蔣利芳，史 靜，陳 偉，陳本建

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070； 2.廣西壯族自治區(qū)畜牧研究所，廣西 南寧 530001；3蘭州城市學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

陳本建為通訊作者。

甘肅省武威市是河西畜牧產(chǎn)業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，據(jù)報(bào)道武威市飼草需求2014年達(dá)到440萬(wàn)t，然而全市人工草地產(chǎn)量為310萬(wàn)t，尚有130萬(wàn)t飼草料缺口，飼草料短缺逐漸成為制約武威草食畜牧業(yè)發(fā)展最重要的因素之一[1]。紫花苜蓿(Medicagosativa)是優(yōu)良的豆科飼草，富含蛋白質(zhì)、脂肪、多種礦質(zhì)元素、維生素以及家畜生長(zhǎng)所必需的氨基酸，素有“牧草王”的美名[2]。其在武威地區(qū)種植廣泛，且紫花苜蓿青貯[3]是近些年來(lái)武威廣泛應(yīng)用于牧草產(chǎn)品加工的主要方式，發(fā)展速度很快，加工的量呈現(xiàn)快速上升的態(tài)勢(shì)。但紫花苜蓿具有“三高一低”(蛋白高，水分高，緩沖能值高，碳水化合物低)的特性[4]，單獨(dú)青貯品質(zhì)不佳。添加劑青貯在紫花苜蓿草產(chǎn)品加工的業(yè)界已達(dá)成了廣泛的共識(shí)。目前，行業(yè)內(nèi)的商家和科研機(jī)構(gòu)紛紛研發(fā)出了各自的青貯添加劑，種類繁多。這給青貯加工的企業(yè)和農(nóng)戶帶來(lái)了困惑。因此，試驗(yàn)通過(guò)添加酸化劑和乳酸菌青貯劑對(duì)2茬紫花苜蓿青貯發(fā)酵效果的比較試驗(yàn)，給苜蓿青貯加工的企業(yè)和相關(guān)人員提供理論和技術(shù)參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在甘肅省武威市民勤縣金鑫源甘農(nóng)3號(hào)(Medicagosativacv.Gannong No.3)紫花苜蓿種植基地進(jìn)行，地處河西走廊東段北側(cè)，石羊河流域下游，E 103°03′～104°02′，N 38°05′～39°06′，屬大陸性沙漠氣候，冬春季溫、濕度低、風(fēng)沙大。年均氣溫8.5℃，年均最高氣溫16℃，最低氣溫1℃。3～6月氣候極度干燥，相對(duì)濕度為35%～39%。研究區(qū)苜蓿種植面積33.34 hm2，已經(jīng)建植3年。為割草型苜蓿草地，具灌溉條件，灌溉方式為漫灌，入冬前灌冬水，生長(zhǎng)季每次刈割后灌水1～2次。在種植當(dāng)年施足底肥，肥料種類為磷二銨和過(guò)磷酸鈣。自第2年起在每茬的灌水前追施尿素，每年刈割3茬。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)刈割茬次×添加劑雙因素處理。其中，2個(gè)刈割茬次為初花期刈割的第1茬(2016年6月15日)和第2茬(2016年7月18日)，添加劑為露保美NC(Lupro mix NC，購(gòu)自蘭州巴斯夫公司，甲酸含量38%)、宜生貯寶(Sila-max，購(gòu)自甘肅瑞科宜生動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)科技有限公司，乳酸菌粉劑)、亞芯(Yaxin，購(gòu)自臺(tái)灣亞芯生物科技有限公司，乳酸菌及纖維素酶粉劑)、乳酸菌菌液(Lactobacillus culture fluid LCF，購(gòu)自河北滄州，乳酸菌液)、YM3和YM7(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)提供，2種乳酸菌液)，以及不加添加劑的對(duì)照(CK)，共14個(gè)處理，3次重復(fù)，各添加劑添加量是商品所標(biāo)注量(表1)。

表1 紫花苜蓿青貯試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 青貯調(diào)制

用CLAAS型收割機(jī)收割第1茬和第2茬紫花苜蓿并切碎，自然翻曬，隨時(shí)用手持式水分測(cè)定儀觀測(cè)水分變化，待水分降至50%，用集草車運(yùn)至加工場(chǎng)地，立即用噴霧器將已配制的添加劑溶液按不同劑量噴灑于紫花苜蓿中，邊噴灑邊攪拌，混勻后，隨即用圓型打捆機(jī)進(jìn)行打捆(捆高50 cm，直徑150 cm，重500 kg)，之后用拉伸膜裹包機(jī)裹包。裹包后標(biāo)注貼簽，3層捆豎

