苦豆子和玉米秸稈的混合青貯

黃曉輝，李樹(shù)成，李東華，王彥榮

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

苦豆子和玉米秸稈的混合青貯

黃曉輝，李樹(shù)成，李東華，王彥榮

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

將苦豆子(Sophoraalopecuroides)和玉米(Zeamays)秸稈經(jīng)過(guò)不同混合比例(苦豆子和玉米秸稈鮮質(zhì)量比分別為10∶0、8∶2、6∶4、4∶6、2∶8和0∶10)青貯，在青貯30、45和60 d后對(duì)混貯料的營(yíng)養(yǎng)成分、發(fā)酵品質(zhì)及總生物堿含量進(jìn)行測(cè)定，旨在尋求能夠提高苦豆子和玉米秸稈發(fā)酵品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分，降低苦豆子總生物堿含量的最優(yōu)混貯比例及青貯時(shí)間。結(jié)果表明，隨著苦豆子在混貯料中比例的升高，各混貯料的pH值、氨態(tài)氮/總氮和粗蛋白含量呈增加趨勢(shì)，乳酸、中性和酸性洗滌纖維含量呈降低趨勢(shì)，各處理青貯飼料較青貯原料總生物堿含量顯著降低(Plt;0.05)。2∶8比例青貯品質(zhì)及降低總生物堿含量效果最佳，使混貯料pH值降至3.95～4.01，粗蛋白含量比玉米單貯增加了52.98%～64.69%，總生物堿含量降低了65.63%～66.41%。青貯45 d后，隨時(shí)間延長(zhǎng)，青貯品質(zhì)及總生物堿含量無(wú)明顯變化。

營(yíng)養(yǎng)成分；發(fā)酵品質(zhì)；總生物堿

苦豆子(Sophoraalopecuroides)為豆科(Leguminosae)槐屬(Sophora)多年生草本植物，耐旱、耐堿性強(qiáng)，耐沙埋，具有良好的沙生特性[1]，且野生資源豐富，蘊(yùn)藏量大?？喽棺佑猛緩V泛，植株及種子為中國(guó)傳統(tǒng)中草藥，也可用作農(nóng)田綠肥、蜜源、綠色農(nóng)藥、防風(fēng)固沙及固氮植物[1-2]?？喽棺泳哂胸S富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，蛋白質(zhì)含量20.33%～21.90%，且富含多種氨基酸[3-4]。但因苦豆子中含大量生物堿，不同器官中總生物堿含量為1.11%～4.56%[5]，導(dǎo)致其味道極苦，適口性差，在青綠期家畜多不采食，在秋、冬季缺乏青飼料時(shí)，家畜會(huì)有少量采食。這一特性嚴(yán)重限制了其作為飼草的利用率，導(dǎo)致苦豆子資源大量浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)價(jià)值降低。有研究表明，苦豆子所含生物堿單體均具有急性毒性[6]，小鼠中毒后表現(xiàn)為精神萎靡、懶動(dòng)、體溫下降等癥狀，死前身體劇烈抽搐，解剖發(fā)現(xiàn)，腎臟表現(xiàn)出明顯的病理變化[7]。Ngwa等[8]研究發(fā)現(xiàn)，將Acaciasieberiana青貯35 d后，原料中所含有毒物質(zhì)氰化物含量從130.6 mg·kg-1降低到18.1 mg·kg-1，且青貯能夠改善飼草的適口性，青貯后飼草具有芳香酸味、柔軟多汁[9-10]。

