov等^[9]提出的瘤胃动力学数学模型，计算公式为：

dP=a+b(1-e^-ct)。

式中：dP为待测饲料的DM或CP瘤胃t时刻的降解率(%)；a为快速降解部分(%)；b为慢速降解部分(%)；c为慢速降解部分的降解速率(%/h)；t为瘤胃内培养时间(h)。

ED=a+bc/(k+c)。

式中：ED为待测饲料的有效降解率(%)；k为瘤胃外流速率(%/h)，本试验中k值取0.031%/h^[10]。

采用SAS 9.2进行单因素方差分析(one-way ANOVA)及Duncan氏极差检验法进行多重比较。P<0.05为差异显著，结果表示为平均值±标准差。

如图1、图2所示，随着瘤胃消化时间的延长，DM和OM降解率随之提高，开始上升较快，0~24 h内DM、OM降解率提高速度较快，24~72 h内DM、OM降解率趋于平稳。0~24 h内PT2和PATP4组DM降解率提高速度高于其他组，PT2组高于PATP4组，72 h时DM降解率在60%~72%。0~24 h内PT2组OM降解率提高最快，PATP4组在72 h时OM降解率最高。0~6 h内对照组的DM和OM降解率明显低于其他组，说明微生物处理玉米秸秆的DM和OM降解率明显高于未处理秸秆,原因是经过处理的玉米秸秆中的细胞壁成分被降解成单糖或者小分子糖类，进入瘤胃后更利于瘤胃微生物的附着和对养分的利用。总之，不同微生物菌株处理的玉米秸秆DM、OM降解率高于对照组。

图1(Figure 1)

Fig. 1

图1 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆DM的动态降解率Fig.1 The dynamic degradation rate of DM of corn stalks treated with different microbes and their combinations

图2(Figure 2)

Fig. 2

图2 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆OM的动态降解率Fig.2 The dynamic degradation rate of OM of corn stalks treated with different microbes and their combinations

由表3可知，DM的快速降解部分，PAT3组显著高于其他组(P<0.05)，Ps1、PA2、PATP4组与对照组无显著差异(P>0.05)，其他组均显著小于对照组(P<0.05)；DM的慢速降解部分,PT2组最高；DM的慢速降解部分的降解速率,PT2组显著高于对照组(P<0.05)，其他组与对照组差异不显著(P>0.05);DM有效降解率，PT2组最高，PATP4组高于PAT3组(P>0.05)，与PT2组差异不显著(P>0.05)。

OM的快速降解部分，PATP4组显著低于PT2组(P<0.05)；OM的慢速降解部分,Pc1组最高；OM的慢速降解部分的降解速率，PT2、PTAP4组显著高于其他各组(P<0.05)；OM有效降解率，PT2组最高，与Ps1、PATP4组差异不显著(P>0.05)。总之，单菌株Ps1组的OM有效降解率较高，2菌株中PT2组的DM、OM有效降解率较高，3菌株中的PAT3组的DM有效降解率较高，4菌株的PATP4组的DM、OM有效降解率较高。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆DM和OM瘤胃降解参数Table 3 The rumen degradation parameters of DM and OM of corn stalk treated with different microbes and their combinations 项目 Items 组别 Groups 对照 Control Pc1 Ps1 PA2 PT2 PAP3 PAT3 PATP4 干物质 DM a/% 27.46 ±0.38b 22.10 ±1.55c 25.69 ±0.79b 25.78 ±1.44b 5.97 ±0.50e 16.47 ±0.37d 32.33 ±0.89a 26.47 ±1.04b b/% 31.86 ±1.77c 42.78 ±6.72b 39.18 ±4.69b 39.95 ±3.91b 55.38 ±2.92a 46.74 ±0.66b 24.12 ±6.19d 30.79 ±1.67cd c/(%/h) 3.30 ±1.33bc 3.34 ±1.41bc 3.98 ±0.95bc 2.51 ±0.64c 10.11 ±1.75a 4.17 ±0.31bc 3.66 ±0.17bc 5.11 ±1.57b 有效降解率 ED/% 44.80 ±2.65c 45.64 ±6.77b 49.24 ±0.27a 45.33 ±0.61b 50.18 ±3.93a 45.55 ±0.88b 46.63 ±4.83ab 46.65 ±0.99ab 有机物 OM a/% 16.95 ±0.82c 14.63 ±1.07d 26.81 ±0.65a 26.05 ±1.12a 23.79 ±0.45b 25.68 ±1.93ab 26.77 ±1.55a 26.04 ±0.66a b/% 41.29 ±7.23ab 49.74 ±4.50a 43.43 ±3.27ab 43.36 ±6.40ab 43.21 ±2.68ab 32.29 ±2.44c 29.67 ±3.77c 36.31 ±3.30c c/(%/h) 2.80 ±0.89bcd 2.31 ±0.42d 4.01 ±0.78bc 2.74 ±1.01cd 6.38 ±1.43a 3.44 ±0.65bcd 4.32 ±0.12b 5.77 ±0.56a 有效降解率 ED/% 37.89 ±1.08d 38.37 ±3.70d 53.16 ±0.22a 47.84 ±0.96bc 54.47 ±0.72a 44.25 ±0.97c 45.48 ±4.01c 51.22 ±1.54ab a为快速降解部分；b为慢速降解部分；c为慢速降解部分的降解速率。下表同。 a was rapidly degraded part; b was slowly degraded part; c was the degradation rate of slowly degraded part. The same as below.