放，露天存放。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

紫花苜蓿原料取樣，于實(shí)驗(yàn)室-20℃冷凍備用。青貯45 d后，于每個(gè)青貯捆中取樣3份混合，帶回實(shí)驗(yàn)室冷凍備用。

將第1份樣品解凍后稱20 g，加180 mL蒸餾水，攪拌均勻，在-4℃的培養(yǎng)箱中靜置48 h后用4層紗布及定性濾紙過(guò)濾，浸出液一部分用酸度計(jì)測(cè)定pH[5]；另一部分濾液于-20℃冰箱冷凍，用于氨態(tài)氮[6]、乳酸(LA)及揮發(fā)性脂肪酸(乙酸AA、丙酸PA、丁酸BA)[7]的測(cè)定。

第2份青貯樣及青貯原料解凍后，于65℃鼓風(fēng)干燥箱中烘48～72 h，之后用微型植物樣粉碎機(jī)粉碎，過(guò)1 mm篩，備用。干物質(zhì)(DW)在65℃干燥箱中烘48 h[8]；可溶性碳水化合物(WSC)采用文獻(xiàn)[9]蒽酮比色法進(jìn)行，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維采用文獻(xiàn)[9-10]范氏纖維洗滌法，緩沖能值(BC)采用滴定法測(cè)定。

1.5 苜蓿青貯品質(zhì)灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)

各處理組的混貯飼料的8個(gè)指標(biāo)作為一個(gè)灰色系統(tǒng)，則每個(gè)添加劑添加量作為灰色系統(tǒng)的一個(gè)因素，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)不同水分混貯飼料發(fā)酵指標(biāo)進(jìn)行綜合分析[11]。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和差異顯著性分析，用平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤表示測(cè)定結(jié)果。并對(duì)不同青貯處理采用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料特性

種植第2年第1茬和第2茬刈割的紫花苜蓿原料的化學(xué)特性見(jiàn)表2。

表2 紫花苜蓿原料化學(xué)特性

2.2 青貯苜蓿的發(fā)酵品質(zhì)

同一刈割茬次不同添加劑處理間相互比較，均以B3組的pH最低，分別為4.10和4.16；LA含量最高(表3)。CK的LA含量最低，pH最高，分別為5.65和5.28。A1刈割茬次，B2組的LA含量居中，AA含量顯著(P<0.05)低于B1、B3處理組；B2、B3組的PA含量顯著(P<0.05)低于其他添加劑組；B3和B6組的氨態(tài)氮含量顯著低于(P<0.05)其他處理組；B3和B4組無(wú)BA產(chǎn)生，其他添加劑組均產(chǎn)生少量的BA。A2刈割茬次，B3、B6組的pH值顯著(P<0.05)低于其他添加劑組，AA、PA和氨態(tài)氮含量顯著(P<0.05)低于其他添加劑組；B3、B4、B5和B6組均不產(chǎn)生BA，B1和B2組BA含量均為少量。

不同刈割茬次相同添加劑間的相互比較，CK，B1和B2組中A1刈割茬次其pH顯著(P<0.05)高于A2刈割茬次；B2組的A1刈割茬次AA和PA含量低于A2刈割茬次；B3組的A1刈割茬次AA含量顯著(P<0.05)高于A2刈割茬次；B4組的A1刈割茬次LA含量顯著(P<0.05)高于A2刈割茬次；B5組的A1刈割茬次AA，PA和BA和氨態(tài)氮含量顯著(P<0.05)高于A2刈割茬次。

注：不同小寫(xiě)字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同

2.3 青貯苜蓿的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

同刈割茬次不同添加劑處理組間相互比較，在2個(gè)刈割茬次，均以CK組的WSC含量最低，B3組WSC含量、DM含量最高，差異顯著(P<0.05)；A1刈割茬次，B1，B2和B3組的DM比CK高；CK的DM含量比B4、B5和B6組高。A2刈割茬次，B2、B3、B4和B5組的DM比CK組高；CK的DM含量比B1和B6組高，以A1B3DW含量最高，為53.65%(表4)。

不同刈割茬次相同添加劑間的DM和WSC含量變化趨勢(shì)有的增大，有的減小。CK組和添加劑組中，A1刈割茬次的DM含量顯著(P<0.05)高于A2刈割茬次，CK，B3和B5組中A1刈割茬次的DM含量略高于A2刈割茬次；B1和B6組中，WSC含量略高于A2刈割茬次，B2組WSC含量與A2刈割茬次相同，B4組中，WSC含量顯著(P<0.05)低于A2刈割茬次(表4)。

