沙蒿與玉米秸稈混合比例和乳酸菌制劑對混合青貯飼料品質(zhì)的影響

薛艷林 孫啟忠 趙和平 玉 柱 殷國梅 白春生 孫娟娟

沙蒿(Artemisia desterorum Spreng)為菊科半灌木，根系發(fā)達粗壯，在沙地生草過程中是演替初期的先鋒植物，主要分布于我國西北部的騰格里沙漠、毛烏素沙漠、巴丹吉林沙漠地區(qū)及青海省等地，在內(nèi)蒙古西部、陜西北部、甘肅北部及寧夏等地分布的沙蒿面積達 3.77×108畝［1－2］。沙蒿不僅能固定沙丘、用作薪柴，亦可作為反芻動物的粗飼料。研究發(fā)現(xiàn)，蒿類植物含有豐富的蛋白質(zhì);飼喂干蒿類植物，可以提高家畜腰部眼肌的面積，降低背膘厚度;并且能增加腰部脂肪和大腿脂肪中ω-3脂肪酸含量［3－6］。然而，蒿類植物纖維含量高，且含有苦艾素和安艾苦素等物質(zhì)，使其具有苦澀的氣味，導(dǎo)致蒿類植物的消化率低和適口性差［7－8］，嚴重影響了蒿類植物作為反芻動物粗飼料的應(yīng)用。牧草調(diào)制成青貯飼料時，纖維被軟化，并且在微生物和酶類的作用下部分纖維降解為乳酸菌能夠利用的簡單糖;而乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的有機酸可部分掩蓋牧草的氣味，調(diào)制青貯飼料可提高牧草的消化率和適口性［9］。另外，原料的干物質(zhì)含量可影響青貯飼料的發(fā)酵過程和發(fā)酵品質(zhì)［10－11］，沙蒿由于水分含量較低，刈割后直接調(diào)制青貯飼料的品質(zhì)較差，通過與高水分含量的玉米秸稈混合來調(diào)節(jié)青貯原料的水分，達到調(diào)制出優(yōu)質(zhì)青貯飼料的目的。調(diào)制青貯飼料時，添加乳酸菌可加快發(fā)酵進程，迅速降低青貯飼料pH，達到抑制有害微生物的作用［10，12］。目前鮮見有關(guān)沙蒿作為反芻動物粗飼料加工利用的報道，本試驗通過沙蒿與玉米秸稈的混合和添加乳酸菌制劑調(diào)制青貯飼料，研究沙蒿與玉米秸稈混合比例和乳酸菌添加量對青貯飼料品質(zhì)的影響，探討沙蒿的適宜青貯方法。

1 材料與方法

1.1 原料與添加劑

青貯原料:沙蒿取自鄂爾多斯市鄂托克前旗昂素鎮(zhèn)，2011年8月30日刈割，結(jié)實期;玉米秸稈(corn straw):取自鄂爾多斯市鄂托克前旗昂素鎮(zhèn)，品種為東陵白，2011年6月15日種植，2011年8月30日刈割，開花期。

添加劑:乳酸菌(lacticacid bacteria，LAB)為天然乳酸菌青貯添加劑，主要成分為乳酸菌、礦物質(zhì)元素等，活菌數(shù)≥5×109CFU/g。

1.2 試驗處理

試驗設(shè)置5個沙蒿與玉米秸稈的混合比例(100%沙蒿、75%沙蒿+25%玉米秸稈、50%沙蒿+50%玉米秸稈、25%沙蒿+75%玉米秸稈和100%玉米秸稈，鮮重)，分別標記為 R1、R2、R3、R4和R5。每個混合比例的青貯飼料分別添加0、1、3和5 g/t(鮮重)乳酸菌制劑，分別標記為 L0、L1、L3和L5。共計20個處理(表1)，每個處理3個重復(fù)。沙蒿和玉米秸稈刈割后，切短至1～2 cm，按試驗設(shè)計將沙蒿與玉米秸稈混合均勻;再按照比例分別將所需乳酸菌量溶于蒸餾水(青貯原料鮮重的5%)中，均勻地噴灑至青貯原料上并均勻混合，裝入聚乙烯袋(食品級，40 cm×30 cm)，每袋約500 g，并用真空包裝機抽真空和封口;室溫(19～23℃)貯藏60 d后開封取樣。