表3 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆DM和OM瘤胃降解参数Table 3 The rumen degradation parameters of DM and OM of corn stalk treated with different microbes and their combinations

如图3、图4所示，6 h时NDF、ADF降解率提高不明显，原因主要是NDF和ADF是植物的细胞壁成分，纤维素、半纤维素和木质素相互紧密交 联，瘤胃微生物必须需要一段时间附着在底物上 才能开始进行消化。6~24 h内速率提高较快，48 h时已接近最大值，之后提高不明显，NDF和ADF降解率分别在30%~50%和30%~40%趋于平稳。图5为ADL的降解率。24~72 h内PATP4组ADL降解率最大，72 h时ADL降解率达到了44%，高于其他各组。

图3(Figure 3)

Fig. 3

图3 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆NDF的动态降解率Fig.3 The dynamic degradation rate of NDF of corn stalks treated with different microbes and their combinations

图4(Figure 4)

Fig. 4

图4 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆ADF的动态降解率Fig.4 The dynamic degradation rate of ADF of corn stalks treated with different microbes and their combinations

图5(Figure 5)

Fig. 5

图5 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆ADL的动态降解率Fig.5 The dynamic degradation rate of ADL of corn stalks treated with different microbes and their combinations

如图6和图7所示，在24 h前纤维素降解率不断增大，且增长速度加快，24 h后增长速度下降，纤维素降解率提高不大，48~72 h纤维素降解率趋于稳定；各组纤维素降解率高于对照组，PT2组在24~72 h的速率一直高于其他各组,纤维素降解率在40%~56%趋于稳定。各组半纤维素降解率高于对照组，且半纤维素降解率在30%~50%趋于稳定。

图6(Figure 6)

Fig. 6

图6 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆纤维素的动态降解率Fig.6 The dynamic degradation rate of cellulose of corn stalks treated with different microbes and their combinations

图7(Figure 7)

Fig. 7

图7 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆半纤维素的动态降解率Fig.7 The dynamic degradation rate of hemicellulose of corn stalks treated with different microbes and their combinations

