苜蓿與直穗鵝觀草混貯發酵品質研究

王 林，張慧杰，玉 柱，徐春城，孫啟忠

(1.中國農業科學院草原研究所，內蒙古 呼和浩特 010010；2.中國農業科學院研究生院，北京 100081；3.中國農業大學草地研究所,北京 100093；4.中國農業大學工學院，北京 100083)

紫花苜蓿(Medicagosativa)是世界種植面積最大的豆科牧草，富含蛋白質、維生素、礦物質等營養物質及異黃酮類和多種未知促生長因子，纖維中中性洗滌纖維(NDF)與酸性洗滌纖維(ADF)比例適宜[1-2]，在畜禽日糧中添加苜蓿草粉對畜禽的生長性能和畜產品品質均有良好的促進作用[1]，也是我國實施“糧-經-飼”三元結構調整、發展可持續奶牛業的首選飼料作物[3]。但在中國苜蓿主要種植區(內蒙古、新疆、甘肅、四川等地)，第2、3、4茬苜蓿刈割期正值雨季，頻繁的降水不利于苜蓿干草調制[4]。而青貯則不受氣候影響，但由于苜蓿蛋白質含量高，可溶性碳水化合物含量低，緩沖能高，附著乳酸菌數目少，所以很難達到最佳發酵狀態。關于苜蓿青貯技術，已進行了大量的研究，如添加發酵液、乳酸菌制劑和酶制劑等[5-6]，但基本都是在試驗室內進行基礎性和理論性的研究，推廣應用難度較大。

直穗鵝觀草(Roegneriaturczaninovii)是禾本科多年生牧草，分布于我國東北、華北北部、西北等地區[7]，成熟期株高120～125 cm，鮮干草產量分別為22 263.0和12 024.4 kg/hm2，為馬、牛和羊所喜食，但粗蛋白(CP)含量較低，難以滿足動物對高蛋白的需求，且高含量的NDF、ADF影響動物適口性[8]。目前直穗鵝觀草主要用于調制干草，但在調制過程中營養損失嚴重。經測定直穗鵝觀草營養生長期水分含量為50%左右，可溶性碳水化合物(WSC)含量為5.49%，緩沖能值為232.72 mE/kg(以干物質為基礎)，為宜貯型牧草，但國內外對直穗鵝觀草青貯研究報道較少。本研究通過與苜蓿混合青貯來確定兩種牧草最佳青貯比例，以期為當地青貯提供理論依據與技術支持。

1 材料與方法

1.1試驗地概況 試驗地位于內蒙古赤峰市林西縣(117°38′ E，43°14′ N，海拔900 m)，氣候類型為溫帶大陸性季風氣候，年均氣溫4.2 ℃，年均降水量379.7 mm，年均無霜期125 d，土壤類型為栗鈣土，有機質1.02%，速效磷為50.07 mg/kg，速效鉀為160.73 mg/kg，pH值為7.2。

1.2青貯原料 調制青貯原料分別為生長6年的甘農3號紫花苜蓿的第2茬初花期和生長3年的直穗鵝觀草的第2茬營養生長期。

1.3試驗設計 苜蓿和直穗鵝觀草混貯比例分別為10∶0、7∶3、5∶5、3∶7和0∶10，共5個處理，每個處理3個重復。

1.4青貯調制 試驗于2009年8月25日在內蒙古林西縣草原站良種場進行。將苜蓿、直穗鵝觀草鍘切為長度2 cm左右，按混貯設計比例進行稱樣混勻，裝入聚乙烯青貯袋并抽氣密封，每袋200 g，避光室溫條件下貯藏45 d進行發酵品質和營養成分分析，取500 g青貯原料晾曬至水分為20%～40%，取100 g保存在無菌袋中，置于冰盒，帶回實驗室盡快進行營養成分及微生物分析。

1.5測定指標與方法

1.5.1感官評定 采用德國農業協會(Deutche Lan Dwirtschafts Geseutschaft)評分法，根據嗅覺、結構、色澤3項進行評分，滿分為20分，16～20分為優良，10～15分為尚好，5～9分為中等，0～4分為腐敗[9]。

1.5.2試驗室評定 采用105 ℃烘干法測定干物質(DM)含量[10]；杜馬斯燃燒法測定CP含量[10]；濾袋法測定NDF和ADF含量[11]；索氏提取法測定粗脂肪(EE)[11]；采用550 ℃灼燒法測定粗灰分(Ash)含量[12]。蒽酮-硫酸比色法測定WSC含量[13]；鹽酸、氫氧化鈉滴定法測定緩沖能值(BC)[14]；濕消化法測定鈣(Ca)和鉀(K)含量[15]，鉬銻抗比色法測磷(P)含量[16]，pH計測定pH值[17]，高效液相測定有機酸含量[18]，苯酚-次氯酸比色法測定氨態氮(NH3-N)含量[19]，平板涂布法測定微生物含量[20]。

