添加劑對不同干物質(zhì)含量的多花黑麥草青貯品質(zhì)的影響

關(guān) 皓，張明均，宋 珊，郭旭生，干友民

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，四川 溫江 611130； 2.貴州省草地技術(shù)試驗(yàn)推廣站，貴州 獨(dú)山 558203； 3.蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000)

添加劑對不同干物質(zhì)含量的多花黑麥草青貯品質(zhì)的影響

關(guān) 皓1，張明均2，宋 珊1，郭旭生3，干友民1

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，四川 溫江 611130； 2.貴州省草地技術(shù)試驗(yàn)推廣站，貴州 獨(dú)山 558203； 3.蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000)

為分析不同添加劑類型與干物質(zhì)含量對多花黑麥草(Loliummultiflorum)青貯品質(zhì)的影響，本研究將3種添加劑處理——甲酸(formic acid，F(xiàn)A)、植物乳桿菌(Lactobacillusplantmentum，LP)、布氏乳桿菌(L.buchneri，LB)添加于3種干物質(zhì)含量(20%、30%、40%)的多花黑麥草中，青貯60 d后，測定不同處理青貯營養(yǎng)成分和發(fā)酵品質(zhì)的相關(guān)指標(biāo)。結(jié)果表明，甲酸處理組在3種干物質(zhì)條件下，其pH均在4.3以下，氨態(tài)氮(NH3-N)均顯著低于其他處理組(P<0.05), 而可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)含量則顯著高于其他處理組(P<0.05)。在干物質(zhì)含量為30%、40%的多花黑麥草中添加兩種乳酸菌可以獲得較好的發(fā)酵效果，其中,LB處理組乙酸含量顯著高于其他處理組(P<0.05)，LP處理組乳酸含量顯著高于其他處理組(P<0.05)。就干物質(zhì)含量而言，干物質(zhì)30%和40%時發(fā)酵品質(zhì)均優(yōu)于干物質(zhì)20%時同樣的添加劑處理組，且在干物質(zhì)20%時，對照組和乳酸菌處理組均含有大量的丁酸。因此，在制作多花黑麥草青貯時盡量凋萎使干物質(zhì)含量保持在30%～40%，同時添加乳酸菌類添加劑是保證青貯料品質(zhì)的關(guān)鍵。當(dāng)沒有條件凋萎，將鮮樣直接青貯時，添加一定量的甲酸(4 mL·kg-1)是保證青貯料發(fā)酵品質(zhì)的有效手段。

多花黑麥草；青貯；甲酸；植物乳桿菌；布氏乳桿菌；干物質(zhì)；發(fā)酵品質(zhì)

青貯是一種常用的能夠長期保存牧草或其他青綠原料的方法。其原理為，在厭氧條件下，原料中的可溶性碳水化合物被原料上附著或人為添加的乳酸菌轉(zhuǎn)化成乳酸等有機(jī)酸，使得pH降低，進(jìn)而有效抑制有害微生物的生長繁殖，達(dá)到長時間儲存青綠飼料的目的[1]。一般在不添加添加劑直接青貯的情況下，植物附生微生物會在發(fā)酵過程中使干物質(zhì)大量損失、蛋白質(zhì)水解，從而導(dǎo)致青貯失敗，故青貯料中添加添加劑已被廣泛應(yīng)用于優(yōu)質(zhì)青貯料的制作[2]。乳酸菌添加劑在青貯中發(fā)揮著重要作用，植物乳桿菌、腸球菌、乳酸片球菌等作為同型乳酸菌能在青貯時產(chǎn)生大量乳酸，使青貯料pH快速下降。而以布氏乳桿菌為代表的異型乳酸菌在產(chǎn)生乳酸降低pH的同時還會產(chǎn)生大量乙酸，在有氧穩(wěn)定性中發(fā)揮著重要作用[3]。甲酸作為發(fā)酵抑制劑會快速降低青貯料pH抑制微生物活動。原料的干物質(zhì)含量是影響青貯發(fā)酵的另一個重要因素，一般而言，干物質(zhì)含量越低，青貯質(zhì)量越差，干物質(zhì)含量過高也會影響微生物發(fā)酵進(jìn)程[4]。