由表4可知，NDF的快速降解部分，PT2组显著高于其他各组(P<0.05)，PA2组与对照组差异不显著(P>0.05);NDF的慢速降解部分，Pc1组最大，显著高于对照组(P<0.05)，其他各组显著低于对照组(P<0.05);NDF的慢速降解部分的降解速率，PAP3组最大;NDF的有效降解率，PT2组显著高于其他各组(P<0.05)。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆的NDF、ADF、ADL、纤维素、半纤维素的瘤胃降解参数Table 4 The rumen degradation parameters of NDF,ADF,ADL,cellulose and hemicellulose of corn stalks treated with different microbes and their combinations 项目 Items 组别 Groups 对照 Control Pc1 Ps1 PA2 PT2 PAP3 PAT3 PATP4 中性洗涤纤维 NDF a/% 1.63 ±0.32f 5.07 ±0.49d 3.59 ±0.49e 1.63 ±0.82f 9.02 ±0.71a 4.03 ±0.97de 7.63 ±0.19b 6.56 ±0.47c b/% 63.14 ±4.65b 80.56 ±1.61a 57.08 ±3.07c 43.30 ±4.32d 52.67 ±4.11c 27.16 ±2.43f 44.63 ±1.53d 37.13 ±3.57e c/(%/h) 1.01 ±0.10c 0.57 ±0.02c 1.53 ±0.18c 2.04 ±0.95bc 1.85 ±0.62bc 4.20 ±1.43a 0.97 ±0.17c 3.07 ±1.15ab 有效降解率 ED/% 19.61 ±0.94c 19.96 ±1.07c 25.11 ±2.73b 19.98 ±2.38c 30.82 ±3.02a 20.53 ±0.75c 19.98 ±0.97c 26.16 ±2.29b 酸性洗涤纤维 ADF a/% 7.85 ±0.92b 2.86 ±0.27c 3.24 ±0.52cd 4.50 ±0.37c 11.22 ±1.25a 6.58 ±1.23b 1.89 ±0.68d 6.40 ±1.18b b/% 63.81 ±8.78b 36.82 ±11.20c 83.86 ±3.39a 35.02 ±0.99c 32.52 ±3.76c 41.21 ±5.01c 39.36 ±0.33c 35.30 ±3.53c c/(%/h) 0.93 ±0.02d 4.19 ±0.92bc 1.07 ±0.28d 3.00 ±0.19c 5.36 ±1.63b 3.52 ±0.39c 2.96 ±0.46c 7.14 ±1.47a 有效降解率 ED/% 23.40 ±0.07d 25.39 ±6.48cd 25.90 ±0.30cd 23.52 ±1.19d 32.83 ±0.95ab 28.60 ±0.20bc 23.04 ±1.99d 35.72 ±2.96a 酸性洗涤木质素 ADL a/% 1.21 ±0.02c 0.58 ±0.05c 9.56 ±0.76ab 3.38 ±0.20c 7.97 ±0.50b 11.75 ±0.49a 2.31 ±0.36c 7.18 ±0.60b b/% 23.92 ±0.58c 31.42 ±0.84bc 51.42 ±7.74abc 51.28 ±7.23abc 35.85 ±3.43bc 52.76 ±8.39ab 29.61 ±3.27bc 65.66 ±5.71a c/(%/h) 5.50 ±0.64a 1.35 ±0.48b 1.14 ±0.24b 0.78 ±0.02b 2.42 ±0.47b 2.32 ±0.50b 2.41 ±1.01b 0.84 ±0.03b 有效降解率 ED/% 16.47 ±0.24d 8.34 ±0.58d 22.45 ±5.80a 12.74 ±2.46c 22.41 ±1.62a 18.48 ±6.45c 14.18 ±0.49d 21.13 ±1.44b a/% 9.01 ±0.84c 5.09 ±0.87d 14.09 ±1.84b 8.50 ±1.17c 17.50 ±0.61a 8.13 ±0.67c 16.86 ±0.94a 13.75 ±0.35b b/% 65.86 ±1.63b 66.10 ±4.00b 62.19 ±4.57b 80.37 ±7.31a 42.62 ±2.97d 54.51 ±2.17c 37.61 ±1.99d 38.58 ±0.41d c/(%/h) 1.63 ±0.14d 2.12 ±0.16cd 1.61 ±0.57d 1.43 ±0.50d 4.54 ±0.26b 2.53 ±0.59c 2.35 ±0.16c 6.52 ±0.21a 有效降解率 ED/% 34.80 ±1.33c 35.20 ±3.08c 37.63 ±2.17bc 37.17 ±8.15bc 44.86 ±1.35a 35.08 ±2.27c 34.94 ±1.29c 41.55 ±0.21ab 半纤维素 Hemicellulose a/% 2.24 ±0.08e 2.30 ±0.10e 0.22 ±0.06f 5.34 ±0.36d 10.03 ±0.99b 7.19 ±0.88c 15.16 ±0.48a 2.67 ±0.04e b/% 53.62 ±1.87c 59.97 ±0.39b 65.03 ±4.04ab 68.34 ±7.84a 37.67 ±1.62ef 41.75 ±0.17de 33.37 ±0.71f 44.17 ±3.17d c/(%/h) 2.32 ±0.29de 1.93 ±0.10e 2.69 ±0.19cd 1.31 ±0.36f 4.20 ±0.28a 2.82 ±0.26c 2.29 ±0.11de 3.47 ±0.21b 有效降解率 ED/% 27.89 ±2.55b 28.24 ±0.74b 33.72 ±2.59a 28.34 ±3.77b 33.56 ±1.81a 29.18 ±1.15b 31.04 ±0.25ab 28.19 ±1.12b