1.6青貯飼料發酵品質評價 采用費氏青貯飼料評分方案[21]。根據青貯飼料中乳酸、乙酸、丁酸分別占總酸含量確定單項得分，3個單項得分相加得總分，滿分為100分，根據這個評分，將青貯飼料品質分為優(80分以上)、良(61～80分)、中(41～60分)、差(21～40分)、劣(0～20分)5個級別。

1.7統計分析 采用EXCEL對原料特性、感官品定及品質評分數據進行整理和分析，采用SAS8.0軟件中的GLM(general linear models)程序對營養成分及發酵品質試驗結果進行方差分析和Duncan多重比較。

2 結果

2.1青貯原料特性 成功獲得優質青貯飼料不僅需要適宜的水分含量，還應有足夠的WSC及乳酸菌數，研究表明，水分含量應控制在55%～65%，新鮮材料WSC含量為25～35 g/kg，乳酸菌要求材料草每克鮮草105個以上，是成功青貯的最低限度。本研究中，苜蓿WSC(4.02%)較低，BC(431.88 mE/kg)較高，直接青貯難以獲得優質的青貯飼料；直穗鵝觀草WSC(5.49%)較高，BC(232.72 mE/kg)較低，適宜青貯(表1)。

表1 苜蓿與直穗鵝觀草不同比例混貯原料特性

2.2感官評價 苜蓿單貯具有較輕的丁酸味，芳香味較弱，莖葉結構保持較差，色澤為淡黃色，青貯效果感官評定為中等，為三級；3∶7處理青貯效果為中等；直穗鵝觀草單貯、7∶3和5∶5處理青貯效果感官評定優良，為一級，但5∶5和7∶3處理色澤較直穗鵝觀草單貯稍差(表2)。

2.3營養成分分析 苜蓿單獨青貯后DM和NDF含量提高，EE、CP、WSC、ADF、Ash含量降低，Ca、P、K含量青貯前后基本保持穩定；直穗鵝觀草單獨青貯后DM、CP、NDF、ADF、Ash含量均有不同幅度的提高，WSC和EE含量降低，Ca、P、K含量青貯后變化幅度較小；3個混貯處理CP、Ca含量高于直穗鵝觀草單貯，而低于苜蓿單貯，DM、NDF、ADF含量高于苜蓿單貯，而低于直穗鵝觀草單貯(表1、表3)。

表2 苜蓿與直穗鵝觀草不同比例混貯的感官評定

表3 苜蓿與直穗鵝觀草不同比例混貯的營養成分 %

2.4發酵品質分析 隨著直穗鵝觀草在混貯比例中的提高，pH值較苜蓿單貯顯著降低(P<0.05)，混貯處理乳酸占總酸含量顯著高于苜蓿單貯，而顯著低于直穗鵝觀草單貯；乙酸占總酸含量除3∶7處理較苜蓿單貯提高外，其他兩個混貯處理較苜蓿有所降低，直穗鵝觀草單貯乙酸未產生；丙酸占總酸含量低于兩種牧草單貯，其中3∶7處理丙酸占總酸含量最低，為10.17%；丁酸占總酸含量只有苜蓿單貯較高，其他處理含量較少；氨態氮占總氮含量以苜蓿單貯最高，為6.85%，直穗鵝觀草單貯最低，為2.73%，混貯處理氨態氮占總氮含量接近直穗鵝觀草單貯(表4)。

直穗鵝觀草單貯總分97分，青貯發酵品質優；苜蓿單貯總分37分，青貯發酵品質差；各混貯處理青貯發酵品質為良(表4)。

表4 苜蓿與直穗鵝觀草不同比例混貯的氨態氮和有機酸含量及發酵品質評分

2.5微生物分析 苜蓿單獨青貯后乳酸菌、好氧細菌數較苜蓿原料均提高，酵母和大腸桿菌較苜蓿原料降低(表1、5)；直穗鵝觀草單獨青貯乳酸菌數較直穗鵝觀草原料提高，酵母、好氧細菌、大腸桿菌較直穗鵝觀草原料較低；混貯處理乳酸菌和酵母數高于苜蓿和直穗鵝觀草單貯，好氧細菌各處理之間無明顯差異，大腸桿菌以苜蓿單貯和3∶7處理最低，為3.3 lg cfu/g。