表1 試驗設(shè)計Table 1 The design of experiment

1.3 原料與青貯飼料營養(yǎng)成分

采用楊勝［13］方法測定沙蒿和玉米秸稈原料及青貯飼料的干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)和粗脂肪(EF)的含量，采用 Goering等［14］的方法測定中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)和酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)的含量;采用 Dubois等［15］的方法測定可溶性碳水化合物(WSC)的含量，采用Pauly等［16］的方法測定緩沖能值。

1.4 青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)

開啟青貯袋后，稱取20 g青貯飼料鮮樣，加入180 mL蒸餾水，攪拌均勻，用組織搗碎機搗碎1 min，先后用4層紗布和定性濾紙過濾，濾出草渣得到浸出液，測定浸出液pH［17］。將浸出液裝入50 mL離心管(每個重復(fù)裝2只離心管)，保存于－20℃冰箱內(nèi)，待測有機酸和氨態(tài)氮含量;剩余青貯飼料鮮樣烘干后待測其他指標。

取1份浸出液室溫溶解，經(jīng)4 000 r/min離心后用 0.45μm濾膜過濾，用高效液相色譜儀(KC2811色譜柱;柱溫 50℃;流速 1 mL/min;210 nm波段紫外檢測)測定乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量［18－19］。另取1份浸出液溶解后采用次氯酸鈉比色法測定氨態(tài)氮含量［20］。

1.5 青貯飼料體外消化率

采用兩步法測定體外消化率:第1步，在緩沖溶液中添加尿素，將緩沖溶液與瘤胃液(瘤胃液采自內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院實驗?zāi)翀龅寞浌苎?按1∶1比例配制成混合培養(yǎng)液，加入樣品后，39℃恒溫培養(yǎng)48 h;第2步，胃蛋白酶液消化48 h［21－22］。測定干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，計算體外消化率。

1.6 數(shù)據(jù)分析

用SAS 9.1.3統(tǒng)計軟件中的GLM 程序?qū)?shù)據(jù)進行單因素方差分析和5×4復(fù)因子方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 青貯原料特性

如表2所示，沙蒿的干物質(zhì)、可溶性碳水化合物、粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量、緩沖能值以及干物質(zhì)體外消化率分別 568.58 g/kg、16.86 g/kg DM、67.54 g/kg DM、82.92 g/kg DM、75.45 mE/kg 和368.97 g/kg;玉米的干物質(zhì)、可溶性碳水化合物、粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量、緩沖能值以及干物質(zhì)體外消 化 率 分 別 186.87 g/kg、78.54 g/kg DM、107.49 g/kg DM、40.79 g/kg DM、110.45 mE/kg和713.13 g/kg。

2.2 青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)

