2019年我国玉米播种面积41 280 khm2，产生玉米秸秆约31 292万t（据玉米籽实产量估算）[1]。玉米秸秆是玉米是一种具有巨大潜力的生物质资源[2]。玉米秸秆饲料化的利用技术是推动农牧业发展的关键。玉米秸秆细胞壁的降解是影响青贮饲料品质的关键。玉米秸秆细胞壁主要由纤维素、木质素和半纤维素构成，其中木质素和半纤维素相互交联，包裹着纤维素，这种复杂的空间结构有效地抑制青贮过程中微生物和酶的作用位点，从而降低玉米秸秆的利用率[3]。目前，在玉米秸秆降解中，普遍采用添加化学试剂或复合生物酶制剂进行秸秆中纤维素的降解[4]。添加化学试剂会带来比较严重的化学污染，使后期的处理更为复杂；使用生物酶解效率一般较低，对处理条件的控制要求较高，尤其是使用成本很高。基于以上分析，结合生物安全性要求，试验拟引入揉搓粉碎和微波预处理技术，以提高玉米秸秆细胞壁的破碎程度和纤维素的降解转化效果，为玉米秸秆青贮提供更好的发酵物质基础，获得高品质的玉米秸秆青贮。1材料与方法1.1材料与设备玉米秸秆（含水量7%）采自天津。秸秆青贮发酵菌种：短乳杆菌（Lactobacillus brevis ZL22）和纤维素降解菌，均为天津职业大学生物技术实验室分离保存。试验设备：秸秆粉碎揉搓机（山东曲阜泰丰机械设备有限公司）、MCR-3型微波反应器（上海贝仑仪器设备有限公司）。1.2试验方法1.2.1青贮流程将玉米秸秆用秸秆粉碎揉搓机处理为长度不等的样品，80 ℃烘箱加热处理15 min，置于微波反应器按拟定条件处理，处理后放置到室温，装入聚乙烯塑料袋中，接种秸秆青贮发酵菌液（接种量5%），抽真空，密封，室温避光青贮50 d。1.2.2微波预处理和秸秆长度对玉米秸秆青贮饲料品质的影响1.2.2.1不同玉米秸秆长度对青贮饲料品质的影响将风干后的玉米秸秆以不经揉搓处理为对照，采用秸秆粉碎揉搓机分别处理长度为1、2、3、4、5 cm的供试样品，每1长度样品混合均匀后5等分为平行试样，每1份试样约5 kg，各试样80 ℃烘箱加热处理，大约15 min，置于微波反应器处理，500 W条件下处理9 min，放置到室温后，装入聚乙烯塑料袋中，然后接种秸秆青贮发酵菌液（接种量5%），抽真空，密封，室温避光青贮50 d，进行青贮饲料品质测定。1.2.2.2微波功率对青贮饲料品质的影响取揉搓处理后长度为2 cm的玉米秸秆样品，混合均匀后6等分为平行试样，每1份试样约5 kg，取1份以不经微波处理为对照。各试样80 ℃烘箱加热处理，大约15 min，置于微波反应器，200、350、500、650、800 W不同功率下处理9 min，放置到室温后装入聚乙烯塑料袋中，然后接种秸秆青贮发酵菌液（接种量5%），抽真空，密封，室温避光青贮50 d，进行青贮饲料品质测定。1.2.2.3微波时间对青贮饲料品质的影响取揉搓处理后长度为2 cm的玉米秸秆样品，混合均匀后6等分为平行试样，每1份试样约5 kg，取1份以不经微波处理为对照。各试样80 ℃烘箱加热处理，大约15 min，置于微波反应器500 W条件下3、6、9、12、15 min处理，处理后放置到室温，装入聚乙烯塑料袋中，然后接种秸秆青贮发酵菌液（接种量5%），抽真空，密封，室温避光青贮50 d，进行青贮饲料品质测定。1.2.3秸秆青贮饲料品质测定取不同条件下处理后的玉米秸秆青贮样品，依据《青贮饲料质量评定标准》[5]进行玉米秸秆青贮样品感官品质评定和营养成分测定。1.2.3.1感官鉴定根据玉米秸秆青贮后的颜色、气味、质地等指标来评定，颜色新鲜，风味酸甜清香，质地柔软，无腐烂变质，品质为优。1.2.3.2实验室评定测定玉米秸秆青贮料最终pH值、干物质（DM）、水溶性碳水化合物（WSC）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、粗蛋白质（CP）、乳酸（LA）、乙酸（AA）、丁酸（BA）含量[6]。