張?zhí)K江，艾買爾江·吾斯曼，薛興中，張曉，郭雪峰，陳立強

（1.塔里木畜牧科技兵團重點實驗室，新疆 阿拉爾843300；2.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾843300；3.紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)農(nóng)業(yè)、食品與農(nóng)村發(fā)展學(xué)院，英國 紐卡斯?fàn)柺蠳E1 7RU；4.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)一師五團奶牛養(yǎng)殖二場，新疆 新和843015）

南疆地域遼闊，面積約占新疆總面積的1／3，是新疆少數(shù)民族聚集最集中的區(qū)域。受塔里木沙漠干旱氣候條件的限制，南疆天然牧草主要以沙生植物為主，牧草種類少、產(chǎn)量低、品質(zhì)差；同時，受墾荒、種棉、造林、土壤鹽堿化、水資源短缺以及草地利用與生態(tài)保護之間矛盾等因素的影響，天然牧場面積日益萎縮，載畜量銳減；在作物秸稈中，南疆的棉花秸稈數(shù)量最大，但其營養(yǎng)價值偏低、適口性較差，僅有少量被牛羊利用；受種植效益的影響，南疆人工栽培草地及飼料作物面積十分有限，不能滿足牛羊養(yǎng)殖需要?？梢?，南疆地區(qū)優(yōu)質(zhì)粗飼料十分匱乏，這是限制本地牛羊養(yǎng)殖規(guī)模、推高牛羊肉市場價格的關(guān)鍵因素。

甜高粱（Sorghum bicolor）屬C4作物，是粒用高粱的一個變種，起源于非洲。由于其光合效率高、生物產(chǎn)量高、含糖量高［1］，作為能源、飼料和糖源作物已受到世界各國的普遍重視。有研究表明，甜高粱生物產(chǎn)量是玉米的2～3倍，莖稈總含糖量幅度為17%～40%，比青貯玉米高2倍，可耐受的鹽濃度為0.5%～0.9%（玉米為0.3%～0.7%），甜高粱的需水量是玉米需水量的1／2［2-3］。

甜高粱的品種數(shù)量很多，在《中國甜高粱品種目錄》中收錄的種質(zhì)資料多達1500多份。甜高粱主要生物學(xué)性狀隨品種不同而差異很大，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院和山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院對甜高粱的品種資源調(diào)查表明［4］，甜高粱主要性狀的波動范圍為：生育期90～170 d，糖錘度為4%～20%，株高為200～435 cm，千粒重為15～35 g，穗粒重為20～70 g。甜高粱具有較強的抗逆性，具有耐鹽堿、抗旱、耐澇、耐高溫、耐貧瘠等特性［5-7］，可以在我國北方大部分區(qū)域種植［2］。有研究者發(fā)現(xiàn)［8］，海拔（1850～2500 m）與甜高粱的成熟度及糖錘度均有明顯關(guān)系，海拔越高越不易成熟，糖分含量也隨海拔增加而降低。在新疆地區(qū)對甜高粱的研究報道多集中于北疆地區(qū)［9-12］。也有一些學(xué)者對甜高粱在南疆的適應(yīng)性進行了一些研究［13-16］，證實許多甜高粱品種可以在南疆自然條件下生長。實際上，從光熱資源的角度來看，甜高粱在南疆種植更具有區(qū)位優(yōu)勢和市場前景［17-18］。

制作青貯是甜高粱作為粗飼料應(yīng)用的主要形式。甜高粱是水資源缺乏地區(qū)制作青貯的首選作物之一［19］。在光熱資源豐富、氣候干旱少雨的南疆地區(qū)，對甜高粱青貯方面的研究目前尚未見報道。因此，本研究以篩選出的6個甜高粱品種為材料制作青貯，以玉米（Zea mays）青貯為對照，比較研究不同品種甜高粱青貯及玉米青貯的品質(zhì)差異，以期為甜高粱青貯飼料在南疆地區(qū)的推廣應(yīng)用提供資料依據(jù)，為緩解南疆粗飼料資源不足提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 糖錘度測定與青貯材料選擇

在測定16個不同品種的甜高粱和玉米糖錘度（brix）、株高及單株重的基礎(chǔ)上，按照生育期相近（大力士除外）、糖分含量存在梯度差異的原則，從16個甜高粱品種中選擇6個品種作為青貯原料，選擇本地玉米青貯品種作為對照，制作青貯。16個品種的甜高粱與玉米于2011年4月23日播種，每個播種小區(qū)面積約為50 m2（10 m×5 m），每個品種重復(fù)播種2個小區(qū)。播種行距為60 cm，株距20 cm，人工播種，常規(guī)管理。所選出的6個甜高粱品種于2011年10月3日收割制作青貯。青貯甜高粱品種和玉米的主要性狀見表1。

