天然牧草青貯添加劑研究進展

賈玉山， ， ， ， ，

(1. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，農(nóng)業(yè)部飼草栽培、加工與高效利用重點實驗室， 內(nèi)蒙古 呼和浩特010019；2. 內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院， 內(nèi)蒙古 呼和浩特010000)

將天然牧草調(diào)制成干草貯藏利用是草原牧區(qū)沿襲幾千年的傳統(tǒng)生產(chǎn)習(xí)慣，也是目前草原牧區(qū)飼草利用的主要方式[1]。徐煒[2]通過對青藏高原牧區(qū)的天然牧草研究表明，將天然牧草調(diào)制成干草可解決家畜秋冬季日糧不足的問題。周娟娟等[3]研究發(fā)現(xiàn)，西藏地區(qū)調(diào)制干草的質(zhì)量直接影響當?shù)匦竽翗I(yè)的發(fā)展。但是，傳統(tǒng)的干草調(diào)制技術(shù)會使天然牧草營養(yǎng)成分嚴重流失，飼草料飼用價值大大下降，同時還降低了牧草適口性及家畜的采食量，嚴重制約了牧區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展。Kevin等[4]的研究結(jié)果表明，禾本科牧草在枯黃期時，干草粗蛋白(crude protein,CP)含量下降明顯；從抽穗期到成熟期，總纖維含量及中低消化性纖維含量顯著增加，其中木質(zhì)素含量增加40%，木質(zhì)素含量的增加使牧草的消化率下降，顯著降低了牧草的有效利用率。

近年來，降低天然牧草調(diào)制過程中營養(yǎng)物質(zhì)的損失，提高干草的轉(zhuǎn)化利用效率一直是相關(guān)管理部門及國內(nèi)外研究學(xué)者探索的熱點，也是當前亟待解決的問題[5]。隨著飼草畜牧業(yè)的發(fā)展，在廣大牧區(qū)得到重視的天然牧草青貯加工技術(shù)逐漸替代了傳統(tǒng)干草加工調(diào)制技術(shù)[6-7]。天然牧草青貯可以緩解我國飼料緊缺的問題，改善飼草的適口性，提高飼草的消化利用率，保存飼草的營養(yǎng)價值，還可以延長飼草料的貯藏時間，提高家畜采食量[8-9]。天然牧草青貯飼料因氣味芳香、柔嫩多汁、適口性好等特點，現(xiàn)已成為國內(nèi)外奶牛養(yǎng)殖業(yè)必不可少的粗飼料之一，也是國內(nèi)外畜牧產(chǎn)業(yè)鏈的一個重要環(huán)節(jié)[10-13]。目前，國內(nèi)外對天然牧草青貯的研究主要集中在青貯技術(shù)、飼草品質(zhì)及添加劑等方面。但對天然牧草青貯添加劑的種類、應(yīng)用效果及應(yīng)用機理的研究尚不明確，因此，系統(tǒng)的、深入的研究天然牧草青貯添加劑對促進青貯產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。

1 天然牧草青貯添加劑的研究現(xiàn)狀

天然牧草青貯后仍有65%～75%的含水量，經(jīng)青貯調(diào)制的天然飼草料的汁液具有酸香味，很受家畜歡迎，既能增強家畜的食欲，還可提高牧草的適口性和消化率[14-16]。天然牧草調(diào)制成青貯飼料與天然牧草調(diào)制的干草相比，可使其營養(yǎng)成分損失降低15%～20%[17]。孫肖慧等[18]、李海等[19]發(fā)現(xiàn)，天然牧草經(jīng)青貯調(diào)制后，其CP含量及可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates,WSC)含量損失低，可較長時間貯存。目前，國外對天然牧草青貯添加劑的研究主要集中在兩個方面：一是能夠抑制青貯飼料中微生物活動的化學(xué)添加劑，如無機酸、有機酸等。二是能夠提高青貯過程中乳酸菌附著數(shù)量的微生物添加劑，即在青貯過程中人為添加微生物劑(包括菌體、酶等)。美國、英國和德國等紛紛投入大量成本研究青貯添加劑，以期能夠降低青貯成本，提高飼草青貯品質(zhì)[20]。

