內蒙古青貯飼料質量研究

王曉娜,孫啟忠 ,韓海波,張曉慶,孫長樂

(1.中國農業科學院研究生院,北京 100081;2.中國農業科學院草原研究所,內蒙古 呼和浩特010010;3.內蒙古錫林郭勒草原國家級自然保護區管理局,內蒙古 錫林郭勒026000)

作為我國最重要的畜牧業生產基地,內蒙古畜牧業得到了突飛猛進的發展,這就要求優質的飼草、飼料為畜牧業的快速發展提供支撐。青貯飼料作為內蒙古畜禽最重要的基礎飼草、飼料來源,加之內蒙古草地退化和屢屢遭受自然災害侵襲,所以在畜牧業的發展中愈來愈受到養殖戶的重視,對其質量的要求也越來越嚴格[1]。青貯是指厭氧條件下經乳酸菌發酵來貯藏牧草的方法,當乳酸發酵占優勢并抑制有害微生物活動時就可以獲得較佳的青貯飼料[2]。青貯飼料品質的好壞是家畜發揮最佳生長和生產性能的關鍵因素之一,品質好的青貯飼料只有少部分的粗蛋白質和胡蘿卜素損失,其他營養物質均可達到極好的保存,飼草發酵后產生芳香的有機酸,不僅可以增加采食量,提高適口性,而且各種有機酸可參與家畜體內的化合物代謝,合成乳糖等各種有機物,進而提高畜產品的產量和品質[3,4]。腐敗變質的青貯飼料,不僅會造成飼料損失、環境污染,更重要的是,家畜采食后會出現代謝紊亂、精神萎靡等癥狀,最終導致養殖戶經濟效益下降[5]。優質的青貯飼料可以提供給家畜良好的營養,是確保產奶量、減少疾病的基礎,因此,對青貯飼料進行質量評價對畜牧業的發展至關重要。

青貯技術的核心是為了保存原料營養成分、提高青貯品質,而青貯飼料的品質主要決定于原料的營養價值和加工調制條件的好壞,原料的營養價值是提高青貯飼料價值的必要前提條件,而加工調制條件的控制則是影響青貯品質優劣的關鍵[6]。我國青貯飼料的研究多注重其技術研究,關于青貯飼料的調制以及加工等研究報道較多,且大部分只限于實驗室的水平[7-11],而對生產中使用的大量青貯飼料的質量研究尚屬少見。國內也有一部分針對生產實踐中青貯飼料的研究,如邢杰[12]和梁青[13]分別對烏蘭察布市和赤峰市的青貯玉米(Zea mays)生產現狀進行了研究,結果表明,青貯玉米在當地得到了大力的發展,并且具有很大的潛力,但是均未對青貯玉米發酵后的品質進行深入的研究;王利琴等[14]對蘇尼特右旗的青貯飼料生產現狀的研究也只是針對青貯飼料加工調制以及管理過程中存在的問題提出建議,同樣未對青貯飼料的品質進行詳細研究;康玉凡等[15]和加建斌[16]分別對洛陽市和榆林市的青貯飼料進行了調查研究,對當地青貯飼料的感官品質和霉變情況進行了分析,但未對青貯飼料的品質進行深入細致的研究。內蒙古作為我國重要的畜牧業生產基地,青貯飼料作為其主要的粗飼料來源,其品質的優劣直接影響畜牧業養殖成本與畜牧業發展的重要環節[17,18]。而目前未見對內蒙古地區生產中應用的青貯飼料品質進行全面系統的調查研究。

針對以上問題,本研究就內蒙古青貯飼料加工調制進行了調查,對青貯飼料的品質進行評價,旨在全面了解內蒙古青貯飼料的品質以及影響青貯飼料品質的各種因素,以期為內蒙古青貯飼料的廣泛應用提供依據,為推進內蒙古畜牧業的發展貢獻力量。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集

1.1.1 樣品采集時間 2008和2009年冬春季進行青貯樣品采集。有研究報道,青貯飼料完成發酵時間一般為30～50 d,此后基本趨于穩定[19],所以樣品采集工作均在青貯發酵穩定后進行。

