不同添加剂对羊草(Leymus chinensis)青贮发酵特性、营养成分及微生物群落的影响机制研究

为解决天然羊草青贮过程中乳酸菌不足导致的发酵质量差、营养损失等问题，研究人员系统评估了乳酸植物杆菌(LP)、布氏乳杆菌(LB)及其复合菌剂(LPLB)与复合酶制剂(CE)对青贮品质的影响。结果表明，LPLB组显著降低pH至4.16，提升乳酸(LA)含量至10.69 g/kg DM，并维持较高的水溶性碳水化合物(WSC)和粗蛋白(CP)，同时抑制有害菌群，为优质青贮生产提供了科学依据。

　　

研究背景与意义
羊草(Leymus chinensis)作为欧亚草原带重要的多年生优质牧草，虽具有高产、耐旱等优势，但其自然附着的乳酸菌(LAB)数量不足，直接青贮易导致pH偏高、乳酸积累不足，进而引发蛋白质降解和有害代谢物生成，严重影响青贮品质和动物健康。传统青贮添加剂虽能部分改善发酵，但不同菌种协同机制及复合酶制剂的作用尚未明确。为此，内蒙古农业大学草地资源教育部重点实验室联合兴安盟农牧科学研究所，通过多组学方法揭示了乳酸菌与酶制剂调控青贮发酵的微生物生态学机制，相关成果发表于《BMC Microbiology》。

关键技术方法
研究采用五组处理：空白对照(CK)、乳酸植物杆菌(LP)、布氏乳杆菌(LB)、复合菌剂(LPLB)及复合酶制剂(CE)。通过真空袋青贮60天，动态监测pH、有机酸(LA、AA、PA、BA)、营养成分(DM、CP、NDF等)；利用Illumina MiSeq平台进行16S rRNA V3-V4区测序分析微生物群落，结合PICRUSt2预测代谢功能。

研究结果

1. 发酵特性与营养成分变化

• pH与有机酸：LP和LPLB组在15天内快速降低pH至4.12-4.16，显著高于其他组(P<0.05)。LPLB组乳酸(LA)积累量最高(10.69 g/kg DM)，较CK提升56%，且抑制了丁酸(BA)产生。
• 营养成分：LPLB组水溶性碳水化合物(WSC)仅降低3.24%，粗蛋白(CP)保留率最佳(8.31% DM)，酸性洗涤纤维(ADF)显著降低(P<0.05)。

2. 微生物群落结构

• 多样性：CK组OTUs(206.51)为LPLB组(19.54)的10.6倍，表明接种剂有效抑制杂菌。
• 优势菌属：处理组以厚壁菌门(Firmicutes)为主，其中乳酸菌属(Lentilactobacillus、Lactiplantibacillus)占比超70%；CK组则以变形菌门(Proteobacteria)和肠杆菌(Enterobacter)为主，与NH₃-N积累正相关。

3. 功能预测
KEGG分析显示，LP组在糖酵解、氨基酸代谢等通路中活性最高，LPLB组则显著富集乙醛酸代谢和核苷酸合成通路，印证其高效底物转化能力。

结论与讨论
该研究首次阐明LP与LB协同通过"快速产酸-抑制杂菌-稳定微环境"的级联效应提升羊草青贮品质：LB快速产酸为LP创造酸性环境，而LP主导的糖代谢进一步促进乳酸积累。复合酶制剂因纤维降解缓慢，未能显著改善发酵。成果为高寒地区牧草青贮提供了精准调控策略，同时揭示了微生物功能网络在厌氧发酵中的动态平衡机制。未来研究可结合代谢组学深入解析菌群互作分子靶点。