棉花种植区可为畜牧业提供棉花副产物作为饲料资源，如棉籽粕、棉籽皮和棉花秸秆（CS）等[1]。CS是一种成本较低的饲料资源，CS叶子和秆含有丰富的营养物质[2]。李雅丽等[3]对CS营养成分测定发现，粗蛋白（CP）含量为6.5%、木质素（ADL）含量为15.2%、纤维素含量为44.0%，CS具有作为反刍动物粗饲料资源的潜质。但CS木质化程度高，不易被瘤胃微生物降解，富含游离棉酚（FG）毒性物质，适口性差。若能够降低CS中ADL含量，提高CS利用率，可解决我国粗饲料资源匮乏的问题。Zhang等[4]研究发现，经2.5%生石灰、3.5%尿素和3.0%盐混合处理后的CS变柔软，适口性和饲料转化效率得到提高。氨化和碱化预处理方式处理水稻、小麦等秸秆，能够显著改善营养价值和瘤胃消化率[5-7]。秸秆因其复杂的结构形成抗性，可抑制瘤胃微生物的降解，经蒸汽爆破处理可通过破坏秸秆复杂的木质纤维素结构降低生物抗性，进而有效降低秸秆中的ADL含量[8-9]，提高秸秆在瘤胃中的降解率[10-11]。本试验通过蒸汽爆破后分别与菌制剂和尿素结合的方式处理CS，评估CS营养成分和瘤胃降解率的变化，为蒸汽爆破处理在秸秆中的应用提供参考。1材料与方法1.1试验材料CS采于新疆阿克苏郊区，粉碎至3~5 cm，风干至干物质（DM）含量为88.47%。菌制剂由襄阳迈可瑞生物科技有限公司提供，主要成分为枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌等，活性菌的数量可达190亿个/g。尿素购自山东鑫瑞杰生物科技有限公司。1.2蒸汽爆破处理将粉碎至2~3 cm的CS样品用水浸润，送入蒸汽爆破机（ZL20163049275478），以注入水蒸气的方式将压力调整为2.5 MPa，温度、时间分别设置为220 ℃和3 min，瞬间释压，样品在自然压力差下膨化，冷却，收集样品。蒸汽爆破后的CS样品中加入2.5%（秸秆干物质基础）尿素，菌制剂组将菌制剂和水按照1∶350混合，制得菌液以500 kg/t的添加量添加至CS中。1.3样品处理粉碎后的CS设为对照组（CON），仅蒸汽爆破处理，爆破后加菌制剂和爆破后样品中添加尿素处理及尿素和菌制剂混合处理分别设置为SE组、SEF组、SEU组和SEUF组。所有组含水量调节为65%，每组设置10个重复袋，每袋样品重量为700 g。厌氧发酵45 d，开袋检测相关指标。1.4测定指标及方法1.4.1常规营养成分检测发酵后的样品，65 ℃烘箱烘48 h，室温回潮至恒重，计算干物质（DM）含量。中性洗涤纤维（NDF），酸性洗涤纤维（ADF）和木质素（ADL）含量采用GB/T 20806—2006、NY/T 1459—2007、GB/T 2080—2006消煮法测定。粗蛋白（CP）含量采用GB/T 6432—1994凯氏定氮法测定。1.4.2消化率测定选用健康、体重和胎次相近的装有永久性瘤胃瘘管的泌乳期荷斯坦奶牛3头。基础日粮组成及营养水平见表1。各组样品分别称取约4 g，装入已知质量的尼龙袋（孔径40~60 µm，规格14 cm×10 cm）内，每组每个样品设置2个平行袋，分别投入瘘管牛瘤胃，孵育4、8、16、24、36、48和72 h后取出，洗净烘干。计算不同时间点样品的DM、NDF和ADF的瘤胃实时降解率。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.04.022.T001表1基础日粮组成及营养水平（风干基础）原料组成含量/%营养水平合计100.0燕麦草2.6产奶净能/(MJ/kg)6.5苜蓿干草3.3粗蛋白/%18.0苜蓿青贮8.3中性洗涤纤维/%32.3全株玉米青贮41.0酸性洗涤纤维/%21.8压片玉米11.0钙/%0.5玉米6.0磷/%0.4豆粕8.3大豆皮3.2玉米干酒糟及其可溶物4.7喷浆玉米皮3.0棉籽粕3.0糖蜜2.8预混料2.3小苏打0.5注：1.预混料购自申亚生物科技股份有限公司。2.营养水平中产奶净能为计算值，其余均为实测值。1.4.3降解率计算模型实时降解速率采用差减法计算，根据Ørskov等[12]提出的瘤胃降解参数模型计算瘤胃实时降解率。饲料中某营养成分的真实降解率(%)=100×(降解前养分含量－降解后的养分含量)/降解前养分含量(1)P=a+b(1-e-ct)(2)式中：P为某营养素在t时间的降解率；t为样品在瘤胃中的孵育时间；a为样品某营养成分的快速降解部分；b为慢速降解部分；c为b部分的降解速率。ED=a+bc/(k+c)(3)式中：ED为瘤胃有效降解率；k为样品中某营养成分的瘤胃外流速率，取0.025/h[13]。1.5数据统计与分析数据采用SPSS 24.0软件进行单因素方差分析，Duncan's法进行多重比较，采用SAS 9.2中MICXED模型分析样品降解率。