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        全株玉米青貯營養(yǎng)品質(zhì)的緊實度效應

        2016-10-20 09:50:48王旭哲岳亞飛張凡凡馬春暉
        草業(yè)科學 2016年9期
        關(guān)鍵詞:實度青貯飼料有氧

        王旭哲,岳亞飛,張凡凡,馬春暉

        (石河子大學動物科技學院,新疆 石河子 832003)

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        全株玉米青貯營養(yǎng)品質(zhì)的緊實度效應

        王旭哲,岳亞飛,張凡凡,馬春暉

        (石河子大學動物科技學院,新疆 石河子 832003)

        本研究旨在分析不同緊實度對全株玉米(Zea mays)青貯品質(zhì)變化的影響,以便篩選出適宜的青貯緊實度。以新飼玉10號青貯玉米為材料,青貯裝料密度設計為5個(350、400、500、600、700kg·m-3),分別在青貯制作完成后1、3、5、7、9、15、30、50d取樣,測定青貯料的干物質(zhì)(DM)、粗蛋白(CP)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、水溶性碳水化合物(WSC)和pH,并動態(tài)監(jiān)測開窖后各處理青貯內(nèi)部溫度變化規(guī)律,同時對比開窖前后的相對飼喂價值(RFV)。結(jié)果表明,青貯時間和緊實度的交互作用僅對CP、ADF和pH有極顯著影響(P<0.01),對DM、NDF和WSC均無顯著影響(P>0.05)。處理600kg·m-3的pH最低且CP含量最高;處理700kg·m-3的DM、WSC以及RFV值含量最高,NDF及ADF含量最低。處理600kg·m-3有氧暴露后穩(wěn)定的時間顯著高于其它處理(P<0.05),達到100h。同時,有氧暴露時間與溫度呈現(xiàn)出單調(diào)遞增的趨勢,且相關(guān)性顯著(P<0.05)。隨著緊實度的增大(350~600kg·m-3),青貯飼料的品質(zhì)增加,有氧穩(wěn)定性提高;當緊實度為600kg·m-3時,品質(zhì)較700kg·m-3變化不顯著,600kg·m-3為最佳緊實度,建議采用。

        緊實度;玉米青貯;營養(yǎng)品質(zhì)

        調(diào)制青貯飼料的目的就是最大限度地保持青貯原料原有的營養(yǎng)價值,并將營養(yǎng)物質(zhì)的損失降至最低[1]。在青貯調(diào)制過程中,適當?shù)那噘A緊實度可以通過改變青貯飼料間的孔隙決定氧氣穿透青貯飼料的程度[2-3],進而改善青貯飼料的青貯品質(zhì)[4-5],隨著緊實度的增加青貯牧草的pH可顯著降低[6],同時高密度青貯窖可有效降低干物質(zhì)損失[7]。所以,緊實度的控制對青貯品質(zhì)尤為重要[8]。但有關(guān)緊實度在青貯中的系統(tǒng)研究報道較少。在生產(chǎn)實踐中,機械、填裝作業(yè)、設施高度等因素均影響青貯緊實度的控制,同時實際操作中很少量化控制青貯的緊實度,缺乏可供參考的適宜范圍,對青貯品質(zhì)產(chǎn)生較大影響。因此,本研究設置不同緊實度的青貯處理,探究不同緊實度下全株玉米青貯品質(zhì)的變化規(guī)律,同時結(jié)合有氧穩(wěn)定性比較各緊實度下的全株玉米青貯品質(zhì),旨在選出合適的青貯緊實度從而為生產(chǎn)實踐提供參考。

        1 材料與方法

        1.1材料

        青貯原料:以玉米品種新飼玉10號(新疆農(nóng)墾科學院作物所選育的早中熟品種)為青貯材料,其生長期為2015年4月10日-2015年7月20日(生長期101d),乳熟末期至蠟熟初期刈割,當場切碎為1~2cm長的物料,待貯。測定全株青貯玉米水分和水溶性碳水化合物(WSC)含量分別為77.37%和18.77%,pH為4.91,粗蛋白(CP)含量為9.64%,中性洗滌纖維(NDF)為59.25%、酸性洗滌纖維(ADF)為47.16%。