表4 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆的NDF、ADF、ADL、纤维素、半纤维素的瘤胃降解参数Table 4 The rumen degradation parameters of NDF,ADF,ADL,cellulose and hemicellulose of corn stalks treated with different microbes and their combinations

ADF的快速降解部分，PT2组最高;ADF的慢速降解部分，Ps1组显著高于对照组(P<0.05)，其他各组显著低于对照组(P<0.05);ADF的慢速降解部分的降解速率，PATP4组显著高于其他各组(P<0.05);ADF的有效降解率,PATP4组显著高于除了PT2组以外的其他各组(P<0.05)，PATP4组高于PT2组(P>0.05)。

ADL的快速降解部分，PAP3组显著高于除了Ps1组外的其他各组(P<0.05)；ADL的慢速降解部分，PATP4组显著高于除了Ps1、PA2和PAP3组外的其他各组(P<0.05)；ADL的慢速降解部分的降解速率，对照组显著高于其他各组(P<0.05)；ADL的有效降解率，Ps1和PT2组显著高于其他各组(P<0.05)。

纤维素的快速降解部分，PT2组最高;纤维素的慢速降解部分，PA2组最高，PAT3组最低;纤维 素的慢速降解部分的降解速率，PATP4组最高；纤维素的有效降解率，PT2组>PATP4组>其他各组。

半纤维素的快速降解部分，PAT3组显著高于其他各组(P<0.05);半纤维素慢速降解部分，PA2组最高;半纤维素慢速降解部分的降解速率，PT2组>PATP4组>其他各组；半纤维素有效降解率，Ps1组>PT2组>PAT3组>其他各组。

总之，单菌株Ps1组的ADL、半纤维素有效降解率较高，2菌株中的PT2组的NDF、ADF、ADL、纤维素、半纤维素的有效降解率较高，3菌株的PAT3组半纤维素有效降解率较高，4菌株的PATP4组的ADF、纤维素有效降解率较高。
2.3 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆的CP在瘤胃中的降解规律

如图8所示，Ps1组CP降解率在0~72 h一直高于其他各组。由表5可知，CP的快速降解部分，对照组显著高于其他各组(P<0.05);CP的慢速降解部分，Ps1组>Pc1组>PT2组>其他各组;CP的慢速降解部分的降解速率，PATP4组显著高于其他各组(P<0.05)；CP的有效降解率，Ps1组高于PA2组(P>0.05)，这2组显著高于其他各组(P<0.05)。

图8(Figure 8)

Fig. 8

图8 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆CP的动态降解率Fig.8 The dynamic degradation rate of CP of corn stalks treated with different microbes and their combinations

