周娟娟，王欣榮，吳建平，馮忠心，史 靜，陳本建

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070； 2.草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 730070)

近年來(lái)，飼草供應(yīng)與畜產(chǎn)品生產(chǎn)的供需矛盾，使得飼草種植及后期處理成為我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)與難點(diǎn)。許多研究表明，畜牧業(yè)的發(fā)展在很大程度上取決于飼草調(diào)制技術(shù)的發(fā)展。因此，飼草調(diào)制的質(zhì)量直接關(guān)系著畜產(chǎn)品品質(zhì)與畜牧業(yè)的生產(chǎn)效率[1-2]。

紫花苜蓿(Medicagosativa)因其具有蛋白含量高、適口性好、適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高且富含礦質(zhì)元素[3]等優(yōu)點(diǎn)，享有“牧草皇后”的美譽(yù)，其不僅為現(xiàn)代畜牧業(yè)的發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)飼草，而且對(duì)改善土壤及生態(tài)建設(shè)起著重要作用[4]。苜蓿的大量種植一定程度上改善了牧草短缺和蛋白不足的問(wèn)題，但在苜蓿青干草調(diào)制過(guò)程中由于呼吸酶、機(jī)械和雨淋等作用而引起營(yíng)養(yǎng)損失[5-6]，損失量達(dá)35%～50%[7-8]。因此，選擇適宜的調(diào)制方法使其迅速脫水、減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失，得到優(yōu)質(zhì)的苜蓿青干草，是苜蓿生產(chǎn)的重要研究?jī)?nèi)容[8-10]。

關(guān)于牧草的調(diào)制方法，國(guó)內(nèi)外已有大量研究，如機(jī)械烘干、壓扁莖稈和使用干燥劑等[11-14]。牧草刈割時(shí)存在降水影響干燥的問(wèn)題，在西北地區(qū)，尤其是第2茬和第3茬正處于降水期(7-9月)，干草調(diào)制與降水期的矛盾突出。鑒于此，本研究探討不同調(diào)制方法對(duì)苜蓿干燥速率及干草品質(zhì)的影響，以期篩選出適合西北地區(qū)在牧草刈割干燥時(shí)加速干草調(diào)制的有效方法。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料取自甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草試驗(yàn)站，地理坐標(biāo)為105°41′ E，34°05′ N，海拔1 517 m。年均降水量320 mm，主要集中在7-9月，年均蒸發(fā)量1 664 mm。苜蓿種植年限為第2年，采收時(shí)期為初花期(2010年9月25日)，留茬高度為4～5 cm。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1青干草調(diào)制方式 試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，分別為壓扁莖稈(用光滑且粗的木棍壓扁莖稈，模擬機(jī)械壓扁，莖稈壓扁后有縱向裂紋，但裂紋之間不分開(kāi)，后置于地面晾曬)、壓扁+噴碳酸鉀(2.5%)(用小型手壓噴霧器于刈割前一天將碳酸鉀溶液均勻噴灑在鮮草上，噴灑量為470 L·hm-2[11]，壓扁莖稈后置于地面晾曬)、自然晾曬(刈割后置于地面晾曬)和陰干(置于遮陰、通風(fēng)良好的地面晾曬)，以105 ℃烘干(烘箱105 ℃烘干至質(zhì)量恒定，且輔有鼓風(fēng)操作)為對(duì)照。為接近生產(chǎn)條件，晾曬時(shí)草層厚度為15 cm左右，寬度35 cm左右。每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.2.2水分測(cè)定 每2 h稱(chēng)重一次并記錄，稱(chēng)重6次后(前后兩次含水量相差低于3%)稱(chēng)重時(shí)間間隔可適當(dāng)加長(zhǎng)(每7 h稱(chēng)重并記錄)，并在相應(yīng)晾曬時(shí)間點(diǎn)取適量樣品烘干。

1.3測(cè)定指標(biāo)

1.3.1含水量和干燥速率的測(cè)定 從苜蓿鮮樣中取樣品500 g稱(chēng)重(記為G1)，后將試樣置于105 ℃烘箱中烘干至質(zhì)量恒定，稱(chēng)苜蓿干質(zhì)量(記為G2)。通過(guò)差值法測(cè)得苜蓿的初始含水量(記為G0)。每2 h從各處理取適量樣品稱(chēng)重(記為Gt)，根據(jù)苜蓿的干物質(zhì)含量(Ge)、G0、Gt和時(shí)間T，可計(jì)算出各處理在相應(yīng)晾曬時(shí)間點(diǎn)苜蓿的水分和干燥速率。計(jì)算公式為：

G3=[(Gt-Ge)/Gt]×100%；

V=(G0-G3)/T.