1.1.2 取樣地點 對內蒙古12個盟市(呼和浩特市、包頭市、烏海市、赤峰市、通遼市、鄂爾多斯市、呼倫貝爾市、巴彥淖爾市、烏蘭察布市、錫林郭勒盟、阿拉善盟、興安盟)均進行青貯樣品的采集,各盟市的取樣地點隨機選擇,以保證樣品的代表性,共采集青貯樣品107個。

1.1.3 采樣方法 樣品的采集均在青貯料面以下15cm未接觸空氣處取樣進行鑒定;青貯取樣要力求均勻,采用多點抽樣方式獲得具有代表性的樣品,樣品采集嚴格依照國家飼料標準的青貯飼料樣品采集規范進行[20]。樣品采集過程中同時進行基本情況調查,調查內容主要包括青貯設備、青貯時間和青貯原料等。

1.2 測定指標與方法

1.2.1 感官評價 因調查中各地區的主要農作物和牧草種類存在差異,所以青貯的原料也有不同,不僅是植物科屬不一,且其品種也多種多樣。青貯原料中的含糖量、水分以及青貯的時間、青貯的設備都會對青貯的最終品質造成影響。所以考慮以上多種因素的影響,青貯飼料的感官評定主要采用德國農業協會(Deutche Lan Dwirtschafts Geseutschaft)評分法,根據氣味、質地、色澤 3項進行評分,然后再按得分分成優、可、中、下4等級[21]。

1.2.2 青貯飼料發酵品質測定 指標測定:準確稱取混合均勻的新鮮樣品20.0 g于帶蓋的聚乙烯樣品瓶中,立即加入180 mL去離子水,并用封口膜封口,蓋緊瓶蓋,放入4℃的冰箱中浸提24 h,期間搖晃數次,24 h后4層粗紗布過濾,用雷磁PHS-3C精密pH計測定pH(上海精密科學儀器有限公司)[22]。將上述濾液經濾紙過濾后再通過0.45 μ m微孔濾膜,使用SHIMADZE-10A型高效液相色譜分析乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量,色譜柱:Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 30mm×8mm,檢測器:SPD-M10AVP,流動相:3 mmol/L高氯酸,流速:1 mL/min;柱溫50℃,檢測波長210 nm,進樣量5 μ L[23]。另取1份上清液參照馮宗慈[24]改良的苯酚-次氯酸鈉比色法測定青貯飼料中的氨態氮含量。

評定方法:考慮到內蒙古的青貯飼料均為常規青貯,所以采用德國費氏評分法,以青貯飼料中乳酸、乙酸、丁酸占總酸的比例為基礎來評價青貯飼料的品質。其得分數與青貯質量的關系為:0～20分為極差;20～40分為差;40～60分為可;60～80分為良;80～100分為優[25]。

1.2.3 青貯飼料化學成分 干物質(dry matter,DM)含量用烘箱干燥法測定;使用微型植物樣品粉碎機粉碎原料,過40目篩,采用索氏浸提法測定粗脂肪(ether extract,EE)的含量,灼燒法測定粗灰分(ash,Ash)的含量,范氏法(Van Soest)測定中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗滌纖維(acidic detergent fiber,ADF)[26]含量,杜馬斯燃燒法測定粗蛋白質(crude protein,CP)[27]含量,蒽酮-硫酸法測定可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate,WSC)[28]含量。

1.3 統計分析

采用SAS學生版8.0軟件中的GLM程序對數據進行方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 內蒙古青貯飼料種類

青貯飼料的質量品質受到各種條件的影響與限制,品質好的青貯飼料不僅受到青貯原料中水分、可溶性碳水化合物和葉圍微生物的影響,而且受到青貯設備、青貯時間以及青貯調制條件等因素的影響。經分析,內蒙古青貯設備、青貯時間以及青貯調制條件對青貯飼料的品質均無顯著(P<0.05)影響,而只有青貯飼料種類對青貯飼料的質量品質產生顯著(P<0.05)影響。

