雨淋及干燥方式對紫花苜蓿干草品質(zhì)的影響

賈婷婷， 趙苗苗， 吳 哲， 陳維會， 劉志剛， 玉 柱*

(1. 中國農(nóng)業(yè)大學動物科技學院， 北京 100193； 2. 黑龍江省杜爾伯特蒙古族自治縣草原監(jiān)督管理站， 黑龍江 大慶 166200)

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)栽培歷史悠久、生態(tài)幅寬、產(chǎn)量高、營養(yǎng)全而豐富，是重要的高蛋白飼草資源[1]。隨著我國畜牧業(yè)的發(fā)展和種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，紫花苜蓿在我國的種植面積正逐年增加，并在飼草料產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路上起著非常重要的作用[2]。紫花苜蓿產(chǎn)品加工方法中自然干燥是目前使用最廣泛、成本最低的方法[3]，但自然干燥過程中也存在諸多不可控因素如天氣狀況，其中降雨淋洗對干草營養(yǎng)價值的影響較大[4]。雨水的沖刷加強水解和氧化作用，損失牧草大部分易消化的可溶性物質(zhì)，如糖類、維生素、胡蘿卜素和可溶性礦物質(zhì)等[5]。同時雨淋后好氣性微生物的活動消耗牧草可溶性碳水化合物和淀粉，甚至破壞蛋白質(zhì)，使得干草的品質(zhì)大為降低[5-6]。并且雨淋后繼續(xù)晾曬延長干燥時間，雨淋后二次晾曬使牧草葉片粗糙易碎，晾曬過程中葉片的大量損失大幅降低干草營養(yǎng)成分[7]。我國紫花苜蓿的主要種植區(qū)為西北、華北和東北[8]，這些地區(qū)二茬和三茬紫花苜蓿的收獲調(diào)制時期正值雨季[4]，如何在紫花苜蓿干草調(diào)制過程中，盡量避免雨淋或減少雨淋造成的損失，最大限度的保證其產(chǎn)量和品質(zhì)，是紫花苜蓿干草生產(chǎn)過程中必須面對和亟待解決的問題。目前關(guān)于牧草干草調(diào)制的研究報道較多為不同干燥方法對干草品質(zhì)的影響[9-12]，有關(guān)雨淋對干草影響的報道很少，且主要集中于研究雨淋量對牧草營養(yǎng)品質(zhì)的影響[4-5,13]，尚未見有研究報道不同干燥方式對雨淋后紫花苜蓿營養(yǎng)成分的影響。本文通過研究雨淋及不同干燥方式對紫花苜蓿干草營養(yǎng)成分的影響，探討紫花苜蓿在晾曬過程中被雨淋后的營養(yǎng)成分變化及雨淋后不同干燥方法對紫花苜蓿品質(zhì)的影響，以期為苜蓿干草生產(chǎn)實踐提供科學理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

研究地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市阿魯科爾沁旗(43°21′43″～45°24′20″ N，119°02′15″～121°01′ E)，海拔430 m左右，年均溫5.5℃，年日照時數(shù)2 760～3 030 h，極端最高氣溫40.6℃，極端最低氣溫-32.7℃，年平均積溫2 900～3 400℃，年均降雨量300～400 mm，且主要集中在7-8月份，無霜期95～140 d，屬典型大陸性氣候。

1.2 試驗材料與方法

供試材料為2齡紫花苜蓿，品種為‘金皇后’，于2015年7月中旬進行刈割，此時紫花苜蓿處于第二茬現(xiàn)蕾期(50%左右孕蕾)。刈割后的紫花苜蓿先晾曬12 h(此時紫花苜蓿含水量約為45%)，然后采用人工降雨模擬器(DIK-6000)進行人工模擬雨淋，設(shè)置雨淋強度為20 mm·h-1，雨淋時間分別為0 h(未雨淋)和1 h(雨淋后)，每個雨淋時間下設(shè)置3個重復，為接近生產(chǎn)實際，設(shè)定草堆厚度為10 cm，面積為0.5 m×2.5 m。對于未雨淋和雨淋后紫花苜蓿分別采用3種干燥方法即烘干、曬干和陰干進行干草調(diào)制，并干燥至安全含水量以下，每種干燥方式下設(shè)3個重復，干草的具體調(diào)制方法如表1所示，此時自然環(huán)境條件為溫度29～32℃、相對濕度23%、東北風3～4級、太陽輻射強度695～1 278 μmol·m2·S-1。