1.3数据统计与分析采用SPSS 11.0软件中对数据进行单因素差异显著性检验和邓肯多重比较，数据结果以“平均值±标准差”表示，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1不同预处理条件对青贮饲料感官指标的影响（见表1）由表1可知，揉搓粉碎长度为2 cm的玉米秸秆，微波功率500 W条件下预处理9 min，青贮后饲料呈现亮黄色、甘酸香味、质地松软，感官指标明显好于未经揉搓的对照组和其他微波处理条件下的试验组指标，参考青贮质量感官评分标准，可以评价为优等。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.02.021.T001表1不同预处理条件对青贮饲料感官指标的影响项目处理气味色泽质地评定揉搓粉碎后长度/cm对照酸味褐色略有结块一般1淡酸味黄褐色松散柔软良好2甘酸香味亮黄色松散柔软优等3淡酸香味褐色松散柔软良好4酸味黄色结块一般5酸味褐色结块劣质微波功率/W对照酸味褐色略有结块一般200淡酸香味褐色略有结块一般350淡酸香味黄色松散柔软良好500甘酸香味亮黄色松散柔软优等650甘酸香味黄色松散柔软良好800淡酸香味黄色松散柔软良好微波时间/min对照酸味褐色略有结块一般3淡酸味褐色松散柔软一般6甘酸香味黄色松散柔软良好9甘酸香味亮黄色松散柔软优等12淡酸味褐色略有结块一般15酸味褐色略有结块一般2.2不同玉米秸秆长度对青贮饲料品质的影响（见表2）由表2可知，揉搓长度为2 cm的玉米秸秆青贮后pH值3.81，为各试验组中最低，与对其他各组差异显著（P0.05）。与该试验组相比，揉搓长度3、4、5 cm的试验组DM、CP含量均显著降低（P0.05）。揉搓长度为2 cm的试验组青贮后WSC含量高于其他各组，NDF含量显著低于对照组（P0.05），且为各试验组最低值；ADF含量亦为各试验组最低值，与对照组差异不显著（P0.05）。除了揉搓长度为5 cm的试验组，其余各揉搓处理的试验组LA含量均显著高于对照组（P0.05），揉搓长度为2、3、4 cm的试验组AA含量显著高于对照组（P0.05），揉搓长度2 cm的试验组LA、AA含量最高。未经揉搓处理的对照组，玉米秸秆青贮存在丁酸发酵。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.02.021.T002表2不同玉米秸秆长度对青贮饲料品质的影响项目对照1 cm2 cm3 cm4 cm5 cmpH值4.20±0.19d4.02±0.22e3.81±0.23f4.40±0.25c4.66±0.17b4.88±0.21aDM/%33.23±1.69a33.54±1.15a34.59±1.58a30.13±1.47b28.17±1.36c27.65±1.43cCP/%6.64±0.36bc6.75±0.41b7.15±0.35a6.48±0.31bc6.27±0.26c6.19±0.29cWSC/%2.59±0.20ab2.70±0.14ab2.81±0.14a2.63±0.15ab2.62±0.14ab2.53±0.12bNDF/%64.56±2.12ab65.95±3.54ab61.31±3.03c62.65±3.91c68.09±3.69a67.94±3.45aADF/%36.01±1.77ab35.27±1.68ab34.20±1.88b36.22±1.77ab37.39±1.76a36.88±1.65aLA/%4.49±0.21c4.60±0.23b4.81±0.25a4.66±0.21b4.64±0.22b4.55±0.21cAA/%1.09±0.06d1.09±0.06d1.41±0.07a1.31±0.07b1.21±0.06c1.10±0.06dBA/%0.08±0.004—————注：同行数据肩标字母不同表示差异显著(P0.05)，字母相同或无字母表示差异不显著(P0.05)，—表示未检出；下表同。