如表3所示，青貯飼料的pH隨著沙蒿含量的減少而降低，其中，R5各處理顯著低于R1、R2和R3(P＜0.05)，R5L0、R5L1 和 R5L3 與 R4 的各處理之間差異不顯著(P＞0.05);R4各處理顯著低于R1和 R2(P＜0.05)，與 R3 之間差異不顯著(P＞0.05);R3的各處理顯著低于 R1、R2L0和 R2L1(P＜0.05)。青貯飼料為100%沙蒿和75%沙蒿+25%玉米秸稈時，青貯飼料的pH隨著乳酸菌添加量的增加而顯著降低(P＜0.05);在其他沙蒿與玉米秸稈混合比例的青貯飼料中，pH也隨之降低，但差異不顯著(P＞0.05)。沙蒿與玉米秸稈混合比例與添加乳酸菌對青貯飼料pH有極顯著的交互作用(P＜0.000 1)。青貯飼料的乳酸含量隨著沙蒿含量的減少而增加，其中，R5各處理顯著高于R1、R2 和 R3(P＜0.05)，R1、R2 和 R3 的各處理之間差異不顯著(P＞0.05)。青貯飼料的乙酸含量隨著沙蒿比例的減少而升高，其中，R5的各處理顯著高于 R1、R2 和 R3(P＜0.05)，R1、R2、R3 和 R4的各處理之間差異不顯著(P＞0.05)。各青貯飼料處理中只有R1L3和R2L5處理檢測出丙酸;R3L0檢測出丁酸，其他各處理未檢測出。不同乳酸菌添加量對氨態(tài)氮占總氮量影響差異不顯著(P＞0.05);R1和R3的各乳酸菌處理顯著低于R5(P＜0.05)。沙蒿與玉米秸稈混合比例對青貯飼料中氨態(tài)氮占總氮量影響極顯著(P＜0.000 1)，其中R1和R3最低，分別為4.56%和5.65%，R5處理的最高，達到21.82%;沙蒿與玉米秸稈混合比例和添加乳酸菌對其有顯著的交互作用(P＜0.05)。

表2 原料的干物質(zhì)及營養(yǎng)成分含量、緩沖能值和體外消化率Table 2 The contents of dry matter and nutrition composition，buffering capacity and in vitro digestibility of the materials

2.3 青貯飼料營養(yǎng)成分

如表4所示，青貯飼料的干物質(zhì)含量隨著沙蒿比例的降低而顯著減少(P＜0.05);除 R1外，R2、R3、R4和R5的各乳酸菌處理之間差異不顯著(P＞0.05)。粗蛋白質(zhì)含量隨著沙蒿比例的降低而顯著增加(P＜0.05)，R2、R3和 R4的各乳酸菌處理之間差異不顯著(P＞0.05);沙蒿與玉米秸稈混合比例和添加乳酸菌對青貯飼料的粗蛋白質(zhì)含量有極顯著的交互作用(P＜0.000 1)。粗脂肪含量隨著沙蒿比例的減少而顯著降低(P＜0.05)，R1、R2、R3和R4的各乳酸菌處理之間差異不顯著(P＞0.05);沙蒿與玉米秸稈混合比例和添加乳酸菌對青貯飼料的粗脂肪含量有交互作用(P＜0.05)。中性洗滌纖維含量隨著沙蒿比例的減少而顯著降低(P＜0.01)，各乳酸菌處理之間差異不顯著(P＞0.05)。

2.4 青貯飼料體外消化率

如表5所示，青貯飼料的干物質(zhì)體外消化率隨著沙蒿比例的降低而顯著升高(P＜0.05)，各乳酸菌處理之間差異不顯著(P＞0.05)。所有處理青貯飼料的粗蛋白質(zhì)體外消化率之間差異不顯著(P＞0.05)。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維體外消化率隨著沙蒿比例的降低而顯著升高(P＜0.05)，各乳酸菌處理之間差異不顯著(P＞0.05);沙蒿比例和添加乳酸菌對青貯飼料的酸性洗滌纖維體外消化率有顯著交互作用(P＜0.05)。

表3 青貯飼料的p H、有機酸含量和氨態(tài)氮占總氮量Table 3 The pH，organic acid contents and ammonia nitrogen/total nitrogen of the silages

續(xù)表3

表4 青貯飼料中干物質(zhì)含量和營養(yǎng)成分含量Table 4 The contents of dry matter and nutrition composition of the silages

續(xù)表4

表5 青貯飼料的體外消化率Table 5 The in vitro digestibility of the silages g/kg

續(xù)表5

3 討論

3.1 沙蒿直接青貯的飼料品質(zhì)

