刈割期和添加劑對苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)和CNCPS蛋白組分的影響

云 穎，趙苗苗，雙胡爾，吳 哲，玉 柱

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，北京 100193； 2.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

刈割期和添加劑對苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)和CNCPS蛋白組分的影響

云 穎1，趙苗苗1，雙胡爾2，吳 哲1，玉 柱1

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，北京 100193； 2.新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

后生物生產(chǎn)層

為研究刈割時期及添加劑對苜蓿(Medicagosativa)青貯品質(zhì)的影響，本試驗選擇2個茬次，現(xiàn)蕾、初花、盛花3個時期刈割，并以無添加(CK)、丙酸鈉(SP,0.5%)、乳酸菌(LD,106cfu·g-1)3種處理進(jìn)行苜蓿青貯制作，在貯存45 d后取樣，分析其發(fā)酵品質(zhì)及營養(yǎng)價值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著收獲時期的延遲，青貯苜蓿pH值呈下降的趨勢；丙酸鈉及乳酸菌添加劑的添加對苜蓿青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)有顯著的改善作用；隨著同一茬次生育期的延長，青貯苜蓿中的粗蛋白(CP)含量顯著降低(P<0.05)；刈割時期可顯著降低苜蓿青貯飼料的pH值并明顯提高乳酸含量(P<0.05)，對乙酸及丙酸含量影響不顯著(P>0.05)。而添加劑可顯著增加乙酸含量(P<0.05)，兩者存在顯著互作效應(yīng)(P<0.05)。添加乳酸菌的現(xiàn)蕾期苜蓿青貯品質(zhì)最佳。應(yīng)用康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系(CNCPS)提出的方法測定表明，第1茬盛花期的苜蓿青貯飼料的非蛋白氮(PA)含量較高，苜蓿青貯飼料各處理中的中速降解蛋白質(zhì)(PB2)含量均是占可降解蛋白質(zhì)(PB)含量的最大比例。

苜蓿；青貯；發(fā)酵品質(zhì)；CNCPS蛋白組分

苜蓿(Medicagosativa)為多年生牧草，被認(rèn)為是世界上重要的飼料作物之一，廣泛適應(yīng)溫帶地區(qū)[1]，在我國苜蓿的主產(chǎn)區(qū)一年可以收割4茬，但由于雨水和熱量同期，苜蓿收獲季節(jié)遭雨淋的損失率高[2]，尤其是苜蓿第2、3茬刈割期正值雨季，頻繁降雨使苜蓿水分散失緩慢，干草品質(zhì)下降，甚至失去飼喂價值。相比之下，調(diào)制青貯可以避免氣候的影響，而且青貯便于機械化操作[3]。青貯是保存苜蓿青綠多汁性能和營養(yǎng)成分，提高適口性、消化率和利用率的簡易方法，但由于苜蓿蛋白含量較高，青貯過程中，蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下水解為非蛋白氮，降低了飼草營養(yǎng)價值[4]。在青貯過程中，乳酸菌起著非常重要的作用，如果青貯飼料中含有充足的糖，可促進(jìn)乳酸菌繁殖，增加乳酸含量，降低青貯飼料的pH，進(jìn)而抑制有害微生物繁殖，從而降低營養(yǎng)損失。由于不同時期苜蓿的蛋白質(zhì)和糖分比例不同[5]，其刈割時期也會對苜蓿青貯飼料的品質(zhì)造成很大影響。因此，苜蓿青貯原料的適時刈割和合理調(diào)制，將對草地畜牧業(yè)發(fā)展具有重要的研究價值。綜合以上因素，如何改善苜蓿青貯飼料的青貯品質(zhì)，達(dá)到成功青貯的目的，對生產(chǎn)實踐具有重要的意義。

康奈爾凈碳水化合物—蛋白質(zhì)體系(Cornell Net Carbohydrate and Protein System，CNCPS)是由美國康奈爾大學(xué)科學(xué)家提出的基于瘤胃降解特征的飼料評價體系，該體系將飼料蛋白質(zhì)劃分為3個部分：非蛋白氮(PA)、真蛋白(PB)和結(jié)合蛋白(PC)，其中，真蛋白又根據(jù)其在瘤胃中的降解速度分為快速降解蛋白(PB1)、中速降解蛋白(PB2)、慢速降解蛋白(PB3)3個部分[6]。目前，有關(guān)不同刈割時期和添加劑對于苜蓿青貯飼料中蛋白質(zhì)組分的研究較為缺乏，張曉娜[7]曾做過刈割期、品種及青貯方式對苜蓿品質(zhì)的影響研究，本試驗在其基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，使用不同茬次中苜三號苜蓿，添加乳酸菌制劑及化學(xué)添加劑，研究其對現(xiàn)蕾期、初花期和盛花期刈割的紫花苜蓿青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)及蛋白質(zhì)組分的影響。