2.3微波功率对青贮饲料品质的影响（见表3）由表3可知，经过微波处理的玉米秸秆，青贮后pH值均低于对照组，其中500 W微波预处理组的pH值最低，达到3.76。微波功率200、350、500 W试验组，玉米秸秆青贮后DM、CP、WSC略低于对照组，但是差异不显著（P0.05）。相比之下，微波功率650、800 W试验组，DM、CP、WSC含量显著低于其他各组（P0.05）。与对照组和低微波功率200 W试验组相比，微波功率500 W试验组的玉米秸秆青贮NDF、ADF含量显著降低（P0.05），LA、AA含量显著提高（P0.05）。对照组，即未经微波预处理的玉米秸秆青贮存在丁酸发酵。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.02.021.T003表3微波功率对青贮饲料品质的影响项目对照200 W350 W500 W650 W800 WpH值4.03±0.20a3.92±0.22b3.89±0.22c3.76±0.19d3.93±0.21b4.01±0.25aDM/%35.62±1.67a35.63±1.50a35.21±1.68a34.06±1.95a28.31±1.52b27.39±1.16bCP/%7.38±0.34a7.37±0.37 a7.34±0.35 a7.25±0.32a6.75±0.31b6.25±0.34 cWSC/%2.91±0.12 a2.88±0.18 a2.85±0.16 a2.81±0.19 a2.63±0.15 b2.54±0.13bNDF/%65.96±3.06a64.33±3.60a63.01±3.56a61.07±3.12b60.60±2.96b60.40±2.95bADF/%43.31±2.33a40.00±2.21a36.91±1.94b33.76±1.60c33.21±1.95c32.06±1.70cLA/%4.52±0.21b4.58±0.27b4.64±0.24ab4.82±0.28a4.85±0.27a4.87±0.27aAA/%1.10±0.05c1.11±0.06c1.20±0.06b1.42±0.08a1.45±0.02a1.44±0.08aBA/%0.09±0.01—————2.4微波时间对青贮饲料品质的影响（见表4）由表4可知，微波处理9 min的玉米秸秆青贮pH值3.80，且与对照组差异显著（P0.05），达到各试验组的最低值。各试验组玉米秸秆青贮饲料中的DM、CP、WSC含量均低于对照组，但是微波3、6、9 min试验组和对照组相比，DM、CP、WSC含量差异不显著（P0.05）；微波12、15 min试验组和对照组相比，差异显著（P0.05）。各试验组青贮饲料的NDF、ADF含量均低于对照组，微波9 min的试验组和对照组相比，ADF含量呈现显著性差异（P0.05）。随着微波处理时间的增长，LA、AA含量呈现递增趋势，微波9 min的试验组和对照组相比，玉米秸秆青贮饲料的LA、AA含量显著增加（P0.05）。经过微波预处理的试验组，均未发生丁酸发酵。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.02.021.T004表4微波时间对青贮饲料品质的影响项目对照3 min6 min9 min12 min15 minpH值4.12±0.21a4.11±0.21a4.00±0.22b3.80±0.17d3.90±0.23c4.01±0.26bDM/%36.00±1.99a35.21±2.35a35.08±1.90a34.16±1.79a29.25±1.54b27.24±1.53bCP/%7.32±0.38a7.31±0.39a7.30±0.32a7.22±0.32a6.72±0.30b6.13±0.32 