防护干草品质的方法

专利名称：防护干草品质的方法
美国干草年产量约为一亿五千万吨。生产损失较其他农作物高，主要是由于紫花苜蓿成熟时间不利，雨水损害，田间收获损失与及贮藏损失造成。损失一般为百分之二十到四十，但在遇上恶劣天气时，损失又可能高达百分之七十。造成损失的原因包括植物继续呼吸，机器引起落叶，与及雨水淋溶所至。将干草以较高(25-30%)水分打捆当然可以减少雨水及机器造成的损害，但水分超过百分之二十的打捆又会使贮藏时氧化及发霉情况加剧引致损失。
贮藏损失为养分损失主要原因，但此损失却可控制。如贮藏的地方水分在百分之二十以下，正常干物质损失量为百分之五至十。较高水分会加速有氧氧化微生物活动，引致产生热量。而太多热量又会令植物呼吸产生二氧化碳和水，造成干物质损失。热量同时带来非酶褐变反应，使养分受损。热量产生多少则要看干草内的水分浓度，环境气温，微生物群体数目和打捆面积，密度而定。
热量损害过分会减低蛋白质消化率和可用能源。要衡量热量如何损害蛋白质则要以酸法去污纤维氮(ADIN或ADF-N)计算纤维内含氮量。一般来说，纤维内含氮量应少于总氮量的百分之七。如数字上升至百分之十五，则说明过分热量损害已经出现。
贮藏期间，霉带来的损害亦可造成重大损失。虽然只有百分之五霉菌产生粘毒素，但这对干草适口性及作饲料用仍会起不良作用。将有霉菌干草给牲畜喂食会减慢牲畜增重及饲料转化而牲畜可吸取的干物质又会大量下降。与喂食无霉干草比较，这方面的损失可能增加百分之二十五。
贮藏干草会自然产生因时附生植物。这些附生植物对干草草质可能有害或无害，但却一定互相竞争以便取得在贮藏干草内的生态优势。它们可能是细菌或真菌。一般细菌变质生物多为孢子八叠球菌属及杆菌属，而真菌性变质则大部分又曲霉属，青霉属及毛霉属造成。附生植物令农作物变质。要控制其繁殖方法有多种。其中最简单的是在贮藏时在农作物上喷上如丙酸一类的霉抑制剂。但要把农作物彻底喷好又得使用大量酸类，成本因此大增。这是此方法欠理想的主要地方。此外，农人使用丙酸一类的化学物时又须懂得特别处理技术以免身体受损。所有使用过的设备亦要彻底洗净避免腐蚀。另一种控制方法，其详情请参阅本人同时候决的名为“干草防腐”的一般转让申请。该项申请于1986年7月28日提出，编号891260。方法为将氧化锌，氧化镁无机盐混合物跟水溶铜离子源与酸性酸，丙酸或山梨酸一类有机酸混合使用。
虽然人类积极研究发展各种农作物接种剂，干草变质情况仍未能彻底改善。
因此，本发明主要是要提供一种仅含自然生物的干草防腐混合物，其加入可制止变质生物在干草内的增长及减少高水分干草热量。
本发明另一目标是希望能够提供一种改良防腐剂使干草在无须加入非自然附加剂情况下有效地减低高水分干草的热量。
本防腐剂混合物绝无环境污染危险。这又是本发明另一目标。
本发明再有另一目标。这便是提供一种干草防腐剂使干草使用后从温度，干物质再生，氮特色，颜色及酵母，霉微生物数量角度来衡量都可确定为高质干草。
除用作干草防腐剂外，本发明亦希望在防腐同时能增加干草短小杆菌微生物的数量。
本发明最后目标是希望提供一种足以降低热量危险并同时制止如黄曲霉一类变质生物增长的防腐混合剂。
以下发明介绍将详述达到上述及其他目标的各种方法。
本发明以短小杆菌处理干草，防护干草品质。短小杆菌有能力制止变质生物破坏长期贮存的干草的品质。
本发明的处理方法只将适量短小杆菌或其变质体或相等物加入干草以提高它的防腐功能。