表5 苜蓿與直穗鵝觀草不同比例混貯的微生物含量 lg cfu/g

3 討論

3.1直穗鵝觀草與苜蓿混合青貯 由于苜蓿中可溶性碳水化合物含量低，水分含量、粗蛋白、緩沖能高等特點，直接青貯難以獲得優質的青貯飼料，而直穗鵝觀草水分含量和粗蛋白及緩沖能較低，且可溶性碳水化合物含量能夠達到獲得優質青貯的條件，直穗鵝觀草附著的乳酸菌(2.04 lg cfu/g)比苜蓿(1.00 lg cfu/g)高一個數量級，而在青貯飼料的發酵過程中，環境中的微生物起重要的作用[22]。附著在牧草表面上的微生物和牧草種類、牧草的枯萎及牧草的成熟度等有關[23]，在本研究中，直穗鵝觀草屬禾本科牧草，附著的微生物較豆科牧草紫花苜蓿多，這與Kung和Ranjit[24]報道的相一致，所以將苜蓿與直穗鵝觀草混合青貯來調制優質飼料是可行的。本研究證實，直穗鵝觀草與苜蓿混合青貯有效地克服了直穗鵝觀草單獨青貯營養價值低和苜蓿單獨青貯發酵品質差的弊端，能解決農牧民青貯兩難的問題。

3.2混貯比例對青貯飼料營養價值的影響 在獲得優質青貯飼料的條件下，青貯后營養價值最值得農牧民及奶牛養殖企業關心。目前，一些研究一味追求高發酵品質，而且獲得優質青貯飼料判定標準基本是基于發酵品質方面的指標來判定，忽視了營養價值。由于青貯后在發酵的過程中營養成分損失較多，如粗蛋白，青貯后因霉菌繁殖，大量蛋白質降解為對動物生殖生理健康有害的氨態氮，嚴重影響了青貯后飼料的營養價值，難以滿足奶牛對高蛋白飼料的需求。許慶方等[25]在研究苜蓿青貯時，發現與青貯的原料相比，青貯中的真蛋白含量下降，只占總氮的60%～80%，甚至更少。隨著青貯時間的延長，蛋白質的損失率增加。在本研究中，直穗鵝觀草可溶性碳水化合物為5.49%，緩沖能232.72 mE/kg，屬禾本科易青貯型牧草，同不易青貯的豆科紫花苜蓿混合，提高了青貯原料的可溶性碳水化合物，降低了青貯原料的緩沖能，青貯后快速降低青貯飼料的pH值，有效抑制不良微生物繁殖，進而抑制粗蛋白分解，獲得高蛋白飼料。本研究中苜蓿青貯后粗蛋白含量降低，而直穗鵝觀草青貯后粗蛋白含量增加，可能是由于苜蓿青貯乳酸含量生成較少，pH值較高，而未能有效抑制有害微生物的生長和繁殖，導致大量粗蛋白降解，這與青貯后氨態氮占總氮含量較高相對應。

中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維是反映纖維品質好壞的最有效的指標[26]。本研究中直穗鵝觀草的中性洗滌纖維、酸中性洗滌纖維含量(65.16%，42.40%)較苜蓿(39.55%，25.27%)高，由于兩種牧草青貯后的互作效應，混貯中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量高于苜蓿單貯而低于直穗鵝觀草單貯。酸性洗滌纖維與動物消化率呈負相關，是指示飼草能量的關鍵，其含量越低，飼草的消化率越高，飼用價值越大[26]，混貯處理與直穗鵝觀草單貯飼料相比，混貯后中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量降低，改善了飼料營養價值，這與高登義的[27]研究結果相一致。苜蓿與直穗鵝觀草青貯前后鈣、磷、鉀含量未有明顯變化，表明青貯對飼料中的鈣、磷、鉀影響較小，這與Adams[28]研究結果相一致，苜蓿青貯前后鈣∶磷為11∶1，直穗鵝觀草青貯前后為3.8∶1，3個混貯處理(7∶3、5∶5、3∶7)青貯后鈣∶磷分別為7.6∶1、7.1∶1、5.4∶1，均高于飼料最佳鈣∶磷(2∶1)，這與Rezari等[29]研究結果相一致。鈣∶磷不僅與牧草種類有關，還與土壤、氣候、生育期和季節有關[30]，各處理鉀含量為74 g/kg左右，高于瘤胃需求上限(30 g/kg)[28]。