沙蒿原料緩沖能值較低(75.45 mE/kg);可溶性碳水化合物含量非常低(16.86 g/kg DM)，干物質(zhì)含量500 g/kg以上，如直接調(diào)制青貯飼料，可能由于可溶性碳水化合物不足、干物質(zhì)含量過高，影響乳酸菌增殖［23］，沙蒿刈割后直接調(diào)制青貯飼料的 pH 高達 5.40，乳酸含量僅為 2.27 g/kg DM;另外，青貯飼料中各類微生物的增殖受到限制，各種酶類物質(zhì)的活性受到抑制，沙蒿直接青貯飼料中乳酸含量和氨態(tài)氮占總氮量顯著低于其他比例的青貯，且未檢測出丙酸和丁酸。100%沙蒿青貯飼料中乙酸含量高于乳酸含量，與白春生等［24］試驗結(jié)果一致，表明沙蒿表面可能主要附著異型發(fā)酵乳酸菌進行乙酸型發(fā)酵。新鮮蒿類植物較強特殊異味［7－8］，通過調(diào)制青貯飼料可以改善原有的氣味［8－9，25］，提高適口性。青貯飼料發(fā)酵過程可以軟化原料草中的纖維素，在微生物和酶類的作用下部分纖維降解為乳酸菌能夠利用的簡單糖，提高干物質(zhì)和有機物質(zhì)的消化率［8，25］，沙蒿原料干物質(zhì)的體外消化率為368.97 g/kg，青貯發(fā)酵后體外消化率均高于396.59 g/kg，通過調(diào)制青貯飼料可以提高沙蒿的飼料價值。

3.2 玉米秸稈對青貯飼料品質(zhì)的影響

玉米秸稈中可溶性碳水化合物含量充分，干物質(zhì)含量高，有利于乳酸菌等有益微生物快速增殖，直接青貯能夠獲得優(yōu)質(zhì)的青貯飼料;沙蒿與玉米秸稈混合后青貯可以彌補沙蒿中可溶性碳水化合物過低和水分含量不足的缺點，改善發(fā)酵環(huán)境促進乳酸菌等有益微生物的繁殖，有效抑制其他微生物的活動，獲得優(yōu)質(zhì)的青貯飼料［23］，故添加玉米秸稈后青貯飼料的pH顯著低于沙蒿直接青貯，乳酸含量顯著高于直接青貯。青貯飼料中氨態(tài)氮占總氮量隨著沙蒿比例的降低而總體呈現(xiàn)升高、降低、再升高的趨勢，與薛艷林等［23］的試驗結(jié)果相同;可能由于沙蒿青貯時其水分含量(560 g/kg)和可溶性碳水化合物含量較低，各類微生物活動和酶類活性受到抑制;當50%沙蒿+50%玉米秸稈青貯時，其水分含量(640 g/kg)和可溶性碳水化合物含量等指標可能最適合各類微生物的增殖，乳酸菌可迅速有效利用底物進行增殖，產(chǎn)生乳酸快速降低青貯飼料的pH，有效抑制有害微生物的增殖和蛋白質(zhì)降解酶的活性;故100%沙蒿和50%沙蒿+50%玉米秸稈青貯飼料的氨態(tài)氮占總氮量顯著低于其他處理。由于玉米秸稈青貯原料的粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維等各營養(yǎng)成分及其體外消化率指標優(yōu)于沙蒿青貯原料，沙蒿與玉米秸稈混合青貯飼料的各營養(yǎng)成分含量及其體外消化率優(yōu)于100%沙蒿青貯。