1.3 測定項目

將調(diào)制好的紫花苜蓿干草裝在紙袋中帶回實驗室，用微型植物樣粉碎機粉碎過1 mm孔徑篩，粉碎后裝入自封袋，用來測定粗蛋白(crude protein,CP)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)、酸性洗滌木質(zhì)素(acid detergent lignin,ADL)、水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate,WSC)。粗蛋白含量采用凱氏定氮法測定[14]，用范式洗滌纖維法測定中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維以及酸性洗滌木質(zhì)素[15]，用蒽酮-硫酸比色法測水溶性碳水化合物[16]。

表1 紫花苜蓿干草調(diào)制方法Table 1 Drying methods for alfalfa hay

1.4 飼用價值評定

對各處理的相對飼用價值(relative feed value,RFV),采用干物質(zhì)采食量(dry matter intake,DMI)和可消化干物質(zhì)(digestible dry matter,DDM)進行評定并計算：

RFV=DMI(%BW)×DDM(%DM)/1.29

DMI (%BW)=120/NDF(%DM)

DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)

其中：DMI為飼料干物質(zhì)采食量，單位為占體重的百分比即%；BW(Body weight)為可消化的干物質(zhì)，單位為占干物質(zhì)的百分比即%DM。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 20.0軟件中的一般線性模型進行Two-way ANOVA方差分析，差異顯著性則通過Duncan法進行多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 雨淋及干燥方式對紫花苜蓿干草營養(yǎng)成分影響的主效應(yīng)分析

雨淋顯著影響紫花苜蓿干草中性洗滌纖維和水溶性碳水化合物的含量(表2)，具體表現(xiàn)為未雨淋紫花苜蓿中性洗滌纖維含量顯著低于雨淋后的紫花苜蓿(P<0.05)，水溶性碳水化合物含量則是未雨淋紫花苜蓿極顯著高于雨淋后的紫花苜蓿(P<0.01)。雨淋對紫花苜蓿干草粗蛋白、木質(zhì)素和酸性洗滌纖維含量沒有顯著影響。

干燥方式顯著的影響紫花苜蓿干草粗蛋白、酸性洗滌纖維和水溶性碳水化合物含量(P<0.05)(表2)，經(jīng)烘干和曬干處理的紫花苜蓿干草粗蛋白含量顯著的高于陰干處理(P<0.05)，酸性洗滌纖維含量則是烘干和曬干處理的顯著低于陰干處理(P<0.05)，水溶性碳水化合物含量變化為烘干處理顯著的高于曬干處理和陰干處理，而曬干處理的又顯著高于陰干處理(P<0.05)。干燥方式對紫花苜蓿干草中性洗滌纖維和木質(zhì)素含量沒有顯著的影響。

表2 雨淋和干燥方式對紫花苜蓿干草營養(yǎng)成分影響的主效應(yīng)分析Table 2 The main effect of raining and drying method on the nutrient content of alfalfa hay

注：*和**分別表示在0.05和0.01水平上具有顯著效應(yīng), ns表示不具顯著效應(yīng); 同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05),下同

Note: * and ** indicate significance at 0.05 and 0.01 level, ns indicates no significance; Values in same column with different lowercase letters indicate significant differences among treatments at the 0.05 level, the same as below

2.2 雨淋及干燥方式對紫花苜蓿干草營養(yǎng)成分影響的互作效應(yīng)分析

雨淋和干燥方式的交互作用顯著影響了紫花苜蓿干草的營養(yǎng)成分(表3)，除未雨淋×陰干處理外，其他處理的粗蛋白含量均顯著高于雨淋×陰干處理(P<0.05)。中性洗滌纖維含量以雨淋×陰干處理最高，顯著高于其他處理(P<0.05)；中性洗滌纖維含量最低的處理是未雨淋×烘干處理，顯著低于雨淋×曬干和雨淋×陰干處理(P<0.05)。酸性洗滌纖維含量以未雨淋×烘干處理最低，顯著低于除未雨淋×曬干處理以外的其他處理(P<0.05)。雨淋×陰干處理的紫花苜蓿干草木質(zhì)素含量顯著高于其他處理(P<0.05)。水溶性碳水化合物含量以雨淋×陰干處理最低，顯著低于其他處理(P<0.05)。