本试验利用微生物菌株对玉米秸秆进行发酵处理，微生物菌株能够分解玉米秸秆中的纤维素、木质素等纤维类物质，提高动物对其利用率。为了对分解效果有一个科学的合理解释，故利用尼龙袋法对其进行验证。利用半体内法评定饲料的瘤胃降解率，是一种最有效的方法，其降解活动依赖于微生物及其分泌的酶。瘤胃微生物对底物的降解速率主要取决于以下3个方面：1)底物的结构；2)微生物对底物的附着能力及共生菌群的形成；3)共生群落产生的酶复合物的催化能力^[7]。饲料结构及营养成分含量是决定瘤胃微生物作用的关键因素，饲料经过瘤胃的速度，决定了瘤胃微 生物对饲料的作用时间。外流速度大，微生物作用时间短，降解率越低，反之降解率越大。

表5

Table 5

表5(Table 5)

表5 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆CP的瘤胃降解参数Table 5 The rumen degradation parameters of CP of corn stalks treated with different microbes and their combinations 项目 Items 组别 Groups 对照 Control Pc1 Ps1 PA2 PT2 PAP3 PAT3 PATP4 a/% 16.14 ±1.22a 5.61 ±0.32d 10.46 ±0.15c 12.68 ±2.12b 10.04 ±0.41c 5.90 ±0.47d 6.31 ±0.18d 6.32 ±0.37d b/% 41.61 ±7.87ab 50.54 ±9.99a 50.96 ±4.76a 43.95 ±6.67ab 48.29 ±1.34a 26.35 ±2.19c 24.58 ±0.69c 33.63 ±5.98bc c/(%/h) 0.61 ±0.28c 1.52 ±0.39c 4.26 ±0.33b 4.16 ±0.97b 1.49 ±0.35c 3.65 ±0.68b 4.51 ±1.13b 5.76 ±0.09a 有效降解率 ED/% 20.68 ±3.37c 24.37 ±4.30bc 42.42 ±2.93a 39.53 ±4.36a 27.85 ±2.69b 21.35 ±1.18c 21.88 ±1.53c 29.70 ±4.03b

表5 不同微生物菌株及其组合处理玉米秸秆CP的瘤胃降解参数Table 5 The rumen degradation parameters of CP of corn stalks treated with different microbes and their combinations

微生物菌株处理玉米秸秆的DM、OM瘤胃降解率和降解速度的不同与玉米秸秆的种类、发育时期及参与发酵的微生物的种类等都有关。饲料干物质瘤胃降解率的高低反映饲料被消化的难易程度。饲料OM瘤胃降解率取决于植物本身的结构和组成，其细胞内容物主要是可溶性碳水化合物和蛋白质，这些几乎可以完全被消化，但是，细胞壁的消化率取决于植物木质化的程度，随植物的成熟，消化率逐渐降低。但是，植物在抽穗前1个月的时间消化率十分稳定(平台期)，抽穗后，OM的消化率迅速下降。

玉米秸秆等粗饲料干物质中细胞壁成分含量较高，是由纤维素、半纤维素和木质素相互交联形成的，其外层还包被角质、栓质等，不利于瘤胃微生物的附着，难以被消化利用。但是，经过微生物处理后，真菌菌丝附着在玉米秸秆的表皮，菌丝体不断进行渗透生长，同时菌丝尖端分泌纤维素酶及木质素降解酶，破坏细胞表皮，纤维素酶攻击糖苷键，使细胞壁结构松散，同时对木质素进行侧链氧化和甲基化，然后木质素中的苯环被解链，并进一步降解使得其松软，表面积增大，微生物与其接触面积增大，更有利于瘤胃内微生物对底物的附着及消化，加快降解速率。现今更新的理论认为，天然纤维素首先在一种非水解性质的解链因子或解氢键酶作用下，使纤维素链间及链内氢键打开，形成无序的非结晶的纤维素，然后在3种酶的协同作用下水解为糊精和葡萄糖^[11,12]。