多花黑麥草(Loliummultiflorum)又稱意大利黑麥草、一年生黑麥草，其喜好溫暖潮濕氣候，具有生長迅速、產(chǎn)量高、品質(zhì)好、適口性佳等優(yōu)點(diǎn)，廣受各種家畜喜愛，在我國南方地區(qū)被廣泛種植。多花黑麥草生產(chǎn)利用期短(4月-7月)，產(chǎn)量集中，供應(yīng)失衡現(xiàn)象嚴(yán)重[5-6]。而由于多花黑麥草收獲季節(jié)正是南方地區(qū)梅雨季節(jié)，多雨潮濕的氣候條件極不利于干草的調(diào)制，為了減少季節(jié)間的失衡和營養(yǎng)物質(zhì)的損失以及提高其飼喂價值，將多花黑麥草調(diào)制成優(yōu)質(zhì)青貯飼料是一種可行且有效的方法[7]。目前，多花黑麥草青貯的難點(diǎn)在于水分含量過高，極易造成梭菌的大量繁殖，導(dǎo)致青貯失敗。過往的研究主要集中于通過使用同種添加劑的不同添加量、與其他干物質(zhì)含量較高的材料混合青貯或是直接凋萎降低水分等方法調(diào)制多花黑麥草青貯[8-11]，而不同類型添加劑是否都適用于低干物質(zhì)含量原料的青貯以及在提高干物質(zhì)含量的情況下添加何種添加劑更適合多花黑麥草青貯的相關(guān)研究較少。為此，本研究設(shè)置3種添加劑(甲酸、植物乳桿菌Lactobacillusplantmentum、布氏乳桿菌Lactobacillusbuchneri)和3種不同干物質(zhì)含量(20%、30%、40%)，研究添加劑和干物質(zhì)含量以及二者的互作對多花黑麥草青貯品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試品種為“長江二號”多花黑麥草，采自于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)草學(xué)系基地 (30°08′ N、103°14′ E，海拔600 m)，以于2014年4月27日(初花期)第2茬刈割材料作為青貯原料。所用3種添加劑為植物乳桿菌、布氏乳桿菌(Ecocyle，美國進(jìn)口青貯飼料添加劑)和甲酸(純度>88%，西隴化工)。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1青貯的制作 將刈割好的多花黑麥用自動切草機(jī)切短至2～3 cm，四分法取樣后晾曬調(diào)制成低(鮮樣的含水量80%，即干物質(zhì)20%)、中(含水量70%，即干物質(zhì)30%)、高(含水量60%，即干物質(zhì)40%)3種干物質(zhì)含量，隨即分別分成4份，每份3 kg，再均勻噴灑植物乳桿菌、布氏乳桿菌(×106CFU·g-1FM)以及甲酸(4 mL·kg-1FM)，另設(shè)置對照(CK)，每袋500 g，每個處理4個重復(fù)，裝入密封袋(25 cm×35 cm)中抽真空，室溫發(fā)酵60 d后開袋取樣分析。

1.2.2發(fā)酵品質(zhì)分析 取10 g青貯樣品加入90 mL去離子水放入小型攪拌機(jī)中攪拌1 min，過8層濾布，濾液用于pH、氨態(tài)氮(NH3-N)和有機(jī)酸的測定。pH用pH計(jì)測定青貯料待測液[12]，NH3-N含量用苯酚-次氯酸納比色法測定[13]；有機(jī)酸(乳酸、乙酸、丙酸、丁酸)含量采用Agilent 1100型高效液相色譜儀測定[12]：待測液在12 000 r·min-1下離心3 min后取上清液，在0.22 μm微孔濾膜過濾后上機(jī)測試，色譜柱為RSpak KC-811(Shodex)，流動相為3 mmol·L-1的高氯酸溶液，流速1 mL·min-1，柱溫為50 ℃，檢測波長210 nm。

1.2.3營養(yǎng)成分及微生物分析 將樣品各自混勻后置于鼓風(fēng)干燥箱中，105 ℃烘0.5 h后在65 ℃烘48 h左右直至恒重，烘干樣品用小型植物樣粉碎機(jī)粉碎后過0.425 mm 篩。干物質(zhì)(dry matter，DM)采用常規(guī)烘干法測定[14]；粗蛋白(crude protein，CP)采用FOSS 8400型全自動凱氏定氮儀蒸餾測定[14]；中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)與酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)采用范氏洗滌纖維法測定[15]?？扇苄蕴妓衔?water soluble carbohydrate，WSC)用蒽酮-硫酸比色法測定[14]。乳酸菌厭氧條件下，在MRS培養(yǎng)基中37 ℃培養(yǎng)48 h后計(jì)數(shù)。酵母菌和霉菌有氧條件下，在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA)中室溫培養(yǎng)48 h后進(jìn)行計(jì)數(shù)[16]。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，再使用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。采用雙因素方差分析分析添加劑、干物質(zhì)含量及其二者的互作對青貯所有項(xiàng)目的影響，用Duncan方法對處理間進(jìn)行多重比較(P<0.05)，同時結(jié)合SNK法進(jìn)行交互作用顯著性分析(P<0.01)，再用Excel 2010制圖。