表4 6種添加劑處理下不同刈割時(shí)期紫花苜蓿的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

2.4 不同添加劑處理苜蓿各指標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)

2.4.1 各指標(biāo)權(quán)重的構(gòu)建 試驗(yàn)篩選出pH、LA、AA、PA、BA、NH3-N含量的最小值，DM和WSC含

量的最大值作為標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)質(zhì)青貯飼料的參考數(shù)列X0，根據(jù)以上指標(biāo)在混貯飼料中的相對(duì)重要程度分別賦值(Wk)(表5)。

表5 優(yōu)質(zhì)飼料的構(gòu)建及各指標(biāo)的權(quán)重

2.4.2 各指標(biāo)無(wú)量綱化處理 由于各指標(biāo)量綱不同，需要用處執(zhí)法對(duì)各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理(表6)，即DM含量、WSC含量、NH3-N含量、pH、LA含量、AA含量、PA含量和BA含量的平均值除以優(yōu)質(zhì)飼料相應(yīng)值(X0)。

2.4.3 各指標(biāo)的絕對(duì)值、關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度 計(jì)算各點(diǎn)的絕對(duì)差Δi(k) =|X0(k)-Xi(k)|，此處△i(k)為該處理下的混貯飼料指標(biāo)測(cè)定值Xi與理想值X0在第k個(gè)指標(biāo)上的絕對(duì)差值。最大絕對(duì)差值為0.44，最小絕對(duì)差值為0.00。想數(shù)列X0和比較數(shù)列Xi在k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)為：

表6 各指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理

(1)

式中：a=min min|X0(k)-Xi(k)|=0.00；b=max max|X0(k)-Xi(k)|=0.44；ρ為分辨系數(shù)，一般取值為0.5。

由加權(quán)關(guān)聯(lián)度公式計(jì)算各指標(biāo)的等權(quán)關(guān)聯(lián)度ri。

(2)

式中：n為測(cè)定指標(biāo)數(shù)，Wi(k)為權(quán)重系數(shù)。

求出關(guān)聯(lián)度后，按照關(guān)聯(lián)度由大到小以 1，2，3，…，m進(jìn)行順序排序，關(guān)聯(lián)度越大則相似程度越高，與參試指標(biāo)的差異就越小，該處理的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高，反之則越差。

采用灰色關(guān)聯(lián)度分析，測(cè)出各處理的關(guān)聯(lián)度在0.352～0.952，按照刈割茬次排序：第2茬>第1茬，說(shuō)明青貯料在第2茬次刈割時(shí)青貯效果好于第1茬。按照添加劑排序：亞芯>河北滄州乳酸菌>YM3>YM7>露寶美NC>宜生貯寶>CK，因此，在添加亞芯后，排序數(shù)總和比其他添加劑的排序數(shù)總和小，其綜合表現(xiàn)最好，飼料營(yíng)養(yǎng)成分達(dá)到最優(yōu)(表7)。

表7 添加劑對(duì)紫花苜蓿的各成分加權(quán)關(guān)聯(lián)度及排序

3 討論

3.1 紫花苜蓿作為青貯原料的特征

調(diào)制優(yōu)質(zhì)青貯飼料，要求原料有適宜的含水率、高WSC和低緩沖能值。因此，青貯原料中WSC含量是影響發(fā)酵效果的最主要限制因素之一。青貯原料WSC不足以提供乳酸菌的大量繁殖所需，將限制pH迅速降至4.0以下，從而促使其他有害菌(如梭菌、霉菌等)得以生長(zhǎng)，影響發(fā)酵。Meeske等[12]報(bào)道，WSC含量為107 g/kg(DM)的玉米青貯飼料，其pH在2 d內(nèi)即可降至4.0以下。試驗(yàn)中，2個(gè)刈割茬次紫花苜蓿原料的WSC含量分別為：5.54(%DM)和5.06(%DM)，由此證明，紫花苜蓿直接青貯難以調(diào)制出優(yōu)質(zhì)的青貯飼料。