本发明同时提供一种包含短小杆菌的干草处理混合物。混合物可以是固体或禾濉 变质生物增长危害干草是农业社会必须面对的一个重要问题。典型变质生物包括曲霉属，青霉属和毛霉。
田间调查指出以超过百分之二十五水分包装的干草有百分之九十七时间会发热及发霉。这些包装干草的颜色及营养价值严重受损。霉菌的存在亦变得较为显见。
短小杆菌株已被证实能防护干草品质。无论是否有解释适用性的理论作依据，一般人却相信短小杆菌可能产生某些抑制化合物足以抑制真菌及孢子八叠球分离细菌一类细菌的增长。人们常常从贮藏只有数天的干草茎上看到的碍眼白菌绒即是由孢子八叠球菌造成。这种生物在极热包装里最易看到。另外，孢子八叠球菌又好象同时或在较后时间助长真菌生长。
要改良贮藏干草品质，打捆时便必须明白微生物的相互作用。当干草包装时，最先会有一种微生物大菌绒出现(革兰氏阴性组)。这种情况在最初一到三天最常见。之后，这组菌又会由另一组取代(革兰氏阳性组)。短小杆菌即属于之后一组。如经挑选的短小杆菌在这时大量出现，干草不会发热或发霉。及后短小杆菌数量下降，其他微生物区系跟着取得优势。当贮藏期满，干草被用作牲畜喂食时，杆菌将成为微生物区系一部分。再次声明，在不受任何理论约制情况下，申请人认为杆菌可能因为与其他共存生物争取养分而影响干草品质。本发明的方法是用适量短小杆菌或突变体或相等物处理干草以提高它的防腐能力，保持干草草质与及消除变质生物增长。
因为本发明使用了干草里自然生长的低水平非病源生物，所以牲畜会用后不会致病。这点使发明方法特别有用。发明方法旨在加强合适的自然生物的增长能力，让该等生物与黄曲霉一类自然生长生物抗衡。这点又与其他使用昂贵，危险化学药品的防腐剂不同。真菌产生有效真菌毒素。真菌又与农作物变质有关。牲畜吃进真菌污染的饲料后还会中毒生病，甚至死亡。如何控制此类有害生物成为本发明主要考虑所在。
某类短小杆菌菌株对组成本发明品特别有用。有关菌株编号为288，289，290，296，299，302，305及307。这些菌株现在存放于马里兰州罗克维尔美国典型菌中心(ATCC)。它们在该中心的采访登记号为53682，53683，53684，53685，53686，53687，53688及53689。受让人可要求取得此类菌株。使用时可将上述菌株合并使用，选择使用或单独使用。
以上述熟识技术将短小杆菌从贮藏的干草上分离是一种办法。此外亦可以透过例行实验方法将其他短小杆菌隔离试验去评估它们防护干草品质的功效。
所谓“有效突变体”包括所有上述或类似有抗真菌特性的短小杆菌突变体。这些突变体功效应相当于母本株。一般行内人士都知道自发突变是微生物一种常见现象。他们亦知道可通过如化学的，放射活性的及重组的等已知技术去特别诱发生产各类突变体。
无论使用的是何种方法，最重要的问题还是突变体是否能够如母株一样防护农作物。换句话说，本发明包括那种小型分类变种情况，如某类糖发酵时所产生的突变体。
虽然本发明只提及某类短小杆菌及特别菌株，但本发明亦把用家可能使用其他与杆菌接近的遗传生物的可能考虑在内。使用如枯草及蜡状芽孢一类的杆菌属杆菌即使未能完全达致本发明目标亦相去不远。我们特别选择短小杆菌主要是因为它在干草中属标准菌丛的原故。
“干草”在本发明中的定义为农业常见各类干草。干草一般包括紫花苜蓿，草及紫花苜蓿和草的混合物。本干草防护混合剂亦可能作减低青贮饲料变质的有效接种剂使用。此外，本防腐剂还可有效地防护如玉米，小麦，米及大豆一类的谷品。
本发明以杆菌属，特别是短小杆菌生物或含有短小杆菌或相近生物的混合剂及有效短小杆菌的变体或相等的突变体及相等混合剂处理干草，抑制造成干草变质生物的增长。