2 結(jié)果

2.1原料成分

多花黑麥草原料DM為20.11%，CP為10.08%，WSC為12.11%，ADF與NDF分別為65.03%和40.95%，銨態(tài)氮占總氮比為1.07%，pH 6.54，乳酸菌和霉菌均小于2 lg(CFU·mL-1)，酵母菌為3.21 lg (CFU·mL-1)。

2.2青貯發(fā)酵品質(zhì)

與原料pH(6.54)相比，各處理pH均呈下降趨勢。DM含量為20%時，CK組和兩種乳桿菌制劑處理組中均含有大量的丁酸，而FA處理組中除了乙酸外，未檢測到乳酸、丙酸和丁酸(表1)。與CK組和乳桿菌制劑處理組相比，添加FA顯著降低了青貯飼料的pH(P<0.05)。DM含量為30%時，各處理組均未檢測到丙酸和丁酸。FA處理組的pH仍顯著低于其他處理組(P<0.05)，LP處理組乳酸的含量顯著高于其他處理組(P<0.05)。干物質(zhì)含量為40%時，LB處理組的乙酸和pH顯著高于其他處理組(P<0.05)。

發(fā)酵60 d后，各處理NH3-N/TN也呈現(xiàn)顯著差異(P<0.05)，兩種乳桿菌制劑處理組與原料相比，均有不同程度的升高 (表1)。3種干物質(zhì)含量條件下，F(xiàn)A處理組的NH3-N/TN均顯著低于其他處理組(P<0.05)，均低于3%。添加劑相同的情況下，DM含量為40%的各處理的NH3-N/TN顯著低于DM為 30%和20%的處理組(P<0.05)。

除FA處理組外，各處理中乳酸含量在經(jīng)過60 d發(fā)酵后均升高(表1)。在DM含量相同的情況下，各組LP處理組乳酸含量顯著高于其他處理組(P<0.05)。其中，DM含量為30%時，LP處理組乳酸含量在各處理組中最高，達(dá)100.29 g·kg-1。在DM含量相同的情況下，各組中LB處理組乙酸含量顯著高于其他處理組(P<0.05)。其中，DM為30%時，LB處理組的乙酸含量在各處理組中最高，達(dá)75.42 g·kg-1。各處理組中只有DM為20%的CK組中檢測到丙酸的存在。丁酸則只在DM為20%時的CK、LP、LB處理組中被檢測到，其中CK組丁酸含量最高，達(dá)到了85.69 g·kg-1。

2.3青貯飼料化學(xué)成分

發(fā)酵后各處理組的粗蛋白含量(CP)與原料(10.08%)相比略有升高，但總體變化幅度較小(圖1)。DM為20%時，CK與LP處理組的CP含量顯著低于對照(P<0.05)，其他處理組之間的CP含量差異不顯著(P>0.05)。

青貯60 d后，可溶性碳水化合物(WSC)在各處理組間均呈現(xiàn)顯著差異(P<0.05)。其中，3種干物質(zhì)含量條件下，F(xiàn)A處理組均顯著高于其他處理組(P<0.05)。DM為30%時，F(xiàn)A處理組的WSC含量最高；DM為40%時，LP處理組WSC含量最低(圖2)。

各處理組的中性洗滌纖維(NDF)含量在經(jīng)過60 d發(fā)酵后，變化較小。在DM為20%時，CK組NDF含量高于其他處理組(P>0.05)，也差異不顯著(P>0.05)；DM為30%時，CK組DNF含量低于其他處理組，但差異不顯著(P>0.05)；DM為40%時，各處理組間的差異不顯著(P>0.05)(圖3)。

表1 不同添加劑對不同干物質(zhì)含量多花黑麥草青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響Table 1 Effect of different inocula on the fermentation quality of Italian ryegrass silage with different dry matter contents

注：不同小寫字母表示同一指標(biāo)不同處理間差異顯著(P<0.05)；*表示顯著影響；**表示極顯著影響(P<0.01)。下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference of the same parameter among different treatments at the 0.05 level; * indicate significant effect; ** indicate extremely significant effect (P<0.01); similarly for the following figures.

