高丹草與黑麥草適宜混貯比例研究

尤思涵， 都 帥， 周忠義， 格根圖， 宛 濤， 賈玉山*

(1. 內蒙古農業大學草原與資源環境學院， 內蒙古 呼和浩特 010019； 2. 浙江大學動物科學學院， 飼料科學研究所， 浙江 杭州，310058； 3. 內蒙古牙克石市草原站, 內蒙古 牙克石 022150)

高丹草(Sorghumbicolor×Sorghumsudanense)為一年生禾本科牧草，雜種優勢突出，分蘗能力強，適應性強，產量高且具有良好的適口性和飼用價值[1]。目前，刈割后直接飼喂是高丹草的主要利用方式，但直接飼喂飼用周期短，易造成大量浪費，而調制青貯能有效保存其營養物質并延長使用時間[2]。黑麥草(LoliumperenneL.)為一年生或多年生禾本科牧草，生長快、分蘗多，飼用價值高，各種家畜均喜采食[3]。黑麥草產量較高，在滿足家畜生產需求的同時仍有部分剩余可以利用。由于黑麥草本身特性和氣候條件等原因，調制青貯成為黑麥草的最佳利用方式之一[4]。但黑麥草刈割后水分含量較高(>80%)，直接青貯不易成功，采取萎蔫處理在降低水分含量的同時還會造成營養物質大量流失，進而降低青貯飼料發酵品質。青貯利用乳酸菌在厭氧條件下發酵產生乳酸，降低pH值，抑制不良微生物生長，使飼草中營養物質得以保存，是飼草保存的重要方式。混合青貯可以綜合兩種或多種牧草的優良特性，既能克服單獨青貯牧草的缺點，又能提高飼用價值，已作為改善飼草營養品質和提高飼用價值的有效手段被廣泛應用[5-6]。研究發現苜蓿、花生秧及黑麥草等牧草本身特性(如蛋白質含量高、附著乳酸菌數量少及發酵能力較弱等)會導致青貯難以成功[7]，蕎麥與全株玉米、花生秧與全株玉米混合青貯時，水分含量適中，可利用碳水化合物含量較高，為乳酸菌發酵提供了優良底物，促進了發酵，提高了青貯發酵品質[8-9]。此外，飼用大豆與全株玉米/高粱、苜蓿與玉米秸稈、多年生黑麥草與青稞秸稈混合青貯與單獨青貯相比，不僅改善了發酵品質，還提高了營養品質和飼用價值[5,10-11]。

目前，關于混合青貯已有諸多研究，但通過混合青貯解決高丹草單獨青貯蛋白質含量較低和黑麥草單獨青貯水分含量較高的問題未見相關報道。本研究將高丹草與黑麥草進行混合青貯，分析混合比例對青貯飼料營養成分、發酵品質、微生物數量和營養物質體外消化率的影響，通過混合青貯篩選適宜比例，改善青貯發酵品質，為高丹草和黑麥草混合青貯提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

高丹草(‘冀草一號’)和黑麥草(‘綠色精神’)來自內蒙古農業大學牧草試驗基地，高丹草收獲期為臘熟期，黑麥草為第5茬孕穗期。兩種青貯原料營養成分及微生物組成如表1所示。

表1 青貯原料營養成分和微生物數量

1.2 試驗設計

試驗采用完全隨機區組設計，設置5個處理組，高丹草和黑麥草鮮物質比例分別為10∶0，7∶3，5∶5，3∶7和0∶10(A，B，C，D，E)。高丹草和黑麥草切短至1～2 cm，按比例充分混合均勻后裝填至聚乙烯青貯袋，每袋150 g，用真空封口機密封，室溫下避光存放，每種處理5包。

1.3 測定指標及方法

青貯60 d時開袋測定常規營養成分、發酵品質、主要微生物數量和營養物質體外發酵特性。

1.3.1常規營養成分測定 干物質(Dry matter,DM)采用烘干法測定。可溶性碳水化合物(Water-soluble carbohydrates,WSC)采用蒽酮比色法測定[12]。粗蛋白質(Crude protein,CP)使用FOSS Kjeltec8400全自動凱氏定氮儀測定。酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber,ADF)和中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber,NDF)使用Ankom 220型纖維分析系統進行測定[13]。