調查發現,內蒙古的青貯飼料主要以全株玉米青貯和玉米秸青貯飼料為主(表1),在烏蘭察布市涼城縣和赤峰市林西縣出現以甜菜為原料的青貯飼料,另外還有一些農作物秸稈的混和青貯方式以及以農業副產品如番茄皮和酒糟等為原料的青貯飼料。各類青貯原料品種均采用本地常見品種,其中青貯專用型玉米品種主要以英紅、東陵白和中北410為主;而玉米秸青貯的原料品種則因內蒙古東西部區的氣候條件差異而多種多樣,但主要是籽實類玉米品種;甜菜類青貯主要為甜菜的副產品,如甜菜葉、甜菜渣、甜菜下腳料等。所有的青貯飼料均未加入添加劑。青貯設備主要有青貯壕和青貯窖2種形式,其規格均因養殖規模而定,一般大型養殖場和大養殖戶采用壕貯的方式較多,而小養殖戶則多采用窖貯的方式。青貯時間主要依據當地氣候條件以及品種的成熟期而定,內蒙古一般在9和10月進行青貯,全株玉米青貯一般在9月中旬,玉米秸青貯在9月下旬和10月上旬,甜菜類青貯在10月上旬進行青貯,此時青貯專用型玉米處于乳熟末期至蠟熟前期,而玉米秸青貯則是在收獲籽實后盡量保證植株存有較多綠葉的情況下進行青貯,且西部區調制青貯的時間較東部區晚5～10 d。

2.2 青貯飼料的質量品質

2.2.1 青貯飼料的感官評定 內蒙古青貯飼料感官評定效果較好,全株玉米青貯飼料未發現霉變現象,且氣味、質地以及色澤均符合優等青貯標準;玉米秸青貯飼料質地略差,水分含量少,較松散,色澤為黃褐色和黃色,其中6%的玉米秸青貯飼料存在不同程度的霉變現象,其色澤為褐色到黑褐色,有粘手現象和腐敗氣味;甜菜類青貯的含水量較大,無異味,無結塊和發粘現象,其色澤呈淺黃色或白色;一些混貯如油菜秸和麥秸混和青貯飼料出現霉變現象,色澤呈黑褐色,有粘手感覺,氣味難聞。根據德國農業協會感官評定方法,對內蒙古各盟市采集的全部青貯樣品進行感官評分,其中等級為1級的樣品占51%,等級為2級的占44%,5%為等級3和4級的青貯樣品。

2.2.2 青貯飼料發酵品質 內蒙古各盟市青貯飼料發酵品質差異較大,但總體表現較好,內蒙古青貯飼料pH值為4.28,乳酸占總酸含量為78.10%,丁酸占總酸1.25%,氨態氮占總氮8.70%,但是各指標的測定范圍較大,這主要是由青貯種類的差異所致(表2)。

表1 內蒙古青貯飼料種類Table 1 The variety of silage in Inner Mongolia

表2 青貯飼料發酵品質Table 2 The fermentation quality of the silage

甜菜類青貯飼料的pH和氨態氮含量較其他2類要高,但是經分析,不同青貯飼料的pH和氨態氮含量無顯著差異;全株玉米青貯中的乳酸含量顯著高于玉米秸青貯和甜菜類青貯(P<0.05);全株玉米青貯的乙酸含量較其他2類青貯飼料中的含量要低(P<0.05)(表3);玉米秸青貯飼料的丁酸含量顯著高于其他2類青貯飼料(P<0.05)。

表3 不同青貯飼料的發酵品質Table 3 The fermentation quality of different silage

2.2.3 青貯飼料的化學成分 飼料營養物質特性是限定動物生長發育所能利用的物質基礎,內蒙古青貯飼料的各營養成分含量(表4)符合合格青貯的標準,牧草、作物秸稈的營養物質能夠得到很好的保存,一些工農業副產品也可以得以有效利用,對開發飼料資源起著至關重要的作用。與其他保存飼草的方法相比有明顯的優勢。因各類青貯飼料原料營養成分含量不同所以測定結果范圍較廣。

表4 內蒙古青貯飼料化學成分Table 4 Chemical composition of silage in Inner Mongolia

不同青貯原料其營養含量各不相同,所以對發酵后青貯飼料的營養成分造成一定的影響。內蒙古3種青貯飼料的DM、EE、Ash無顯著差異(P>0.05)(表5);甜菜類青貯的CP極顯著(P<0.01)高于其他2種青貯飼料;玉米秸青貯飼料WSC的含量極顯著(P<0.01)低于其他2種青貯飼料;甜菜類青貯飼料中NDF和ADF顯著(P<0.05)低于玉米秸青貯中2種物質的含量(表5)。