圖1 不同添加劑對不同干物質(zhì)含量多花黑麥草粗蛋白含量的影響Fig. 1 Effect of different inoculants on crude protein content of Italian ryegrass at different dry matter content

與原料相比，各處理組的酸性洗滌纖維(ADF)含量變化較小，其中DM為20%時，LP處理組ADF含量高于其他處理組,但差異不顯著(P<0.05)，DM為40%時，F(xiàn)A處理組ADF含量顯著低于對照和LB處理組(P<0.05)(圖4)。

圖2 不同添加劑對不同干物質(zhì)含量多花黑麥草可溶性碳水化合物含量的影響Fig. 2 Effect of different inoculants on WSC content of Italian ryegrass at different dry matter content

圖3 不同添加劑對不同干物質(zhì)含量多花黑麥草中性洗滌纖維含量的影響Fig. 3 Effect of different inoculants on NDF content of Italian ryegrass at different dry matter content

圖4 不同添加劑對不同干物質(zhì)含量多花黑麥草酸性洗滌纖維含量的影響Fig. 4 Effect of different inoculants on ADF content of Italian ryegrass at different dry matter content

3 討論

青貯原料是決定青貯能否成功的基礎(chǔ)。前人研究表明，原料的WSC含量大于6%時有利于制成優(yōu)質(zhì)青貯飼料[17-18]。本研究中，多花黑麥草WSC含量為12.11%，粗蛋白含量為10.08%，適合做青貯，但含水量高達(dá)80%。一般而言，當(dāng)飼草含水量高達(dá)80%時，即使pH降低至4.0，也不能抑制梭菌的增殖[19]。而且，本研究中乳酸菌含量較少，不能滿足乳酸發(fā)酵為主的青貯中乳酸菌的最低數(shù)量(×105CFU·g-1FM)需求[16]，還需要通過人工調(diào)制才能制成優(yōu)質(zhì)的青貯飼料。

原料中的干物質(zhì)含量是影響青貯進(jìn)程和青貯品質(zhì)的重要因素之一。過高的干物質(zhì)含量會抑制微生物的生長，減緩或者停止青貯進(jìn)程。而過低的干物質(zhì)含量會導(dǎo)致梭菌的大量生長，產(chǎn)生大量丁酸，不僅使青貯料營養(yǎng)成分損失，還會產(chǎn)生臭氣從而影響采食量。過往的研究[17-21]均表明，干物質(zhì)含量是影響多花黑麥草青貯最主要的影響因素，多花黑麥草鮮草中干物質(zhì)含量一般小于20%，直接青貯會導(dǎo)致大量浸出液的流失，營養(yǎng)成分嚴(yán)重?fù)p失。本研究中，干物質(zhì)含量為20%時，除甲酸處理外，其他處理組發(fā)酵品質(zhì)都差于DM為30%、40%處理組,這與楊春華等[22]的研究結(jié)果一致。另外，當(dāng)DM為40%時，CK組的pH降到了4.2以下，發(fā)酵品質(zhì)與營養(yǎng)成分均優(yōu)良，表明當(dāng)多花黑麥草原料DM為40%時，即使不添加任何添加劑依然能保證青貯的成功。

添加劑是影響青貯品質(zhì)另一個重要因素。本研究中，在DM為20%、30%、40%時，F(xiàn)A處理組均維持了較低的pH、NH3-N/TN和較高的WSC含量，表明FA的處理在原料DM為20%～40%范圍內(nèi)都能有效抑制微生物繁殖與活動，成功保存原料營養(yǎng)成分，這與過往眾多研究結(jié)果[16-17,19]一致。LP作為最常用的一種乳酸菌添加劑，在前人的研究[21-24]中，均能有較好的青貯效果。本研究中，LP在青貯中的作用則受DM含量的影響較大，在DM為20%時，LP處理組pH均高于4.6，NH3-N/TN升高，WSC含量下降，且有大量丁酸的產(chǎn)生，這與前人研究不一致，可能是由于之前研究DM均在30%～40%，而本研究中多花黑麥草的DM為20%，含水量在80%左右，過高的水分導(dǎo)致梭菌大量繁殖，導(dǎo)致青貯失敗。而DM為30%和40%時，LP處理組pH降到了4.3以下，無丁酸產(chǎn)生。LB在3種干物質(zhì)條件下，pH均高于4.6，產(chǎn)生乳酸比LP處理組要少得多，但產(chǎn)生的乙酸量則是各處理組中最高的，這是由于LB作為異型發(fā)酵乳酸菌，在產(chǎn)生乳酸同時還會產(chǎn)生一定量乙酸，乙酸在青貯開窖后有助于維持青貯料的有氧穩(wěn)定性[25]。

