水葫蘆與甜玉米秸稈混合半干青貯的研究

陳鑫珠，莊益芬，張建國(guó)，廖惠珍

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002)

1901年水葫蘆(Eichhorniacrassipes)作為花卉被引入我國(guó)，20世紀(jì)50-60年代由于糧食極度短缺，水葫蘆在南方鄉(xiāng)村的河塘，作為豬飼料被推廣種植，也用于喂養(yǎng)魚(yú)、禽等[1]。20世紀(jì)80年代以來(lái)，水質(zhì)污染和富營(yíng)養(yǎng)化為水葫蘆的生長(zhǎng)創(chuàng)造了適宜繁殖的水肥條件，導(dǎo)致了以水葫蘆為主體的有害水草瘋長(zhǎng)，堵塞河道，對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的負(fù)面影響[2-4]，治理水葫蘆污染成為目前研究的熱點(diǎn)。

半干青貯又叫低水分青貯，這種青貯飼料營(yíng)養(yǎng)損失少，同時(shí)兼有普通青貯和干草的特點(diǎn)。低水分青貯擴(kuò)大了飼料原料的范圍，在一般青貯法中被認(rèn)為不易青貯的原料也可以通過(guò)低水分青貯獲得較好的青貯料。同時(shí)也為含糖量低，蛋白含量高等難以用一般青貯方法青貯的牧草提供了新的青貯方法，特別是南方等雨水較多的地區(qū)，調(diào)制干草較困難，采用低水分青貯法是獲得優(yōu)質(zhì)青貯飼料的有效措施。水葫蘆營(yíng)養(yǎng)豐富，適應(yīng)性極強(qiáng)，繁殖速度快，花期7～10個(gè)月[5]。在南方選擇適宜的天氣，撈取水葫蘆，制作半干青貯，是將其變廢為寶，污染防治的一條理想途徑。水葫蘆可溶性糖含量低，粗蛋白含量高，不易青貯，而甜玉米秸稈可溶性糖含量高，粗蛋白含量低，易于青貯，二者混合既可綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，又有利于調(diào)制優(yōu)質(zhì)青貯料，擴(kuò)大飼料資源。

1 材料與方法

1.1青貯原料 水葫蘆是福建農(nóng)林大學(xué)校園湖水中生長(zhǎng)的，甜玉米(Zeamays)秸稈是福建農(nóng)林大學(xué)作物學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地種植的，品種為金菲。水葫蘆于2008年7月3日采集，甜玉米秸稈于2008年7月4日刈割，分別晾曬72和48 h，制成預(yù)干的原料。

青貯原料的化學(xué)成分如表1所示。水葫蘆的水分、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)和半纖維素(HC)稍低于甜玉米秸稈，粗蛋白(CP)明顯高于甜玉米秸稈，高了6百分點(diǎn)以上，而甜玉米秸稈的可溶性碳水化合物(WSC)是水葫蘆的3.6倍。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)添加劑和混合比例2個(gè)因素。其中，添加劑分別設(shè)無(wú)添加(CK)、添加2 mL/kg綠汁發(fā)酵液(FGJ，參照大島光昭等[6]的方法制成)、添加3 mL/kg蟻酸(甲酸，F(xiàn)A，市售普通化學(xué)純)和添加3 mL/kg四蟻酸銨(FOR，用蟻酸和氨水配制，現(xiàn)配現(xiàn)用)4個(gè)處理，各添加劑的添加量按新鮮原料質(zhì)量計(jì)。混合比例為水葫蘆∶甜玉米秸稈按萎蔫后鮮質(zhì)量比為9∶1、8∶2和7∶3(W9M1、W8M2和W7M3)，共3種。試驗(yàn)共12個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3青貯調(diào)制 2008年7月6日進(jìn)行青貯調(diào)制。2種原料分別切短成1～2 cm長(zhǎng)、分別混合均勻，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)的混合比例計(jì)算稱(chēng)取2種原料，混合均勻，按每個(gè)重復(fù)所需質(zhì)量(800 g/L)分別稱(chēng)量裝入貼有標(biāo)簽的塑料袋內(nèi)，噴灑加入添加劑的蒸餾水10 mL(CK組中無(wú)添加劑)，混勻后裝入1 L專(zhuān)用青貯試驗(yàn)塑料瓶?jī)?nèi)，填裝、壓實(shí)、密封。常溫條件下貯存60 d后開(kāi)封，取樣分析青貯料發(fā)酵品質(zhì)和化學(xué)成分。