3.3混貯比例對青貯飼料發酵品質的影響 青貯飼料中pH值受到不同牧草不同化學成分的影響[31]，同時還與青貯時牧草本身的含水量有關，豆科牧草含可溶性碳水合物低(約占鮮草的9%～11%)，用于發酵的底物較少，因此青貯時pH值下降速度較可溶性碳水化合物相對高的禾本科牧草慢[32]。禾本科牧草的緩沖力一般比豆科牧草的低[33]，植物本身的緩沖性能對青貯pH值變化的影響較大，緩沖能越高pH越高。本研究隨直穗鵝觀草在混貯比例中提高pH值呈降低趨勢，3∶7混貯處理pH值為4.38，接近直穗鵝觀草單貯，可能是原料直穗鵝觀草含水量及緩沖力較低所致，這說明在苜蓿中添加直穗鵝觀草能降低青貯的pH值，混貯后乳酸占總酸含量顯著低于直穗鵝觀草單獨青貯(P<0.05)而顯著高于苜蓿單獨青貯(P<0.05),混貯處理乙酸含量占總酸含量隨直穗鵝觀草在混貯比例中的提高呈增加趨勢， 3∶7混貯處理最高，為33.9%，而丙酸占總酸含量隨直穗鵝觀草在混貯比例中的提高呈降低趨勢，丁酸含量以苜蓿單獨青貯最高，為4.99%，輕微霉變，顯著高于其他各處理，表明混合青貯能夠獲得優質青貯飼料。

氨態氮與總氮的比值被廣泛用于衡量青貯好壞的重要指標,比值越大,說明氨基酸和蛋白質分解越多，青貯質量越差。青貯中氨態氮含量不僅與青貯發酵過程有關，還受牧草種類及牧草化學成分含量的影響[34-35]，低pH值可以有效地抑制蛋白酶活性[36]。本研究中3個混貯處理氨態氮占總氮含量顯著低于苜蓿單貯，苜蓿單貯氨態氮占總氮含量為6.85%，而混貯的氨態氮占總氮含量約為3.00%，降低了近56.21%，有效克服了苜蓿單貯青貯粗蛋白大量分解的弊端，確保了飼料蛋白含量，提高了飼料的營養價值。

4 結論

兩種牧草青貯后干物質含量提高，苜蓿粗蛋白、酸性洗滌纖維含量相對減少，直穗鵝觀草粗蛋白、中性洗滌纖維、酸中性洗滌纖維含量相對增加，青貯對鈣、磷、鉀含量影響較小；苜蓿單貯有輕微霉變現象，直穗鵝觀草青貯后發酵品質較好。兩者混貯營養價值和發酵品質居于兩者單獨青貯之間，混合青貯飼料中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量較直穗鵝觀草單貯降低，在苜蓿中添加直穗鵝觀草可顯著降低混貯飼料中的pH值，有效地抑制蛋白酶活性，降低蛋白分解，保證了飼料高蛋白的營養價值，3個混貯處理發酵品質評定為好，達到優良青貯飼料標準。

[1]李改英,陳玉霞,廉紅霞,等.苜蓿青貯品質評定指標體系及測定方法的概述[J].草業科學,2010,27(8):151-154.

[2]劉振宇,玉柱,劉忠寬,等.無機鹽添加劑對窖貯紫花苜蓿品質的影響[J].草業科學,2010,27(10):154-159.

[3]徐春陽,蔣慶余,劉增清,等.發展奶牛的朝陽產業[C].哈爾濱:中國奶牛協會2008年年會,2008:96-97.

[4]余成群,榮輝,孫維,等.干草調制與貯存技術的研究進展[J].草業科學,2010,27(8):143-150.

[5]Mitsuaki O,Eui K,Hirohomi Y.A method of making good quality silage from direct cut alfalfa by spraying previously fermented juice[J].Animal Feed Science and Technology,1997,66:129-137.

[6]Pes J,Migdal W.Effect of lactic acid bactefial inoculant with enzyme and rolled barley additive on the chemical eomposition and protein degradation of alfalfa silage[J].Biotechnology in Animal Husbandry,2002,18：33-44.

[7]中國科學院內蒙古寧夏綜合考察隊.內蒙古植被[M].北京:科學出版社,1985:318-319.

[8]孫啟忠,趙淑芬,馮志茹.優良牧草——直穗鵝觀草[J].青海畜牧獸醫雜志,2007,37(5):45.

[9]Zhu Y,Nishino N,Kishida Y.Ensiling characteristics and ruminal degradation of Italian ryegrass and lucerne silages treated with cell wall-degrading enzymes[J].Science，1999，79(14):1987-1992.

