稻草預(yù)處理后超微結(jié)構(gòu)及其理化特性變化規(guī)律研究.pdf

1、本研究以探明預(yù)處理改善秸稈營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的某些機(jī)理為目的，選用稻草為試驗(yàn)材料，分別進(jìn)行未處理；15g/kg、30g/kg、45g/kg、60g/kg和75g/kg氫氧化鈉處理；30g/kg、60g/kg、90g/kg、120g/kg和150g/kg碳酸氫銨處理；10g/kg、20g/kg氫氧化鈉和30g/kg、60g/kg、90g/kg碳酸氫銨復(fù)合處理后，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定預(yù)處理效果；采用物料學(xué)方法測(cè)定預(yù)處理稻草容重、比孔隙率、溶脹能力和持水力

2、的劑量變化，定量分析物理參數(shù)與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的相關(guān)性；電鏡觀察稻草莖和葉片組織、細(xì)胞形態(tài)的劑量變化，監(jiān)測(cè)最適劑量氨化、堿化和復(fù)合處理稻草莖組織和細(xì)胞瘤胃動(dòng)態(tài)降解過(guò)程，比較氨化、堿化作用提高稻草降解率的特異性。 1、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定結(jié)果顯示，本試驗(yàn)氨化、堿化及兩者復(fù)合處理有效降低稻草結(jié)構(gòu)性多糖含量，氨化和復(fù)合處理有效提高稻草粗蛋白含量，預(yù)處理均一定程度提高了稻草的干物質(zhì)的降解率。 2、物料學(xué)方法評(píng)定的結(jié)果顯示，隨著氫氧化鈉處理劑量的

3、增加，稻草容重和溶脹能力線性增加(P＜0.01)、持水力呈二次曲線增加(P＜0.05)、比孔隙率線性下降(P＜0.01)；隨碳酸氫銨處理劑量的增加，僅持水力線性下降(P＜0.01)；復(fù)合處理后，氫氧化鈉和碳酸氫銨對(duì)溶脹能力和比孔隙率的影響存在交互作用(P＜0.01)，且兩者分別隨碳酸氫銨處理劑量的增加而線性增加(P＜0.01)和下降(P＜0.05)。 通過(guò)相關(guān)和通徑分析，稻草纖維素和半纖維素含量直接參與溶脹能力、粗蛋白和酸性洗滌

4、木質(zhì)素含量直接參與持水力的負(fù)面調(diào)控(P＜0.01)，稻草容重、比孔隙率、溶脹能力和持水力與24h干物質(zhì)降解率的相關(guān)系數(shù)分別為0.703、-0.767、0.766和-0.474(P＜0.01)。 3、電鏡觀察稻草莖和葉片組織、細(xì)胞形態(tài)的劑量變化顯示：①表皮組織稻草莖經(jīng)氫氧化鈉處理后表皮根毛皺縮，乳突和瘤狀結(jié)構(gòu)部分溶解，此形態(tài)變化存在劑量依賴性；碳酸氫銨處理稻草，未有根毛皺縮，乳突和瘤狀結(jié)構(gòu)溶解現(xiàn)象，但隨處理劑量的增加，部分外表皮層

5、脫落;復(fù)合處理稻草表皮形態(tài)變化介于氫氧化鈉和碳酸氫銨處理稻草之間，既有外表皮層脫落，又有溶解現(xiàn)象，但變化均不及單一處理。氫氧化鈉處理后，葉片表皮上各類結(jié)構(gòu)均有一定程度變形，其中硅細(xì)胞隨處理劑量增加皺縮程度加重。 ②基本組織掃描電鏡下，稻草莖經(jīng)氫氧化鈉處理后維管組織、薄壁組織和厚壁組織隨處理劑量出現(xiàn)不同程度的皺縮，處理劑量達(dá)60g/kg時(shí)，大維管與薄壁組織間斷層。而稻草莖經(jīng)碳酸氫銨、氫氧化鈉和碳酸氫銨復(fù)合處理后，只有薄壁組織和大維

6、管略有變形，維管束鞘仍清晰可辨。 ③細(xì)胞透射電鏡下，薄壁細(xì)胞、維管束細(xì)胞和厚薄組織交界處厚壁細(xì)胞對(duì)氫氧化鈉相對(duì)敏感，處理后皺縮，而表皮下層的厚壁細(xì)胞反應(yīng)較弱。 4、電鏡監(jiān)測(cè)稻草莖組織和細(xì)胞瘤胃動(dòng)態(tài)降解過(guò)程顯示：①表皮組織和細(xì)胞掃描電鏡下，表皮窄區(qū)不比寬區(qū)優(yōu)先降解。碳酸氫銨加速外表皮層的破裂，并對(duì)外表蠟硅層有一定程度的溶解作用，但并不能使表皮細(xì)胞在72h內(nèi)降解。而氫氧化鈉處理不同，發(fā)酵12h時(shí)，表皮已無(wú)根毛、乳突和瘤狀結(jié)構(gòu)

7、，為一薄膜覆蓋;24h時(shí)，可見(jiàn)表皮下細(xì)胞交疊排布；48h時(shí)，部分區(qū)域呈現(xiàn)細(xì)胞降解后的梁狀結(jié)構(gòu)；72h時(shí)，莖大部分被降解，無(wú)法制備電鏡樣品。 透射電鏡下，未處理和碳酸氫銨處理稻草莖瘤胃發(fā)酵48h，甚至72h時(shí)，仍可見(jiàn)較厚的表皮層。氫氧化鈉處理稻草莖，發(fā)酵12h時(shí)，表皮下層細(xì)胞已有微生物粘附；48h時(shí)，雖然無(wú)法判別細(xì)胞降解了幾層，但可明顯看到數(shù)層細(xì)胞上均有微生物附著，其微生物數(shù)量遠(yuǎn)高于12h和24h。 ②基本組織和細(xì)胞掃描電

8、鏡很難衡量碳酸氫銨處理加速稻草莖降解的幅度，而氫氧化鈉處理明顯加速莖的降解，瘤胃發(fā)酵24h時(shí)，不僅薄壁組織、大維管為真菌孢子取代，且小維管部分被降解；48h時(shí)，小維管基本不存在，而未處理和碳酸氫銨處理稻草莖瘤胃發(fā)酵72h時(shí)小維管均未被明顯降解。復(fù)合處理稻草莖瘤胃發(fā)酵24h時(shí)，薄壁組織和大維管也不復(fù)存在；但72h時(shí)，小維管僅氣隙外周組織有降解跡象。 進(jìn)一步通過(guò)透射電鏡觀察基本組織中細(xì)胞的變化，薄壁細(xì)胞、厚薄交界處的厚壁細(xì)胞對(duì)化學(xué)物

9、質(zhì)較敏感，從而，化學(xué)處理易加速這兩類細(xì)胞的降解，且氫氧化鈉處理的作用強(qiáng)于復(fù)合處理，復(fù)合處理強(qiáng)于碳酸氫銨處理。維管結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，不僅預(yù)處理影響其降解，而且不同部位細(xì)胞降解速度存在差異。微生物入浸小維管束細(xì)胞的速度，氣隙外周鞘細(xì)胞＞孔紋導(dǎo)管外周細(xì)胞＞韌皮部外周鞘細(xì)胞＞兩孔紋導(dǎo)管間細(xì)胞。 綜上所述，化學(xué)預(yù)處理降低稻草粗纖維、半纖維素含量，使稻草溶脹能力增強(qiáng)；降低木質(zhì)素和粗蛋白含量，使稻草持水力增加。溶脹和持水力增強(qiáng)的稻草易為瘤胃液浸潤(rùn)