1.3.2發酵品質測定 青貯樣品浸提液pH值使用酸度計測定。使用高效液相色譜測定乳酸(Lactic acid,LA)、乙酸(Acetic acid,AA)、丙酸(Propionic acid,PA)和丁酸(Butyric acid,BA)含量，并計算乳酸/乙酸(LA/AA)。氨態氮(Ammonia nitrogen,NH3-N)含量采用苯酚-次氯酸比色法測定[14]。

1.3.3微生物數量及多樣性測定 10 g青貯樣品和90 mL無菌水用勻質拍打器拍打2 min，稀釋梯度分別為10-1，10-2，10-3，10-4和10-5，采用平板計數法計算微生物數量[15]。乳酸菌在乳酸菌固體(De Man,Rogosa and Sharpe，MRS)培養基30℃厭氧培養48 h計數；酵母菌和霉菌在馬鈴薯葡萄糖瓊脂(Potato Dextrose Agar，PDA)培養基30℃培養72 h計數；大腸菌群在大腸菌群液體顯色(Blue Light Broth Agar，BLB)培養基30℃培養48 h計數；一般好氧性細菌在營養瓊脂(Nutrient Agar，NA)培養基30℃培養48 h計數。

1.3.4營養物質體外消化率的測定 采用一級離體消化試驗法，人工瘤胃培養液的配制參照Tilley等的方法[16]。選取3只體重接近且安裝永久性瘤胃瘺管的內蒙古半細毛羊成年羯羊，用于瘤胃內容物的采集，基礎日糧精料和青干草分別為70%和30%，自由飲水，單籠飼養。使用ANKOM Daisy Incubator儀器進行體外消化試驗，干物質體外消化率(Invitrodry matter digestibility,IVDMD)和中性洗滌纖維體外消化率(Invitroneutral detergent fiber digestibility,IVNDFD)計算公式如下[17]：

IVDMD%=[(M1—M2)/M1]×100

式中：M1為放入發酵玻璃罐培養底物的DM質量；M2為發酵殘渣DM質量；

IVNDFD(%)=[(NDF1×M1—NDF2×M2)/NDF1×M1]×100

式中：NDF1為發酵前樣品NDF含量；NDF2為發酵后殘渣中NDF含量。

1.4 數據處理

試驗數據利用Excel 2007進行初步整理；利用SigmaPlot 12.5進行相關圖表的繪制；利用SAS 9.0統計軟件進行方差分析，P<0.05作為差異顯著的判斷標準。

2 結果與分析

2.1 高丹草與黑麥草混合青貯對營養品質的影響

高丹草與黑麥草混合青貯對營養成分的影響如表2所示。本研究中，ADF和NDF含量在青貯60 d時均隨黑麥草比例的增加而呈下降趨勢;C，D，E組ADF含量顯著低于A和B組(P<0.05)；NDF含量同樣表現出下降趨勢，且各處理組間差異顯著(P<0.05)。青貯飼料中CP含量隨著黑麥草比例的增加呈上升趨勢，各處理組間差異顯著(P<0.05)。在混合青貯中，D組ADF和NDF含量顯著低于B和C組(P<0.05)，而CP含量顯著高于B和C組(P<0.05)。因此，從營養成分的角度考慮，D組在混合青貯中效果較好。