表5 不同青貯飼料化學成分Table 5 Chemical composition of different silage

2.2.4 青貯飼料費氏評分 對內蒙古青貯飼料有機酸含量進行費氏評分,結果表明,內蒙古青貯飼料達到優良品質的青貯飼料為83%,極差和差青貯飼料占總樣品的9%(圖1),與感官評定結果基本相符。

對不同青貯飼料中有機酸進行費氏評分(表6)。全株玉米青貯飼料與甜菜類青貯飼料的質量品質評定結果均為優等,玉米秸青貯飼料的質量品質為良。

3 討論

圖1 內蒙古青貯飼料費氏評分Fig.1 Inner Mongolia silage Flieg score

3.1 青貯設備和時間

內蒙古的青貯技術宣傳范圍較廣,加上當地政府的扶持與技術部門的相應指導,使得內蒙古的青貯技術無論是青貯設備、青貯時間,還是青貯玉米的種植、收獲以及運輸貯存都得到很好的規范。所以,在調查中發現,內蒙古青貯飼料基本生產現狀在不受自然災害影響的基礎上,都能夠按照青貯的調制標準進行規范。國內青貯設備主要有青貯窖、青貯壕、青貯塔,還有塑料袋青貯、堆式青貯和拉伸膜裹包青貯。據調查,內蒙古青貯設備主要有青貯窖和青貯壕,一般小型養殖戶采用青貯窖的形式,大型養殖場采用壕貯的形式,其規格主要因養殖規模而定。我國目前雖然在大力推行全株玉米青貯,但是一部分養殖戶依然在調制與利用玉米秸青貯[29],內蒙古青貯種類與此相同。從內蒙古各盟市所采集的青貯樣品來看,全株玉米青貯在內蒙古推廣范圍較廣,同時有21%玉米秸青貯,養殖戶在玉米籽實成熟時,將玉米穗收獲后,在盡量保證植株存有較多新鮮莖葉的情況下調制青貯。有研究表明,青貯飼料發酵效果與青貯原料收獲時間密切相關,青貯玉米的收獲期對青貯飼料的營養價值、蛋白質利用率、消化率和潛在采食量等的影響最大[30]。青貯玉米秸一般在保留1/2的綠葉時青貯效果最佳,青貯專用型玉米則在乳熟末期到蠟熟前期進行青貯[31]。內蒙古各盟市青貯時間為9月,符合上述調制青貯的最佳時間。

表6 內蒙古不同青貯飼料發酵品質費氏評分Table 6 The Flieg score of fermentation quality of different silage in Inner Mongolia silage

3.2 青貯飼料的質量品質

青貯飼料的氣味、質地與色澤不僅與青貯原料有關,還受到青貯發酵代謝終產物的影響,感官特性與青貯飼料發酵好壞有直接關系。但是青貯飼料的感官評定方法受每個評分者的主觀因素影響較大,所以需要訓練有素的專業人員進行評分,但是作為最直接和簡便的評價方法,不失為一種快速而有實用意義的方法,內蒙古各盟市青貯飼料感官評定結果與發酵品質評定結果基本相符,說明青貯樣品在采集和運輸的過程中未發生變質。