糖分測定：先去除植株莖稈上的葉片，用修枝剪在偶數(shù)莖節(jié)的中部截取適量的莖，再用手鉗榨出汁液，使用PAL-1型手持糖度計（ATAGO，日本）現(xiàn)場進行測定。株高采用圈尺測定，單株重采用普通電子秤稱量。每個品種測定10個植株。

表1 供試甜高粱品種及玉米的主要性狀Table 1 The major traits of selected sweet sorghum varieties and corn

1.2 青貯制作

玉米及甜高粱均采用全株罐裝青貯。選用容量規(guī)格為2.5 kg大口蜂蜜塑料瓶作為青貯容器，用普通粉草機將收割的玉米及甜高粱粉碎至2～3 cm左右，人工填裝于青貯塑料罐中。每個品種甜高粱及玉米各制作10罐青貯。在填裝過程中，不斷用粗細適宜的短木棒用力搗壓，最大限度確保罐內(nèi)青貯原料被壓實壓緊。之后，在罐口上附密封墊、擰緊蓋口、標(biāo)記后于室溫（15～25℃）避光保存。

1.3 青貯品質(zhì)分析

1.3.1 感官評價 在青貯90 d時進行感觀評價。在未開封的情況下，觀察和記錄所有各原料罐裝青貯的色澤和霉變情況，色澤、青貯結(jié)構(gòu)和是否霉變均可從透明的青貯塑料罐直接觀察。罐中青貯材料霉變程度小于1／2者，判為成功青貯，霉變程度大于1／2者判為未成功青貯，根據(jù)成功青貯罐數(shù)量占該品種青貯罐總數(shù)的比例，即可得出該品種的青貯成功率。每組打開3罐青貯，一部分青貯按照德國農(nóng)業(yè)協(xié)會（DLG）青貯感官評分標(biāo)準及等級（表2）進行感觀評定［20］；選擇未霉變的青貯烘干，用于化學(xué)成分分析。

表2 青貯質(zhì)量感官評分標(biāo)準Table 2 Standard of silage sensory evaluation

1.3.2 青貯成分分析 p H值的測定：取青貯飼料樣品20 g，加入180 m L蒸餾水，充分攪拌均勻，靜置2 h，之后用紗布和濾紙過濾，用p H-HJ9OB酸度計測定青貯飼料浸出液p H值［21］。青貯飼料成分按常規(guī)方法［22］進行測定（水分采用烘干法測定；粗蛋白采用凱氏定氮法測定；粗脂肪采用乙醚浸提法測定；灰分采用灰化法測定；鈣采用高錳酸鉀法測定，磷采用釩－鉬酸銨比色法測定；粗纖維采用酸堿洗滌法測定）。中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）和酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）采用Van Soest［22］分析方案測定；水溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）采用蒽酮－硫酸比色法［23］測定。

1.3.3 揮發(fā)性脂肪酸（volatile fatty acid，VFA）和乳酸的測定 樣品浸提液制備：稱取青貯鮮樣10 g，加入100 m L蒸餾水，用玻璃棒充分攪拌、振蕩，在溫度為4℃條件下浸提48 h；浸提液用濾紙過濾于100 m L燒杯中。取上清10 m L于100 m L容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度。再吸取10 m L于15 m L具塞離心管中，加入25%的偏磷酸溶液1 m L，3500 r／min離心15 min，取上清液上機分析。配制標(biāo)準溶液的乳酸、乙酸、丙酸、丁酸標(biāo)準品購自北京百靈威化學(xué)技術(shù)有限公司。

乙酸、丙酸和丁酸采用氣相色譜儀測定（日本島津GC-14B型氣相色譜儀），色譜柱：PEG-20 m石英毛細管柱（柱長30 m，內(nèi)徑0.32 mm，膜厚度0.25μm）；程序升溫：初始柱溫為40℃，保持1 min，再以10℃／min升到100℃，保持3 min，再以6℃／min升至150℃，保持3 min。采用氫離子火焰檢測器，進樣口溫度為210℃，檢測器溫度為180℃，載氣氮氣壓力為100 k Pa，氫氣壓力為42 k Pa，空氣壓力35 k Pa；進樣量為1μL。

乳酸使用高效液相色譜儀測定（Water-2695高效液相色譜儀），流動相為甲醇0.1 mol／L磷酸氫二銨，流速1 m L／min，檢測波長210 nm，柱溫30℃，進樣量10μL。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Office辦公軟件包中的Excel進行整理，數(shù)據(jù)分析采用統(tǒng)計軟件SPSS 17.0中的單因素方差分析進行（One-Way ANOVA），多重比較采用LSD法。顯著性檢驗水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 青貯飼料感官評定