1 材料與方法

1.1試驗材料

本試驗于2014年5-7月，從河北涿州實驗基地收集了不同時期的中苜三號苜蓿樣品制作青貯飼料，采集時期分別包括第1茬及第2茬的現(xiàn)蕾、初花、盛花3個時期(表1)。

表1 苜蓿青貯試驗原料特性Table 1 Characteristics of test materials of alfalfa silage

注：同列不同小寫字母表示不同茬次不同刈割期差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters within the same column indicate significant difference among different mowing periods at the 0.05 level.

1.2試驗設(shè)計

苜蓿刈割期：第1茬現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期；第2茬現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期。

青貯添加劑：乳酸菌添加劑，選取在苜蓿青貯中使用效果較好的乳酸菌制劑(LD)，主要成分為植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)，由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草青貯實驗室提取，添加量均為106cfu·g-1鮮草。丙酸鈉添加劑，化學(xué)純，本試驗添加量為每克鮮草0.5%。

1.3青貯調(diào)制

苜蓿刈割后，人工鍘刀切碎，切碎長度為2 cm左右，將莖稈混勻即為青貯原料，含水量60%～70%。青貯密度為700 g·L-1。將原料與添加劑混合均勻后，裝入0.5 L聚乙烯桶中，壓實后蓋上內(nèi)外蓋并封口，每個處理重復(fù)3次，室溫條件，貯藏45 d后開封，取樣分析。

1.4測定方法

青貯樣品開啟后，稱取青貯飼料20 g，加入180 mL蒸餾水，攪拌均勻后，使用家用榨汁機榨汁1 min，然后依次用4層紗布和中速定性濾紙過濾得到浸提液，用雷磁PHS-3C精密pH計測定濾液pH值[8]。將得到的浸出液經(jīng)0.45 μm孔徑的濾膜過濾得到濾液，采用島津LC-20A型高效液相色譜儀(色譜柱：KC-811 column, Shimadzu，日本；檢測器：SPD-M10AVP；流動相：3 mmol·L-1高氯酸，流速1 mL·min-1，柱溫50 ℃；檢測波長210 nm，進(jìn)樣量5 μL)進(jìn)行有機酸的測定[9]。利用苯酚-次氯酸鈉法進(jìn)行氨態(tài)氮/總氮值的測定[10]。采用范氏法測定中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維[11]。采用凱氏定氮法測定粗蛋白含量[12]。非蛋白氮及可溶性蛋白含量測定方法參考Licitra等[13]的方法。以未加入飼料的經(jīng)中性洗滌纖維測定程序的濾袋作為測定蛋白含量的空白值，將測定中性洗滌纖維測定后的濾袋及殘渣的含氮量即為NDIP。以未加入飼料的經(jīng)酸性洗滌纖維測定程序的濾袋作為空白值，將經(jīng)酸性洗滌纖維程序后的濾袋及殘渣置于凱氏定氮儀中測得的含氮量即為ADIP。CNCPS計算方法根據(jù)Sniffen等[6]的方法進(jìn)行。

CNCPS蛋白組分計算方法如下：

PA(%CP)=NPN(%CP)×0.1×SOLP(%CP)；

PB1(%CP)=SOLP(%CP)-PA(%CP)；

PB3(%CP)=NDFIP(%CP)-ADFIP(%CP)；

PC(%CP)=ADFIP(%CP)；

PB2(%CP)=100-PA(%CP)- PB1(%CP)-PB3(%CP)-PC(%CP).