我國在天然牧草青貯添加劑領(lǐng)域的研究還剛剛起步，國內(nèi)對天然牧草青貯添加劑的研究集中在甲酸、乳酸菌、乙酸等對草甸草原及典型草原牧草青貯品質(zhì)調(diào)控及其機理的研究上，旨在通過青貯添加劑補充青貯原料中天然乳酸菌的不足，從而有效改善天然牧草青貯飼料品質(zhì)，改進天然牧草的貯藏和利用方式，提高牧草的供給水平，促進天然牧草青貯飼料良好發(fā)酵，提高青貯的成功率，解決青貯過程中的“三低”問題，進而解決國內(nèi)春冬季飼料缺乏和營養(yǎng)不足，滿足反芻動物的營養(yǎng)需要，緩解放牧與牧草生長季飼草供應(yīng)不足之間的矛盾[21-23]。

近十年來，伴隨著我國現(xiàn)代畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，牧草青貯也進一步得到推廣，但由于缺乏對天然牧草青貯發(fā)酵的基礎(chǔ)理論和機制的系統(tǒng)研究，導(dǎo)致在實際生產(chǎn)中天然牧草青貯添加劑不能充分發(fā)揮作用，使得青貯飼料開發(fā)利用率低，其應(yīng)用也未形成產(chǎn)業(yè)化模式。WSC含量、乳酸菌數(shù)量及含水量是決定青貯發(fā)酵品質(zhì)好壞的最關(guān)鍵因素，更是天然牧草青貯過程中保證青貯料品質(zhì)好壞的關(guān)鍵點[8]。但由于天然草原植物群落組成復(fù)雜，鮮草WSC含量與乳酸菌數(shù)量少，水分含量低，造成了天然牧草的青貯調(diào)制較為困難，青貯飼料品質(zhì)很難保證[24]。

2 天然牧草青貯添加劑種類及作用

2.1 纖維素酶添加劑

纖維素酶屬于細胞壁降解酶的一種，在飼草青貯中應(yīng)用廣泛。據(jù)記載，十九世紀中葉，德國、法國等國家就開始在青貯飼料中添加纖維素酶來提高其營養(yǎng)價值及品質(zhì)，纖維素酶在禾草青貯中的使用效果也已經(jīng)在長期實踐中得到廣泛驗證[25]。近年來，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，纖維素酶能夠有效改善天然牧草青貯品質(zhì)。在天然牧草青貯感觀方面，添加纖維素酶的青貯飼料具有柔和的酸香味，整體呈青綠色或黃綠色，莖葉保持原狀，結(jié)構(gòu)表觀緊實；在天然牧草青貯發(fā)酵品質(zhì)方面，添加纖維素酶可以顯著增加CP含量和WSC含量，提高青貯飼料的干物質(zhì)保存率和消化率，降低酸性洗滌木質(zhì)素、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)的含量[26]。然而，也有一部分研究表明，天然牧草青貯材料不同，纖維素酶的作用存在差異。張曉慶等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在麻葉蕁麻(Urticacannabina)青貯飼料中添加纖維素酶，顯著降低了青貯pH值。向尖葉胡枝子(Lespedezadysaroides)、山竹巖黃芪(Hedysarumfruticosum)青貯飼料中添加纖維素酶，氨態(tài)氮含量、丁酸含量、ADF含量、NDF含量及pH值顯著降低，粗脂肪(ether extract,EE)、粗灰分、CP含量及乳酸含量顯著升高，并有較濃的醇香氣味，發(fā)酵品質(zhì)較優(yōu)[28-29]。而侯美玲等[30]、Chen等[31]研究表明，在中間錦雞兒(Caraganaintermedia)青貯中添加不同劑量的纖維素酶，對青貯發(fā)酵品質(zhì)的作用微乎其微。Lin等[32]發(fā)現(xiàn)，華北駝絨藜(Ceratoidesarborescens)的發(fā)酵品質(zhì)較差，且使用纖維素酶添加劑后對青貯品質(zhì)無明顯改善。

