农业废弃物提升紫花苜蓿与高粱青贮品质的发酵机制及微生物组功能解析

为解决农业废弃物资源化利用与饲料短缺问题，研究人员开展紫花苜蓿和高粱青贮中添加茅台酒糟(MDG)、刺梨渣(RP)及乳酸菌(LAB)的协同效应研究。结果表明，LAB+MDG处理显著提升乳酸(LA)含量84.62%，降低氨态氮(AN)38.52%，并促进植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)富集，改善纤维降解与蛋白保留。该研究为农业废弃物高值化利用及青贮工艺优化提供科学依据。

　　

研究背景与意义
中国作为农业大国，每年产生大量酒糟(MDG)和刺梨加工残渣(RP)，传统处理方式易造成环境污染。同时，畜牧业快速发展导致饲料短缺，尤其紫花苜蓿(Medicago sativa L.)和高粱(Sorghum bicolor L.)因高缓冲容量、低水溶性碳水化合物(WSC)难以单独青贮。如何通过农业废弃物改良青贮品质，成为兼顾资源循环与饲料安全的关键问题。贵州大学动物科学学院联合草原研究所的科研团队在《BMC Plant Biology》发表研究，系统解析MDG和RP对两种饲草青贮中微生物群落演替及功能代谢的调控机制。

关键技术方法
研究采用双因素方差设计，将紫花苜蓿和高粱分别与MDG(25%鲜重)、RP(25%鲜重)、LAB(Lactobacillus acidophilus, 10⁵ CFU/g)及其组合处理，真空密封发酵45天(21-25°C)。通过高效液相色谱(HPLC)测定有机酸，凯氏定氮法分析粗蛋白(CP)，PacBio Sequel系统进行16S rRNA全长测序，结合Tax4Fun预测微生物功能通路。

研究结果

1. 化学组成与发酵品质
MDG显著提升青贮CP含量(高粱组+71.3%)，降低NDF/ADF(高粱组-21.5%/17.8%)。LAB+MDG处理使紫花苜蓿LA产量提升84.62%，AN降低38.52%，pH降至4.7。RP单独处理因含肠杆菌属(Enterobacter)导致氨积累，但与LAB联用可抑制有害菌。

2. 微生物群落演变
发酵后厚壁菌门(Firmicutes)占比达78.81%，替代原料中的蓝细菌(Cyanobacteria)。MDG促进同型发酵乳杆菌(Lactobacillus homohiochii)增殖，而LAB+RP处理中植物乳杆菌相对丰度提升3.2倍。LEfSe分析显示，S-MDG组富集布氏乳杆菌(Lactobacillus buchneri)，与MDG中芽孢杆菌残留相关。

3. 功能代谢通路
KEGG预测显示，"碳水化合物代谢"途径活性增强，尤其果糖/甘露糖代谢和磷酸戊糖途径(PPP)。MDG抑制"组氨酸代谢"等氨基酸降解通路，减少蛋白损失。

结论与展望
该研究首次阐明MDG通过双重机制提升青贮品质：物理层面提供酸性环境(pH<4.8)抑制蛋白酶活性，生物学层面促进乳杆菌定向增殖。相比RP，MDG更具成本效益，建议在生产中推广25%鲜重添加量。未来需针对RP中肠杆菌开发特异性抑制策略，并探索MDG活性成分(如酚类物质)与微生物互作机制。研究成果为农业废弃物-饲草协同处理提供理论支撑，助力"双碳"目标下畜牧业可持续发展。