一种基于正交试验方法优化设计的水稻秸秆青贮添加制剂及优化方法与流程

本发明属于饲料青贮技术领域，涉及一种基于正交试验方法优化设计的水稻秸秆青贮添加制剂及优化方法。

背景技术：

稻草是我国第一大作物秸秆，2009年我国稻草总产量达18443.04万吨，年产量占全国农作物秸秆总产量的1/5以上。目前稻草秸秆被大力开发利用于发电与生产沼气，尤其是在家畜饲养方面取得了巨大的突破成果。但是据统计，目前全国每年仍有20％的秸秆因没有得到合理充分的利用而被浪费，同时还存在着环境污染的问题。

稻草秸秆中含量大量的粗纤维类碳水化合物，可作为草食性家畜的重要粗饲料资源，但稻草秸秆粗蛋白含量较低，且稻草秸秆细胞细胞壁中的硅细胞和表皮角质层严密，导致其适口性差，动物消化利用率很低。研究表明，采用青贮技术能够较好的均衡稻草营养，改善其适口性。

青贮技术繁多，cn102370103a简化了稻草秸秆青贮的步骤，并且能够大大促进乳酸菌的数量，增强适口性。cn102864093b中采用一株适用于青贮稻草的植物乳杆菌进行水稻青贮发酵，能够加速饲料稻青贮成熟和提高饲料稻青贮品质。但是这些技术对水稻秸秆中粗纤维的降解作用都不明显，不能充分利用粗纤维资源。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对水稻秸秆浪费问题以及水稻秸秆青贮技术要求高的特性，提出一种基于正交试验方法优化设计的水稻秸秆青贮添加制剂，达到提高水稻秸秆青贮技术从而使水稻秸秆资源能够被更加充分利用的目的。

本发明的另一个目的是提供通过正交试验方法设计水稻秸秆青贮添加制剂的优化方法，该优化方法以较少的试验次数获得最佳的试验组合，操作简单，合理可行。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案为：

一种基于正交试验方法优化设计水稻秸秆青贮添加制剂的优化方法，包括以下步骤：

(1)选取青贮菌种类、纤维素分解菌或酶种类和碳源物质种类作为试验因素，确定以青贮饲料感官评定、品质评定、粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量作为评估指标；

(2)根据各因素水平选取三因素三水平的正交表(l9(3³))安排试验组合，并进行试验；

(3)对试验的数据采取综合平衡法进行分析，确定最佳组合方案。

所述添加制剂由青贮菌，纤维素分解菌或酶，以及碳源物质组成。所述青贮菌为地衣芽孢杆菌、植物乳酸杆菌和粪肠球菌中的一种，所述纤维素分解菌或酶为黑曲霉、绿色木霉和纤维素酶中的一种；所述碳源物质为葡萄糖、麸皮和淀粉中的一种。

优选的，以质量百分比计，所述青贮菌为0.03％～2.87％，所述纤维素分解菌或酶为0.33％～1.48％，所述碳源物质为95.69％～99.63％。

优选的，所述三因素三水平的正交试验表，其中青贮菌安排在第1列，纤维素分解菌或酶安排在第2列，碳源物质安排在第3列。

优选的，所述综合平衡法分析步骤为：

步骤一、依据我国《青贮饲料质量评定标准(试行)》(1996年)将所述正交试验设计评估青贮水稻秸秆的感官评定和品质评定指标进行综合评分，作为感官评定和品质评定指标；

步骤二、分别求取每个因素对综合指标的影响，即求取每个因素水平的kj、和r值(kj表示因素的第j水平对综合指标的系数之和；表示因素的第j水平对综合指标的系数之和的平均值；r表示极差；

步骤三、根据kj值确定优水平，kj越大表示分数越高，青贮水平越优；根据r值确定主次顺序，r值越小表示影响越小，r值越大表示影响越大，对每个指标分别计算分析确定i个优选方案；

步骤四、综合比较i个优选方案的每个因素对评估指标的影响程度确定主次顺序与优水平，得到最佳方案。

优选的，将正交试验设计组合进行体内饲喂试验测试，以验证水稻秸秆青贮添加制剂组合方式的合理性。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1.首先是青贮添加制剂的组合选择，本发明采用青贮菌、纤维素分解菌或酶和碳源物质组合的方式制成青贮添加剂，纤维素分解菌或酶和碳源物质都能够同时为青贮菌提供良好发酵环境以及营养，并且纤维素分解菌或酶能够促进粗纤维分解转化为糖类，三者合一能够更好的提高青贮效率。

2.青贮添加剂中的青贮菌、纤维素分解菌或酶以及碳源物质可以直接在市场上购买，按照厂家提供最好的方法溶解于水中活化，青贮时直接喷洒，使用方便，降低了成本。

3.本发明提出的正交试验优化方法简单，以较少的试验次数获得试验最佳组合，易于操作，具有典型性、整齐可比等特点。

4.本发明采用综合指标分析数据，实现对各个因素的统筹兼顾，得出合理的结论。

5.能够加快青贮水稻秸秆成熟时间，普通的青贮成熟期为60天，使用本添加剂可以将青贮期缩短至30天。

附图说明

图1为一种基于正交试验方法优化设计的水稻秸秆青贮添加制剂的设计流程图；

图2为不同添加剂青贮水稻秸秆饲料对羔羊身高、体斜长、胸深的影响示意图。

具体实施方式

本发明所述的实例是对本发明的说明而不能限制本发明，在与本发明相当的含义和范围内的任何改变和调整，都应认为是在本发明的范围内。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