豆科牧草水溶性碳水化合物含量低，緩沖能高，阻礙了青貯過(guò)程中pH值的迅速下降，單獨(dú)青貯難以成功，而禾本科牧草水溶性碳水化合物含量較高，通過(guò)二者混合青貯的方式，可增加青貯原料中水溶性碳水化合物的含量，為青貯提供適宜的發(fā)酵底物，改善青貯品質(zhì)。且豆科牧草粗蛋白含量高，二者混貯后，可以提高飼草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[11-13]。例如，紫花苜蓿(Medicagosativa)和玉米(Zeamays)秸稈混合青貯[11]，白花草木樨(Melilotusalbus)和燕麥(Avenasativa)混合青貯[12]，沙打旺(Astragalusadsurgen)和玉米秸稈混合青貯[13]等均獲得了優(yōu)質(zhì)的混貯飼料。本研究將苦豆子和玉米秸稈采用不同比例混貯，分析其營(yíng)養(yǎng)成分、青貯品質(zhì)及總生物堿含量，旨在探求最優(yōu)混貯比例，為提高苦豆子青貯發(fā)酵品質(zhì)及降低總生物堿含量提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1青貯原料 青貯原料分別為苦豆子和玉米秸稈，苦豆子為摘除籽實(shí)后的野生苦豆子莖葉資源，玉米秸稈采自蘭州大學(xué)臨澤草地生態(tài)試驗(yàn)站，于成熟期同時(shí)刈割，青貯原料化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 苦豆子和玉米秸稈的化學(xué)成分Table 1 Chemical composition of Sophora alopecuroides and corn straw

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)青貯比例及3個(gè)青貯時(shí)間處理，苦豆子和玉米秸稈(鮮質(zhì)量)混合比例為10∶0、8∶2、6∶4、4∶6、2∶8和0∶10，青貯時(shí)間分別為30、45和60 d。不同比例各個(gè)時(shí)間處理3個(gè)重復(fù)。

1.3青貯調(diào)制 將苦豆子和玉米秸稈用鍘刀切短至1～2 cm，依比例取1 000 g并混合均勻，裝入聚乙烯袋，用DZ-500/2S型真空包裝機(jī)抽真空并封口。室溫條件下分別放置30、45和60 d后開(kāi)啟，取樣并進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)分析。

1.4指標(biāo)測(cè)定及方法 將聚乙烯袋開(kāi)封后，取出青貯料，充分混勻。稱(chēng)取20 g青貯料，加入180 mL蒸餾水，用九陽(yáng)榨汁機(jī)攪碎1 min，后用4層紗布過(guò)濾，得到青貯飼料浸提液，于-20 ℃下保存，用于pH值、乳酸、揮發(fā)性脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸)、水溶性碳水化合物及氨態(tài)氮的測(cè)定。剩余青貯料于65 ℃下烘干48 h，用植物粉碎機(jī)粉碎過(guò)0.45 mm篩后，收集保存，用于測(cè)定干物質(zhì)、粗蛋白、中性及酸性洗滌纖維和總生物堿含量。干物質(zhì)(DM)用烘干法測(cè)定；pH值用雷磁PHS-3C型pH計(jì)測(cè)定；粗蛋白(CP)含量用凱氏定氮法測(cè)定[14]；水溶性碳水化合物(WSC)含量用蒽酮-硫酸比色法測(cè)定[15]；氨態(tài)氮(NH3-N)含量用苯酚-次氯酸比色法測(cè)定[16]；中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量用Van Soest法測(cè)定[17]，乳酸和揮發(fā)性脂肪酸用 SHIMADZE-10A型高效液相色譜儀分析，色譜柱為ShodexRspak KC-811S-DVB gel Column 300 mm×8 mm，檢測(cè)器為SPD-M10AVP，流動(dòng)相為3 mmol·L-1高氯酸，流速1 mL·min-1，進(jìn)樣量5 L，柱溫50 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm[18]；總生物堿含量用酸性染料分光光度法測(cè)定[19]。