因此，尼龙袋试验中试验组玉米秸秆的DM和OM降解率均高于对照组，DM有效降解率PT2和PATP4组、OM有效降解率Ps1和PT2组高于其他各组。本试验的玉米秸秆在72 h时的DM和OM降解率分别为49.74%和53.58%，有效降解率分别为45.33%和38.37%。尹璐^[13]研究发现，简青霉对稻草秸秆的降解是先对表面蜡质和纤维素、半纤维素进行降解，对木质素进行侧链氧化和甲基化；然后木质素中的苯环被解链，并得到进一步降解，同时碱木质素可以诱导简青霉提高木质素降解酶的产量，且对于木质素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)和漆酶(Lac)有不同的诱导效果。但是，宋颖琦等^[14]发现，木霉菌与青霉菌的混合培养在发酵培养基中培养72 h后达到产酶高峰(3.116 U),粗纤维利用率为68%,远超过青霉菌和木霉菌的单独培养;木霉菌与曲霉菌二者混合,木霉菌与青霉菌、曲霉菌三者混合培养的产酶效果也要超出青霉菌和曲霉菌的单独培养,但与木霉菌相比无显著差异。与本文青霉菌对玉米秸秆的效果，绿色木霉菌、黑曲霉菌和青霉菌混合培养对玉米秸秆的降解效果相反。PT2、PATP4组降解率高于其他各组，可能的原因是黄孢原毛平革菌能更好地降解木质素，使纤维素、半纤维素等摆脱束缚，同时，黑曲霉菌、青霉菌、绿色木霉菌等分泌的纤维素酶相互互补，更好地降解纤维素等。因此，本试验的结果表明，微生物制剂可以提高玉米秸秆OM降解率。

NDF是指饲料中不溶于中性洗涤剂的物质，主要包括纤维素、半纤维素、木质素、硅酸盐及与细胞壁镶嵌的蛋白质，是植物细胞壁的重要组成成分。细胞壁中的纤维物质相互交联形成复杂的紧密结构，溶解性极低，瘤胃微生物必须首先紧密附着在底物上才能进行消化^[15]。因此，饲料纤维类物质在被微生物消化前有一个延搁期^[16]。延搁期的存在，使得粗饲料NDF瘤胃消失率在消化初期变化不大，而后变化逐步加快，直至48 h后趋于平缓。因此，纤维素和半纤维素在理论上是完全可以被反刍动物消化的，但是木质素和纤维素、半纤维素间形成的酯键、醚键将纤维素、半纤维素紧紧地包裹在中间，阻碍了微生物的附着，影响了反刍动物对粗饲料的消化利用，因此，纤维含量较高的物质在瘤胃内的消化程度取决于其木质化的程度。植物纤维木质化程度越高，越不易被微生物利用。木质化程度与植物的生长发育阶段有关，随着植物逐渐成熟，NDF含量越来越高，木质素含量也在增加。此外，微生物对纤维物质的附着会对降解率产生一定的影响，与纤维物质的物理结构和空间疏密有关^[17]。瘤胃微生物可以分解利用纤维素和半纤维素，但是难以利用木质素。

本试验中，不同处理玉米秸秆的瘤胃降解参数中，单菌株Ps1组ADL、半纤维素有效降解率较高，2菌株中的PT2组NDF、ADF、ADL、纤维素、半纤维素的有效降解率较高，3菌株的PAT3组半纤维素有效降解率较高，4菌株的PATP4组的ADF、纤维素有效降解率较高。综合来看，PT2组降解纤维类物质的效果较好。关于纤维素降解菌降解纤维素类物质的效果有很多的研究。一般来说，单菌发酵产酶种类比较单一，复合菌具有协同作用，对纤维类物质有较好的分解效果。岳思军等^[18]研究发现青霉菌、木霉菌、黑曲霉菌3种菌株之间存在两两协同关系，混菌发酵的纤维素酶活性显著高于纯种发酵的酶活性。陈展^[19]的研究证明就固体发酵而言,康氏木霉菌产滤纸酶的能力较强,黑曲霉菌产羧甲基纤维素酶能力较强,而青霉菌产酶能力与黑曲霉菌相当。与本试验相符合，混合菌株产生的纤维素酶及木质素降解酶相互协同，可以弥补单菌酶活性不足或酶种类不一致等问题，因而能达到较好的分解效果。青霉菌也是一类较好的降解纤维类物质的真菌，草酸青霉菌、扩张青霉菌、简青霉菌等都是较好的研究对象，王洪媛等^[20]筛选得到了一株扩张青霉菌，10 d内对秸秆的降解率可达56.30%,对纤维素、半纤维素和木质素的分解率分别为59.06%、78.75%和33.79%，胞外纤维素酶活性在14.25~49.75 U/mL。青霉菌降解的机理主要是先分泌超纤维氧化酶溶解植物表面的蜡质，同时纤维素酶和半纤维素酶对纤维素和半纤维素进行降解，秸秆表面出现裂痕，使秸秆的内部结构裸露出来，然后菌丝进入植物内部并分泌释放降解木质素的酶系^[13]。