本发明所使用的混合剂可以是液体或干状体，亦可加进其他菌类。以固体形式处理时，混合剂可含有短小杆菌和另一载体。此载体可以是一种含水或不含水的液体或固体。如果混合剂是固体，它又可含有固体载体或物理增补剂。属于此类固体载体，固体稀释剂或物理增补剂的包括如麦芽糊精，淀粉，碳酸钙，纤维素，乳精，玉米糊及二氧化硅等物体。简单来说，载体可以是有机或无锢碓霾辜痢９烫寤旌霞量梢苑勰┬巫粗苯尤鲈诟刹萆厦妗Ｈ缢焉⒉荚谝禾逶靥迥冢蛴挚芍迸绲礁刹萆先ァ 根据本发明可使用的有效处理混合剂应含有102-1012活生物/克。较好的为104-1010活生物/克。而最好是105-107活生物/克。
标准干草处理范围为105-1015活生物/吨。较好的为107-1013活生物/吨。而最好又为108-1010活生物/吨。
本发明混合剂除应包括短小杆菌或突变体或相等生物外，其他如乳杆菌，链球菌，足球菌与及其他真菌或细菌酵素一类常用农作物防腐生物亦可加入使用。
一般行内人士应熟识或可通过例行实验找出其他台用载体及剂量。
此外，一般行内人士亦应懂得如何以标准技术使用上述各类混合剂。
上述为本发明的一般公开说明资料。如要全面理解本发明又须参看以下具体实例。不过此等具体实例只作说明用。除经特别指明外，具体实例不应起任何限定作用。
实例用编号288，289，290，296，299，302，306及307短小菌株混合制成接种剂作干草处理用。
干草品质通过分析干草温度，微生物区系及养分来决定。并以计分方法决定处理干草在颜色，白垢及霉孢子的可见情况。
紫花苜蓿由割草-压扁作业机割下后放在正常情况的田间干燥。把割好干草制成草条，并在打捆前先耙一次。将干燥率，成熟度及天气数据记录下来。在各项实验中，干草大捆的水分百分率为百分之二十二到三十四。但在每一次试验里，处理与控制大捆的干草水分应只相差百分之二到五。
小型平方草捆实验是用以下方法进行。用喷雾器将水溶防腐剂喷在干草上。在属于较长时间的田间实验，处理干草应为15-20至100磅捆。并同时预备15-20未经接种的草捆作对照用。将干草从田间运走，堆好及存放在货棚内水泥地上的木货盘内。每堆中间放置一温度探针。每小时记录温度一次。
另外又发展一种小型模型系统来模拟大捆研究。在这实验中，将一磅干草放入一面积大约6″×10″×6″的泡沫聚苯乙烯装运容器内(厚壁二寸)。在干草中间放入热电阻后再在干草上面放上一块砖头将干草压缩。把泡沫聚乙烯盖在上面轻轻盖上后再将整个容器放入温度37℃的温箱内并开始起热工作。再用玻璃薄层色谱法(TLC)喷雾器将处理料喷在干草上。
用宾州饲料取样器将每次六个核心样品取出作草捆取样检查。每堆从下层，中层及顶层各取两大捆样以减少堆内变异性。将核心样品放在涡动封口无菌袋里。将同次处理的草样全部放在一起，贮在冰上，然后运到实验室去。对泡沫聚乙烯容器内的模型草样是从每容器的中部取走一样本作实验用。取样时间约为0，2，7，14，21，30及60天。用喷雾法处理于样品干草的短小杆菌作微生物浓度经计算为106微生物单位/每克干草。这相等于109微生物单位/每吨草。使用生物为编号288，289，290，296，299，302，305及307的数目均等的短小杆菌株混合体。将这八种菌株个别放进温度37°的胰蛋白酶大豆发酵液内二十四个小时即可生产短小杆菌处理料。再用离心分离方法于4℃时将细胞移出，并将细胞小球再悬浮于0.04M磷酸盐缓冲液内。细胞置于冰上运到田间立刻使用，否则应以-70℃加以冻存作将来使用。在应用在干草前，先把细胞分发在5加仑水内，再以附于打捆上的喷雾器应用(每吨5加仑)。应用时即可决定菌落形成单位/处理。