P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1蒸汽爆破处理对CS营养成分的影响（见表2）由表2可知，与CON组相比，SE组、SEF组、SEU组和SEFU组CS中DM含量均显著下降（P0.05），CP、NDF和ADF含量均显著增加（P0.05），SE组、SEF组、SEU组和SEFU组CS中ADL含量均显著降低（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.04.022.T002表2蒸汽爆破处理对CS营养成分的影响项目CON组SE组SEF组SEU组SEFU组SEMP值DM88.56a86.96b85.97b86.43b86.27b0.230.042CP6.36b6.97a7.26a7.32a7.14a0.070.041NDF51.57b57.14a56.71a56.87a57.05a0.110.003ADF41.23c44.53a42.16b42.25b43.16a0.170.011ADL30.48a27.49b26.57b21.86c24.31b0.010.001注：同行数据肩标不同字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示无差异（P0.05）；下表同。%2.2蒸汽爆破处理对CS瘤胃DM降解率的影响（见表3）由表3可知，与CON组相比，SE组、SEF组和SEU组CS瘤胃孵育所有时间点的DM降解率均显著增加（P0.05）。SE组、SEF组和SEU组的CS快速和慢速降解部分降解率显著高于CON组（P0.05）；SE组、SEF组和SEU组有效降解率均显著高于CON组（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.04.022.T003表3蒸汽爆破处理对CS瘤胃DM降解率的影响项目CON组SE组SEF组SEU组SEFU组SEMP值DM降解率/%4 h12.48d14.27c15.17b16.23a13.07d2.760.0218 h19.58d21.22c23.24b25.47a20.15d5.650.03216 h23.47d26.88c27.18b29.17a24.36d8.760.04624 h37.48d39.53c40.36b41.28a38.65d9.870.02836 h43.75d47.62c48.77b50.17a44.56d11.520.01648 h48.68d51.54c52.38b54.58a49.17d8.870.04772 h50.55d56.43c57.78b59.27a54.22d12.340.036降解参数a/%3.48d4.12c5.14b5.53a3.53d3.240.038b/%48.84d52.48c65.66b67.83a48.66d12.750.042c/(%/h)0.06a0.05b0.03c0.03c0.06a0.020.039ED/%37.96d39.10c40.96b42.53a37.88d11.320.0182.3蒸汽爆破处理对CS瘤胃NDF降解率的影响（见表4）由表4可知，与CON组相比，SE组、SEF组和SEU组CS在瘤胃所有孵育时间点的NDF降解率均显著提高（P0.05）。SEU组快速降解部分显著高于SE组、SEF组和CON组（P0.05）；SE组、SE组F和SEU组慢速降解部分和有效降解率均显著提高。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.04.022.T004表4蒸汽爆破处理对CS瘤胃NDF降解率的影响项目CON组SE组SEF组SEU组SEUF组SEMP值实时降解率/%4 h9.36d11.25c12.23b13.17a10.12d1.760.0118 h12.53d16.17c17.86b19.43a13.63d3.260.02116 h15.22d18.53c19.44b21.16a16.17d5.710.01624 h25.46d27.39c28.57b29.29a26.42d8.870.02336 h30.15d34.66c36.43b37.22a31.18d6.520.01548 h35.64d38.46c39.71b41.25a36.77d6.870.02472 