4 結(jié)論

當(dāng)多花黑麥草青貯原料的干物質(zhì)在20%～40%范圍內(nèi)時，隨著原料干物質(zhì)含量增加，青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)越好。甲酸在干物質(zhì)20%～40%時均能有效保存青貯料營養(yǎng)成分；而當(dāng)干物質(zhì)含量小于30%時，在乳酸菌添加劑接種量為106CFU·g-1FM條件下，乳酸菌類添加劑均不能產(chǎn)生良好的青貯效果。原料干物質(zhì)含量在30%和40%時，添加植物乳桿菌均能有效的提高青貯品質(zhì)；同時，添加布氏乳桿菌能顯著增加青貯飼料中乙酸的含量。

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Effectofadditivesonthequalityofryegrasssilagewithdifferentdrymattercontent

Guan Hao1, Zhang Ming-jun2, Song Shan1, Guo Xu-sheng3, Gan You-min1

(1.Department of Grassland Science, Sichuan Agricultural University, Wenjiang 611130, Sichuan, China; 2.Station of Grassland Technology Extention of Guizhou, Dushan 558203, Guizhou, China; 3.State Key Laboratory of Grassland and Agro-ecosystems, College of Life Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gaisu, China)

The effects of different types of inocula on the quality of Italian ryegrass with different dry matter content were investigated. Three additives [formic acid (FA),Lactobacillusplantmentum(LP),Lactobacillusbuchneri(LB)] were used to ensile Italian ryegrass with different dry matter content (20%, 30%, and 40%). The results showed that the pH in the FA-treatment of Italian ryegrass with three levels of dry matter content was below 4.3, and NH3-N/TN was significantly lower than that in the other treatments (P<0.05). However, the content of water soluble carbohydrate was significantly higher than that in the other treatments (P<0.05). Two types of lactic acid bacteria treatments (LP and LB) of Italian ryegrass with dry matter content of 30% and 40% led to better ferment quality. The lactic acid content in the LP treatment was significantly higher than that in the other treatments (P<0.05), whereas the acetic acid content of the LB treatment was significantly higher than that in the other treatments (P<0.05). The ferment quality of Italian ryegrass with 30% and 40% dry matter content was better than that of 20% dry matter content in treatments with the same additive. Particularly, when the dry matter content was 40%, the pH of the control group was less than 4.2, which suggested that at this level of dry matter content, high quality silage can be prepared even without adding any additives. Evidently, wilting Italian ryegrass with a dry matter content of 30%～40% treated with lactic acid bacteria can ensure high quality silage production. In unwilted Italian ryegrass, adding formic acid (4 mL·kg-1FM) can preserve silage quality.

Italian ryegrass; silage; inoculants;Lactobacillusplantmentum;L.buchneri; dry matter; fermentation quality

Gan You-min E-mail:ganyoumin1954@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0115

關(guān)皓,張明均,宋珊,郭旭生,干友民.添加劑對不同干物質(zhì)含量的多花黑麥草青貯品質(zhì)的影響.草業(yè)科學(xué),2017,34(10)：2157-2163.

Guan H,Zhang M J,Song S,Guo X S,Gan Y M.Effect of additives on the quality of ryegrass silage with different dry matter content.Pratacultural Science，2017,34(10)：2157-2163.

S816.15

A

1001-0629(2017)10-2157-07

2017-03-17

2017-05-12

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))專項(xiàng)(201303061)；2015年大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(04053744)

關(guān)皓(1991-)，女，四川成都人，在讀博士生，主要從事飼料資源開發(fā)與利用。E-mail:guan0427@foxmail.com

共同第一作者：張明均(1980-)，男，貴州甕安人，高級畜牧師，主要從事山地生態(tài)畜牧業(yè)研究。E-mail：1424336337@qq.com

干友民(1954-)，男，四川溫江人，教授，主要從事草地資源與生態(tài)教學(xué)與研究。E-mail:ganyoumin1954@163.com

(責(zé)任編輯 武艷培)

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