        青貯罐規(guī)格:直筒,直徑19.4cm,高102cm,壁厚0.6cm,容積為30.2L,采用PVC管制作。

        1.2方法

        1.2.1試驗設計試驗地位于新疆石河子大學牧草試驗站(44°20′N, 88°30′E,海拔420m)。將青貯裝料密度即緊實度設為5個,分別為 350、400、500、600、700kg·m-3,每個緊實度3次重復。分別在青貯裝罐完成后1、3、5、7、9、15、30、50d取樣,青貯50d時開窖,每個時間點在各處理組的3個青貯罐分別取樣,即3個重復,對青貯料的營養(yǎng)成分、WSC和pH進行分析,計算開窖當天各處理組的相對飼喂價值(RFV),并在開窖后動態(tài)監(jiān)測各處理青貯飼料的溫度變化。

        1.2.2測定方法干物質(zhì)(DM)采用105 ℃烘干法測定[9];NDF(%DM)和ADF采用范氏法(vanSoest)測定[10];CP采用凱氏定氮法測定[10];水溶性碳水化合物(WSC)采用蒽酮比色法測定[11];pH利用酸度計(PHS-25,上海雷磁)測定;不同處理青貯飼料的溫度采用多點式溫度記錄儀(i500-E3TW,玉環(huán)智拓儀器科技有限公司)動態(tài)監(jiān)測,溫度記錄儀測量時間間隔設置為5min,每個處理放置3個溫度探頭。

        RFV的計算公式[12]為:

        RFV=DMI×DDM/1.29.

        式中:DMI為干物質(zhì)隨意采食量(%BW),DMI=120/NDF;DDM為可消化干物質(zhì)含量(%DM),DDM=88.9-0.779×ADF;ADF為酸性洗滌纖維含量;選擇1.29是飼草DMI×DDM的參數(shù)值。

        1.3數(shù)據(jù)處理

        在Excel中作數(shù)據(jù)的基本處理,用SPSS17.0對各處理的DM、NDF、ADF、CP、WSC和pH以及有氧穩(wěn)定時間進行方差分析,通過Duncan法對各處理間的差異進行比較。采用Origin8.0進行繪圖并對開窖溫度進行線性擬合。

        2 結(jié)果與分析

        2.1不同緊實度下全株玉米青貯營養(yǎng)品質(zhì)變化

        pH在青貯期內(nèi)變化明顯(表1)。青貯1d后,pH開始出現(xiàn)差異,隨后的青貯過程中350和400kg·m-3的pH始終與其它處理差異顯著(P<0.05)。青貯3d時,500、600和700kg·m-3處理的pH均降為4.00以下。青貯5d時,350kg·m-3處理的pH降至3.99,隨后出現(xiàn)緩慢上升趨勢。青貯15d時,400、500、700kg·m-3處理的pH均降至最低;400kg·m-3與除350kg·m-3處理外其余3個處理間差異顯著(P<0.05),而500、600和700kg·m-3處理間差異不顯著(P>0.05)。在青貯50d時,處理350和400kg·m-3的pH與其它處理差異顯著(P<0.05)且350kg·m-3的pH最高,為4.13,其余3組間差異不顯著(P>0.05),處理600kg·m-3的pH最低,為3.97。

        青貯50d時,350kg·m-3的DM含量顯著低于500~700kg·m-3(P<0.05)的,但400~600kg·m-3處理間無顯著差異(P>0.05)(表1)。

        在青貯過程的初期,各處理CP含量均緩慢下降,但隨著青貯的進行,下降速度逐漸平緩,青貯3d時各處理間無顯著差異(P>0.05),15d后基本保持穩(wěn)定。青貯50d時各處理間CP含量均差異顯著(P<0.05),且600kg·m-3的CP含量為7.71%,顯著高于其它各處理的,350kg·m-3的CP含量最低,只有6.06%。

        表1 青貯過程中不同緊實度下全株玉米青貯營養(yǎng)品質(zhì)的變化Table 1 Change of the nutritional quality of whole-plant corn silage at different compactions during fermentation process

        續(xù)表1

        青貯時間Silagetime/d緊實度Compaction/kg·m-3DM/%CP/%NDF/%ADF/%WSC/%pH5035018.56c6.06e52.14a35.10a2.94c4.13a40019.17bc6.41d51.51ab32.12b4.24b4.08a50020.02ab6.69c50.23b31.83bc5.16b4.00b60019.60b7.71a50.45ab30.66cd4.61b3.97b70020.77a7.44b49.88b30.15d6.95a4.00bSE0.140.020.240.210.150.01

        注:同列不同小寫字母表示同一青貯天數(shù)各緊實度處理間差異顯著(P<0.05)。

        Note:Differentlowercaselettersforthesamesilagetimewithinthesamecolumnmeansignificantdifferencesamongdifferentcompactiontreatmentsat0.05level.

