Effects of various additives on the quality and microbial diversity of broad bean straw silage

doi:10.11686/cyxb2024241

Abstract

Abstract:

This study investigated the effects of different additives on the quality and microbial diversity of broad bean straw silage. The experiment included seven additive treatments （T₁ with 3% sucrose， T₂ with lactic acid bacteria， T₃ with lactic acid bacteria+3% sucrose， T₄ with lactic acid bacteria + 0.2% citric acid， T₅ with 0.2% citric acid， T₆ with 0.03% NaCl， and T₇ with 0.1% vitamin C） and a control group without additives （CK group）， with 3 replicates for each treatment. After 30 days of ensiling， samples of the silages were analysed of sensory quality， ensiling quality， and microbial diversity. It was found that： 1） In terms of sensory quality， all the seven additive treatment groups were grade 1， and were superior to the CK group. 2） In terms of ensiling quality， compared with the control group， acetic acid （AA） content in the T₁ group was significantly increased （P<0.05）； Lactic acid （LA） content in the T₂ group was significantly increased （P<0.05）， and pH value was significantly decreased （P<0.05）. The contents of water soluble carbohydrates （WSC）， LA and AA in the T₃ group were significantly increased （P<0.05）， and the content of acid detergent fiber and pH value were significantly decreased （P<0.05）. The WSC and LA contents in the T₄ group were significantly increased （P<0.05）， while the pH value and ammoniacal nitrogen content were significantly decreased （P<0.05）； The contents of LA and AA in T₅ and T₇ groups were significantly increased （P<0.05）， while the crude protein （CP） content was significantly decreased （P<0.05）； The contents of WSC， LA and AA in the T₆ group were significantly increased （P<0.05）， while CP content was significantly decreased （P<0.05）. 3） In terms of microbial diversity， the dominant bacterial groups at the genus level in each group were Enterobacter （accounting for 19.3%-41.3%） and Lactiplantibacillus （accounting for 12.0%-40.0%）. Compared with the control group， the relative abundance of Lactobacillus， Pediococcus， and Weissella in the T₃， T₅， and T₇ groups was significantly increased （P<0.05）， and the Alpha diversity and Beta diversity in the T₃ group were significantly different （P<0.05）. In summary， the additive treatment enhanced the sensory and silage quality of broad bean straw silage and regulated the microbial community structure of silage fermentation. Among the treatments， combining lactic acid bacteria with 3% sucrose had the best fermentation effect.

Key words: broad bean straw, additives, silage quality, microbial diversity

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Figures/Tables 8

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组别 Group	色泽Color		气味Smell		结构Texture		综合评价Comprehensive evaluation
组别 Group	描述 Description	得分 Score	描述 Description	得分 Score	描述 Description	得分 Score	总分 Total score	等级 Grade
CK	黄绿色Yellow-green	1	酸味稍刺鼻SHAS	10	叶子结构保持较差PMLS	2	13	2
T₁	黄绿色Yellow-green	1	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	19	1
T₂	绿色Green	2	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	20	1
T₃	绿色Green	2	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	20	1
T₄	绿色Green	2	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	20	1
T₅	绿色Green	2	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	20	1
T₆	黄绿色Yellow-green	1	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	19	1
T₇	绿色Green	2	酸香味CAS	14	叶子结构保持较差PMLS	2	18	1

组别 Group	色泽Color		气味Smell		结构Texture		综合评价Comprehensive evaluation
组别 Group	描述 Description	得分 Score	描述 Description	得分 Score	描述 Description	得分 Score	总分 Total score	等级 Grade
CK	黄绿色Yellow-green	1	酸味稍刺鼻SHAS	10	叶子结构保持较差PMLS	2	13	2
T₁	黄绿色Yellow-green	1	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	19	1
T₂	绿色Green	2	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	20	1
T₃	绿色Green	2	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	20	1
T₄	绿色Green	2	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	20	1
T₅	绿色Green	2	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	20	1
T₆	黄绿色Yellow-green	1	酸香味CAS	14	茎叶结构保持良好GSLS	4	19	1
T₇	绿色Green	2	酸香味CAS	14	叶子结构保持较差PMLS	2	18	1