表3 雨淋及干燥方式對紫花苜蓿干草營養(yǎng)成分影響的互作效應(yīng)分析Table 3 The effect of raining and drying method interaction on the nutrient content of alfalfa hay

2.3 雨淋及干燥方式對紫花苜蓿干草飼用價值影響的主效應(yīng)分析

未雨淋紫花苜蓿的干物質(zhì)采食量和相對飼用價值顯著高于雨淋后的紫花苜蓿(P<0.05)，雨淋對紫花苜蓿干草可消化干物質(zhì)沒有顯著影響(表4)。干燥方式顯著影響紫花苜?？上晌镔|(zhì)和相對飼用價值(P<0.05)，具體表現(xiàn)為烘干和曬干處理的紫花苜蓿干草可消化干物質(zhì)和相對飼用價值顯著高于陰干處理(P<0.05)；干燥方式對紫花苜蓿干草的干物質(zhì)采食量沒有顯著影響。

表4 雨淋及干燥方式對紫花苜蓿干草飼用價值影響的主效應(yīng)分析Table 4 The main effect of raining and drying method on the feed value of alfalfa hay

2.4 雨淋及干燥方式對紫花苜蓿干草飼用價值影響的互作效應(yīng)分析

雨淋和干燥方式的交互作用顯著影響紫花苜蓿干草的干物質(zhì)采食量、可消化干物質(zhì)和相對飼用價值(P<0.05)(表5)。雨淋×陰干處理的紫花苜蓿干物質(zhì)采食量顯著的低于其他處理(P<0.05)。雨淋×陰干處理的紫花苜?？上晌镔|(zhì)含量最低，顯著低于未雨淋×烘干處理和未雨淋×曬干處理(P<0.05)。未雨淋×烘干處理的紫花苜蓿干草相對飼用價值最高，雨淋×陰干處理的紫花苜蓿相對飼用價值最低。

表5 雨淋及干燥方式對紫花苜蓿干草飼用價值影響的互作效應(yīng)分析Table 5 The effect of raining and drying method interaction on the feed value of alfalfa hay

3 討論

在紫花苜蓿收獲調(diào)制期間，極易頻遭雨害，雨淋對紫花苜蓿營養(yǎng)成分的影響較大[4,6]。本研究結(jié)果表明雨淋造成紫花苜蓿干草營養(yǎng)成分的流失，如水溶性碳水化合物含量顯著降低。這是因為紫花苜蓿遭受雨淋后，一方面雨水沖刷使植物細胞重新吸收水分，水溶性碳水化合物隨降雨而流失，在導致水溶性碳水化合物含量降低的同時增加紫花苜蓿體內(nèi)難溶性物質(zhì)的比例，如雨淋后紫花苜蓿中性洗滌纖維含量上升[12];另一方面可能是雨淋增加紫花苜蓿體表濕度，促進了微生物的繁殖[5]，微生物消耗植物體內(nèi)的可溶性化合物。

紫花苜蓿干草調(diào)制過程中，在水分丟失的同時也伴隨發(fā)生著一系列復雜的生理生化過程，不同的干燥方法對紫花苜蓿營養(yǎng)成分的影響不一致，烘干方式下紫花苜蓿干草中的粗蛋白和水溶性碳水化合物含量最高，陰干方法最低，曬干方法居于二者之間。一些難溶性的物質(zhì)如ADF，在烘干和曬干方式下較低，陰干方式下升高,這是因為紫花苜蓿被刈割后，其地上部和根部的聯(lián)系被阻斷，水分和營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)消失，但此時植物細胞仍在進行代謝活動，活細胞進行呼吸作用分解利用植物體內(nèi)貯存的能量和營養(yǎng)物質(zhì)[12]，烘干方式一方面能夠迅速殺死植物活細胞阻斷其呼吸代謝活動，并使分解營養(yǎng)物質(zhì)的酶失去活性，減少紫花苜蓿的呼吸損失和能量消耗，從而保存了紫花苜蓿的水溶性碳水化合物和蛋白質(zhì)，降低了難溶性纖維的含量；另一方面烘干方式以最快的干燥速率使植物細胞脫水縮短了干燥時間，減少了光化學作用對紫花苜蓿碳水化合物和蛋白質(zhì)的損耗[11]。陰干雖然使紫花苜蓿含水量降至安全系數(shù)以下，但陰干需要更多的時間降低水分，同時植物細胞呼吸消耗養(yǎng)分的時間更長，這極易導致紫花苜蓿干草品質(zhì)變劣。