        青貯青貯過程中,各處理NDF含量均呈現(xiàn)出下降趨勢(表1)。青貯1d時,350和400kg·m-3的NDF含量顯著高于處理700kg·m-3(P<0.05),其余兩個處理間差異不顯著(P>0.05)。隨后的青貯過程中,處理350kg·m-3的NDF含量始終顯著高于700kg·m-3(P<0.05),到青貯30d時各處理間差異均不顯著(P>0.05)。青貯50d時,除處理350kg·m-3顯著高于400和600kg·m-3處理(P<0.05)外,其余各處理間未表現(xiàn)出明顯差異(P>0.05),其中700kg·m-3的NDF含量降至最低,為49.88%。

        隨著青貯的進行,各處理組ADF含量呈現(xiàn)出下降趨勢(表1)。青貯1d時,600kg·m-3的ADF含量顯著低于其余處理的(P<0.05),在隨后的青貯過程中,除青貯30d后,500kg·m-3與350kg·m-3無顯著差異外,處理350kg·m-3始終顯著高于其余處理(P<0.05)。

        在青貯的前15d,各處理WSC含量逐步下降,隨后15-30d下降幅度加大,但30-50d趨于平緩。(表1)。青貯1d時,處理600和700kg·m-3的WSC含量均顯著高于其余處理的(P<0.05)。但在青貯5、7、9、15d時,各處理間無顯著差異(P>0.05)。在青貯的前15d,各處理WSC含量快速下降,但在青貯30d之后下降平緩。直至青貯50d時,處理700kg·m-3的WSC含量顯著高于其它處理的(P<0.05),其WSC含量為6.95%,處理350kg·m-3顯著低于其它處理(P<0.05),其WSC含量為2.94%。

        2.2緊實度、青貯時間及其互作對全株玉米青貯營養(yǎng)品質(zhì)的影響

        青貯時間對于DM、CP、NDF、ADF、WSC和pH的變化均有極顯著影響(P<0.01)(表2),同時緊實度對于上述各指標也均有極顯著影響(P<0.01)。但時間與處理的交互作用僅對CP、ADF和pH有極顯著影響(P<0.01),對DM、NDF和WSC均未產(chǎn)生顯著影響(P>0.05)。

        表2 青貯時間和緊實度對全株玉米青貯營養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 2 Effect of silage time and compaction on nutritional quality of whole-plant corn silage

        注:*表示顯著影響(P<0.05),**表示極顯著影響(P<0.01),NS表示無顯著影響(P>0.05)。

        Note: *and**indicatesignificanteffectat0.05and0.01level,respectively,NSmeansnosignificanteffectat0.05level.

        表3 青貯前后全株玉米營養(yǎng)品質(zhì)對比分析Table 3 Analysis of nutritional quality of whole-plant corn befor and after the silage

        注:同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

        Note:Differentlowercaseletterswithinthesamerowmeansignificantdifferenceat0.05level.

        2.3全株玉米青貯前后營養(yǎng)品質(zhì)對比分析

        對全株玉米青貯前后營養(yǎng)品質(zhì)進行對比分析(表3)發(fā)現(xiàn),在青貯開窖后各處理與青貯原料在DM、CP、NDF、ADF、WSC、pH和RFV均有顯著差異(P<0.05),且各處理DM、CP、NDF、ADF、WSC含量和pH均降低,RFV逐步上升。

        通過比較開窖后各處理的RFV值(表3)發(fā)現(xiàn),各處理的營養(yǎng)品質(zhì)均與青貯原料的存在顯著差異(P<0.05),且隨著青貯進程的推進,各處理的RFV值較青貯原料有所升高。處理350kg·m-3的RFV值顯著低于其余處理(P<0.05),而處理500、600、700kg·m-3間無顯著差異(P>0.05),且700kg·m-3的RFV值最大。

        圖1 不同緊實度青貯玉米暴露于空氣下的有氧穩(wěn)定性Fig.1 Aerobic stability of different compactionscorn silage exposed to air

        注:不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

        Note:Differentlowercaselettersmeansignificantdifferenceat0.05level.

