高粱是产量次于玉米、大米、小麦、大麦的谷物作物[1]。高粱对环境依赖性相对较低，适合在旱涝、盐碱、贫瘠等地区种植[2]。但是，高粱秸秆作为饲料原料有一定的弊端，如抗营养因子含量高、醇溶蛋白含量高、赖氨酸含量低。因此，需要利用微生物发酵对作物秸秆进行生物处理，提高秸秆的营养价值和消化率[3-6]。因此，本试验通过使用不同处理方法，观察不同处理对高粱秸秆营养成分含量和体外消化率的影响，为高粱秸秆在动物生产的应用和推广提供参考。1材料与方法1.1试验材料高粱品种为辽宁农科院作物研究所引进的辽杂37号（LZ37）、辽杂19号（LZ19）和辽粘3号（LN3）；微生物发酵菌剂（粪肠球菌、枯草芽孢杆菌的混合菌种）购自欧科拜克生物技术股份有限公司。1.2试验地点信阳市平桥区洋河镇。1.3样品采集与试验设计在高粱成熟期，取各品种高粱100株风干，分为等质量3组，用于后续处理。物理处理方法：以铡切方式将秸秆均切成3 cm，青贮罐密封发酵30 d，设置6个重复。化学处理方法：取物理处理后的高粱秸秆，水分含量调整至40%，喷洒10%浓度的氨水，密封发酵罐发酵30 d，设置6个重复。生物处理方法：发酵菌种的激活方法为：2 kg红糖溶于20 kg高温纯净水，混合液温度降至25 ℃，放入一定量的微生物发酵菌剂（粪肠球菌1×109 CFU/g、枯草芽孢杆菌1×1010 CFU/g）。取物理处理后的高粱秸秆，发酵菌剂混合液1∶10 000混入高粱秸秆中，密封发酵罐，发酵10 d，设置6个重复。发酵过程中，第4 d后才能打开密封盖放入少许气体。1.4试验试剂与仪器硼酸、盐酸、甲基红、氢氧化钠、溴甲酚绿、硫酸、蒽酮、葡萄糖、无水乙醇等均为分析纯（湖南金玖亿化工贸易有限公司）。KSW-5-12A马弗炉温度控制器（上海森信实验设备有限公司）；F600凯氏定氮仪、SH520石墨消解仪（上海海能公司）；DHG-9240电热恒温鼓风干燥箱、DK-SD电热恒温水槽（上海一恒科技有限公司）；YP1410047万分之一天平（深圳市泰立仪器仪表有限公司）；FW100高速万能粉碎机（天津泰斯特）；UV-1800型可见分光光度计（上海光谱仪器有限公司）1.5测定指标及方法1.5.1营养成分样品中干物质（DM）按照《GB/T 6435—2014饲料中水分的测定》测定水分后进行折算；粗蛋白质（CP）按照《GB/T 6432—2018饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法》进行测定；中性洗涤纤维按照《GB/T 20806—2006饲料中中性洗涤纤维（NDF）的测定》进行测定；酸性洗涤纤维按照《NY/T 1459—2007饲料中酸性洗涤纤维的测定》进行测定。1.5.2体外营养物质消化率按两阶段法测定样本营养成分的消化率[7]。在厌氧条件下，使用掺入奶牛瘤胃液的培养液消化48 h，酸性条件下用胃蛋白酶消化48 h，所得残渣在105 ℃条件下烘干称重，依次测定残渣中营养成分含量，计算DM消化率（DMD）、粗蛋白消化率（CPD）、中性洗涤纤维消化率（NDFD）和酸性洗涤剂纤维（ADF）消化率（ADFD）。根据测定结果计算营养物质表观消化率。营养物质表观消化率=（饲料中营养成分含量-消化后营养成分剩余量）/饲料中营养成分含量×100%(1)1.6数据统计与分析采用SAS 9.4统计软件进行方差分析（ANOVA），采用Duncan's法进行多重比较，结果以“平均值±标准差”表示，P0.05表示差异显著，以P0.01表示差异极显著。2结果与分析2.1不同处理对高粱秸秆营养成分的影响（见表1~表3）由表1可知，LZ37生物处理组的DM含量显著高于物理处理组（P0.05）；生物处理组的CP含量最高，极显著高于其他各组（P0.01）；生物组的ADF含量极显著低于其他各组（P0.01）；生物组的NDF含量显著低于其他各组（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.17.020.T001表1不同处理对LZ37营养成分的影响组别DMCPADFNDF物理处理90.45±0.56b5.36±0.87C41.75±3.22A65.93±5.19a化学处理91.89±0.83ab5.59±1.32B35.40±3.28B60.38±4.82b生物处理92.57±0.17a6.03±1.01A33.23±3.90C55.44±5.11c注：同列数据肩标小写字母不同表示差异显著（P0.05），大写字母不同表示差异极显著（P0.01），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。%由表2可知，LZ19高粱秸秆生物处理组的CP含量显著高于其他各组（P0.05）；生物处理组与化学处理组ADF含量极显著低于物理处理组（P0.01）；生物组的NDF含量显著低于其他各组（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.17.020.T002表2不同处理对LZ19营养成分的影响组别DMCPADFNDF物理处理92.33±1.334.87±0.73c43.23±2.59A67.30±4.19a化学处理93.02±1.674.93±0.65b37.38±2.90B63.20±4.89b生物处理93.81±1.815.54±0.99a36.41±3.11B57.33±5.88c%由表3可知，LN9高粱秸秆生物处理组的DM含量极显著高于其他各组（P0.01）；生物处理组的CP含量显著高于其他各组（P0