式中：PA表示非蛋白氮；PB1表示快速降解蛋白質(zhì)；PB2表示中速降解蛋白質(zhì)；PB3表示慢速降解蛋白質(zhì)；PC表示結(jié)合蛋白質(zhì)；NPN為非蛋白氮;SOLP表示可溶性蛋白，NDFIP表示中性洗滌不溶氮；ADFIP表示酸性洗滌不溶氮。

1.5數(shù)據(jù)處理

用Excel 2007對苜蓿原料及青貯飼料樣品的發(fā)酵品質(zhì)和化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，采用SAS 8.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同刈割時期及添加劑對苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

添加劑能顯著降低苜蓿青貯飼料的pH值(P<0.01)，隨著收獲時期的延遲，各苜蓿青貯飼料的pH值呈下降的趨勢(表2)。其中，第2茬盛花期刈割、LD處理組的pH值最低,為4.61。茬次、刈割時期與添加劑互作效應(yīng)的分析表明，茬次對pH無顯著影響，刈割時期對pH值的影響顯著(P<0.05)，添加劑對pH值的影響極顯著(P<0.01)，茬次與刈割時期對pH沒有互作效應(yīng)，茬次、刈割時期和添加劑存在互作效應(yīng)而且互作效應(yīng)極顯著(P<0.01)。

第1茬中現(xiàn)蕾期LD處理組的乳酸含量最高，較同時期的對照組提高了84.85%；第2茬盛花期LD處理組的乳酸含量最高，較同時期的對照組提高了153.62%。三因素互作效應(yīng)的影響分析表明，添加劑及刈割時期對乳酸含量的影響顯著(P<0.05)，茬次、刈割時期及添加劑存在互作效應(yīng)，且互作效應(yīng)極顯著(P<0.01)。

各刈割時期除第2茬現(xiàn)蕾期LD處理組外，添加劑處理組的乙酸含量均高于對照組。其中第1茬盛花時期SP處理組的乙酸含量最高，與處理組相比提高了55.56%。刈割時期與添加劑及其互作效應(yīng)的影響分析表明，茬次和刈割時期對苜蓿青貯飼料的乙酸含量沒有顯著影響，而添加劑對乙酸含量的影響顯著(P<0.05)，三者存在互作效應(yīng)且效應(yīng)顯著(P<0.05)。

除第1茬現(xiàn)蕾期和第2茬盛花期外，各個刈割時期的丙酸含量均低于對照組，其中第1茬現(xiàn)蕾時期SP處理組的丙酸含量最低，顯著低于對照組(P<0.05)。茬次、刈割時期對丙酸含量的影響不顯著(P>0.05)，而添加劑對丙酸含量影響顯著(P<0.05)，三因素存在互作效應(yīng)且效果顯著(P<0.05)。各刈割時期加入添加劑的處理組的氨態(tài)氮占全氮含量基本顯著低于對照組(P<0.05)，三因素互作效應(yīng)的影響分析表明，茬

次、刈割時期對氨態(tài)氮占全氮含量的影響顯著(P<0.05)，添加劑對氨態(tài)氮占全氮含量的影響極顯著(P<0.01)，三者存在互作效應(yīng)，效應(yīng)極顯著(P<0.01)。

2.2不同刈割時期對苜蓿青貯營養(yǎng)價值的影響

苜蓿青貯中的CP含量均隨著同一茬次生育期的延長而顯著降低(P<0.05)，添加LD可顯著提高CP含量(表3)。在苜蓿青貯飼料中，第1茬現(xiàn)蕾期刈割的LD處理組的苜蓿青貯的CP含量最高，為24.03%，而第1茬盛花期刈割的苜蓿青貯對照組的CP含量最低，為15.94%。第2茬盛花期刈割的苜蓿青貯的PA組分含量以對照為高，顯著高于SP和LD處理的青貯苜蓿(P<0.05)。苜蓿青貯各處理中的PB2含量均是占PB含量的最大比例。第1茬現(xiàn)蕾期刈割的SP處理組的苜蓿青貯飼料中的NDF最低，為33.41%，而第2茬盛花期的苜蓿青貯飼料中的NDF含量較高，與第1茬現(xiàn)蕾期相比，增加了44.87%。隨著刈割時期的延長，青貯苜蓿中ADF含量總體逐漸升高，最高含量達(dá)36.27%。刈割時期除對PB3和NDF沒有顯著影響，對其他指標(biāo)均有顯著影響(P<0.05)。茬次與刈割期互作除對PC、NDF、ADF有顯著影響(P<0.05)，對其他指標(biāo)沒有顯著影響，刈割時期與添加劑、茬次與添加劑互作對所有指標(biāo)均有顯著影響(P<0.05)。三因素互作對所有指標(biāo)均有顯著影響(P<0.05)，且對CP、PB1、PC有極顯著影響(P<0.01)。