雨淋及干燥方式二者的交互作用對紫花苜蓿營養(yǎng)成分有顯著的影響，如粗蛋白和水溶性碳水化合物含量以未雨淋×烘干處理最高，雨淋×陰干處理最低；而一些難溶性的物質(zhì)如NDF、ADF和ADL以雨淋×陰干處理最高，未雨淋×烘干處理最低。這表明雨淋×陰干處理降低了紫花苜蓿干草品質(zhì)，因為粗蛋白是飼草中最具營養(yǎng)價值的物質(zhì)[17]，而可溶性碳水化合物屬于非結(jié)構(gòu)性糖類，為家畜最易吸收的養(yǎng)分，是動物體內(nèi)熱能的主要來源[17]。粗蛋白和可溶性碳水化合物的含量越高，飼料的品質(zhì)越好。紫花苜蓿遭受雨淋后，水溶性含氮物質(zhì)和水溶性碳水化合物隨降雨而流失[12]。雨淋×陰干處理增加了紫花苜蓿NDF、ADF和ADL含量，NDF和ADF是植物細胞壁的主要成分，由難消化或不易消化的植物纖維組成，家畜難以吸收利用；ADL是植物組織中以苯丙烷衍生物為基礎(chǔ)的配位酚醛聚合物，也是組成植物細胞壁的一種結(jié)構(gòu)性物質(zhì)，是飼料中最穩(wěn)定、最難以被消化吸收的物質(zhì)[18]，NDF、ADF和ADL這些難溶性物質(zhì)的含量越高，紫花苜蓿消化率越差，營養(yǎng)價值越低[19]。雨淋后紫花苜蓿中可溶性物質(zhì)的流失提高了這些難溶性物質(zhì)的比例，也有可能是雨淋造成紫花苜蓿的葉片損失，莖桿比例上升而致，因紫花苜蓿蛋白質(zhì)主要存在于葉片葉綠體內(nèi)，而纖維主要分布在莖稈[17]。

本研究中，雨淋后紫花苜蓿的相對飼用價值顯著低于未雨淋紫花苜蓿，這說明紫花苜蓿遭受雨淋后，其干物質(zhì)隨意采食量及飼草中的可消化干物質(zhì)百分含量降低[20]。烘干和曬干方式下的紫花苜蓿相對飼用價值均高于陰干方式，因此在紫花苜蓿生產(chǎn)調(diào)制季節(jié)應(yīng)盡量避開降雨，干草調(diào)制方式采用烘干或曬干的方式，能較好的保存紫花苜蓿的營養(yǎng)價值。雨淋及干燥方式兩者的交互作用顯著影響紫花苜蓿相對飼用價值，相對飼用價值較高的處理為未雨淋×烘干和未雨淋×曬干處理，最低的是雨淋×陰干處理，因此在紫花苜蓿生產(chǎn)調(diào)制季節(jié)應(yīng)盡量避開降雨，干草調(diào)制方式采用烘干或曬干的方式，能夠得到相對飼用價值較高的紫花苜蓿干草。本研究結(jié)果中，紫花苜蓿干草相對飼用價值均處于較高的水平[21]，這可能是因為紫花苜蓿在雨淋前，經(jīng)過了12 h的晾曬，此時紫花苜蓿水分含量大約在45%左右，尚未完全干透，仍有一些植物細胞處于存活狀態(tài)，即使遭受1 h的雨淋后，整個草層NDF含量有所增加，但其相對飼用價值的水平仍較高。

4 結(jié)論

雨淋后，紫花苜蓿干草水溶性碳水化合物含量降低，NDF含量增加，相對飼用價值降低。烘干和曬干方式下,紫花苜蓿干草粗蛋白和水溶性碳水化合物含量升高，酸性洗滌纖維含量降低，相對飼用價值升高。雨淋及干燥方式二者的交互作用表明，雨淋烘干和曬干處理下的紫花苜蓿粗蛋白和水溶性碳水化合物含量較高，相對飼用價值增加，但烘干和陰干處理兩者間的差異不明顯，因此在天氣狀況良好的條件下，考慮經(jīng)濟效益，曬干方式最為合適。