表2 高丹草與黑麥草混合比例青貯對常規營養成分的影響

2.2 高丹草與黑麥草混合青貯對發酵品質的影響

高丹草與黑麥草混合青貯對發酵品質的影響如表3所示。隨著黑麥草比例的增加，青貯飼料中DM含量顯著下降(P<0.05)。pH值是反應青貯發酵品質的一項關鍵指標。青貯60 d時，高丹草和黑麥草單獨青貯pH值均為4.40，顯著高于混合青貯(P<0.05)；B，C，D組pH值無顯著差異。混合青貯改變了單種牧草原料中乳酸菌的種類和數量，導致混合后青貯pH值顯著降低(P<0.05)。LA含量隨著黑麥草所占比例的增加呈上升趨勢，D組中LA含量達到最大值，顯著高于A,B,C組(P<0.05)，但與黑麥草單獨青貯相比差異不顯著；E組AA含量最低，C組含量最高，差異顯著(P<0.05)；E組LA/AA顯著高于其他各處理(P<0.05)，A組LA/AA最低；C和D組PA含量顯著高于其他處理(P<0.05)，但兩組間無顯著差異；A組NH3-N含量最高，E組最低，各處理差異顯著(P<0.05)。在混合青貯組合中，D組LA含量和LA/AA顯著高于B和C組(P<0.05)，而NH3-N含量顯著低于B和C組(P<0.05)，表明D組發酵效果較好，蛋白質降解少。

表3 高丹草與黑麥草混合比例青貯對發酵品質的影響

2.3 高丹草與黑麥草混合青貯對微生物數量的影響

高丹草與黑麥草混合青貯對微生物數量的影響如表4所示。青貯60 d時，B，C，D組乳酸菌數量顯著高于A和E組(P<0.05)，其中A組乳酸菌數量最少，顯著低于其他各組(P<0.05)。在酵母菌和一般好氧性細菌數量方面，A組數量顯著低于其他各處理(P<0.05)，B和D組酵母菌數量較高，E組一般好氧性細菌數量較高。大腸菌群和霉菌在青貯60 d時均未被檢測到。

表4 高丹草與黑麥草混合比例青貯對微生物數量的影響

2.4 高丹草與黑麥草混合青貯對體外發酵特性的影響

本研究中，隨著高丹草比例的減少和黑麥草比例的增加，混合青貯飼料IVDMD和IVNDFD呈上升趨勢。高丹草單獨青貯時IVDMD和IVNDFD最低，黑麥草單獨青貯時IVDMD和IVNDFD最高，A和E2組IVDMD和IVNDFD差異顯著(P<0.05)；B，C，D組混合青貯IVDMD和IVNDFD顯著高于高丹草單獨青貯(P<0.05)，顯著低于黑麥草單獨青貯(P<0.05)。在混合青貯組合中，D組IVDMD顯著高于B和C組(P<0.05)，但3組間IVNDFD無顯著差異。

圖1 高丹草與黑麥草混合青貯對體外發酵特性的影響

3 討論

3.1 高丹草與黑麥草混合青貯對營養品質的影響

營養成分是反映飼草飼用價值的重要指標。NDF是目前反映纖維質量的最有效指標，其含量是估測家畜日糧精粗比的重要評判標準；ADF是飼料能量的關鍵指示，其含量越低，青貯飼料飼用價值越高[18]。本研究中，隨著黑麥草所占比例的增加，CP含量呈上升趨勢，ADF和NDF含量呈下降趨勢。混合青貯中，D組CP含量最高，ADF和NDF含量最低，表明D組營養品質較好。混合青貯改變了營養物質的比例可能是造成這一結果的主要原因[19]。如苜蓿和玉米秸稈混合青貯時隨著苜蓿添加水平的增加，CP含量呈上升趨勢，ADF和NDF含量呈下降趨勢[10]；將桑葉與玉米秸稈混合青貯后發現，混貯中桑葉比例的增加提高了CP含量，降低了ADF和NDF含量[20]。混合青貯可以實現資源優勢互補，使營養更加均衡，改善青貯飼料營養品質，也可作為改善高丹草與黑麥草青貯品質的有效手段。本研究中，高丹草與黑麥草混合青貯3∶7條件下營養品質最佳。

