硝酸鹽對苜蓿半干青貯品質的影響

張紅玉，趙美蓉，孫娟娟，薛艷林，玉 柱，白春生*

（1.沈陽農業大學園藝學院，遼寧沈陽110866；2.中國農業科學院草原研究所，內蒙古呼和浩特010010；3.內蒙古自治區農牧業科學院，內蒙古呼和浩特010031；4.中國農業大學草業科學與技術學院，北京100193）

苜蓿是一種優質的豆科飼草[1]。苜蓿中水溶性碳水化合物含量較低，在青貯過程中pH值難以降低到理想范圍，從而影響苜蓿青貯品質。發酵過程中，梭菌的繁殖會抑制其他有利微生物活動，若不加以調控會使青貯調制失敗，影響苜蓿青貯的推廣與應用[2-3]。合理運用添加劑是制作優良苜蓿青貯的有效方法[4]。研究表明，硝酸鹽及其分解產物對青貯的發酵有正向的促進作用[5]，一方面由硝酸鹽降解生成的亞硝酸鹽可以抑制梭菌生長；另一方面對反芻動物而言，硝酸鹽是一種非蛋白氮源，可以在反芻動物的瘤胃中轉化為氨態氮，而氨態氮可被動物瘤胃中的微生物利用合成蛋白[6]。在實際生產當中，硝酸鹽添加劑有望成為一種改善青貯品質的添加劑[7]。

苜蓿自身硝酸鹽積累量少，在發酵過程中對梭菌的抑制不充分，添加適量硝酸鹽可以提高青貯的發酵品質[8]。但從安全性角度來講，過量的硝酸鹽是1種危害家畜健康的物質，其危害動物安全的硝酸鹽含量臨界值約為1 g/kg[9]。因此，本試驗以半干苜蓿為原料，探究NaNO3對苜蓿青貯品質的影響，探索硝酸鹽作為苜蓿青貯添加劑的可行性，為苜蓿青貯生產實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗選用第三茬苜蓿（品種為勁能5010）作為青貯原料，于現蕾期收獲。原料種植在沈陽農業大學百草園基地（北緯41°50'，東經123°34'），該地區位于中國遼寧省沈陽市東部，該地區屬于溫帶半濕潤大陸性氣候，土壤類型為棕壤。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

試驗選用半干苜蓿作為原料，NaNO3作為青貯添加劑，以0、0.10、0.15、0.20 g/kg的添加量對苜蓿進行青貯，共4個處理組，每組3個重復。

1.2.2 青貯調制

將現蕾期紫花苜蓿刈割后，在田間晾曬至水分約為50%時，用植物粉碎機切割成1～2 cm的草段，與添加劑混勻后裝袋，每袋約200 g，真空包裝，室溫條件貯藏270 d。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 發酵品質

取具有代表性青貯樣品10 g，加入90 mL蒸餾水，靜置于4℃冰箱12 h，用pH計測定浸提液pH值[10]。浸提液經0.22μm濾膜過濾，采用高效液相色譜儀（Waters1525）測定浸提液的乳酸（LA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）、琥珀酸（SUC）、乙醇（ETH）和異丁酸（isobutyric acid）含量（色譜柱為Carbomix H-HP5，流動相2.5 mol/L硫酸、流速0.6 mL/min、柱溫55℃、進樣量10μL[11]。）。氨態氮（AN）采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定[11]。采用V-Score評分體系進行青貯發酵品質評分[12]，根據評分將青貯飼料品質分為良好（80分以上）、尚可（60～80分）、不良（60分以下）3個級別，V-Score評分標準見表1。

表1 V-Score評分標準Tab.1 V-scorecriteria

1.3.2 營養品質

將青貯飼料樣品放置于烘箱內烘干48 h，溫度設定為65℃，計算其干物質（DM）含量[11]。干燥樣品后粉碎過40目篩，測定營養成分。采用凱氏定氮法測定粗蛋白質（CP）含量[11]；依據范氏法采用ANKOM纖維儀測定中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量[11]；粗灰分（ASH）采用高溫灼燒法測定[11]；蒽酮硫酸比色法測定可溶性碳水化合物（WSC）含量[11]。分別采用相對飼用價值（RFV）[13]和粗飼料分級指數（GI）評價青貯飼料的營養品質。