3.2 不同青貯方式對(duì)紫花苜蓿青貯品質(zhì)的影響

苜蓿青貯方式包括常規(guī)青貯(高水分青貯)、半干青貯(低水分青貯、凋萎青貯)、混合青貯、袋裝青貯、裹包青貯和青貯劑青貯等。為解決水分過(guò)低和常規(guī)青貯品質(zhì)不佳的問(wèn)題，試驗(yàn)采用拉伸膜裹包青貯結(jié)合添加劑青貯的方式。該青貯法是目前世界上較先進(jìn)的青貯技術(shù)，也是低水分青貯的一種方式[13]。有很好的保水作用并能提高發(fā)酵品質(zhì)。通過(guò)感官評(píng)定、營(yíng)養(yǎng)成分和發(fā)酵品質(zhì)測(cè)定后，紫花苜蓿發(fā)酵后無(wú)發(fā)霉、發(fā)臭現(xiàn)象，感官品質(zhì)大都良好，營(yíng)養(yǎng)成分也達(dá)到了優(yōu)質(zhì)青貯苜蓿水平，裹包青貯后較未青貯的紫花苜蓿pH值降低到5.65和5.28，DM含量升高，WSC含量降低，說(shuō)明裹包青貯為紫花苜蓿提供了良好的發(fā)酵環(huán)境，這與荀桂榮[14]的研究結(jié)果一致。添加添加劑后較未添加添加劑的組pH大幅降低，達(dá)到4.10和4.16，LA含量升高，WSC含量降低，但是較未添加添加劑的降幅小，這是因?yàn)樘砑忧噘A添加劑后抑制了有害菌的繁殖，降低了WSC含量的消耗，促進(jìn)了紫花苜蓿發(fā)酵，這與朱慧森等[15]的研究結(jié)果一致。

3.3 添加劑對(duì)紫花苜蓿青貯品質(zhì)的影響

添加劑是提高紫花苜蓿青貯發(fā)酵效果的主要方式之一。試驗(yàn)采用的添加劑露寶美NC是一種含有甲酸(38%)的酸貯添加劑，可最大限度的保存發(fā)酵飼草的營(yíng)養(yǎng)成分，有效降低了紫花苜蓿的pH。Barry等[16]研究表明，在紫花苜蓿青貯中添加甲酸，可以降低pH，促進(jìn)乳酸發(fā)酵，減少青貯中蛋白質(zhì)降解，降低NH3-N含量。劉賢等[17]報(bào)道，添加甲酸處理后苜蓿纖維素含量有所降低而DM和粗蛋白含量提高。試驗(yàn)2個(gè)刈割茬次的CK組均未能達(dá)到常規(guī)優(yōu)質(zhì)品質(zhì)青貯的標(biāo)準(zhǔn)[18]，其原因是紫花苜蓿原料的WSC含量過(guò)低和緩沖能值過(guò)高。乳酸菌制劑(宜生貯寶、亞芯、河北乳酸菌菌液、乳酸菌發(fā)酵劑YM3和YM7)的有效添加，顯著改善了青貯飼料的青貯品質(zhì)，克服了原料在發(fā)酵上營(yíng)養(yǎng)的缺失，改善了乳酸發(fā)酵的有效能，致使青貯飼料的酸度和NH3-N含量減少，LA含量提高，這與蔣慧等[19]的研究結(jié)果一致。亞芯中還含有纖維素酶，趙珊等[20]的試驗(yàn)表明，纖維素酶能使發(fā)酵纖維素分解生成戊糖，產(chǎn)生乳酸和少量乙酸，無(wú)CO2產(chǎn)生，有利于阻止有害菌生長(zhǎng)。試驗(yàn)中加入亞芯后乳酸含量最多，無(wú)丁酸產(chǎn)生，發(fā)酵效果最好，這與興麗[21]等研究一致，乳酸菌、纖維素酶等青貯劑常用于改善青貯玉米發(fā)酵品質(zhì)，獲得了較理想的添加效果。

4 結(jié)論

2個(gè)刈割茬次，6種添加劑對(duì)紫花苜蓿裹包青貯都產(chǎn)生了較好影響，添加亞芯組優(yōu)于對(duì)照和其他添加劑組，其中亞芯處理組的pH最低，LA含量最大，無(wú)BA生成，氨態(tài)氮含量最少，WSC消耗最低，發(fā)酵品質(zhì)最好。結(jié)合關(guān)聯(lián)度分析6種添加劑下紫花苜蓿裹包青貯品質(zhì)排序?yàn)椋簛喰?河北滄州乳酸菌>YM3>YM7>露寶美NC>宜生貯寶>CK。且第2茬>第1茬，說(shuō)明第2茬的紫花苜蓿裹包青貯品質(zhì)優(yōu)于第1茬。

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