黄孢原毛平革菌是公认的降解木质素效果较好的菌株。卢松^[21]研究表明，黄孢原毛平革菌在腐解玉米秸秆的过程中，羧基增加，主要是木质素降解和酚羟基氧化，酚羟基含量下降，表明纤维素、半纤维素等碳水化合物的分解；通过试验数据表明，酚羟基含量的降低主要集中在发酵前期，而木质素的降解主要集中在发酵中期，黄孢原毛平革菌降解玉米秸秆前期主要分泌降解纤维素、半纤维素的胞外酶，为其自身的生物繁殖提供养分和能源，中期开始分泌降解木质素的胞外酶，说明黄孢原毛平革菌对木质素的降解主要在次级代谢阶段。同时，卢松^[21]对青霉菌和黄孢原毛平革菌混合培养降解玉米秸秆，经过扫描电镜观察和分析，发现混合菌对玉米秸秆结构的破坏程度要更强，说明混合菌处理效果要好于单一菌株黄孢原毛平革菌。

秸秆蛋白质多以含氮化合物为主，存在于细胞内容物中，所以蛋白质的降解率取决于细胞壁的结构，由于秸秆类饲料细胞壁木质素含量较高，与纤维素等紧密结合，难以降解。对于微贮秸秆来说，一方面微生物利用秸秆作为底物将非蛋白氮转化为菌体蛋白，提高蛋白质消化率；另一方面，将细胞壁中的粗纤维等降解为动物容易消化吸收的单糖、双糖、氨基酸等小分子物质，更加有利于秸秆的利用。

不同微贮处理的玉米秸秆的蛋白质在瘤胃内的降解率差异较大。饲料蛋白质在瘤胃中的降解主要取决于其发酵的难易程度和在瘤胃内的滞留时间。同时，蛋白质的降解速率也是不同的，与饲料本身的特性及微生物菌株的种类有关。蛋白质在瘤胃中停留时间越长，则降解率越高，反之，则降解率较低^[22]。蛋白质可分为快速降解、慢速降解和不易降解3部分，不同饲料各部分的比例不同,同时，不同饲料蛋白质的组成和性质不同，这些都导致了蛋白质的降解率不同。此外，氮的溶解度也影响瘤胃降解率，氮溶解度较高的蛋白质降解率一般也较高。但是，相同类型饲料氮的溶解度与蛋白质降解率之间存在很强的正相关，但不同类型饲料不存在这种关系^[23]。本试验中Ps1、PA2组CP有效降解率较高，分别为42.42%和39.53%。而李海红等^[24]利用不同菌株发酵玉米秸秆生产高蛋白质饲料,发现白腐真菌+黑曲霉菌+绿色木霉菌的组合菌发酵效果优于单菌株发酵。

① 各微生物菌株处理组玉米秸秆0、6、12、24、48、72 h的降解率和有效降解率大于对照组。不同的微生物菌株对于饲料成分的降解具有一定的特异性。但是各试验组均在24 h时开始趋于平稳。

② NDF有效降解率最好的是PT2组，ADF有效降解率显著高于其他各组的是PT2和PATP4组，ADL有效降解率最好的是Ps1组，纤维素有效降解率较好的是PT2和PATP4组，半纤维素有效降解率较好的是Ps1、PT2和PATP4组。

③ 综上，黄孢原毛平革菌+绿色木霉菌对玉米秸秆的NDF、ADF、ADL的有效降解率都较高，是一种较好的用于发酵玉米秸秆的微生物添加剂。