式中，G3為干燥t小時(shí)苜蓿的含水量(%)，Gt為干燥t小時(shí)苜蓿的質(zhì)量，V為苜蓿干燥速率，T為干燥時(shí)間。

1.3.2營(yíng)養(yǎng)成分分析 粗蛋白含量(CP)采用半微量凱氏定氮法[15]測(cè)定，粗纖維含量(CF)采用濃硫酸-氫氧化鈉分次水解法[16]測(cè)定；粗脂肪含量(EE)采用乙醚浸提法[17]測(cè)定；粗灰分含量(CA)采用茂福爐600 ℃灰化法[18]測(cè)定；鈣含量(Ca)采用EDTA絡(luò)合滴定法[16,18]測(cè)定；磷含量(P)采用比色法[16,18]測(cè)定。

1.3.3參試調(diào)制方式的綜合評(píng)價(jià) 灰色系統(tǒng)理論是把所有參試的調(diào)制方法看成是一個(gè)灰色系統(tǒng)，每種調(diào)制方法為系統(tǒng)中的一個(gè)因素，分析系統(tǒng)中各因素的聯(lián)系程度即關(guān)聯(lián)度[19]。主觀地以牧草各單項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)成分的多少來(lái)評(píng)價(jià)各調(diào)制方法的優(yōu)劣是不科學(xué)的，需要對(duì)調(diào)制方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?；疑到y(tǒng)理論因其采用數(shù)學(xué)理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)，合理且人為因素限制較少而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的綜合評(píng)價(jià)及相關(guān)分析中[20-22]。

依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)理論對(duì)參試調(diào)制方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)計(jì)算各參試調(diào)制方法與“最優(yōu)調(diào)制方法”之間的關(guān)聯(lián)度，獲得不同參試方法的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

1.4統(tǒng)計(jì)分析 采用Excel和SPSS 16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1調(diào)制方法對(duì)苜蓿干燥速率的影響 調(diào)制方法不同，苜蓿干燥特性和干燥速率不同。參試方法中，苜蓿干燥的先后順序?yàn)閷?duì)照(105 ℃烘干)、壓扁+噴碳酸鉀、壓扁莖稈、自然晾曬、陰干(圖1，2)。對(duì)照干燥速度最快，所需時(shí)間最短，與其它方法相比差異顯著(P<0.05)。各調(diào)制方法的干燥過(guò)程都分前后兩個(gè)階段，即含水量降至40%前后，前一階段失水迅速，后一階段緩慢，整個(gè)干燥過(guò)程水分損失呈先快后慢的趨勢(shì)(圖1)。

圖1 調(diào)制方法對(duì)苜蓿含水量的影響Fig.1 Effects of drying methods on moisture of Medicago sativa

圖2 調(diào)制方法對(duì)苜蓿干燥速率的影響Fig.2 Effects of drying methods on drying rate of Medicago sativa

無(wú)論是第1階段還是第2階段，壓扁+噴碳酸鉀和壓扁莖稈均具有較好效果，陰干用時(shí)最長(zhǎng)(圖1)。壓扁+噴碳酸鉀在整個(gè)苜蓿干燥過(guò)程中速率均比較高(圖2)，且用時(shí)較短，這可能是由于壓扁莖稈使苜蓿莖、葉的干燥速度趨于一致[23]；噴施干燥劑碳酸鉀破壞了牧草的角質(zhì)層和蠟質(zhì)層，能加速水分散失[13]。因此，噴施干燥劑結(jié)合壓扁莖稈處理，能最大限度地使莖稈的干燥速率和葉片的干燥速率趨于同步，縮短干燥時(shí)間。而壓扁莖稈苜蓿含水量?jī)H在前期迅速降低，后期逐漸趨于平緩，是因?yàn)閴罕馇o稈將植株中胞內(nèi)汁液擠出，使其初期水分散失明顯高于其余處理[24]。本研究與李鴻祥等[25]的研究結(jié)果一致，即噴干燥劑在苜蓿整個(gè)干燥過(guò)程均起作用，壓扁莖稈僅在第1階段起加速水分散失的作用。

表1 不同調(diào)制方法苜蓿干草的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)Table 1 Nutritive of Medicago sativa made by different methods %