.05）；物理处理组ADF含量显著高于其他各组（P0.05）；生物处理组的NDF含量显著低于其他各组（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.17.020.T003表3不同处理对LN9营养成分的影响组别DMCPADFNDF物理处理89.08±0.48B5.20±0.86b41.03±4.19a64.33±5.10a化学处理90.91±0.38B5.39±0.33b36.32±3.29b60.19±4.98b生物处理92.87±0.19A5.82±0.48a33.12±3.81b55.81±3.39c%2.2不同处理对高粱秸秆营养成分消化率的影响（见表4~表6）由表4可知，LZ37高粱秸秆生物处理组中DMD和CPD极显著高于其他各组（P0.01）；生物处理组的ADFD显著高于其他各组（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.17.020.T004表4不同处理对LZ37养分消化率的影响组别DMDCPDADFDNDFD物理处理48.32±1.01B59.39±1.23B40.37±0.86b47.32±1.14化学处理49.88±0.38B59.5±2.10B41.28±2.36b47.33±0.55生物处理53.83±0.57A65.34±2.12A45.80±1.83a48.43±0.81%由表5可知，LZ19高粱秸秆生物处理组的DMD和CPD显著高于物理处理组（P0.05）；生物处理组的ADFD显著高于其他各组（P0.05）；生物处理组NDFD显著高于物理处理组（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.17.020.T005表5不同处理对LZ19养分消化率的影响组别DMDCPDADFDNDFD物理处理47.58±3.23b58.4±3.49b40.58±1.03b46.9±3.49b化学处理48.45±2.38ab60.01±2.87ab41.90±2.33b47.18±4.19ab生物处理53.85±3.10a65.01±2.67a46.01±1.59a48.35±2.82a%由表6可知，LN9高粱秸秆生物处理组的DMD显著高于其他各组（P0.05）；生物处理组的CPD极显著高于物理处理组（P0.01）；生物处理组的ADFD显著高于物理处理组（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.17.020.T006表6不同处理对LN9养分消化率的影响组别DMDCPDADFDNDFD物理处理48.41±1.38b58.27±0.97B40.23±0.97b46.33±1.39化学处理49.89±2.23b60.18±0.28AB42.12±0.38ab46.01±1.09生物处理53.47±1.46a66.01±1.05A45.89±1.01a47.89±2.12%3讨论3.1不同处理对高粱秸秆的作用机制秸秆细胞壁的成分主要为纤维素、半纤维素和木质素，约为干物质总重的70%~80%[6]。物理处理是通过切碎秸秆，在一定程度上破坏秸秆植物细胞壁，但铡切口接触面积小，无法完全破坏秸秆细胞壁及其保护层。氨水对秸秆进行处理属于碱化作用，可以使饲料纤维内部的氢键结合变弱，导致纤维分子膨胀，溶解半纤维素、皂化糖醛酸和乙酸的酯键、中和游离的糖醛酸、削弱纤维素和木质素之间的联系[8]。氨水中的非蛋白氮经微生物利用可以形成真菌蛋白，提高高粱秸秆中的CP含量[9]。高粱秸秆的可溶性粗蛋白为非蛋白氮，真蛋白质的含量相对较少[10]。对高粱秸秆进行微生物处理，可以有效抑制霉菌的有害微生物增值[11]，保持高粱秸秆新鲜度，减少营养损耗。有益菌增值过程中会产生酶、氨基酸等多种物质，有助于提高秸秆的营养水平，并对纤维等成分进行水解，提高动物对其消化吸收的能力[12]。3.2不同处理对高粱秸秆营养成分的影响在本研究中，高粱秸秆经生物处理，在粪肠球菌和枯草芽孢杆菌的作用下，半纤维素-木聚糖链与木质素聚合物酯键得到水解，同时微生物可以将秸秆中非蛋白氮合成菌体蛋白，增加秸秆中CP含量[13]。韩颖洁[14]研究表明，商业生物发酵剂可以提高秸秆的CP含量，降低ADF和NDF的含量，与本试验结果基本一致。美合热阿依·木台力甫[15]研究发现，生物处理可显著提秸秆营养价值和消化利用率，与本研究结果一致。Dong等[16]等认为对高粱发酵最好的菌种为乳酸菌，使用乳酸菌可以使高粱发酵产物的pH值降低，获得更高的乳酸水平及水溶性碳水化合物，但该研究使用的高粱品种为甜高粱，与本研究的高粱品种不一致。3.3不同处理对高粱秸秆养分的表观消化率的影响Federico等[17]评价不同籽粒处理剂对全株高粱青贮养分消化率的影响，分别使用常规处理、未处理和粉碎处理，以安格斯母牛为试验动物，研究表明，干物质采食量（DM）和NDF消化率组间差异不显著，各组间的DM消化率差异显著。王曙阳等[18]研究表明，发酵菌剂可以显著提高高粱营养物质消化率，同时奶牛的采食量和产奶量显著提高，但该研究以动物试验为主，而本研究是通过体外试验进行营养成分表观消化率测定。岳丽等[19]认为高粱秸秆使用生物处理可以使营养成分体外消化率提高1.22%~17.06%，与本研究结果基本一致。4结论3个不同品种高粱秸秆在不同处理下，营养成分与消化率有显著差异。生物处理在3个品种高粱秸秆中对营养成分和消化率的影响均优于其他处理。因此，使用生物处理更有利于提高高粱秸秆的饲用价值。