表1 水葫蘆和甜玉米秸稈的化學(xué)成分 %

1.4測(cè)定項(xiàng)目與方法 原料和青貯飼料的分析樣本是通過(guò)在65 ℃、48 h烘干測(cè)初水分；按常規(guī)方法[7]測(cè)定水分和CP含量；NDF和ADF含量用Van Soest 等[8]的方法測(cè)定；HC含量的計(jì)算公式為：

半纖維素=中性洗滌纖維-酸性洗滌纖維。

WSC用Anthrone 比色法[9]定量。干物質(zhì)回收率通過(guò)計(jì)算得出，公式為：

干物質(zhì)回收率=

取具代表性青貯樣品100 g裝入有刻度的500 mL的廣口錐形瓶中，加入蒸餾水定容至500 mL，放置4 ℃冰箱中，18 h后用濾紙過(guò)濾，制備青貯浸提液，用pH值計(jì)測(cè)定浸提液的pH值[10]；用分析型高效液相色譜分析浸提液的乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量。色譜柱：Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 300 mm×8 mm；檢測(cè)器：SPD-M10AVp；流動(dòng)相：3 mmol/L 高氯酸[11]；采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定氨態(tài)氮含量[12]。

1.5青貯質(zhì)量感官評(píng)定方法 青貯料開(kāi)封后參考德國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)(DIG)青貯質(zhì)量感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[13]進(jìn)行感官質(zhì)量鑒定。根據(jù)青貯料的氣味、結(jié)構(gòu)和色澤評(píng)定青貯料的優(yōu)劣。

1.6數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差統(tǒng)計(jì)分析和多重比較，結(jié)果用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 青貯料的感官評(píng)定 青貯60 d后對(duì)青貯料進(jìn)行感官評(píng)定，總體來(lái)說(shuō)，各處理的顏色、氣味、質(zhì)地均無(wú)明顯差異。青貯料的莖葉結(jié)構(gòu)基本保存完好，各組均未見(jiàn)發(fā)霉現(xiàn)象；顏色與原料原色相近，表明此次青貯達(dá)到良好、一致的厭氧條件。另外無(wú)添加組的酸香味稍淡，稍粘手，3種添加組的酸香味稍濃，特別是添加甲酸的酸味最濃，刺鼻，質(zhì)地松軟，隨著甜玉米秸稈混合比例的升高，青貯料的顏色、氣味、質(zhì)地更好。綜上所述，未添加添加劑處理的青貯感觀(guān)表現(xiàn)稍差，添加不同的添加劑處理后，青貯的感官質(zhì)量有所提高。具體評(píng)分見(jiàn)表2。

表2 水葫蘆與甜玉米秸稈混合半干青貯感官質(zhì)量

2.2青貯料的化學(xué)成分 混合比例、添加劑及二者的互作對(duì)所有項(xiàng)目均有極顯著(P<0.01)影響(表3)。

與無(wú)添加相比，3種添加劑均顯著(P<0.05)降低了各種比例材料的ADF含量，增加了NDF、HC和WSC含量(P<0.05)。另外，與無(wú)添加相比，3種添加劑都顯著降低了W9M1和W7M3的水分含量，對(duì)于W8M2只有添加FA顯著(P<0.05)降低。

在4個(gè)添加劑處理中，W9M1的NDF含量和HC含量均顯著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，另外，無(wú)添加處理中，W9M1的ADF含量顯著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，W7M3的水分含量顯著(P<0.05)高于W9M1和W8M2；無(wú)添加處理中，W7M3的WSC含量顯著(P<0.05)高于W9M1和W8M2；FGJ處理中，W9M1的WSC含量顯著(P<0.05)低于W8M2和W7M3；FA和FOR處理中，W9M1的水分均顯著(P<0.05)低于W8M2和W7M3；FA處理中，W8M2的WSC顯著(P<0.05)高于W9M1和W7M3；FOR中處理，W7M3的ADF顯著(P<0.05)低于W9M1和W8M2。