1.5統(tǒng)計(jì)分析 采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan多重比較法進(jìn)行各處理間均值的比較，采用Excel 2010軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1青貯飼料發(fā)酵品質(zhì) 苦豆子單貯pH值顯著高于其余處理(Plt;0.05)，超過(guò)5.00。隨著玉米秸稈在混貯中比例的升高，pH呈降低趨勢(shì)，在2∶8比例下，pH值達(dá)3.95～4.01，30 d后，隨著天數(shù)的延長(zhǎng)，pH值無(wú)明顯變化。玉米秸稈單貯、2∶8和4∶6比例下，乳酸含量顯著大于其余處理(Plt;0.05)，45 d后，乳酸含量變化較小。2∶8比例處理乙酸含量與玉米秸稈單貯差異不顯著(Pgt;0.05)，其余處理均顯著(Plt;0.05)大于玉米秸稈單貯。青貯30 d時(shí)，各處理均未檢測(cè)到丙酸，隨著青貯天數(shù)的延長(zhǎng)，在苦豆子比例較高的處理中出現(xiàn)丙酸。各處理均未檢測(cè)到丁酸?？喽棺訂钨A或玉米秸稈單貯與其余處理相比，氨態(tài)氮/總氮均差異顯著(Plt;0.05)。混貯中，2∶8比例處理氨態(tài)氮/總氮顯著低于其余處理。隨著青貯天數(shù)的延長(zhǎng)，不同比例處理的氨態(tài)氮/總氮變化趨勢(shì)不同，但總體無(wú)明顯變化(表2)。

2.2青貯飼料化學(xué)成分 苦豆子單貯時(shí)DM、CP含量均最高，玉米秸稈單貯時(shí)DM、CP含量最低，且分別與其余各處理間差異顯著(Plt;0.05)。隨苦豆子在混貯中比例的增加，DM、CP含量呈增加趨勢(shì)。除玉米秸稈單貯處理CP含量隨著青貯天數(shù)的延長(zhǎng)呈降低趨勢(shì)外，其余處理隨青貯天數(shù)的延長(zhǎng)CP含量無(wú)顯著變化(Pgt;0.05)?；熨A中，2∶8處理DM、CP含量最高，青貯45 d時(shí)，其含量分別比玉米秸稈單貯增加了11.15%和58.54%。隨著混貯中苦豆子比例的增加，NDF、ADF的含量逐漸降低，說(shuō)明苦豆子的加入可以降低青貯飼料中纖維的含量。玉米秸稈單貯處理的ADF含量隨青貯天數(shù)的延長(zhǎng)有顯著變化，其余比例處理下青貯天數(shù)對(duì)ADF含量無(wú)顯著影響(Pgt;0.05)。隨著苦豆子在混貯中比例的升高以及青貯天數(shù)的延長(zhǎng)，WSC含量呈降低趨勢(shì)(表3)。

2.3青貯飼料總生物堿含量 與苦豆子原料相比，各比例青貯處理均顯著降低了總生物堿含量(Plt;0.05)，且隨苦豆子在混貯中比例的降低，總生物堿含量呈降低趨勢(shì)。2∶8比例下，總生物堿含量比青貯原料降低了65.63%～66.41%。青貯天數(shù)對(duì)混貯料中總生物堿含量無(wú)顯著影響(Pgt;0.05)(圖1)。

表2 苦豆子和玉米秸稈混合青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)Table 2 The fermentation quality of Sophora alopecuroides and corn straw mixed silage

注：同列不同大寫(xiě)表示相同青貯時(shí)間下不同青貯比例處理間差異顯著(Plt;0.05)，同行不同小寫(xiě)字母表示相同青貯比例下不同青貯時(shí)間處理間差異顯著(Plt;0.05)。下同。

Note：Different capital letters within the same column show significant differences among different mixed ratio with the same ensiling days at 0.05 level. Different lower case letters show significant differences among different ensiling days for the same mixed ratio at 0.05 level.The same below.

表3 苦豆子和玉米秸稈混合青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)成分Table 3 Nutrition composition of Sophora alopecuroides and corn straw mixed silage