3.2 高丹草與黑麥草混合青貯對發酵品質的影響

本研究中，與高丹草單獨青貯相比，混合青貯降低了青貯中干物質含量，即提高了水分含量；與黑麥草單獨青貯相比，混合青貯提高了青貯中乳酸菌的數量。混合青貯改善了發酵條件，有利于厭氧發酵，提高了發酵品質。青貯原料中水分含量和乳酸菌數量是青貯發酵成功的關鍵因素[21-22]。本研究中，青貯原料水分含量均低于80%，無需再進行萎蔫處理[23]。青貯后，各處理DM含量與原料相比均表現下降趨勢，WSC被乳酸菌分解是DM含量降低的主要原因。此外，酸類水解作用下半纖維素被分解也使得DM含量下降[24]。混合青貯pH值顯著低于高單草和黑麥草單獨青貯，LA，AA含量及LA/AA也隨著黑麥草所占比例的增加呈上升趨勢。一方面，混合青貯充足的乳酸菌數量和水分含量促進了發酵；另一方面，WSC是乳酸菌發酵的重要前體物質，充分的WSC在同型發酵和異型發酵乳酸菌的共同作用下產生LA和AA，降低了pH[24]。混合青貯中，D組LA含量和LA/AA較高，發酵品質較好。NH3-N含量的高低反應青貯飼料中氨基酸和蛋白質的分解程度，數值越大表明越多氨基酸和蛋白質被梭菌等腐敗菌分解為NH3-N，青貯飼料品質變差[25]。A組與E組青貯60 d時pH值接近，但A組青貯原料中大腸菌群數量高于E組，梭菌等腐敗菌生命代謝活動可能是造成A組中NH3-N含量顯著高于E組的主要原因[15]。隨著黑麥草在混合青貯中所占比例增加，青貯原料中水分含量升高，乳酸菌的生命活動增強，pH值降低，梭菌等腐敗菌生命代謝活動被抑制[26-27]，NH3-N含量呈下降趨勢。混合青貯中，D組NH3-N含量顯著低于其他兩組，表明CP降解較少，營養品質保存較好。

3.3 高丹草與黑麥草混合青貯對微生物數量的影響

青貯原料中乳酸菌數量直接影響青貯品質，乳酸菌的生命代謝活動是青貯發酵的關鍵因素[28-29]。研究結果表明，青貯原料中乳酸菌數量少于105cfu·g-1時青貯不易成功[30-31]。本研究中，高丹草與黑麥草原料中乳酸菌數量均小于105cfu·g-1，低于青貯飼料所要求最低乳酸菌數量。混合青貯60 d時各處理乳酸菌數量均大于105cfu·g-1，且與pH值呈負相關，混合青貯使微生物的數量和種類發生改變可能是造成這一結果的主要原因[19]。大腸菌群和霉菌是評價青貯飼料品質的重要指標，其次級代謝產物會影響家畜和人體健康[32]。本研究中，青貯60 d時各處理組未檢測到霉菌和大腸菌群，這與前人研究結果一致，即青貯60 d時不存在大腸菌群和霉菌[33]。乳酸菌將WSC轉化成LA，使pH值下降，抑制大腸菌群和霉菌的生命代謝活動[34-35]和AA抑制霉菌的產生[36]可能是造成這一結果的主要原因。

3.4 高丹草與黑麥草混合青貯對體外發酵特性的影響

飼草中各營養物質含量只代表其本身的特性，不能代表飼草在動物體內的消化吸收利用情況[37]。IVDMD大小反應了飼料的消化難易程度。本研究中，青貯60 d時，IVDMD和IVNDFD隨著黑麥草比例的增加而呈上升趨勢。混合青貯中，D組IVDMD顯著高于其他兩組，在混合青貯中干物質利用率較高。不同青貯原料的自身特性可能使IVDMD和IVNDFD出現差異；青貯過程中微生物和酸類物質的水解作用破壞了纖維結構，將纖維類物質轉化為可消化利用的營養物質，提高了干物質和纖維類物質的利用率，使IVDMD和IVNDFD升高[23]。

4 結論

與單獨青貯相比，高丹草與黑麥草混合青貯能增加乳酸菌數量，降低pH值；與高丹草單獨青貯相比，混合青貯降低了氨態氮含量，與黑麥草單獨青貯相比，混合青貯降低了乙酸含量，有效改善了發酵品質，更有利于青貯飼料營養物質的保存。混合青貯高丹草和黑麥草比例為3∶7時青貯效果和飼用價值較優。