發(fā)布時(shí)間：2021-01-12 01:15

　　青貯是一種傳統(tǒng)的青綠飼料作物貯存方法,逐漸地被應(yīng)用于沼氣化原料的貯存。以能源作物蘆竹為原料,探討兩個(gè)不同時(shí)間收獲（早收、晚收）蘆竹在未添加尿素和尿素輔助青貯90 d過(guò)程中的化學(xué)組分變化及其后續(xù)厭氧消化產(chǎn)甲烷性能。結(jié)果表明:早收蘆竹中水溶性碳水化合物（WSC）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.80%（干基）,青貯干物質(zhì)（DM）損失率為8%,而尿素輔助使青貯DM損失降低了28.0%,木質(zhì)素降解率提高了101.3%,且后續(xù)厭氧消化累積甲烷產(chǎn)量提高了25.6%;晚收蘆竹中WSC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.94%（干基）,青貯與尿素輔助青貯的DM損失率均保持在1%左右,但尿素輔助使青貯90 d過(guò)程中乳酸累積產(chǎn)量增加了237.5%,木質(zhì)素降解率提高了43.8%,厭氧消化累積甲烷產(chǎn)量提高了17.4%。因此,早收蘆竹WSC含量低而不利于青貯,尿素輔助能有效降低蘆竹青貯DM損失和提高后續(xù)產(chǎn)甲烷性能。 

【文章來(lái)源】：農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2020,51(S1)北大核心

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【部分圖文】：

蘆竹青貯過(guò)程中p H值、WSC質(zhì)量分?jǐn)?shù)和DM損失率

對(duì)于晚收蘆竹而言，青貯發(fā)酵產(chǎn)物含乳酸、乙酸、丙酸、丁酸和乙醇，為混合型乳酸發(fā)酵型。蘆竹青貯30～90 d過(guò)程中，未添加尿素組中乳酸、乙酸和丙酸含量(質(zhì)量比)分別分布在7.9～10.7 g/kg、7.4～19.2 g/kg和22.9～35.2 g/kg的范圍內(nèi);而尿素輔助組中乳酸、乙酸和丙酸含量分別為23.0～36.0 g/kg、16.7～21.9 g/kg和3.7～10.1 g/kg。尿素添加使90 d蘆竹青貯過(guò)程中乳酸累積產(chǎn)量增加了237.5%，而丙酸的累積產(chǎn)量減少了87.9%。由于乳酸的p Ka值為3.86，它是青貯有機(jī)酸中最有效降低p H值并保持青貯穩(wěn)定性的產(chǎn)物[21]。晚收蘆竹青貯過(guò)程中高濃度的乳酸累積與較低青貯DM損失的結(jié)果相一致，這也是晚收蘆竹青貯穩(wěn)定性高于早收蘆竹的重要原因。青貯過(guò)程中丙酸積累的機(jī)制可能有2種:一種是通過(guò)丙酸細(xì)菌產(chǎn)生丙酸，當(dāng)p H值低于4.8時(shí)受到抑制[22];另一種是通過(guò)異型發(fā)酵乳酸菌，如布氏乳桿菌，以1,2-丙二醇作為中間體將乳酸降解為丙酸[22-23]。本試驗(yàn)中蘆竹青貯中丙酸的積累可能主要?dú)w因于第2種機(jī)制，即乳酸被異型乳酸發(fā)酵菌降解生產(chǎn)丙酸。尿素輔助蘆竹青貯30 d時(shí)的乙醇質(zhì)量比增加到13.8 g/kg，但貯存60～90 d過(guò)程中乙醇含量與不添加尿素蘆竹沒有顯著差異(p>0.05)。未添加尿素的蘆竹晚收青貯90 d時(shí)的丁酸含量(質(zhì)量比)為5.0 g/kg，而尿素輔助蘆竹青貯組中未檢測(cè)到丁酸。因此，對(duì)于晚收的WSC含量相對(duì)較高的蘆竹青貯過(guò)程，尿素添加對(duì)總的發(fā)酵產(chǎn)物含量影響差異不大，而尿素輔助能夠提高蘆竹青貯過(guò)程中同型乳酸發(fā)酵菌的活性，促進(jìn)乳酸的累積并抑制乳酸的次級(jí)代謝降解途徑。

早收和晚收的蘆竹青貯90 d過(guò)程中半纖維素降解率均高于纖維素和木質(zhì)素的降解率，其范圍分別為9.7%～12.9%和11.1%～13.6%(圖3);這與文獻(xiàn)報(bào)道的玉米秸稈和果園草青貯過(guò)程中半纖維素比纖維素更容易降解的結(jié)果相一致[26-27]。尿素輔助進(jìn)一步提高了早收蘆竹青貯過(guò)程中半纖維素的降解率，貯存30、60、90 d后半纖維素的降解率分別顯著(p<0.05)增加了17.6%、19.5%和40.6%。然而，尿素輔助卻使晚收蘆竹青貯過(guò)程中半纖維素的降解率略微降低。兩次收獲的蘆竹在尿素輔助青貯過(guò)程中表現(xiàn)出的半纖維素降解的差異主要與青貯穩(wěn)定性相關(guān)。早收蘆竹青貯過(guò)程相對(duì)不穩(wěn)定，尿素輔助一定程度上降低了蘆竹青貯DM損失，但青貯過(guò)程中可能存在的酵母、霉菌、梭菌等腐敗微生物的活動(dòng)增加了半纖維素的降解。早收和晚收蘆竹青貯30 d時(shí)木質(zhì)素的降解率分別為5.3%和3.2%，當(dāng)貯存時(shí)間達(dá)到60 d時(shí)，其木質(zhì)素降解率都增加到6.5%左右，并在隨后的60～90 d的過(guò)程中變化不大。尿素輔助使早收蘆竹中木質(zhì)素降解率顯著(p<0.05)提高，貯存30、60、90 d后木質(zhì)素的降解率分別增加了34.6%、70.9%和101.3%。而尿素輔助使晚收蘆竹貯存30 d的木質(zhì)素降解顯著增加141.6%，當(dāng)貯存時(shí)間由30 d延長(zhǎng)到90 d，其木質(zhì)素降解率無(wú)顯著變化(p>0.05)，相對(duì)于未添加尿素組，木質(zhì)素降解率提高了43.8%，主要是由于木質(zhì)素的大幅度降解主要發(fā)生在青貯不穩(wěn)定階段，而晚收蘆竹青貯30 d內(nèi)基本達(dá)到穩(wěn)定，抑制了微生物的活動(dòng)。然而，貯存過(guò)程中木質(zhì)素的降解也依賴于原料不同而呈現(xiàn)出較大的差異。例如，在玉米或蠶豆青貯過(guò)程中未見木質(zhì)素的降解，大麻青貯4個(gè)月后觀察到3%～4%的木質(zhì)素降解，向大麻中添加尿素的青貯過(guò)程中也觀察到木質(zhì)素的降解增加[16]。以上結(jié)果表明，尿素輔助處理有助于提高蘆竹青貯過(guò)程中木質(zhì)素的降解率，尤其對(duì)于青貯效果不佳的過(guò)程(例如早收蘆竹)。另外，木質(zhì)素的降解一定程度上破壞了細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，從而有利于提高生物質(zhì)后續(xù)厭氧消化過(guò)程中半纖維素和半纖維素的可生化性。


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