cWSC/%2.95±0.16a2.91±0.19a2.87±0.16a2.82±0.16a2.61±0.15b2.52±0.14cNDF/%65.41±3.13a65.01±3.76a63.02±3.24ab60.09±2.87b59.27±3.11b59.07±2.91bADF/%42.30±2.62a40.29±2.20b38.19±1.88c32.19±1.92d31.16±1.69d31.10±1.62dLA/%4.42±0.23b4.52±0.22b4.62±0.24ab4.87±0.28a4.92±0.25a4.91±0.26aAA/%1.00±0.06c1.10±0.06c1.21±0.06b1.45±0.08a1.47±0.08 a1.47±0.09aBA/%0.08±0.01—————3讨论3.1不同预处理条件对青贮饲料感官指标的影响在微波功率较低、微波处理时间较短时，微波处理方式对青贮饲料的影响不明显，可能是处理强度较弱，还未形成对玉米秸秆中木质纤维素结构的降解，对后期青贮发酵的影响不大。微波功率达到500 W、处理时间达到9 min，玉米秸秆青贮饲料感官呈现亮黄色、甘酸香味、质地松软，可以评价为优等。3.2不同玉米秸秆长度对青贮饲料品质的影响pH值越低，酸度越大，青贮越不容易产生杂菌，越有利于青贮发酵[7]。揉搓长度为2 cm结合微波处理后，玉米秸秆青贮pH值达到最低的3.81，说明该处理组有利于乳酸菌在青贮发酵中快速繁殖[8]。同时，DM、CP、WSC含量高于对照组和其他试验组，NDF、ADF含量显著低于对照组（P0.05），达到61.31%和34.20%，可能是该处理条件可以在一定程度上打破玉米秸秆木质纤维素结晶，有助于秸秆结构的崩塌，细胞壁的降解加速水分的蒸发和细胞内容物的释放，导致青贮发酵可利用的营养底物增加，促进青贮发酵菌的生长代谢，产生大量乳酸降低青贮pH值，LA的含量也会相应提升，从而改善秸秆青贮品质。3.3微波功率对青贮饲料品质的影响微波处理的基本原理是利用物料中的极性水分子产生高频振动，水分子间相互激烈摩擦和碰撞，内部温度迅速升高，从而显著降低木质纤维素的结晶度，提高后续转化效率[9]。研究表明，相对于对照组和低功率微波处理组，500 W微波预处理组，玉米秸秆青贮后pH值为最低的3.76，DM、CP、WSC含量略低，但差异不显著。当微波功率过高时，650 W、800 W试验组DM、CP、WSC显著降低，说明营养物质损失较大，不利于青贮过程。500 W微波处理后，NDF、ADF含量显著低于对照组，分别达到61.07%和33.76%。LA、AA含量显著提高，达到4.82%和1.42%，说明该条件下处理，玉米秸秆纤维素等成分降解转化效果明显，有利于玉米秸秆青贮发酵，与徐霞等[7]研究一致。3.4微波时间对青贮饲料品质的影响微波9 min试验组，青贮后饲料pH值达到3.80。随着微波处理时间的增加，各试验组青贮后的DM、CP、WSC含量呈现降低趋势，说明微波处理时间过长，营养物质有损失。NDF、ADF含量递减，LA、AA含量为递增，说明微波处理有助于玉米秸秆纤维素等成分的降解，有利于青贮发酵菌种代谢生成乳酸，优化秸秆青贮品质。综合考虑微波9 min预处理，为青贮发酵菌的生长繁殖创造较好的条件，可使青贮品质得到改善和提升。4结论揉搓长度为2 cm的玉米秸秆经过500 W微波预处理9 min有助于提高玉米秸秆青贮感官品质。揉搓长度为2 cm的玉米秸秆经过500 W微波预处理9 min，青贮饲料pH值明显降低；DM、CP、WSC含量分别为34.16%、7.22%和2.82%；NDF、ADF含量显著降低至60.09%和32.19%；LA、AA含量显著增加至4.87%和1.45%。通过该法进行预处理，有利于玉米秸秆的降解转化，玉米秸秆青贮饲料品质得到明显改善。