组别 Group	干物质 DM （%FM）	粗蛋白 CP （%DM）	中性洗涤纤维 NDF （%DM）	酸性洗涤纤维 ADF （%DM）	半纤维素 HC （%DM）	可溶性碳水化合物 WSC （g·kg^-1DM）
CK	29.85±0.79a	9.70±0.15a	36.23±1.48a	12.83±0.81a	23.40±0.85a	6.49±0.28cd
T₁	30.66±0.53a	9.08±0.35abc	34.42±0.84a	12.44±0.33a	21.98±0.68a	6.46±0.19cd
T₂	29.30±5.48a	9.53±0.32ab	35.64±0.94a	12.67±0.20a	22.97±0.96a	7.13±0.38bc
T₃	31.80±1.16a	9.34±0.42abc	34.55±1.09a	9.74±2.99b	24.82±4.07a	7.99±0.46a
T₄	30.71±0.35a	9.55±0.18ab	34.70±2.92a	11.78±1.34ab	22.92±1.70a	7.26±0.69b
T₅	27.90±0.59a	9.03±0.45bc	35.17±1.29a	12.81±0.46a	22.37±0.82a	6.31±0.23d
T₆	30.31±0.98a	8.75±0.04c	35.84±0.69a	13.05±0.10a	22.79±0.63a	7.39±0.22ab
T₇	29.50±0.55a	8.81±0.47c	36.60±0.69a	13.17±0.24a	23.42±0.54a	6.26±0.42d

组别 Group	干物质 DM （%FM）	粗蛋白 CP （%DM）	中性洗涤纤维 NDF （%DM）	酸性洗涤纤维 ADF （%DM）	半纤维素 HC （%DM）	可溶性碳水化合物 WSC （g·kg^-1DM）
CK	29.85±0.79a	9.70±0.15a	36.23±1.48a	12.83±0.81a	23.40±0.85a	6.49±0.28cd
T₁	30.66±0.53a	9.08±0.35abc	34.42±0.84a	12.44±0.33a	21.98±0.68a	6.46±0.19cd
T₂	29.30±5.48a	9.53±0.32ab	35.64±0.94a	12.67±0.20a	22.97±0.96a	7.13±0.38bc
T₃	31.80±1.16a	9.34±0.42abc	34.55±1.09a	9.74±2.99b	24.82±4.07a	7.99±0.46a
T₄	30.71±0.35a	9.55±0.18ab	34.70±2.92a	11.78±1.34ab	22.92±1.70a	7.26±0.69b
T₅	27.90±0.59a	9.03±0.45bc	35.17±1.29a	12.81±0.46a	22.37±0.82a	6.31±0.23d
T₆	30.31±0.98a	8.75±0.04c	35.84±0.69a	13.05±0.10a	22.79±0.63a	7.39±0.22ab
T₇	29.50±0.55a	8.81±0.47c	36.60±0.69a	13.17±0.24a	23.42±0.54a	6.26±0.42d

组别Group	pH	乳酸LA （g·kg^-1DM）	乙酸AA （g·kg^-1DM）	丙酸PA （%DM）	丁酸BA （%DM）	氨态氮NH₃-N （g·kg^-1DM）
CK	4.57±0.06a	34.65±6.46d	0.17±0.05e	0.31±0.11a	0.12±0.00b	0.17±0.01a
T₁	4.57±0.06a	37.99±6.26cd	0.41±0.09a	0.31±0.08a	0.16±0.06ab	0.15±0.01a
T₂	4.43±0.06bc	52.15±0.54ab	0.18±0.03de	0.34±0.07a	0.16±0.06ab	0.15±0.03a
T₃	4.37±0.06c	55.71±5.89a	0.25±0.03cd	0.37±0.04a	0.09±0.02b	0.13±0.01ab
T₄	4.40±0.00c	45.46±5.86bc	0.20±0.03cde	0.32±0.05a	0.09±0.01b	0.08±0.03b
T₅	4.50±0.00ab	48.26±3.69ab	0.34±0.02ab	0.33±0.10a	0.18±0.04ab	0.15±0.03a
T₆	4.53±0.06a	49.61±0.62ab	0.25±0.03cd	0.41±0.01a	0.18±0.04ab	0.16±0.07a
T₇	4.50±0.00ab	47.04±0.94b	0.27±0.01bc	0.27±0.11a	0.18±0.03a	0.17±0.00a