天然牧草中可溶性糖含量較低，纖維素酶可將飼草中的纖維素生成葡萄糖和麥芽糖，分解出WSC供乳酸菌發(fā)酵[33]。周天榮[34]在草甸草原青貯試驗中通過添加纖維素酶顯著提高了天然牧草青貯的營養(yǎng)物質(zhì)含量。天然牧草中的NDF和ADF含量下降，可以加快發(fā)酵速度，縮短青貯周期[35-36]。王偉等[37]研究表明，添加纖維素酶后，呼倫貝爾草甸草原的青貯飼料品質(zhì)得到有效改善，青貯飼料的pH值、NDF含量及氨態(tài)氮和總氮含量顯著降低，而乳酸、CP、WSC含量顯著升高，加快了青貯發(fā)酵速度。侯美玲等[38]研究了纖維素酶對草甸草原牧草青貯品質(zhì)的影響，試驗表明添加纖維素酶更利于青貯成功，并顯著提高了青貯飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)含量。陳雷等[39]、Mao等[40]和候美玲等[38]研究發(fā)現(xiàn)，青貯過程中添加纖維素酶分解了細胞壁，使乳酸菌發(fā)酵時有足夠的底物，從而有效地抑制了有害微生物的繁殖，促進了青貯的成功。

2.2 酸制劑

青貯酸制劑一般包括甲酸、丙酸及無機酸等。甲酸作為一種青貯添加劑在國內(nèi)外被廣泛使用，尤其在法國、英國、美國等國家，甲酸在青貯飼料中發(fā)揮著重要的作用[41-42]。甲酸不同于硫酸、鹽酸等污染環(huán)境的強腐蝕性無機酸，它是強有機酸，具有較強的還原力，因此在青貯中添加甲酸主要是利用甲酸的強酸性，能夠在青貯發(fā)酵初期迅速降低青貯料的pH值，為乳酸菌等有益菌的發(fā)酵提供良好的生存環(huán)境[25]。另外甲酸的強酸性還可以抑制植物呼吸和發(fā)酵過程中不良微生物的發(fā)酵作用，如：通過抑制梭菌和大腸桿菌等不良微生物的發(fā)酵作用，減少青貯飼料蛋白的分解，降低蛋白損失率，產(chǎn)生較少的氨態(tài)氮，較好的保存青貯原料的艷綠色等[25]。另外，甲酸的使用也使青貯料在感官評價方面得分較高，相比較常規(guī)青貯，添加甲酸的青貯飼料干物質(zhì)的損失也較少。

甲酸對青貯發(fā)酵的有利作用在以往的研究中已被大量驗證。顧雪瑩等[43]、楊富裕等[44]的研究均表明，在白花草木樨(Meliotusalbus)青貯飼料中添加甲酸可以降低飼草的pH值和氨態(tài)氮含量。檸條(C.korshinskii)青貯中添加甲酸可顯著降低其pH值和氨態(tài)氮含量[45]。添加甲酸和蔗糖可顯著提高葦狀羊茅(Festucaarundinacea)青貯料的發(fā)酵品質(zhì)，提高其干物質(zhì)保存率，并降低硝酸鹽含量[46]。天然牧草在青貯發(fā)酵過程中易產(chǎn)生腐敗菌及生成丁酸，而甲酸可起到發(fā)酵抑制的作用，同時顯著增加了可溶性糖含量，顯著降低了氨態(tài)氮含量，有利于提高青貯發(fā)酵品質(zhì)和保存效果[47]。天然牧草青貯中添加甲酸，感官品質(zhì)得到明顯改善，pH值、氨態(tài)氮/總氮顯著低于未添加組[40]。

丙酸添加劑是世界公認的一種經(jīng)濟實惠、安全有效的礦物質(zhì)營養(yǎng)強化劑，它自身有效的抗氧菌和霉菌生長均有抑制作用，可抑制黃曲霉素、酵母菌和霉菌[48-49]。Omidi等[50]在天然牧草青貯飼料中添加不同劑量的丙酸后，發(fā)現(xiàn)所有處理中乳酸菌含量均顯著增加，青貯飼料的pH值、氨態(tài)氮含量顯著降低，表明丙酸可以促進青貯過程中乳酸菌的生成，有效的改善了天然牧草青貯發(fā)酵品質(zhì)[51]。