不同品種甜高粱青貯飼料及青貯玉米飼料的感官評價見表3。X096青貯成功率僅為20%（10罐中只有2罐成功），青貯色澤呈墨綠色，發(fā)生霉變，莖葉結(jié)構(gòu)被破壞，有丁酸臭味，評分為3分，青貯發(fā)酵品質(zhì)定級為4級腐敗；大力士青貯成功率為40%，青貯色澤呈褐色，莖葉結(jié)構(gòu)受輕微破壞，丁酸味濃，評分為7分，青貯發(fā)酵品質(zhì)定級為3級中等；玉米和甜飼1號青貯飼料成功率均達到了80%，青貯顏色呈淺黃色，莖葉結(jié)構(gòu)清晰，酸味濃、丁酸臭味淡，評分為15分，青貯發(fā)酵定級為2級尚好；新高粱2號、考利和麗歐3個甜高粱品種青貯成功率均達到了100%，青貯飼料顏色呈黃綠色，接近原料的色澤，高粱莖葉紋理結(jié)構(gòu)清晰可見，芳香味濃，有酸味，評分為19～20分，青貯發(fā)酵品質(zhì)定級為1級優(yōu)等。

表3 玉米及不同甜高粱品種青貯感官評價Table 3 Sensory evaluation on silages of corn and several sweet sorghum varieties

2.2 化學(xué)成分

2.2.1 水分、粗脂肪、粗蛋白質(zhì)及WSC 由表4可以看出，大力士青貯飼料水分含量達到76.21%，顯著高于其他各青貯飼料的水分含量（P＜0.05）；X096甜高粱品種青貯飼料水分含量最低，只有65.50%，顯著低于其他各青貯飼料的水分含量（P＜0.05）；甜飼1號、新高粱2號、考利和麗歐水分含量處于同一水平，為70%～71%。從粗蛋白質(zhì)含量看，甜高粱麗歐、考利和玉米青貯飼料的粗蛋白含量在一個水平上，均達到了7%以上，顯著高于其他各青貯樣本（P＜0.05）；X096青貯飼料粗蛋白質(zhì)含量顯著低于其他各青貯飼料粗蛋白質(zhì)含量（P＜0.05）。其他各青貯飼料蛋白質(zhì)含量約為6.5%左右，居于中等水平。粗脂肪含量則以考利甜高粱青貯飼料最高，為3.30%，顯著高于玉米（2.61%）、大力士（2.63%）和 X096（2.45%）青貯飼料 （P＜0.05）。麗歐和新高粱2號甜高粱青貯粗脂肪介于二者之間。考利和麗歐甜高粱青貯飼料WSC含量均超過了4.5%，顯著高于其他各青貯飼料（P＜0.05）。青貯玉米飼料WSC含量介于X096和甜飼1號、新高粱2號之間。

表4 玉米及不同品種甜高粱青貯飼料水分、粗脂肪及粗蛋白含量分析Table 4 Analysis of water，crude fat and crude protein content in silages of corn and several sweet sorghum varieties

2.2.2 p H值及纖維含量分析 分析表5可見，玉米及不同品種甜高粱青貯飼料的p H值組間存在顯著性差異（P＜0.05），其中X096和大力士甜高粱品種青貯飼料p H值均在5左右，顯著高于其他各青貯飼料（P＜0.05）。玉米、甜飼1號及新高粱2號甜高粱青貯飼料間的p H值差異不顯著（P＞0.05），平均為4.2左右。而麗歐和考利甜高粱品種青貯飼料p H值顯著低于其他種類青貯飼料的p H值（P＜0.05），平均值在4.0左右。

X096甜高粱青貯飼料的粗纖維含量在各青貯飼料中最高，達到了33.36%，顯著高于其他各青貯飼料（P＜0.05）。麗歐、考利、甜飼1號甜高粱品種和玉米青貯飼料粗纖維含量在同一水平，未達到顯著性差異水平（P＞0.05）。大力士的粗纖維含量最低，顯著低于除玉米青貯以外的其他青貯飼料組。

NDF和ADF在各青貯飼料間存在顯著差異（P＜0.05），二者在不同種類的青貯飼料中的含量變化表現(xiàn)出了相似的波動趨勢。X096甜高粱青貯飼料的NDF和ADF均最大，顯著高于其他各青貯飼料（P＜0.05）。玉米與考利、麗歐甜高粱的NDF和ADF含量基本在同一水平，無顯著性差異（P＞0.05）。