[10]郭望山，孟慶翔.杜馬斯燃燒法與凱氏法測定飼料含氮量的比較研究[J].畜牧獸醫學報,2006,37(5):464-468.

[11]張麗英.飼料分析及飼料質量檢測技術[M].北京:中國農業大學出版社,2003:46-75.

[12]單貴蓮,薛世明,徐柱,等.不同調制方法紫花苜蓿干燥特性及干草質量的研究[J].草業學報,2008,17(4):56-60.

[13]Mcdonald D,Henderson A R.Determination of water-soluble carbohydrates in grass[J].Journal of The Science of Food and Agriculture,1964,15:395-398.

[14]Pauly T M,Lingv P.Effects of mechanical forage treatmentand surfactants on fermentation of grass silage[J].Acta Agriculturae Scandinavica,1999,49:1-9.

[15]中國農業科學院草原研究所.中國飼用植物化學成分及營養價值表[M].北京:農業出版社,1990:213-214.

[16]孔慶馥,白云龍.中國飼用植物化學成分及營養價值表[M].北京:農業出版社,1990:213-215.

[17]許慶方.影響苜蓿青貯品質的主要因素及苜蓿青貯在奶牛日糧中應用效果的研究[D].北京:中國農業大學,2005.

[18]許慶方,周禾,玉柱,等.貯藏期和添加綠汁發酵液對袋裝苜蓿青貯的影響[J].草地學報,2006,14(2):129-133.

[19]Broderica G A,Kang J H.Automated simultaneous determination of ammonia and amino acids in ruminal fluid and in vitro media[J].Journal of Dairy Science,1980,33:64-75.

[20]Selmer I.Enzymes as silage additives for grass clover mixtures[J].Grass and Forage Science,1994,49:305-315.

[21]楊曉亮.發酵TMR粗飼料配方優化研究[D].蘭州:甘肅農業大學,2009.

[22]黃俊,韓銘海,陳小娥,等.新型微生物飼料添加劑的開發及應用效果研究[J].飼料工業,2003,24(3):40.

[23]張大偉,陳林海,朱海霞,等.青貯飼料中主要微生物對青貯品質的影響[J].飼料研究,2007(3):65-68.

[24]Kung L J,Ranjit N K.The effect ofLactobacillusbuchneriand other additives on the fermentation and aerobic stability of barley silage[J].Journal of Diary Science,2001,84:1149-1155.

[25]許慶方,張翔,崔志文,等.苜蓿青貯的營養價值[C].鄭州：中國草學會飼料生產委員會2007年會暨第十四次學術研討會,2007：221-225.

[26]李向林,張新躍,唐一國,等.日糧中精料和牧草比例對舍飼山羊增重的影響[J].草業學報,2008,17(2):43-47.

[27]高登義.青貯沙打旺牧草試驗研究結果[J].吉林畜牧獸醫,2003,20:31-37.

[28]Adams R S.Prevention and control of nitrate toxicity in cattle[EB/OL].(2011-1-28)[2011-8-28].http://www.extension.org/pages/11061/prevention-and-control-of-nitrate-toxicity-in-cattle/print/.

[29]Rezaei J,Rouzbehana Y,Fazaeli H.Nutritive value of fresh and ensiled amaranth (Amaranthushypochondriacus) treated with different levels of molasses[J].Animal Feed Science and Technology， 2009,151:153-160.

[30]Alfaro M A,Martinez A,Ramirez R,etal.Yield and chemical composition of the vegetal parts of the amaranth (AmaranthushypochondriacusL.) at different physiology stages[J].Archivos Latinoamericanos de Nutricion,1987,37(1):108-121.

[31]Shao T,Noriko O.Fermentation quality of forage oat (AvenasativaL.) silages treated with prefermented juices,sorbic acid,glucose and encapsulated-glucose[J].Journal of Faculty of Agriculture,Kyushu University,2003,47(2):341-349.

[32]郭旭生,丁武蓉,玉柱.青貯飼料發酵品質評定體系及其新進展[J].中國草地學報，2008,30(4)：100-106.

[33]張秀芬.飼草飼料加工與貯藏[M].北京:農業出版社,1991.

[34]Kaiser E,Weib K,Krause R.Beurteilung skriterien fur die quality on grass silage[J].Proceedings of the Society for Nutritional Physiology,2000(9):94-101.

[35]萬里強,李向林,何峰,等.苜蓿含水量與添加劑組分濃度對青貯效果的影響研究[J].草業學報,2007,16(2):40-45.

[36]Fairbairn R,Alli I,Baker B E.Proteolysis associated with the ensiling of chopped alfalfa[J].Journal of Diary Science,1998,71(1):152-158.