2.3 乳酸菌劑

乳酸菌是影響青貯發(fā)酵的主要菌種，其種類繁多，通常附著于青貯原料表面，是有利于青貯發(fā)酵的有益微生物[52-54]。當青貯原料天然乳酸菌不足時，可以通過乳酸菌添加劑擴大其群體數(shù)量[55]。乳酸菌制劑能夠在發(fā)酵初期為青貯飼料提供充足的乳酸菌種，保證發(fā)酵時所需的大量乳酸菌，加速青貯料進入乳酸發(fā)酵階段，快速降低pH值，減少梭菌、腐敗菌等有害微生物的滋生，降低蛋白質(zhì)的損耗，對于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)青貯飼料意義重大[39]。張紅梅[56]、邵新慶[57]、玉柱[58]、肖燕子[24]及劉晗璐[59]等研究表明，乳酸菌能夠有效降低內(nèi)蒙古半干旱山地草原天然混合牧草青貯的pH值，氨態(tài)氮含量以及ADF含量，使天然牧草青貯的發(fā)酵品質(zhì)提高。李軍訓(xùn)等[60]研究表明，在青貯前期加入乳酸菌劑能加快發(fā)酵速度、降低青貯飼料中的pH值，有效抑制丙酸、丁酸的生成，改善了天然牧草青貯發(fā)酵品質(zhì)。侯美玲等[38]研究發(fā)現(xiàn)，天然牧草青貯過程中添加乳酸菌添加劑，即保證了良好的發(fā)酵品質(zhì)，又保存了天然牧草中的營養(yǎng)價值，綜合甲酸、乳酸菌、乙酸3種添加劑對青貯飼料中微生物的組成和營養(yǎng)成分的影響，添加乳酸菌可得到飼用品質(zhì)更優(yōu)的天然牧草。進一步的研究表明，乳酸菌和纖維素酶混合添加不僅提高了青貯飼料中CP和WSC的利用率，還改善了青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)，其中，乳酸菌添加劑起到更大的作用[61-62]。王偉等[37]在試驗中發(fā)現(xiàn)，添加乳酸菌的天然牧草青貯飼料，CP含量和WSC含量顯著提高。

2.4 無機鹽及其他添加劑

無機鹽添加劑，如Siloguard添加劑，其主要成分為亞硫酸鈉等無機鹽，可以在青貯過程中快速減少青貯容器內(nèi)的氧氣含量，使其盡快達到厭氧條件，抑制酵母菌和霉菌等好氧微生物的生長，延緩青貯飼料的二次發(fā)酵，減少好氧腐敗，提升青貯飼料的品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性[63]。阮文瀟[64]通過對天然牧草添加蒙藥材添加劑及蒙藥材與乳酸菌混合添加劑的研究表明，其青貯品質(zhì)均好于添加乳酸菌的效果。但因其藥材成本高，尚不適用于實際生產(chǎn)。

甲醛也是常用的青貯添加劑，能改善青貯品質(zhì)。Waldo[65]研究表明，加入甲醛能降低青貯飼草的pH值。Sangines等[66]也指出，加入甲醛可顯著降低天然牧草青貯的pH值，增加WSC含量。

3 問題與展望

天然牧草青貯添加劑是青貯研究領(lǐng)域的新軍，國內(nèi)外研究較少。傳統(tǒng)方法調(diào)制天然牧草在技術(shù)上的局限性，使得草原地區(qū)畜牧業(yè)多年來一直受到季節(jié)性飼草發(fā)展不平衡和年度間飼草發(fā)展不平衡的困擾，這嚴重制約了草原地區(qū)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而天然牧草青貯能夠有效的避免牧草的營養(yǎng)物質(zhì)流失，保存鮮汁嫩葉，改善飼草的適口性，提高家畜采食量和消化率，有助于解決飼草發(fā)展不平衡，促進綠色畜牧業(yè)健康發(fā)展[38]。盡管在青貯飼料中加入添加劑可有效改善青貯發(fā)酵品質(zhì)，提高飼草的適口性，延長飼草的貯備時間，但對于水分、CP含量及WSC含量相對較少的牧草，其青貯添加劑在其發(fā)展過程中的應(yīng)用仍然存在一定問題。