3 討論

3.1不同刈割時期及添加劑對苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

隨著苜蓿生育期的改變，其所含的水分含量下降；可溶性糖含量、纖維素含量等升高；乳酸菌附著先升后降在初花期達(dá)到高峰[14]。這直接導(dǎo)致了苜蓿青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的差異。在制作青貯飼料的過程中，牧草刈割的理想時期應(yīng)該是莖葉纖維化程度低、可溶性糖分含量較高的時期[15]。青貯飼料中，水分、可溶性碳水化合物、緩沖能是影響發(fā)酵品質(zhì)的重要因素[16]。可溶性碳水化合物是產(chǎn)生乳酸、減少蛋白質(zhì)的分解損失的前提，F(xiàn)raser等[17]研究羽衣甘藍(lán)(Brassicaoleraceavar.acephalaf.tricolor)青貯時發(fā)現(xiàn)，生長期為18及20周的羽衣甘藍(lán)比生長期為15周的羽衣甘藍(lán)更易成功，其具有較高含量的乳酸及較低含量的氨態(tài)氮和乙酸，從側(cè)面證實了這一點。在制作苜蓿青貯時，有研究表明，刈割時間的延遲對苜蓿青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)影響不大，且在現(xiàn)蕾期獲得最優(yōu)質(zhì)青貯飼料[18]。而本研究結(jié)果與其一致。

優(yōu)質(zhì)的青貯飼料應(yīng)該具有較高含量的乳酸以及較低含量的丁酸和氨態(tài)氮[19]。氨態(tài)氮占總氮的含量是衡量青貯飼料好壞的重要指標(biāo)之一，其含量越高，說明蛋白質(zhì)和氨基酸分解越多，青貯質(zhì)量越差[20]。傅彤[21]的研究表明，將乳酸菌添加到青貯飼料中，可以顯著降低青貯飼料的pH，提高乳酸含量，進(jìn)而有效改善青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。本研究中，各個刈割時期的乳酸菌處理組青貯品質(zhì)與對照組相比均有不同程度的提高，與其研究結(jié)果一致。青貯飼料添加乳酸菌制劑后，直接促進(jìn)了青貯飼料中乳酸菌的發(fā)酵，從而提高了乳酸含量。

3.2不同刈割時期對苜蓿青貯CNCPS蛋白組分的影響

苜蓿青貯飼料相對于苜蓿干草，其營養(yǎng)價值較低，這是因為苜蓿青貯過程中，大量的蛋白質(zhì)被降解形成不能被反芻動物利用的非蛋白氮[22]，其大部分的氮以尿素的形式排出體外。研究表明，苜蓿鮮草中的非蛋白氮占其總蛋白的8%～18%，而青貯之后苜蓿中的非蛋白氮占總蛋白的比例在44%～87%[23]。苜蓿青貯中的蛋白所占比例遠(yuǎn)小于鮮草，相當(dāng)于鮮草的37%，其余的均被降解為非蛋白氮[24]。飼料中的非蛋白氮、可溶性蛋白屬于易分解部分，其受飼草中蛋白含量的影響較大。從研究結(jié)果來看，隨著刈割時期的延長，苜蓿的蛋白質(zhì)含量呈降低趨勢，而非蛋白氮與可溶性蛋白等組分的比例即呈現(xiàn)升高的趨勢。這可能是因為苜蓿從刈割到調(diào)制成青貯之前，一直保持較為新鮮的狀態(tài)，而在此過程中蛋白質(zhì)的降解已經(jīng)發(fā)生，蛋白質(zhì)降解酶對苜蓿中的蛋白降解作用已經(jīng)非常明顯[25]。瘤胃快速降解蛋白占苜蓿鮮草中粗蛋白的比例最大，苜蓿青貯后，中速降解蛋白占粗蛋白的比例最大，而此時，蛋白大部分被降解形成了非蛋白氮[22]。