将取样分别作干物质，ADF，ADF-N，NDF及N含量分析，并使用准确度高达±0.2℃的精确温度热敏电阻每小时监视温度。再后以协变干物质(DN)及0日温度分析所得数据。
整段实验期内及贮藏终止时都应留意干草目视情况以找出霉及白变质微生物区系证据。并以零到十计分方法评估干草发霉及出现白变质现象。其中十分代表最坏品质。贮藏期终止时又以涂条比较方法决定颜色差别。颜色计分方法为一至二十三，其中一代表绿色，而二十三则代表褐色。
在小型模型系统方面，因为使用的是准确度高达±0.2℃的热敏电阻，而且又每小时进行量度，所以不同试验的温度差别最有评估价值。这方面大约可以在每个实验中的每次处理样内取得500数据点。
在各实验模型当中又以杆菌(表一及表二)处理温度最低。此处理方法产生最少酵母及霉菌。杆菌处理方法同时提高干草营养价值(较低ADF)。此外，虽然差别并非十分大，NDF，ADF-N，WSC，N及可用蛋白质亦偏向较高营养值。经杆菌处理的干草目视得分大量提高。这表示可见的霉菌已明显减少。但颜色得分方面与上述情况未能一致。小模型捆的颜色经各种处理后并无任何差别。
表一选择处理对实验干草模型捆在平均温度，微生物统计及目视品质方面的影响处理重复数温度需氧微生物量 YM1颜色霉2杆菌336.57＊8.102.7210.54.5＊对照537.288.363.309.257.51实验终止时的YM值2霉量以得分一(无霉)到得分(极多霉)决定霉的可见数量＊以星号标志的平均数据与对照明显不同P＜，1。
表二选择处理对实验模型草捆最后化学组成的影响处理重复数 N NDF ADF ADF-N 半纤维素 AP1杆菌33.0155.1139.60＊.2515.51＊17.25对照52.8057.3043.58.3213.7215.501可用蛋白质(N%)(%ADF-N)(6.25)＝AP＊以星号标志的平均数据与对照明显不同P＜，1。
表三，表四及表五大干草捆所显示的各种倾向与表一及表二模型系统相同。这就是说，经杆菌处理的干草比较对照温度低。在各种干草捆中，酵母及霉数量相同。但经短小杆菌处理的干草，可见霉菌数量减少，颜色又较绿。养分分析与表一及表二所载倾向相同。可用蛋白质(AP)在经杆菌处理的草捆较高。同时ADF及NDF值亦显示杆菌处理的草捆具有最高营养品质。
经短小杆菌株处理的干草与未经接种的控制干草捆比较温度较低，霉量较少，颜色较绿。经牲畜喂食这些干草捆时，牲畜又可从中吸取较高蛋白质，较可消化的养分及每日所需的能量。
表三处理对小型平方干草堆平均温度，微生物学(LOG10)与及目视品质的影响＃590干草捆实验(第二次收割)处理温度需氧菌全数 YM1颜色 W 霉杆菌19.92＊8.823.336.50.00.0＊对照24.929.003.0010.53.52.51实验终止时的YM值＊以星号标志的处理后数据与对照明显不同(P＜，1)表四处理对小型平方干草捆堆最后化学组成的影响＃590干草捆实验处理NNDFADFADF-N半纤维素AP杆菌3.42＊52.7038.32.22114.3819.99＊对照3.2356.3040.49.24615.8118.65N起始值＝3.61NDF起始值＝51.42ADF起始值＝38.66半纤维素＝12.76ADF-N＝.276AP＝可用蛋白质＝20.83DM＝70.15＊以星号标志的处理后数据与对照明显不同(P＜，1)当以撒粉末方法代替上述喷雾方法并且微生物施用量达至上述例子水平范围时，所得结果又是一样的。干草捆温度较低，热量下降，微生物区系内变质生物增长受阻。同时干草的营养价值变得更高。