表3 混合比例和添加劑對(duì)水葫蘆與甜玉米秸稈混合半干青貯化學(xué)成分的影響 %

2.3青貯的發(fā)酵品質(zhì) 混合比例、添加劑及它們的互作對(duì)pH值、乳酸、丙酸和氨態(tài)氮含量有極顯著(P<0.01)影響(表4)。與無(wú)添加處理相比，3種添加劑顯著(P<0.05)降低各種比例材料的pH值；另外，與無(wú)添加處理相比，3種添加劑顯著(P<0.05)增加了W9M1的干物質(zhì)回收率，F(xiàn)A和FOR處理顯著(P<0.05)降低了W9M1中的乳酸、丙酸和氨態(tài)氮含量；3種添加劑處理顯著(P<0.05)減少了W8M2和W7M3的氨態(tài)氮含量，F(xiàn)A處理顯著(P<0.05)增加了W8M2和W7M3的干物質(zhì)回收率，F(xiàn)GJ處理顯著(P<0.05)增加了W7M3的干物質(zhì)回收率。所有處理均未檢測(cè)到乙酸和丁酸。結(jié)果表明，3添加劑處理均能提高青貯的發(fā)酵品質(zhì)。

無(wú)添加處理中，W9M1的pH值顯著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，丙酸顯著(P<0.05)低于W7M3，干物質(zhì)回收率顯著(P<0.05)高于W7M3，氨態(tài)氮顯著(P<0.05)高于W8M2和W7M3；FGJ處理中，W9M1的丙酸顯著(P<0.05)低于W8M2和W7M3，pH值、干物質(zhì)回收率和氨態(tài)氮顯著(P<0.05)高于W8M2和W7M3；FA處理中，W9M1的干物質(zhì)回收率顯著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，丙酸顯著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，氨態(tài)氮顯著(P<0.05)低于W7M3；FOR處理中，W9M1的pH值和干物質(zhì)回收率顯著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，丙酸顯著(P<0.05)高于W8M2，氨態(tài)氮顯著(P<0.05)低于W7M3。

3 討論

本研究表明，水葫蘆與甜玉米秸稈混合青貯中，混合比例和添加劑對(duì)青貯的各項(xiàng)指標(biāo)均有影響，同時(shí)混合比例和添加劑之間存在互作效應(yīng)。

表4 混合比例和添加劑對(duì)水葫蘆與甜玉米秸稈混合半干青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

半干青貯的方法是在青貯原料刈割后進(jìn)行預(yù)干(自然晾曬或烘干)，使水分降低為40%～60%。本研究中原料的水葫蘆和甜玉米秸稈的水分含量分別為38.61%和45.23%。本研究結(jié)果中所有處理均未檢測(cè)到丁酸，說(shuō)明青貯效果較好。W9M1的水分含量顯著低于W8M2和W7M3，干物質(zhì)回收率顯著高于W8M2和W7M3。說(shuō)明低水分青貯可保留更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。由于水分低，植物細(xì)胞液濃度增高，使得滲透壓升高，造成微生物的生理干燥，酵母菌、霉菌、乳酸菌及其他細(xì)菌的生命活動(dòng)受到抑制并因環(huán)境密閉，其中氧氣迅速耗盡，植物細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳蓄積于窖內(nèi)，故具有防止有害微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分分解破壞、發(fā)霉、變質(zhì)的作用。將青綠飼料調(diào)制成干草，常因落葉、氧化、光照等作用，很難保留飼料中的葉片和花序，養(yǎng)分損失較高，而低水分青貯幾乎完全保留了青飼料的葉片和花序。陳娥英等[14]比較了2種含水率象草(Pennisetumpurpureum)(高含水率79.9%，低含水率68.3%)，發(fā)現(xiàn)低含水率青貯品質(zhì)優(yōu)于高含水率。張濤等[15]研究了綠汁發(fā)酵液和乳酸菌劑MMD3對(duì)不同含水率苜蓿(Medicagosativa)(72.72%、47.30%和28.48%)的添加效果，表明以47.30%含水率的效果最好；莊益芬等[16]將乳熟期的黑小麥(Triticosecdlespp.)草預(yù)干后進(jìn)行低水分青貯，結(jié)果表明，低水分青貯法是提高黑小麥青貯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的有效途徑。