發酵品質評定結果顯示,內蒙古青貯飼料83%達到優良水平,總體表現較好,各發酵品質指標和營養品質指標測定范圍均較廣,說明青貯樣品采集范圍廣,具有代表性。有研究表明,青貯飼料的pH并非是反映青貯飼料發酵品質優劣的指標,但是高pH值則會導致青貯飼料的有氧穩定性下降,致使其二次發酵能力增強。有研究表明,青貯飼料的pH為4.5以下說明青貯飼料品質良好[32]。據調查,內蒙古青貯飼料的pH測定范圍較大,但86%青貯樣品的pH為3.8～4.5,處于優良等級范圍。玉柱等[33]對青貯飼料的研究指出,乳酸占總酸的比例低于50%,而乙酸在總酸中的比例高于50%時屬于乙酸發酵類型,內蒙古地區青貯飼料中91%為乳酸發酵類型,只有7%的樣品為乙酸發酵類型,這主要是由于青貯原料所含微生物種類之間的差異所致。有研究報道,隨著青貯飼料中氨和丁酸的提高,奶牛對青貯飼料的采食率降低。玉米秸青貯飼料丁酸和氨態氮含量較高,嚴重影響青貯飼料的品質,由于丁酸和氨的作用,會使青貯飼料的氣味難聞,進而使得家畜對青貯飼料的采食量下降。玉米秸青貯飼料各營養成分含量與張文舉等[34]研究結論基本一致,但是與其他2類青貯飼料相比,品質要差,甚至出現了霉變現象,這與余汝華[35]研究結論一致。這主要是由于內蒙古的玉米秸青貯均是在玉米籽實收獲后進行,此時整個玉米植株大部分營養成分已經由營養體轉移到生殖體,從而導致玉米秸水分含量與供微生物生長的可溶性碳水化合物含量不足,進而導致其發酵后的質量品質顯著(P<0.05)低于其他2類青貯飼料。雖然與其他2類青貯飼料相比,玉米秸青貯飼料品質較差,但是,張海棠等[36]對玉米秸進行不同的處理后,用青貯、微貯、氨化與干玉米秸飼喂48頭改良去勢公牛育肥牛70 d,增重效果表明,青貯組的增重效果最好,經濟效益最高。孫小龍等[37]研究證明,用苜蓿與玉米秸進行混貯可以明顯提高玉米秸的飼用價值。所以有效地利用玉米秸進行青貯加工仍然是保存和開發飼料資源、發展“節糧型”畜牧業的有效手段。

限制飼料的飼養價值不僅決定于營養物質的含量,而且也取決于青貯飼料的發酵品質。內蒙古的全株玉米青貯飼料無論發酵品質還是營養品質均顯著優于玉米秸青貯飼料,較高的CP和WSC含量能夠提供奶牛營養和能量所需,較低的NDF和ADF可以改善奶牛的采食率和適口性。許慶方等[29]和王洋[38]的研究表明,全株玉米青貯飼料可以提高和改善飼草的營養品質,進而利于飼料的營養轉化。這主要是由于全株玉米青貯不僅含有營養豐富的玉米籽實,而且綠色植株含有合理的水分和較多的葉圍微生物利于微生物的生長代謝,經青貯后能夠保存大量的營養。

本研究結果表明,內蒙古出現的甜菜類青貯飼料的品質較好,其CP含量顯著(P<0.05)高于其他2種青貯飼料,NDF和ADF含量顯著(P<0.05)低于其他2種青貯飼料,各化學成分含量與于艷冬等[39]結論基本一致。大量研究表明,甜菜含水量高,不易青貯成功,易發生腐爛和霉變現象,但是調查中未出現此類現象,只有部分青貯飼料出現積水情況。甜菜是我國的主要糖料作物之一,目前我國甜菜種植的省(區)多達10余個,每年種植面積達45～60萬hm2,為甜菜渣的青貯加工提供了巨大的資源基礎,經工業制糖后的甜菜渣營養豐富,適口性好,是家畜良好的多汁飼料,但甜菜渣含水量較高,不能長期保存,尤其在高溫條件下易腐爛變質,加工成成型飼料雖保質期長,但投入大,成本高,我國現有條件下不能大面積推廣應用。有研究表明,甜菜經過青貯后,不僅可以提高奶牛的產奶量,還會去除牛奶的異味,因此青貯(尤其是添加劑青貯)成為長期有效保存甜菜渣營養物質的較好方法之一[40]。內蒙古每年種植面積就達到了10多萬hm2,在收獲和加工后還可獲得大量的甜菜莖葉、甜菜渣等副產品,可以對其進行發酵,從而達到保存營養物質與開發飼料資源的雙重作用。

4 結論

內蒙古青貯飼料生產技術基本規范,青貯品質較好,達到優良等級的青貯樣品占總樣品的83%。

全株玉米青貯飼料在發酵品質以及營養品質方面存在較明顯的優勢。玉米秸青貯飼料的質量較差,為了更有效的利用玉米秸稈等農作物秸稈資源,應該在育種和青貯調制工藝上進行更深入的研究。甜菜類青貯效果較好,發酵品質與全株玉米青貯相當,其營養品質較其他2類青貯飼料好,在內蒙古部分地區具有極大的開發潛力,應對其進行合理開發利用。

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