        2.4緊實度對全株玉米青貯有氧穩(wěn)定性的影響

        有氧穩(wěn)定時間為青貯飼料暴露于空氣中的溫度高于室溫2 ℃時所需時間(h)[13]。處理350~700kg·m-3有氧暴露后穩(wěn)定的時間分別為15、49、62、100、73h,且各處理間均差異顯著(P<0.05)(圖1)。

        對各處理氧暴露時間與溫度進行回歸分析(圖2),結(jié)果表明,5個緊實度處理下全株玉米青貯的有氧暴露時間與溫度存在相關(guān)性,二者關(guān)系表現(xiàn)出隨著有氧暴露時間的延長,溫度呈現(xiàn)線性遞增的趨勢且相關(guān)性顯著(P<0.05),二者關(guān)系為Y=0.002X+24.920(R2=0.768),其中,X是有氧暴露時間,Y是溫度。

        圖2 玉米青貯有氧暴露時間與溫度之間的關(guān)系Fig.2 Relationship between oxygen exposure time andtemperature in corn silage

        3 討論

        3.1緊實度對玉米青貯飼料品質(zhì)的影響

        pH能反映青貯飼料是否保存較好及其被腐敗菌分解的程度,品質(zhì)優(yōu)良的青貯飼料pH為3.8~4.5[14]。緊實度和青貯時間對pH有極顯著影響(P<0.01),且隨青貯時間的延長均呈現(xiàn)下降趨勢。這是因為青貯初期各類微生物活動活躍,消耗了原料中的WSC,從而產(chǎn)生大量的酸,導致pH快速下降,這與楊云貴等[15]的研究結(jié)果一致。青貯3d時,500、600、700kg·m-3的pH均降為4.00以下。隨著青貯緊實度的增加,pH逐漸降低,說明較大緊實度的pH相對較低[7],600kg·m-3的pH最低,350和400kg·m-3的pH與其它處理差異顯著(P<0.05),其余3個處理間異不顯著(P>0.05)。隨著青貯緊實度的增大WSC含量的減少量逐漸降低,這是由于青貯初期青貯原料WSC含量較高,為乳酸菌提供了大量營養(yǎng)物質(zhì)[16],導致乳酸菌活動活躍,產(chǎn)生了更多乳酸,隨著青貯緊實度的增大,pH能較快進入穩(wěn)定狀態(tài),從而可盡早減少對WSC的消耗量[3,17]。

        本研究中,各處理與青貯前相比,DM含量明顯下降,由于青貯原料是在乳熟末期收獲調(diào)制的,其含水量較高,作為青貯過程中微生物重要青貯來源的WSC的含量也高,被微生物利用后導致其最后DM含量損失相對較高。隨著青貯緊實度的增大,DM含量的減少量逐漸降低,處理350kg·m-3的DM含量最小,這是由于高密度的青貯可減少呼吸損失和其它有氧損失[7,18]。

        本研究在青貯的過程中,隨著青貯時間的推移,各處理CP含量均較青貯原料有所降低,是由于青貯中的腐敗微生物梭菌會分解原料中的氨基酸、含氮鹽類(硝酸鹽和亞硝酸鹽)、嘌呤和嘧啶產(chǎn)生氨態(tài)氮,這些生物活動都會降低青貯蛋白的含量。但隨著青貯緊實度的增大,CP含量減少量較小,是由于隨著青貯密度的增加,飼料的孔性降低,氧氣含量減少[3],腐敗微生物的生長減緩,從而CP的損失減少。

        NDF和ADF含量越高,飼料營養(yǎng)品質(zhì)越差。本研究中,NDF及ADF含量都有不同程度的降解,由于青貯初期存在部分產(chǎn)纖維素酶的微生物[19],其消耗青貯中的營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生纖維素酶導致ADF下降相對較快且NDF也有所下降,之后基本保持穩(wěn)定。本研究中,隨著青貯緊實度的增大,NDF及ADF含量的減少量逐漸降低,是由于青貯初期細胞呼吸和接下來的酶解過程容易導致碳水化合物分解,從而使不可消化組分的含量相對增加[20]。因此,WSC含量高的處理700kg·m-3比WSC含量低的350kg·m-3處理的NDF、ADF含量低,且與處理500、600kg·m-3間差異不顯著(P>0.05)。綜上所述,700kg·m-3的RFV含量最高。