3 討論與結(jié)論

原料中的WSC是乳酸菌發(fā)酵的底物，適宜水平的WSC含量可以促進(jìn)乳酸的生成和pH值的快速降低，使發(fā)酵達(dá)到理想狀態(tài)[20]。苦豆子為多年生豆科牧草，含糖量較低，僅為2.67%，而玉米秸稈的高含糖量(12.89%)可以使二者的混貯料滿足青貯對(duì)糖分的要求。

pH值通常被當(dāng)作評(píng)價(jià)青貯優(yōu)劣與否的重要指標(biāo)，一般認(rèn)為pH值降至4.2可達(dá)到成功青貯的要求[20]。當(dāng)pH過(guò)高時(shí)，不能有效抑制腐敗菌、丁酸菌等的繁殖，會(huì)使蛋白質(zhì)分解，導(dǎo)致青貯飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失和品質(zhì)的下降[21]。試驗(yàn)中，苦豆子單獨(dú)青貯pH值均達(dá)5.0以上，隨著混貯中玉米秸稈比例的增加，pH值逐漸降低，2∶8比例下，pH值達(dá)3.95～4.01，說(shuō)明和玉米秸稈的混貯改善了苦豆子的青貯品質(zhì)。隨著玉米秸稈在混貯中比例的增加，乳酸含量逐漸增加。玉米單貯和2∶8處理下，乙酸含量顯著低于其余處理。青貯30 d時(shí)，在各處理均未檢測(cè)到丙酸，隨著青貯天數(shù)的延長(zhǎng)，在苦豆子比例高的情況下，有丙酸的產(chǎn)生。各處理均未檢測(cè)到丁酸。氨態(tài)氮/總氮被廣泛用于評(píng)價(jià)青貯品質(zhì)的好壞，其反映了青貯過(guò)程中蛋白質(zhì)被分解的程度，該值越大說(shuō)明蛋白質(zhì)分解越多，青貯品質(zhì)越差[22]?？喽棺訂钨A氨態(tài)氮/總氮顯著高于其余處理，為11.60%～13.13%?；熨A中，2∶8比例處理氨態(tài)氮/總氮最低，比苦豆子單貯降低了42.33%～48.21%，說(shuō)明玉米秸稈的加入有效地降低了混貯料蛋白質(zhì)的分解，提高了青貯品質(zhì)。

圖1 苦豆子和玉米秸稈混合青貯后總生物堿含量Fig.1 Alkaloid content of Sophora alopecuroides and corn straw mixed silage

注：不同大寫(xiě)表示相同青貯時(shí)間不同青貯比例處理間差異顯著(Plt;0.05)。不同小寫(xiě)字母表示相同青貯比例不同青貯時(shí)間處理間差異顯著(Plt;0.05)。青貯0 d為對(duì)照。

Note：Different capital letters show significant differences among different mixed ratio within the same ensiling days at 0.05 level. Different lower case letters show significant differences among different ensiling days for the same mixed ratio at 0.05 level. Ensiling 0 d is control.

青貯料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是人們關(guān)注的另一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題。其中CP含量是衡量飼草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)。禾本科牧草易青貯，但CP含量低，向白花草木樨中添加30%燕麥，可使混貯料中CP含量較燕麥單貯增加18.29%[12]。本試驗(yàn)中，隨苦豆子在混貯中比例的升高，混貯料中CP的含量明顯增加，不同處理天數(shù)下，2∶8比例處理比玉米秸稈單貯的CP含量增加了52.98%～64.69%。除玉米秸稈單貯外，青貯天數(shù)對(duì)CP含量影響不顯著。NDF和ADF是反映纖維質(zhì)量的有效指標(biāo)，Van[23]報(bào)道，NDF值與家畜吸收率成負(fù)相關(guān)關(guān)系，NDF越低表明其經(jīng)濟(jì)價(jià)值越高，ADF是纖維素中可消化的部分，其含量與飼草消化率呈負(fù)相關(guān)[23-24]。本試驗(yàn)中，玉米秸稈單貯的NDF、ADF含量顯著高于其余處理。隨著混貯中苦豆子比例的增加，NDF、ADF含量呈降低趨勢(shì)，2∶8比例處理下，二者分別較玉米秸稈單貯降低了3.39%～7.14%、4.48%～8.06%，說(shuō)明苦豆子與玉米秸稈混合青貯有助于降低混貯料中的纖維含量。