一种基于正交试验方法优化设计的水稻秸秆青贮添加制剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、首先进行正交试验设计：确定试验因素，并选定每个因数的水平数。本发明中因素数和水平数都是3，于是构建了三因素三水平的正交试验，采用l9(3³)正交表合理安排试验组合，并将青贮菌安排在第1列，纤维素分解菌或酶安排在第2列，碳源物质安排在第3列。

步骤二、对试验方案进行试验，并采用综合平衡法对试验因素进行分析，得到最佳试验参数组合。本发明中将水稻秸秆感官评定、品质评定、粗蛋白含量、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量作为试验综合评估指标。

步骤三、选取青贮添加剂组合进行体内饲喂试验测验，分析其生产实践效果，从而验证水稻秸秆青贮添加制剂组合方式的合理性。

本发明中将青贮菌、纤维素分解菌或酶和碳源物质作为试验因素，构建因素水平表如下表1所示。

表1因素水平表

因为是三因素三水平的正交试验，所以采用l9(3³)的正交表。根据其使用法则，正交表第1～3列分别安排：青贮菌(a)，纤维素分解菌或酶(b)，碳源物质(c)。对每个组合方案进行仿真分析，因素构建与试验结果如下表2所示。

表2因素构建与试验结果

采用综合平衡分析法对数据进行处理，结果如下表3所示。

表3综合平衡分析法处理后的数据

根据表3分析得到4组优选方案，如下表4所示。

表4优选方案

(1)青贮菌a对各指标的影响：从表中可知，青贮菌的感官评定、品质评定、粗蛋白含量和酸性洗涤纤维含量极差都是最大的，即青贮菌种是影响青贮的最大因素，感官评定结果以a2为优水平,品质评定与粗蛋白含量以a3为优水平，而中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量的优水平都是a1，但品质评定和粗蛋白的极差都大于中洗和酸洗纤维，综合各因素对指标的影响，青贮菌取a3水平为好。

(2)碳源物质c对各指标的影响：碳源物质的感官评定、品质评定、粗蛋白含量以及酸性洗涤纤维含量极差都次之，可知碳源物质为影响青贮的次要因素，感官评定以及酸性洗涤纤维含量中都以c1为最优水平，品质评定和粗蛋白含量都以c2水平最优，并且感官评定因人为因素较大只能作为参考，对4个指标综合考虑，碳源物质取c2水平为好。

(3)纤维素分解菌或酶b对各指标的影响：由表中可知，纤维素分解菌或酶中性洗涤纤维含量极差次于碳源物质，而纤维素分解菌或酶感官评定、品质评定、粗蛋白含量及酸性洗涤纤维含量极差都是最小，即纤维素分解菌或酶对青贮影响最小，且感官评定、品质评定、粗蛋白含量和中性洗涤纤维含量优水平都是b1，酸性洗涤纤维含量优水平为b2，综合考虑，纤维素分解菌或酶b1取为优水平。

综合各因素对各试验指标的影响，得出试验最佳方案为a3c2b1。

优选的，将不添加任何青贮制剂的水稻秸秆(a组)和按照最佳方案(a3c2b1)添加制剂青贮的水稻秸秆(b组)作为粗料分别饲喂2月龄、体重(6.88±0.25)kg的波尔山羊，精料组成以及其他饲料条件都相同。试验期40天，其中预饲期10天。得到育肥羔羊生长性能、营养物质表观消化率以及体尺发育(图2)的结果。

青贮稻草秸秆对育肥羔羊生长性能的影响结果如下表5所示。

表5青贮稻草秸秆对育肥羔羊生长性能的影响

注：同行无字母或肩标字母相同表示差异不显著(p>0.05)，不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。下表同。

青贮稻草秸秆对育肥羔羊表观消化率的影响结果如下表6所示。

表6青贮稻草秸秆对育肥羔羊表观消化率的影响

由青贮稻草秸秆对育肥羔羊生长性能的影响可知，b组干物质采食量高于a组，且其料肉比低于a组料肉比，但两组平均日增重没有显著差异；青贮稻草秸秆对育肥羔羊表观消化率的影响结果中显示，b组的干物质消化率和ndf消化率都高于a组，两组粗蛋白消化率和adf消化率都没有显著差异，但b组数值较高；从图2中可知，b组的体尺发育都略高于a组羔羊体尺发育。

试验结果表明，采用本实施例中筛选出的添加剂组合青贮水稻秸秆，能够促进羔羊采食和体尺发育，减小料肉比。并且能够在一定程度上提高羔羊对饲料内营养物质的消化利用能力。综上可知，添加青贮添加剂青贮的水稻秸秆比对照组具有更好的饲喂效应，说明这种水稻秸秆青贮添加剂的组合方式具有合理性。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。