3.1 天然牧草青貯添加劑的推廣應(yīng)用少

天然牧草青貯添加劑不僅能夠有效的改善天然牧草青貯飼料的品質(zhì)、降低青貯成本，還能夠為畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供保障。目前，天然牧草青貯添加劑的應(yīng)用較少，天然牧草青貯的宣傳和推廣工作仍有待加強。積極推廣天然牧草青貯添加劑的應(yīng)用技術(shù)，提高天然牧草青貯品質(zhì)，進而提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益勢在必行。深入研究天然牧草青貯調(diào)制技術(shù)和機理，更加廣泛的應(yīng)用青貯添加劑，豐富天然牧草青貯添加劑種類，能夠為提供優(yōu)質(zhì)草飼料奠定基礎(chǔ)[67]。

3.2 天然牧草青貯專用添加劑的研究

天然牧草群落組成復(fù)雜，乳酸菌附著數(shù)量少且繁殖緩慢，有害菌容易滋生，青貯原料水分含量低，WSC含量少，屬于調(diào)制難度較大的原料。目前，國內(nèi)關(guān)于天然牧草青貯添加劑的研究僅為纖維素酶、乳酸菌及酸等一些常規(guī)青貯添加劑，缺少有效的天然牧草青貯專用添加劑[63]。此外，由于一些添加劑的成本較高，不適宜應(yīng)用在天然牧草青貯實際生產(chǎn)過程中，因此，開發(fā)低成本，高回報的青貯添加劑，成為了天然牧草青貯產(chǎn)業(yè)的迫切需要。根據(jù)天然牧草青貯特性研制專用的添加劑，優(yōu)化天然牧草青貯添加劑性能，控制生產(chǎn)成本成為今后天然牧草青貯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。在實際生產(chǎn)中，研究可用的專用添加劑種類及如何選取添加劑，如何擴大天然牧草青貯添加劑的適應(yīng)性還有待探討，對天然牧草青貯專用添加劑的進一步研究將成為未來天然牧草青貯研究的重要內(nèi)容。

3.3 天然牧草青貯混合添加劑的研究

目前，乳酸菌等常用的青貯添加劑能夠改善青貯品質(zhì)，使天然牧草青貯添加劑的發(fā)酵品質(zhì)達到優(yōu)等水平，但仍有不足與缺陷。將添加劑混合使用能補足單一添加劑的不足與缺陷，使天然牧草青貯發(fā)酵品質(zhì)達到更優(yōu)的水平，進一步改善天然牧草青貯特性，提高天然牧草青貯利用效率，延長飼草貯備時間，解決牧區(qū)畜牧業(yè)春冬季飼料營養(yǎng)不足的問題，保證畜牧業(yè)健康發(fā)展。因此，混合添加劑為今后天然牧草青貯添加劑研制的重要方向。

4 總結(jié)

天然牧草青貯添加劑的應(yīng)用受很多因素影響，不同草地類型、不同牧草種類甚至相同的草地類型下不同的植物群落構(gòu)成，其青貯添加劑的響應(yīng)效果都存在很大差異。因此在生產(chǎn)中，青貯添加劑的效益和特點可能無法得到充分發(fā)揮，不能通過現(xiàn)有的研究成果來判斷添加劑在天然牧草青貯中的適用性。只有通過結(jié)合天然牧草青貯原料，對天草牧草青貯添加劑進行更深層次的研究，篩選出添加劑的合適劑量才能夠更好的開發(fā)利用天然牧草青貯飼料，優(yōu)化天然牧草青貯調(diào)制工藝，才能為天然牧草青貯的調(diào)制與應(yīng)用提供理論依據(jù)，促進我國天然牧草青貯飼料產(chǎn)業(yè)的綜合發(fā)展。