为提高青贮甜高粱的生物降解特性,克服木质纤维抗降解屏障,该研究比较了纤维素酶(CT组)、木聚糖酶(XT组)、瘤胃液(RT组)和沼液(BT组)4种添加剂对其青贮质量和生物降解性能的动态影响,结合扫描电镜、傅里叶红外光谱和X-衍射等表征方法评估不同添加剂在青贮过程中的强化作用效果.结果表明,整个青贮发酵期间,4种添加剂均能使青贮pH值显著下降至4.3以下(P<0.05),乳酸占总有机酸比例始终高于0.58,乳酸与乙酸比值始终高于2.0,均达到优良青贮发酵品质(除90 d时RT组);其中纤维素酶、木聚糖酶在青贮pH值下降、减少氨氮和乙酸含量、增加乳酸含量等方面更具优势.青贮90 d时,4个添加剂组的干物质、可溶性碳水化合物、中性洗涤纤维、酸性洗涤木质素和半纤维素的含量均显著低于原料(P<0.05),纤维素含量和生物降解潜力均显著高于原料(P<0.05);其中BT组的木质纤维组分降解效果最好.结构表征分析发现,青贮过程中添加沼液和瘤胃液均能有效瓦解甜高粱茎秆的抗降解屏障结构,使微观表面出现孔洞和裂缝,纤维素相对结晶度指数显著下降.上述组分和结构的联动变化显著提升了青贮甜高粱的降解能力.BT组和RT组的酶解得率明显高于CT组和XT组,尤其添加沼液长时间(90 d)青贮发酵后的酶解得率最高,生物强化作用效果最好,瘤胃液次之.总之,4种添加剂均能通过有机组分重组优化、木质纤维结构"正向"演变等方式改善甜高粱的青贮质量,提高生物降解能力.结合添加剂成本投入、方便易得、废物利用等因素综合考虑,建议实际生产中选择资源量较为丰富的沼液进行添加,既可同步实现甜高粱跨季贮存与生物强化,也为沼液减排和循环利用提供了一条新途径.
任海伟;赵艺;刘玉龙;冯银萍;张丙云;李金平;李志忠
兰州理工大学生命科学与工程学院/西部能源与环境研究中心,兰州 730050甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室,兰州 730050西北低碳城镇支撑技术协同创新中心,兰州 730050
农业科技
添加剂;青贮发酵;甜高粱;生物强化;结构表征;酶解糖化
《农业工程学报》 2021 (014)
283-293 / 11
国家自然科学基金项目(51666010);中国博士后科学基金特别资助(2019T120961);中国科学院"西部青年学者"A类(地方)项目(2018XBZG-XBQNXZ-A);兰州理工大学红柳杰出青年人才支持计划(JQ2020)和一流学科计划(0807J1)
10.11975/j.issn.1002-6819.2021.14.033
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