水葫蘆可溶性糖的含量低，粗蛋白含量高，不易常規(guī)青貯，必須使用特種青貯法，即添加劑青貯。本研究表明，與無(wú)添加相比，3種添加劑組的pH值、氨態(tài)氮、水分和酸性洗滌纖維均極顯著降低，可溶性碳水化合物和干物質(zhì)回收率均極顯著提高。表明3種添加劑能顯著提高其青貯發(fā)酵品質(zhì)。添加綠汁發(fā)酵液能夠增加青貯原料中乳酸菌的啟動(dòng)，促進(jìn)乳酸菌的快速、大量繁殖，抑制不良微生物的發(fā)酵，提高青貯的發(fā)酵品質(zhì)[17-18]。Shao和Noriko[19]在燕麥(Avenasativa)中分別添加葡萄糖、山梨酸和綠汁發(fā)酵液青貯后發(fā)現(xiàn)，添加綠汁發(fā)酵液可獲得最低的pH值、最高的乳酸含量及殘留較高的可溶性碳水化合物。Shao等[20]、張?jiān)鲂篮蜕蹪齕21]報(bào)道綠汁發(fā)酵液與葡萄糖或山梨酸的混合添加劑青貯效果更優(yōu)。許慶方等[22]研究表明，添加綠汁發(fā)酵液，可以顯著降低袋裝青貯苜蓿的pH值和丁酸含量，增加乳酸含量。本研究W7M3中，添加2 mL/kg綠汁發(fā)酵液的效果較好，可能由于原料的水分升高，使乳酸菌生命活動(dòng)受水分過(guò)低的抑制減弱，也可能由于甜玉米秸稈混合比例的升高，增加了可發(fā)酵底物，從而促進(jìn)了乳酸菌的活動(dòng)，增加了乳酸的產(chǎn)量，降低了pH值，在一定程度上抑制了不良微生物的發(fā)酵，減少了可溶性碳水化合物的消耗和不良發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)生。蟻酸和四蟻酸銨青貯是目前國(guó)外使用較廣泛的一種青貯方法。蟻酸在脂肪酸中酸性最強(qiáng)，添加到青貯原料中，能降低青貯料的pH值，為乳酸菌的發(fā)酵提供了一個(gè)適宜的酸性環(huán)境，抑制不良微生物的發(fā)酵，達(dá)到改善青貯發(fā)酵品質(zhì)的效果。四蟻酸銨為蟻酸的銨鹽，除了有蟻酸的添加效果，還有抑制青貯料好氧變質(zhì)的效果[23]，并具有安全易行、腐蝕性低等特點(diǎn)。楊富裕等報(bào)道[24]，添加蟻酸和四蟻酸銨比添加硫酸、鹽酸等無(wú)機(jī)酸的效果好。因?yàn)闊o(wú)機(jī)酸只有酸化青貯原料的效果，而蟻酸和四蟻酸銨不僅有酸化的作用，還可以抑制植物呼吸和不良微生物的發(fā)酵，同時(shí)在瘤胃消化過(guò)程中，能分解成二氧化碳和甲烷，對(duì)家畜無(wú)毒害作用，其本身也能被吸收利用。本研究中添加蟻酸和四蟻酸銨組的可溶性碳水化合物顯著或極顯著升高，有效保留水葫蘆與甜玉米秸稈混合青貯的營(yíng)養(yǎng)成分。

莊益芬等[25]研究水分和可溶性碳水化合物含量分別為65%和4.46%的水葫蘆青貯，pH值高達(dá)6.13，蔗糖和綠汁發(fā)酵液混合添加極顯著降低了水葫蘆青貯料的pH值，極顯著提高了其干物質(zhì)回收率。本研究最初目的是為了研究水分50%左右水葫蘆與甜玉米秸稈混合青貯的發(fā)酵品質(zhì)，由于當(dāng)日天氣較炎熱干燥，切短后原料水分散失較快，下午填裝時(shí)水分已降至40%左右。從本研究結(jié)果推測(cè)，水葫蘆原料干物質(zhì)中的可溶性碳水化合物達(dá)6%，水分降到40%左右時(shí)，不混合甜玉米秸稈可能能獲得品質(zhì)較好的青貯料。但甜玉米秸稈混合比例的升高，青貯料的感官質(zhì)量較好。

4 結(jié)論

綜合所有項(xiàng)目考慮，3種混合比例中，W9M1的青貯效果最佳；3種添加劑對(duì)改善水葫蘆與甜玉米秸稈混合青貯品質(zhì)均有極顯著效果，蟻酸的添加對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保留效果顯著。另外，添加劑和混合比例之間存在互作效應(yīng)。

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