2.2調(diào)制方法對(duì)苜蓿干草質(zhì)量的影響 研究表明，用苜蓿青干草替代部分粗飼料能顯著提高肉牛日增體質(zhì)量，降低膽固醇含量[26]。不同干燥方式對(duì)苜蓿干草粗蛋白含量有顯著影響[27]。本研究中，參試調(diào)制方法對(duì)苜蓿青干草CP含量影響顯著(P<0.05)，含量從高到低的順序依次是對(duì)照(105 ℃烘干)>壓扁+噴碳酸鉀>壓扁莖稈>陰干>自然晾曬，其中對(duì)照比自然晾曬、陰干、壓扁莖稈、壓扁+噴碳酸鉀樣品含量分別高13.23%、9.03%、8.10%和6.17% (P<0.05)。自然晾曬CP含量最低且與其它處理差異顯著(P<0.05)。對(duì)照CF含量最低，與自然晾曬、陰干、壓扁莖稈和壓扁+噴碳酸鉀相比，分別低23.55%、22.17%、21.61%和12.57%(P<0.05)。5種調(diào)制方法中，對(duì)照和壓扁+碳酸鉀CP較高，CF含量較低，說(shuō)明105 ℃烘干和壓扁+噴碳酸鉀較其它處理有利于保存牧草中CP等易于降解的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而其余3種方法由于干燥過(guò)程緩慢，植株和微生物呼吸消耗更多的CP等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使CF的含量相對(duì)增加，干草品質(zhì)降低，這與高彩霞[28]的研究結(jié)論相一致。同時(shí)，碳酸鉀可提高反芻家畜對(duì)牧草CP、CF的消化率[29]。自然晾曬條件下苜蓿CA含量顯著(P<0.05)低于其它調(diào)制方法，可能是晾曬過(guò)程中日光的“漂白”作用使部分礦質(zhì)元素散失[9]。不同干燥方法樣品CE、Ca和P含量差異不顯著(P>0.05)，說(shuō)明調(diào)制方法對(duì)牧草中CE、Ca和P含量的影響不大。

本試驗(yàn)中，對(duì)照(105 ℃烘干)為牧草水分散失的最佳方式，其干燥速率快，有效降低了干草營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失，但高溫干燥設(shè)備價(jià)格比較昂貴且需動(dòng)力支持，在生產(chǎn)實(shí)踐中可操作性不強(qiáng)。

2.3幾種調(diào)制方法的灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.3.1參試調(diào)制方法各測(cè)定指標(biāo)權(quán)重[W(k)]的構(gòu)建 本試驗(yàn)中選取CP、CE、CA、Ca、P等指標(biāo)的最高值和CF最低值為參考數(shù)列X0。將各測(cè)定指標(biāo)權(quán)重W(k)綜合為1作為所構(gòu)建灰色系統(tǒng)中的“最優(yōu)調(diào)制方法”。根據(jù)賦值法[30]對(duì)各指標(biāo)賦予相應(yīng)的權(quán)重W(k)(表2)。

2.3.2關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算 首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，即所有相應(yīng)各點(diǎn)的Xi(k)除以X0(k)的數(shù)值。然后計(jì)算X0數(shù)列和Xi數(shù)列在第k點(diǎn)的絕對(duì)差值即Δi(k) =|X0(k)-Xi(k)|，求出二級(jí)最小值a和二級(jí)最大值b，經(jīng)計(jì)算得a=0，b=0.305 5。ρ為分辨率系數(shù)，一般取值為0.5。依據(jù)絕對(duì)差值即可求得第k點(diǎn)與第k點(diǎn)最優(yōu)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)(表3)。

表2 最優(yōu)調(diào)制方法及其權(quán)重W(k)Table 2 Optimal making method and indicators weights

2.3.3關(guān)聯(lián)度計(jì)算 關(guān)聯(lián)度(ri)表示參試調(diào)制方法與最優(yōu)調(diào)制方法的差異大小，關(guān)聯(lián)度越大說(shuō)明其與最優(yōu)調(diào)制方法越接近。依據(jù)公式計(jì)算[31]可得參試調(diào)制方法與“最優(yōu)調(diào)制方法”的關(guān)聯(lián)度(表4)。

通過(guò)對(duì)不同調(diào)制方法調(diào)制的供試苜蓿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的灰色關(guān)聯(lián)分析可知，105 ℃烘干處理綜合表現(xiàn)最佳，其次是壓扁+噴干燥劑(碳酸鉀)、陰干和壓扁莖稈，自然晾曬效果最差。

表3 各測(cè)定指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)值Table 3 Grey relevant coefficient values of different indexes

表4 各參試調(diào)制方法的關(guān)聯(lián)度及排序Table 4 Correlation modulus of making methods

3 結(jié)論

1)調(diào)制方式不同，苜蓿的干燥特性不同。參試調(diào)制方法中，苜蓿干燥的先后順序是105 ℃烘干、壓扁+噴碳酸鉀、壓扁莖稈、自然晾曬、陰干。除105 ℃烘干外，其它方法中苜蓿的干燥速率均呈現(xiàn)先快后慢的趨勢(shì)。

2)噴施干燥劑(碳酸鉀)在苜蓿青干草整個(gè)干燥過(guò)程均起作用；壓扁莖稈僅在苜蓿干燥的第1階段起加速水分散失的作用。噴施干燥劑結(jié)合壓扁莖稈處理，能最大限度地加速干燥速率，減少干草營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失且簡(jiǎn)便易行，在生產(chǎn)中可優(yōu)先選用。

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