表5 玉米及不同品種甜高粱青貯飼料p H值及纖維含量分析Table 5 Analysis of p H，ADF，NDF and fiber in silages of corn and several sweet sorghum varieties

2.2.3 VFA及乳酸含量分析 不同種類青貯乳酸、乙酸、丙酸及丁酸的含量見表6。由表6可見，乳酸含量以麗歐青貯含量最高，顯著高于甜飼1號、X096和大力士（P＜0.05）；大力士和X096青貯乳酸含量顯著低于其他青貯材料（P＜0.05）；玉米、考利和新高粱2號青貯的乳酸含量處于同一水平（P＞0.05），其含量介于麗歐和甜飼1號之間。X096青貯的乙酸和丙酸在各青貯材料中最低，達到顯著水平（P＜0.05），玉米青貯丙酸含量顯著高于其他青貯丙酸含量（P＜0.05），其乙酸含量則是位于高糖青貯材料（麗歐、考利、新高粱2號）和低糖青貯材料（X096）之間。丁酸以X096青貯最高（P＜0.05），其次為大力士和新高粱2號?？祭?、麗歐、甜飼1號和玉米青貯丁酸含量較低，處于同一水平（P＞0.05）。

表6 玉米及不同品種甜高粱青貯飼料VFA及乳酸含量分析Table 6 Analysis of VFA and lactic acid content in silages of maize and several sweet sorghums μg／m L

2.2.4 灰分及鈣、磷 總體看，玉米及幾種甜高粱品種的青貯飼料粗灰分、鈣、磷含量均差異不顯著（P＞0.05）（表7）。但是，其中玉米青貯飼料及X096、大力士甜高粱青貯飼料鈣的含量較其他品種青貯飼料有增加趨勢，磷的含量在品種間無規(guī)律性變化。供試幾個青貯飼料的粗灰分含量平均為6.7%左右。

表7 玉米及不同品種甜高粱青貯粗灰分、鈣、磷含量Table 7 Content of ash，calcium and phosphorus in silages of corn and several sweet sorghum varieties %

3 討論

本研究結(jié)果顯示，不同品種的甜高粱和玉米青貯飼料，其青貯品質(zhì)和營養(yǎng)價值均存在明顯差異。從青貯成功率看，X096甜高粱品種僅為20%，大力士甜高粱品種也只有40%，二者均不易成功青貯。X096之所以不容易成功青貯主要是由于其糖錘度低（9.4%）、含水量較低（65.5%）造成的。有研究［24］表明，甜高粱的糖分主要由蔗糖組成（60.2 g／kg），其次是葡萄糖（23.4 g／kg），果糖含量較少（18.8 g／kg）。原現(xiàn)軍等［25］研究了添加糖蜜對青稞秸稈和多年生黑麥草混合青貯發(fā)酵品質(zhì)及營養(yǎng)價值的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，糖蜜添加組乳酸含量顯著高于對照組，p H值、氨態(tài)氮／總氮值則顯著低于對照組。糖蜜是制糖工業(yè)的副產(chǎn)品，WSC含量為40%～46%，主要成分為蔗糖，在青貯飼料調(diào)制過程中，能夠為乳酸菌增殖提供發(fā)酵底物，進而可起到促進青貯發(fā)酵的作用［26］。由此可見，X096甜高粱較低的糖分含量使青貯乳酸發(fā)酵受到了影響［27］，進而使其青貯乳酸含量顯著偏低，而丁酸含量顯著偏高。這也是造成X096甜高粱青貯發(fā)酵后 WSC含量顯著低于其他青貯飼料的重要原因（P＜0.05）。同時，X096含水量較低會造成在青貯壓制過程中空氣不容易排除，過多殘留的空氣也不利于厭氧乳酸菌的發(fā)酵和產(chǎn)酸，結(jié)果造成X096青貯飼料的p H值顯著高于玉米和其他甜高粱品種（P＜0.05）。從粗纖維、ADF和NDF的含量來看，X096甜高粱品種青貯飼料也顯著高于其他青貯飼料（P＜0.05），這是由該甜高粱的品種特性所決定的，也可能與其含水量有關(guān)。已有研究經(jīng)證實［18，28］，不同品種甜高粱之間的纖維素含量存在較大差異。