由此可见本发明实在已能完成所有既定目标。
权利要求
1.一种包括以小量高质短小杆菌微生物防腐剂处理新鲜干草的干草高质防护方法。
2.根据权利要求1的方法，其中包含使用短小杆菌微生物或有效突变体或有关相等物。
3.根据权利要求2的方法，其中包含使用喷雾处理。
4.根据权利要求3的方法，其中包含使用的干草每吨处理活生物数量约为每吨干草105至1015单位。
5.根据权利要求4的方法，其中包含使用的生物量为每吨干草由107至1013单位。
6.根据权利要求5的方法，其中包含使用的生物量为每吨干草约108至1010单位。
7.根据权利要求2的方法，其中包含使用的短小杆菌是从编号288，289，290，296，299，302，305及307的短小杆菌株中挑出来的。
8.根据权利要求1的方法，其中包含使用的处理组合物包括其他农作物防护生物。
9.根据权利要求8的方法，其中包含使用的其他生物是从真菌或细菌产生的乳杆菌，链球菌，足球菌及酵素中挑出来的。
10.一种防护干草品质方法，包括在促进生物繁殖的条件下，于新鲜干草内加入短小杆菌或突变体或有关相同物的繁殖;并容许上述生物大量繁殖以此防止自然生长的变质生物的繁殖。
11.根据权利要求10的方法，其中包含以喷雾液体给上述干草喷上加进上述生物。
12.根据权利要求11的方法，其中上述生物的使用量为每吨干草约为105至1015活生物单位。
13.根据权利要求12的方法，其中生物使用量为每吨干草107至1013生物单位。
14.根据权利要求13的方法，其中生物使用量为每吨干草由约108至1010生物单位。
15.根据权利要求10的方法，其中使用的生物是从编号288，289，290，296，299，302，305及307短小杆菌株中挑选出来的短小杆菌。
16.根据权利要求10的方法，其中使用的生物组合物包括其他农作物防护生物。
17.根据权利要求16的方法，其中使用的其他防护生物包括由真菌或细菌生产的乳杆菌，链球菌，足球菌及酵素挑选出来的生物。
18.一种干草防护用的组合物包括分散于悬浮体内的人工培养短小杆菌或其有效突变体。
19.根据权利要求1的组合物，其中每克含约102至1012活生物单位。
20.根据权利要求1的组合物，其中每克含约104至1010活生物单位。
21.根据权利要求1的组合物，其中每克含约105至107活生物单位。
22.根据权利要求18的组合物，其中使用的悬浮载体为液体。
23.根据权利要求18的组合物，其中使用的悬浮载体为固体。
24.根据权利要求18的组合物，其中使用的载体是从碳酸钙，淀粉及纤维素挑选出来的水溶固体载体。
25.一种抑制造成干草变质的生物生长的方法，包括以对防护干草有效的分量的短小杆菌或其他相近生物处理干草;上述处理在有利于短小杆菌或其他相近生物繁殖的条件下进行，因而抑制自然生长的变质生物生长。
全文摘要
本发明是有关如何以适量短小杆菌或其变质体处理防护干草的方法。本发明亦同时与上述防护干草品质方法所使用的短小杆菌有关。
文档编号C12N1/20GK1033226SQ8810910
公开日1989年6月7日 申请日期1988年10月18日 优先权日1987年10月22日
发明者南希·珍·托姆斯 申请人:派厄尼高级产品国际公司