式中：DMI（干物質隨意采食量，kg/d）=120/NDF；DDM（可消化干物質）=88.9-0.779×ADF。

GI以600 kg體重的奶牛為基礎計算，計算公式如下[14]：

式中：VDMI（飼草干物質隨意采食量，kg/d）=1.2×BW/NDF；NEL（產 乳 凈 能 值，MJ/d）=[1.044-(0.0119×ADF)]×9.29。

1.4 數據統計與分析

使用Excel 2010軟件進行數據整理，采用SPSS23.0軟件進行單因素ANOVA分析，結果以“平均值±標準誤”表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 原料屬性分析（見表2）

由表2可知，原料干物質含量為52.42%、水分含量調節至47.58%、蛋白含量較高、纖維含量較低，整體水平較高。

2.2 NaNO3對青貯飼料發酵品質的影響（見表3、表4）

由表3可知，與對照相比，各NaNO3添加量處理組的pH值無顯著變化（P＞0.05）；當NaNO3添加量為0.1 g/kg時，與對照組相比，琥珀酸、丙酸和異丁酸含量均顯著提高（P＜0.05）；所有處理組均無丁酸生成。

由表4可知，NaNO3對氨態氮/總氮和丁酸及以上VFA得分無顯著影響（P＞0.05）；與對照組相比，0.1 g/kg NaNO3添加量處理組乙酸+丙酸得分、V-Score評分顯著降低（P＜0.05）。

表2 原料屬性分析(干物質基礎）Tab.2 Analysis of raw material attributes(Dry matter basis)

表3 NaNO3對苜蓿半干青貯飼料發酵品質的影響Tab.3 Effect of NaNO3 on fermentation quality of alfalfahaylage

表4 NaNO3對青貯飼料的V-Score評分的影響Tab.4 Effect of NaNO3 on the V-Scoreof silage

2.3 NaNO3對苜蓿半干青貯營養成分的影響（見表5）

由表5可知，與對照組相比，NaNO3添加量為0.15 g/kg和0.2 g/kg時，干物質含量顯著降低（P＜0.05）；添加量為0.10 g/kg時，粗蛋白含量顯著提高（P＜0.05），在0.15 g/kg時，顯著降低（P＜0.05)。各添加量處理組之間的灰分含量無顯著變化（P＞0.05）。與對照組相比，NaNO3添加量為0.1 g/kg和0.15 g/kg時，可溶性糖含量有降低趨勢，而添加量為0.2 g/kg略有上升。添加NaNO3使半干苜蓿青貯RFV有升高的趨勢。各處理粗飼料分級指數均較高，NaNO3添加量為0.1 g/kg時，粗飼料分級指數較對照組升高幅度較大，在此處理組中，粗蛋白質含量也呈升高狀態。

表5 NaNO3對苜蓿半干青貯飼料營養成分的影響Tab.5 Effect of NaNO3 on nutrient composition of alfalfahaylage

3 討論

3.1 硝酸鹽對苜蓿半干發酵品質的影響

苜蓿在直接青貯的情況下，由于水分含量過高，容易產生品質較差、不穩定的青貯飼料；將苜蓿水分含量晾曬至45%～55%時可以調制出優質的苜蓿半干青貯飼料[15]。半干苜蓿由于在晾曬降低水分含量的過程中，細胞中汁液濃度升高使得細胞內滲透壓上升-54～-60 Pa，接近于生理干旱狀態，對青貯飼料發酵品質影響較大的梭菌受到抑制[16]，微生物發酵微弱，蛋白質分解程度低，有機酸形成數量也較少，在這種情況下，苜蓿青貯原料可以擺脫可溶性碳水化合物含量過低的限制。