大力士甜高粱品種屬于晚熟品種，在南疆乃至新疆均不能成熟。在本試驗制作青貯時大力士甜高粱仍處于灌漿期，這是導(dǎo)致大力士青貯飼料水分含量偏高的原因，也是導(dǎo)致其青貯不易成功的主要原因。研究［29-30］表明，原料水分含量高低是青貯成敗的關(guān)鍵因素之一，水分偏高會導(dǎo)致青貯過程腐敗菌替代乳酸菌而成為青貯的優(yōu)勢菌群，最終導(dǎo)致青貯飼料p H值和丁酸含量偏高，乳酸含量降低的結(jié)果。陳鵬飛等［31］的研究也證明，高水分會降低光葉紫花苕（Vicia villosa）的青貯品質(zhì)，致使其青貯乳酸含量顯著偏低，乙酸＋丙酸含量及氨態(tài)氮／總氮則顯著增加。此外，大力士甜高粱青貯飼料的粗纖維、ADF和NDF含量相對較低，與玉米青貯的粗纖維、ADF和NDF含量相近，這是由于大力士甜高粱制作青貯時處于灌漿期，植株纖維化程度相對較低。本實驗之所以選擇生理期處于灌漿期的大力士作為青貯原料，是由于大力士在植株高度和單株重等性狀方面表現(xiàn)十分突出。較高的植株和較大的單株重可提高鮮草產(chǎn)量和青貯產(chǎn)量，這對青貯生產(chǎn)具有重要意義。其含水量偏高可以通過推遲刈割期或割后晾曬的方式得以解決。

雖然青貯玉米原料糖錘度只有12.4%左右，較甜飼1號高粱品種17.7%的糖錘度有明顯差異，但二者的青貯成功率均為80%，其他感觀性狀評分均為15分，二者青貯飼料的p H值也非常接近。這說明二者的青貯品質(zhì)基本相當(dāng)。這很有可能是青貯玉米籽實中豐富的淀粉含量彌補了其糖分含量不足的缺陷，研究表明，淀粉［32］及蔗糖、果糖等單糖［33-35］均可為青貯乳酸菌發(fā)酵提供碳水化合物，促進乳酸發(fā)酵，抑制丁酸發(fā)酵，最終導(dǎo)致降低青貯p H值和丁酸含量、增加乳酸含量，以使青貯得以成功長期貯存的結(jié)果。甜飼1號甜高粱品種青貯飼料的ADF和NDF顯著高于玉米（P＜0.05），粗纖維含量也表現(xiàn)為甜飼1號青貯飼料大于玉米青貯飼料的趨勢（雖然二者差異未達到顯著水平）。

新高粱2號、考利和麗歐3個甜高粱品種的青貯飼料感觀評價均達到了1級優(yōu)等標(biāo)準，青貯成功率為100%，青貯p H值均在4.1左右，WSC含量均顯著高于玉米。這主要是因為這3個品種甜高粱糖分含量較高（新高粱2號、考利和麗歐的糖錘度均超過了18%，麗歐糖錘度高達22%），充足的糖分可為青貯乳酸菌增殖提供充足的基質(zhì)，乳酸菌快速增殖，乳酸含量明顯增加，致使青貯p H降到4.2以下，從而保證了青貯的成功率、感觀質(zhì)量和營養(yǎng)品質(zhì)。新高粱2號、考利和麗歐甜高粱青貯飼料與玉米青貯飼料比較，粗蛋白、粗纖維、NDF和ADF含量接近玉米青貯，p H值低于玉米青貯，WSC則高于玉米青貯，這些結(jié)果說明，以這3種高糖甜高粱品種制作的青貯飼料與玉米青貯品質(zhì)相當(dāng)或優(yōu)于玉米青貯，加之這3種甜高粱品種單株重和植株高度均大于玉米，因此，在實際生產(chǎn)中可以考慮替代玉米青貯。

此外，除X096和大力士外，其他品種甜高粱青貯飼料粗脂肪含量要高于玉米。這可能是由于甜高粱莖、葉表面含有較多的蠟質(zhì)造成的。甜高粱植株表面豐富的蠟質(zhì)對其抗旱作用具有積極作用。而且，不同品種的甜高粱，其蠟質(zhì)含量往往存在明顯差異。

4 結(jié)論

供試的幾個甜高粱品種青貯飼料品質(zhì)差異很大?？傮w來看，與玉米比較，新高粱2號、考利和麗歐3個甜高粱品種青貯質(zhì)量要好于玉米；甜飼1號甜高粱與玉米青貯具有相似的品質(zhì)；大力士和X096的青貯比玉米青貯質(zhì)量差?？梢?，在南疆可以選擇新高粱2號、考利、麗歐等甜高粱品種替代玉米來制作青貯飼料。由于大力士產(chǎn)量較高，因此也可選擇大力士制作青貯，但應(yīng)采取延遲收割或晾曬等方法，以降低青貯前水分偏高的問題。