h38.52d44.46c46.11b47.24a39.64d6.310.015降解参数a/%3.73d3.84c4.04b4.13a3.96d1.250.022b/%34.88d38.43c53.28b53.76a35.87d6.750.033c/(%/h)0.05a0.05b0.02c0.02c0.05a0.010.014ED/%26.98d27.48c27.72b29.02a27.87d5.370.0252.4蒸汽爆破处理对CS瘤胃ADF降解率的影响（见表5）由表5可知，与CON组相比，SE组、SEF组和SEU组CS在瘤胃所有孵育时间点的ADF降解率均显著提高（P0.05）；SE组、SEF组和SEU组CS在瘤胃中快速降解部分、慢速降解部分和有效降解率均显著提高（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.04.022.T005表5蒸汽爆破处理对CS瘤胃ADF降解率的影响项目CON组SE组SEF组SEU组SEUF组SEMP值实时降解率/%4 h8.27d9.97c10.12b11.17a8.66d1.040.0328 h10.54d14.26c15.87b17.32a11.23d2.150.01616 h14.27d17.55c18.63b20.08a14.67d4.320.04724 h23.52d25.78c26.57b27.82a24.15d6.840.01536 h29.33d32.87c35.38b36.48a30.08d7.530.02248 h34.61d37.38c38.97b40.29a35.26d7.160.04872 h37.48d43.26c44.72b46.15a38.16d8.830.026降解参数a/%2.85d2.97c3.28b3.64a2.89d1.760.044b/%32.85d36.38c51.57b52.55a33.96d5.620.011c/(%/h)0.04a0.04a0.02b0.02b0.04a0.010.022ED/%23.06d25.36c26.20b26.99a23.79d6.160.0393讨论3.1蒸汽爆破对CS营养成分的影响蒸汽爆破处理主要是在瞬时高温高压环境下，破坏纤维素结构，降低细胞壁结构的抗性，微生物更易降解合成其他营养物质[14]。本研究中，CS经爆破处理，CP含量提高了0.61%~0.96%。类似结果在玉米秸秆蒸汽爆破研究中也进行了报道，玉米秸秆中CP含量提高了0.45%[15]。原因是蒸汽爆破降低了DM含量，提高了CP在DM中的相对含量[16-17]。蒸汽爆破后，木质纤维素结构发生变化，更利于微生物定植和酶降解。高温高压可将秸秆中的营养物质降解成可溶性糖、有机酸等物质，为微生物繁殖提供能量，利于秸秆降解[18]。秸秆细胞壁结构复杂，主要以ADL与少量淀粉、果胶等相互结合，难以被消化利用。一旦结构发生破坏，能够提高对秸秆的饲料化利用程度。本研究中，蒸汽爆破后CS中的ADL含量下降2.99%；将蒸汽爆破后的CS进行尿素处理，ADL含量下降8.62%；菌制剂处理相较于爆破后尿素处理组，ADL含量降低了3.91%，说明化学预处理方式对木质纤维素结构的破坏程度更高。蒸汽爆破效果在不同的秸秆原料中差异较大，如经过蒸汽爆破的芦苇纤维素ADL降低5.5%[19]，香蕉叶中ADL下降8.1%[20]。蒸汽爆破效果与蒸汽爆破的参数设置有关，玉米秸秆2.5 MPa、200 s条件下，ADL含量降低35.12%。CS中NDF和ADF含量在蒸汽爆破组中略有上升，原因是干物质损失增加了NDF和ADF在DM中的含量。通过蒸汽爆破可有效地破坏CS细胞壁结构，增加CS表面积，为微生物提供更多的附着位点，利于CS在瘤胃中的降解。释放的营养物质为微生物的生长繁殖提供氮源，促进微生物分泌的关键酶类对ADL的降解。3.2蒸汽爆破处理对CS瘤胃降解率的影响DM在瘤胃中的降解程度是影响DM采食量的关键因素，粗饲料在瘤胃中的降解与自身的化学组成和理化结构相关。与优质牧草相比，秸秆类饲料的CP含量普遍较低，纤维含量高，严重影响DM瘤胃降解率[21]。本研究中，随着孵育时间延长，CS样品DM降解率呈逐步上升，最后趋于稳定的现象，与上述研究结果一致[22]。经蒸汽爆破，CS的DM瘤胃实时降解率和有效降解率显著提高，因为蒸汽爆破处理破坏CS结构，增加微生物附着面积[23]。提高CS中CP含量，而CP含量与DM降解率呈正相关[24]。饲料中某养分的降解难易程度，主要取决于化学成分组成。本研究中，CS的NDF和ADF有效降解率经过蒸汽爆破后分组提高0.5%和2.3%，经尿素处理后DNF和ADF有效降解率分别提高2.04%和3.93%。蒸汽爆破处理在不同的秸秆类型中NDF和ADF瘤胃降解效果不一致，经蒸汽爆破处理的花生秧NDF和ADF瘤胃降解率分别为38.25%和37.42%[25]，是由不同秸秆种类的营养成分组成不一致所导致[26]。饲料NDF降解率与奶牛干物质采食量呈正相关，NDF降解率提高可显著改善奶牛生产性能[27]。4结论棉花秸秆具有饲料化开发利用的潜质，但因棉花秸秆木质素含量高和降解率低导致饲料化程度并不高。经过蒸汽爆破预处理能够显著降低ADL含量，增加CP含量，提高DM、NDF和ADF的瘤胃降解率。经爆破处理后的棉花秸秆采用尿素进一步处理效果更佳。