青貯過程中，蛋白分解會受到幾種因素的影響，其中主要包括牧草的種類、青貯料的pH值、牧草的干物質(zhì)含量以及貯存時的溫度等。本研究苜蓿青貯中，非蛋白氮所占粗蛋白的比例最大，可降解蛋白與結(jié)合蛋白所占比例較少，這說明隨著青貯飼料的發(fā)酵，飼料中蛋白質(zhì)的降解加劇，這與以往的研究結(jié)果類似[26]。苜蓿中的蛋白酶最適宜pH值為6.0，酶的活性會隨著pH值的下降而降低。由于較低的pH值環(huán)境能夠抑制蛋白酶的活性，所以在青貯飼料發(fā)酵過程中，快速降低pH可以有效緩解苜蓿中的蛋白質(zhì)降解。

組分結(jié)合蛋白屬于不可利用的蛋白，其含量越低，蛋白質(zhì)的生物學(xué)效價越高。組分中速降解蛋白和慢速降解蛋白在瘤胃中的降解速率分別屬于中速和慢速，其部分可以進(jìn)入小腸，形成瘤胃蛋白，對提高家畜的生產(chǎn)性能具有較大的作用[27]。

4 結(jié)論

添加乳酸菌劑初花期刈割的苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)最好，丙酸鈉及乳酸菌添加劑的添加對苜蓿青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)有顯著的改善。刈割時期對苜蓿青貯飼料的pH值及乳酸含量影響顯著，刈割茬次對苜蓿青貯品質(zhì)影響較小，同一茬次隨著刈割時期的延長，苜蓿青貯的蛋白含量呈下降趨勢，其中第2茬苜蓿青貯飼料的蛋白含量比第1茬苜蓿低。

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EffectofmowingperiodandadditivesonfermentationqualityandCNCPSproteincomponentsofalfalfasilage

Yunying1, Zhao Miao-miao1, Shuanghuer2, Wu Zhe1, Yuzhu1

(1.College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2.Grassland Research institute Animal Science Academy of Xinjiang, Urumqi 830000, Xinjiang, China)

The study was designed to evaluate the effects of mowing period and additives on the fermentation quality ofalfalfa. Alfalfa was mowed at two harvesting time points, in three periods(budding, early flowering, and full flowering), with no additives (CK), and withthe addition of sodium propionate (0.5%) and lactic acid bacteria (106cfu·g-1). After 45 days of storage, fermentation quality and nutritive value were analyzed. pH decreased with delay in harvest. The addition of sodium propionate and lactic acid bacteria had significant effects on the fermentation quality of alfalfa silage. CP content of alfalfa silage was significantly decreased with the growth period extension of the same cropping period. The pH of alfalfa silage decreased significantly,and lactic acid content increased (P<0.05) significantly; the effects of acetic acid and propionic acid were not significant (P<0.05), and the interaction effect was significant (P<0.05). The quality of the budding stage alfalfa silage inoculated with lactic acid bacteria was the best. The content of non-protein nitrogen (PA) in the first crop at full-bloom stage was higher. and PB2 content in alfalfa silage was the highest relative to PB content.

alfalfa; silage; fermentation quality; CNCPS

Yuzhu E-mail:yuzhu3@sohu.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0033

云穎,趙苗苗,雙胡爾,吳哲,玉柱.刈割期和添加劑對苜蓿青貯發(fā)酵品質(zhì)和CNCPS蛋白組分的影響.草業(yè)科學(xué),2017,34(10)：2149-2156.

Yunying,Zhao M M,Shuanghuer,Wu Z,Yuzhu.Effect of mowing period and additives on fermentation quality and CNCPS protein components of alfalfa silage.Pratacultural Science，2017,34(10)：2149-2156.

S816.5+3

A

1001-0629(2017)10-2149-08

2017-01-18

2017-07-18

國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-35)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201303061)；內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計劃項目“苜?；旌锨噘A調(diào)制技術(shù)研究與示范”；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金(2017QC027)；農(nóng)業(yè)技術(shù)試驗示范專項經(jīng)費(13162130106232057)

云穎(1992-)，男(蒙古族)，內(nèi)蒙古土默特左旗人，在讀碩士生，主要從事飼草加工貯藏與利用研究。E-mail:yunying1224@yeah.net

共同第一作者：趙苗苗(1989-)，女，河北新樂人，在讀碩士生，主要從事飼草加工貯藏與利用研究。E-mail:zhaomiaomiaocy@163.com

玉柱(1963-)，男(蒙古族)，內(nèi)蒙古通遼人，教授，博士，主要從事飼草加工貯藏與利用研究。E-mail:yuzhu3@sohu.com

(責(zé)任編輯 王芳)

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