        3.2緊實度對玉米青貯飼料有氧穩(wěn)定性的影響

        本研究中,不同緊實度玉米青貯飼料的有氧穩(wěn)定性存在顯著差異(P<0.05)。隨著青貯緊實度的增大,玉米青貯飼料的有氧穩(wěn)定性時間逐漸延長。較高的青貯密度可提供較為穩(wěn)定的pH環(huán)境,可抑制好氧微生物的生長[21]。因此,處理350kg·m-3有氧暴露后穩(wěn)定的時間僅有15h,而處理600kg·m-3達到100h,顯著高于其它處理(P<0.05)。但處理700kg·m-3的WSC含量較高,相對于處理600kg·m-3為好氧微生物創(chuàng)造了有利的生存條件,因此,600kg·m-3的有氧穩(wěn)定時間長于700kg·m-3。直至最后一組處理暴露于空氣中高于室溫2 ℃時開窖結(jié)束。隨著有氧暴露時間的延長,溫度呈現(xiàn)出線性遞增趨勢(P<0.05),正是由于開窖后隨時間延長,好氧微生物的活動增強,其利用青貯底物產(chǎn)生水、二氧化碳和熱量[22]。因此,溫度隨有氧暴露時間延長而上升。

        4 結(jié)論

        本研究中,不同緊實度對玉米青貯過程中pH、DM、CP、NDF、ADF、WSC、RFV含量變化以及開窖后有氧穩(wěn)定時間均影響顯著。綜合比較,隨著緊實度的增大(350~600kg·m-3),青貯飼料的營養(yǎng)品質(zhì)增加,有氧穩(wěn)定時間提高。當緊實度達到600kg·m-3后,營養(yǎng)品質(zhì)變化不顯著,有氧穩(wěn)定性最好。因此,600kg·m-3為最佳緊實度。同時,有氧暴露時間與溫度呈現(xiàn)出線性遞增的趨勢Y=0.002X+24.920(R2=0.768)。

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        (責任編輯武艷培)

        Thecompactioneffectofnutritionalqualityofwholeplantcornsilage

        WangXu-zhe,YueYa-fei,ZhangFan-fan,MaChun-hui

        (CollegeofAnimalSciencesandTechnology,ShiheziUniversity,Shihezi832003,China)

        Inthisstudy,thewholeplantcorn(Zea mays)silagenutritionalqualityatdifferentcompactionswasanalyzedtodeterminetheappropriatecompactionofsilage.ThetreatmentsusedXinsiyu10forsilagematerialswithfivecompactiondegrees(350, 400, 500, 600and700kg·m-3).SamplinganddeterminationoftheDM,CP,NDF,ADF,WSCandRFVofsilagesweredoneonthe1st, 3rd, 5th, 7th, 9th, 15th, 30thand50thdayafterensiling.Dynamicmonitoringofthetemperaturechangeofeachsilagetreatmentwasalsomeasuredafteropeningsilo.ResultsindicatedthatDM,CP,NDF,ADF,andWSCcontentandpHvaluefromcompactiondegreeofcornsilagedecreasedsignificantlythanbeforeensiling(P<0.05).Silagetimehadasignificanteffectonaboveindicators(P<0.01).Afteropeningsilo, 600kg·m-3hadthelowestpHvalue,whilethecontentofCPwasthehighest;DM,WSCandRFVof700kg·m-3treatmentwasthehighest,NDFandADFwasthelowest.Thestabletimeafterexposuretooxygenoftreatment600kg·m-3wassignificantlyhigherthanothertreatments(P<0.05),reaching100h.Atthesametime,therewasamonotonicincreasingtrendofoxygenexposuretimeandtemperature,andthecorrelationwassignificant(P<0.05).Withtheincreasingofchargedegreerange(350~600kg·m-3),thefermentationqualityofthesilagecorrespondinglyincreased.Whencompactiondegreereachingto600kg·m-3,thequalitydidnotchangesignificantly,suggestingthat600kg·m-3isthebestcompaction.

        compaction;cornsilage;nutritionalquality

        MaChun-huiE-mail:chunhuima@126.com

        10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0669

        2015-12-01接受日期:2016-04-02

        國家自然科學基金項目(31460637);國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS35)

        王旭哲(1991-),男,吉林九臺人,在讀碩士生,研究方向為飼草生產(chǎn)與加工。E-mail:690953197@qq.com

        馬春暉(1966-),男,新疆哈密人,教授,博士,研究方向為飼草生產(chǎn)與加工。E-mail:chunhuima@126.com

        后生物生產(chǎn)層

        S816.11;S513

        A

        1001-0629(2016)9-1893-08*

        王旭哲,岳亞飛,張凡凡,馬春暉.全株玉米青貯營養(yǎng)品質(zhì)的緊實度效應.草業(yè)科學,2016,33(9):1893-1900.

        WangXZ,YueYF,ZhangFF,MaCH.Thecompactioneffectofnutritionalqualityofwholeplantcornsilage.PrataculturalScience,2016,33(9):1893-1900.

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