3.3 乳酸菌對青貯飼料品質(zhì)的影響

乳酸菌添加劑的主要作用是有目的地調(diào)節(jié)青貯料內(nèi)微生物區(qū)系，調(diào)控青貯發(fā)酵過程，更有效地保存青貯物的營養(yǎng)物質(zhì)［26］。研究表明:當原料表面附著的乳酸菌數(shù)量少時，添加乳酸菌制劑就可以保證青貯初期發(fā)酵所需的乳酸菌數(shù)量，使之盡快盡早進入乳酸發(fā)酵階段，使pH迅速下降，抑制微生物對蛋白質(zhì)的水解作用，提高飼料質(zhì)量和適口性，減少干物質(zhì)損失［27－28］。本試驗中，當 100%沙蒿和75%沙蒿+25%玉米秸稈青貯時，添加乳酸菌制劑可顯著降低青貯飼料的pH;其中，100%沙蒿青貯添加乳酸菌制劑時，pH由5.40降至4.39，表明沙蒿原料上附著乳酸菌數(shù)量可能不足。由于同種乳酸菌添加劑用于不同類型青貯原料的效果不同［8］，沙蒿比例低于50%的青貯飼料，添加乳酸菌制劑對pH、乳酸、乙酸含量和氨態(tài)氮占總氮量沒有顯著影響。各沙蒿與玉米秸稈混合比例的青貯飼料中添加乳酸菌可提高粗蛋白質(zhì)含量，且氨態(tài)氮占總氮量整體呈降低趨勢，表明添加乳酸菌可加快青貯飼料發(fā)酵進程，減少蛋白質(zhì)降解，與Meeske等［29］和 Nkosi等［30］的試驗結(jié)果一致。添加乳酸菌后，各沙蒿與玉米秸稈混合比例青貯飼料的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量呈降低趨勢，但差異不顯著，與Meeske等［29］的試驗結(jié)果一致，可能由于青貯飼料在發(fā)酵過程中纖維被軟化，并且在微生物和酶類的作用下部分纖維被降解［9］。

4 結(jié)論

沙蒿調(diào)制青貯飼料可改善適口性和提高飼料價值;沙蒿與玉米秸稈混合青貯可改善青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)，提高營養(yǎng)價值和體外消化率;按照100%沙蒿和75%沙蒿+25%玉米秸稈時，添加乳酸菌制劑可改善青貯飼料的pH和提高乳酸含量。

［1］ 馬文平，曹曉虹，王曉靜.沙蒿籽油化學(xué)成分的GCMS分析［J］.寧夏大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2005，26(3):257－259.

［2］ 劉永和，黃仲達，杜慶堂，等.陜西省榆林地區(qū)沙蒿資源情況調(diào)查［J］.中草藥，1999，30(8):623－624.

［3］ KIM JH，KIM C H，KO Y D.Influence of dietary addition of dried wormwood(Artemisia sp.)on the performance and carcass characteristics of Hanwoo steers and the nutrient digestibility of sheep［J］.Asian-Australasian Journal of Animal Sciences，2002，15(3):390－395.

［4］ KIM Y M，KIM JH，KIM SC，et al.Influence of dietary addition of dried wormwood(Artemisia sp.)on the performance carcass characteristics and fatty acid composition of muscle tissues of Hanwoo heifers［J］.Asian-Australasian Journal of Animal Sciences，2002，15(3):549－554.

［5］ KIM S C，ADESOGAN A T，SHIN J H，et al.The effects of increasing the level of dietary wormwood(Artemisia montana Pampan)on intake，digestibility，N balance and ruminal fermentation characteristics in sheep［J］.Livestock Science，2006，100(2):261 －269.

［6］ KIM S C，ADESOGAN A T，SHIN JH.Effects of dietary addition of wormwood(Artemisia montana Pampan)silage on growth performance，carcass characteristics，and muscle fatty acid profiles of beef cattle［J］.Animal Feed Science and Technology，2012，177(1/2):15－22.

［7］ SCHLATTERERR E F，TISDALE E W.Effects of litter of Artemisia，Chrysothamnus and Tortula on germination and growth of three perennial grasses［J］.Ecology，1969，50(5):869－873.

［8］ MCCAHON C B，KELSEY R G，SHERIDAN R P，et al.Physiological effects of compounds extracted from sagebrush［J］.Bulletin of the Torrey Botanical Club，1973，100(1):23－28.

［9］ BUXTON D R，MUCK R E，HARRISON J H.Silage science and technology［M］.Madison:American Society of Agronomy，2003:20－22.