本試驗將苜蓿原料的干物質含量調節至50%左右，形成對調制苜蓿半干青貯有利的水分條件。優質的半干苜蓿青貯pH值應低于4.8[17]。在本試驗中，對照組pH值為4.54，添加NaNO3后，pH值依然維持在4.8以下，均達到良好的pH值水平。NaNO3添加量從0.10 g/kg提高至0.20 g/kg，與對照組相比，pH值無顯著變化，而乳酸含量有所累積，表明NaNO3增加了乳酸的積累[18]。目前，圍繞青貯飼料pH值與硝酸鹽關系的研究尚不多見，從研究泡菜發酵pH值與亞硝酸鹽的消長關系的結果來看，pH值變化與硝酸鹽含量變化之間呈正相關。

硝酸鹽在青貯過程中會部分降解為亞硝酸鹽[19]。本試驗中，NaNO3添加量變化時，pH值無明顯變化，降解產物亞硝酸鹽的含量可能是一個穩定的狀態[20]，而NaNO3添加量為0.10 g/kg時乳酸含量明顯升高，據此推測0.10 g/kg NaNO3添加量處理的微生物發生了變化。研究表明，硝酸鹽可以顯著改變微生物群落結構[21]。在青貯發酵的過程中，有多種微生物同時發揮作用來影響青貯發酵品質。在本試驗中，0.10 g/kg NaNO3添加量的處理組，乳酸含量和氨態氮含量較其他處理明顯升高，由此可以推測不同的微生物對于硝酸鹽的耐受性不相同。

出于對青貯飼料安全性的考慮，本試驗NaNO3添加量最高僅設置為0.20 g/kg，硝酸鹽添加量對于青貯飼料品質和安全有待于加以研究。同時，根據V-Score評分來看，評分組間區別不大，整體評分較為穩定，在添加量為0.10 g/kg時評分比其他組低，在此添加量下丙酸較其他組略高，但影響并不大。在未添加NaNO3的情況下，對照組V-Score得分可達95.47，原因在于本試驗所采用的苜蓿原料水分含量調制到合適的水平，在直接青貯的情況下已達到了較為理想的狀態[22]，在添加NaNO3之后各項發酵品質的整體趨勢雖不明顯，但均是正向發展。

3.2 硝酸鹽對苜蓿半干青貯營養成分的影響

苜蓿半干青貯在不添加硝酸鹽的情況下，可以獲得品質較好的苜蓿青貯。本試驗設置不同濃度NaNO3添加到半干苜蓿當中，結果表明，加入NaNO3可以使苜蓿半干青貯的干物質含量隨添加量升高呈現略微上升的趨勢，可見添加劑在一定程度上減緩了青貯后干物質的損失，這一現象與劉家杏[6]對甜高粱中硝酸鹽與青貯發酵品質和營養成分的研究結論相似。粗蛋白是判斷苜蓿青貯品質的重要指標[23]。青貯過程中，NaNO3添加量為0.15 g/kg時，粗蛋白質含量降低，與苗芳等[24]的研究結果類似，可能與蛋白質降解酶的作用和微生物代謝活動有關，由于此濃度下粗蛋白質含量降低導致后續營養價值評分也低于其他處理。當NaNO3添加量達到0.20 g/kg時，可溶性糖與對照相比有升高的趨勢，抑制發酵，制約一些微生物的生長[25-26]。水分調控至合理范圍時[22]，苜蓿已經達到優質青貯飼料的條件[27]。在王法明等[13]的研究中，苜蓿干草營養價值較其他牧草更高，苜蓿干草GI值范圍在18.47到26.00 MJ/d，RFV值范圍為104.50～112.82。本試驗中，苜蓿原料GI值已達到127.59 MJ/d，RFV值也高達223.58，是1種優質青貯飼料，添加NaNO3對青貯營養成分影響并不明顯。

4 結論

本試驗苜蓿半干原料直接青貯，獲得良好的青貯品質；硝酸鹽添加量低于0.20 g/kg，對苜蓿半干青貯飼料的發酵品質和營養成分無較大影響；添加硝酸鹽能夠保留青貯飼料營養成分。試驗結果顯示，在安全范圍內添加硝酸鹽對保持苜蓿半干青貯品質是可行的。