苦豆子中含有生物堿、黃酮類(lèi)、氨基酸、有機(jī)酸、蛋白質(zhì)、脂肪酸和各種無(wú)機(jī)元素[25]，其主要化學(xué)成分是生物堿，已分離鑒定出的生物堿多屬于喹諾里西啶類(lèi)，包括氧化苦參堿、苦參堿、槐果堿、槐定堿等[4]?？喽棺尤菥猩飰A，通過(guò)對(duì)小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，其所含單體生物堿均具有急性毒性[6]，牲畜因饑餓貪食苦豆子輕則消化不良，重則痙攣，食入過(guò)多甚至?xí)了劳鯷7]。青貯對(duì)毒素含量升降的作用因毒素種類(lèi)而異。馮鵬和孫啟忠[13]的研究表明，沙打旺和玉米混合青貯料中黃曲霉毒素含量較原料高，而玉米赤霉烯酮、硝酸鹽、亞硝酸鹽含量均減少，青貯對(duì)無(wú)機(jī)毒素鉛、砷、鉻的影響不顯著。Ngwa等[8]研究發(fā)現(xiàn)，將Acaciasieberiana青貯后，原料中所含有毒物質(zhì)氰化物含量降低。本研究中，通過(guò)苦豆子和玉米秸稈的混合青貯，顯著降低了混合青貯料中總生物堿的含量。苦豆子單獨(dú)青貯后，總生物堿含量降低了10.16%～15.63%，2∶8比例處理下，總生物堿含量?jī)H為0.87%。生物堿含量的降低可能是苦豆子比例的降低所致，也可能是因?yàn)榍噘A使其含量降低，但總生物堿在飼料中含量的安全范圍及青貯時(shí)生物堿含量降低的機(jī)理有待進(jìn)一步研究。綜上所述，苦豆子單貯不能得到優(yōu)質(zhì)青貯飼料，與玉米秸稈混合青貯后，青貯品質(zhì)得到改善，綜合考慮青貯品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分及總生物堿含量，苦豆子和玉米秸稈2∶8比例下混貯效果最好。

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FermentationqualityandcontentofpoisonoussubstancesinSophoraalopecuroidesandcornstrawmixedsilage

HUANG Xiao-hui, LI Shu-cheng, LI Dong-hua, WANG Yan-rong

(Statye Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems; College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China)

Sophoraalopecuroidesand corn straw were mixed and silaged at radio of 10∶0, 8∶2, 6∶4, 4∶6, 2∶8 and 0∶10, respectively. The nutrition composition, fermentation quality and alkaloid content were measured after 30, 45 and 60 d ensilage, the aim of this study was to seek optimal mixed silage radio and ensiling days ofS.alopecuroidesand corn straw, improve the fermentation quality and nutrition composition, and reduce the content of alkaloid. The result showed that with the proportion ofS.alopecuroidesincreasing, pH, ammonia/total nitrogen and crude protein would increase, while the lactic acid, neutral detergent fiber and acid detergent fiber has a descending trend, the alkaloid content of all mixed silage was significantly lower (Plt;0.05) than raw material ofS.alopecuroides. The mixed silage withS.alopecuroidesand corn straw 2∶8 was best, the pH value was reduced to 3.95～4.01(lt;4.2), the content of crude protein was 52.98%～64.69% higher than that of single corn straw silage, the alkaloid content was 65.63%～66.41% lower than raw material ofS.alopecuroides. Ensiling days had no significant effect on the fermentation quality and content of alkaloid.

nutrition composition; fermentation quality; alkaloid

WANG Yan-rong E-mail:yrwang@lzu.edu.cn

S548

A

1001-0629(2013)10-1633-07

2013-05-08 接受日期：2013-06-18

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)課題——低毒飼草飼料的開(kāi)發(fā)與高效利用技術(shù)研究與示范(20120304205)；蘭州大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金(lzujbky-2012-95)作者簡(jiǎn)介:黃曉輝(1987-)，女，內(nèi)蒙古阿拉善左旗人，在讀碩士生，主要從事草類(lèi)種子與種質(zhì)資源研究。E-mail：huangxh07@lzu.edu.cn

王彥榮(1956-)，女，吉林大安人，教授，博士，主要從事草類(lèi)種子與種質(zhì)資源研究。E-mail：yrwang@lzu.edu.cn