［10］ MCDONALD P，HENDERSON A R，HERON J E.The biochemistry of silage［M］.UK:Abersytwyth，1991:81－151.

［11］ MO M，F(xiàn)YRILEIV E.Methods of estimating ensiling losses［J］.Acta Agriculturae Scandinavica，1979，29(1):49－64.

［12］ HENDERSON N.Silage additives［J］.Animal Feed Science and Technology，1993，45(1):35－56.

［13］ 楊勝.飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)［M］.北京:北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1999:58－63.

［14］ GOERING H K，VAN SOEST PJ.Forage fiber analysis［M］.Washington:Department of Agriculture Handbook，1970:379－385.

［15］ DUBOIS M，GILLES K A，HAMILTON J K，et al.Colorimetric method for determination of sugars and related substances［J］.Analytical Chemistry，1956，28(3):350－356.

［16］ PAULY T M，LINGVALL P.Effects of mechanical forage treatment and surfactants on fermentation of grass silage［J］.Acta Agriculturae Scandinavica，Section A－Animal Science，1999，49(4):197－205.

［17］ HAN K J，COLLINS M，VANZANT E S，et al.Bale density and moisture effects on alfalfa round bale silage［J］.Crop Science，2004，44(3):914－919.

［18］ 許慶方.影響苜蓿青貯品質(zhì)的主要因素及苜蓿青貯在奶牛日糧中應(yīng)用效果的研究［D］.博士學(xué)位論文.北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005:21－28.

［19］ 許慶方，韓建國，周禾，等.苜蓿綠汁發(fā)酵液特性的研究［J］.草地學(xué)報，2005，13(4):295－298.

［20］ BRODERICA G A，KANG JH.Automated simultaneous determination of ammonia and amino acids in ruminal fluid and in vitro media［J］.Journal of Dairy Science，1980，63(1):64－75.

［21］ PATTERSON H H，ADAMS D C，KLOPFENSTEIN T J，et al.Supplementation to meet metabolizable protein requirements of primiparous beef heifers:Ⅱ.Pregnancy and economics［J］.Journal of Animal Science，2003，81(3):563－570.

［22］ WEISS W P.Estimation of digestibility of forages by laboratory methods［J］.Forage Quality，Evaluation，and Utilization，1994:644－681.

［23］ 薛艷林，殷國梅，趙和平，等.混合比例對沙蒿和玉米青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響［C］//中國草學(xué)會青年工作委員會學(xué)術(shù)研討會.北京:中國草學(xué)會，2010:367－371.

［24］ 白春生，玉柱，薛艷林，等.大籽蒿青貯方法的初步研究［J］.中國草地學(xué)報，2007，129(1):77－81.

［25］ 張文舉，王加啟，龔月生，等.甲酸對全株玉米青貯飼料營養(yǎng)價值的影響［J］.中國奶牛，2002(5):27－29.

［26］ 孔慶馥，白云龍.中國飼用植物化學(xué)成分及營養(yǎng)價值表［M］.北京:農(nóng)業(yè)出版社，1990:213－215.

［27］ CAI Y，OHMOMO S，KUMAI S.Distribution and lactate fermentation characteristics of lactic acid bacteria on forage crops and grasses［J］.Grass Science，1994，39(4):420－428.

［28］ WEINBERG Z G，ASHBELL G，HEN Y，et al.The effect of applying lactic acid bacteria at ensiling on the aerobic stability of silages［J］.Journal of Applied Bacteriology，1993，75(6):512－518.

［29］ MEESKE R，VAN DER MERWE G D，GREYLING J F，et al.The effect of the addition of a lactic acid bacterial inoculant to maize at ensiling on silage composition，silage intake，milk production and milk composition［J］.South African Journal of Animal Science，2002，32(4):263－270.

［30］ NKOSI B D，MEESKE R，LANGA T.Effects of bacterial silage inoculants on whole-crop maize silage fermentation and silage digestibility in rams［J］.South African Journal of Animal Science，2011，41(4):350－359.