天然牧草調(diào)制方式對干草品質(zhì)的影響

降曉偉，格根圖，劉庭玉，都 帥，王 偉，李宇宇，成啟明，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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019;2.內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院,內(nèi)蒙古 通遼 028000)

在草原牧區(qū)，干草是當(dāng)?shù)夭菔臣倚笞罨?、也是最主要的飼料原料。天然牧草的調(diào)制方式?jīng)Q定了干草的營養(yǎng)價(jià)值。在不同的收獲時(shí)間和調(diào)制方式過程中很容易造成牧草營養(yǎng)物質(zhì)的損失，大量研究表明刈割時(shí)期、氣候因素、調(diào)制方式均能引起營養(yǎng)物質(zhì)的損失〔1〕。

探索天然牧草最合理的調(diào)制方式，提高干草品質(zhì)，是當(dāng)前我國草原畜牧業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，由于天然牧草的晾曬時(shí)間不好掌控，很容易造成干草蛋白質(zhì)的流失，進(jìn)而造成營養(yǎng)品質(zhì)的下降〔2〕。調(diào)制干草是整個(gè)牧草收獲過程中重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，采用不同的調(diào)制方式得到的牧草營養(yǎng)價(jià)值差別較大。調(diào)制干草延長了牧草的貯藏時(shí)間，減少了牧草的浪費(fèi)，為畜牧業(yè)提供了長期均衡飼料供應(yīng)的保證，調(diào)節(jié)了青飼料供給的季節(jié)性不平衡。優(yōu)質(zhì)牧草擴(kuò)大了飼料原料的來源，適當(dāng)搭配青貯飼料和精飼料等，可提高畜禽類的生產(chǎn)性能。干草有利于長期貯存、運(yùn)輸。隨著干草調(diào)制工藝的改進(jìn)，推動了其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

國外的一些發(fā)達(dá)國家早期就對草調(diào)制技術(shù)有了很大的研究進(jìn)展，例如美國、加拿大等一直致力于研究和改進(jìn)牧草調(diào)制工藝，盡量減少在調(diào)制過程中牧草營養(yǎng)物質(zhì)的損失〔3〕。早在1909年，美國便有了對牧草干燥的報(bào)道,到現(xiàn)在為止美國已擁有1000多家企業(yè)；英國的牧草調(diào)制技術(shù)在世界上一直處于領(lǐng)先水平，青草粉的生產(chǎn)量不僅滿足本國內(nèi)需求，更大量出口到別的國家〔4〕。

我國擁有廣袤的國土面積，天然草地資源豐富，是世界上第二草原大國〔5〕。將天然牧草調(diào)制成干草儲備是從幾千年前開始的，但無論是調(diào)制方式還是儲藏方式都較落后，造成干草的營養(yǎng)物質(zhì)損失較大。Cochrae等〔6〕認(rèn)為干草在貯藏15個(gè)月以后，以草垛和草捆形式貯藏的天然牧草干物質(zhì)損失分別可達(dá)到29.7%和32.7%，粗蛋白質(zhì)損失可達(dá)46.4%和44.5%，使牧草消化率下降，明顯影響牧草的有效利用率。此外，牧區(qū)“伏草”收獲調(diào)制時(shí)間一般為多雨的7月份，該時(shí)期調(diào)制干草的難度非常大，由于雨淋、光作用等原因造成天然牧草的營養(yǎng)物質(zhì)的損失，一般可達(dá)到整個(gè)干物質(zhì)的20%-30%〔7〕，天然牧草遭雨淋后蛋白質(zhì)含量不超過3%，秋雨和冬雪更是使蛋白質(zhì)損失達(dá)37%-73%，有機(jī)物質(zhì)消化率更是低于50%〔8〕。一直以來我國生產(chǎn)的干草無論是數(shù)量還是質(zhì)量都不能滿足國內(nèi)的需求，沒有合適的天然牧草調(diào)制技術(shù)制約了我國草原畜牧業(yè)的發(fā)展，提高牧草調(diào)制技術(shù)是使我國真正實(shí)現(xiàn)社會效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益等各方面效益的最大程度的結(jié)合〔9-11〕。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市巴林左旗查干哈達(dá)蘇木天然打草場，地理坐標(biāo)為東經(jīng)118°44'-119°48'，北緯43°36'-48°48'。屬中溫帶半干旱氣候。四季分別，年平均氣溫5.3℃，無霜期為110d—130d，平均日照時(shí)數(shù)在3000h左右，年平均降水量400mm左右，年平均風(fēng)速3～4m/s，主要集中在7～9月份〔12〕。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為巴林左旗典型草原天然打草場天然牧草，建群種為羊草(Leymuschinensis)和大針茅(Stipagrandis)，優(yōu)勢種為糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)，伴生種為：達(dá)烏里胡枝子(Lespedezadavurica)、蒙古韭(AlliummongolicumRegel)、中華隱子草(Cleistogeneschinensis)、冰草(Agropyroncristatum)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)于2017年8月24日開始，選取3個(gè)時(shí)間點(diǎn)(8∶00、11∶00、14∶00)分別對天然牧草進(jìn)行刈割，采用自然干燥法晾曬，刈割后2h集攏。集攏后草條寬度為80cm、厚度15cm，自然干燥72h，每2h進(jìn)行取樣，測定水分含量，選取不同晾曬時(shí)間點(diǎn)(0h、72h)進(jìn)行營養(yǎng)成分分析；10∶00進(jìn)行刈割，在刈割后不同時(shí)間內(nèi)(0h、2h、4h)進(jìn)行集攏，集攏后自然晾曬72小時(shí)，每2h進(jìn)行取樣，測定天然牧草營養(yǎng)成分及水分含量。

1.4 測定指標(biāo)及方法

本實(shí)驗(yàn)中粗灰分(Ash)采用灼燒法，酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)用Ankom220型纖維分析系統(tǒng)進(jìn)行測定，采用FOSS Kjeltec8400全自動凱氏定氮儀測定粗蛋白質(zhì)(crude protein, CP),采用烘干法測定干物質(zhì)(dry matter, DM)。

1.5 數(shù)據(jù)分析與處理

用Microsoft Excel 2010對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并制作表格，SigmaPlot12.5進(jìn)行繪圖，用SAS9.1.3統(tǒng)計(jì)軟件中的one-way ANOVA進(jìn)行單因子方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 天然牧草刈割0h營養(yǎng)物質(zhì)含量

從表1可以看出 ，一天中不同時(shí)間刈割天然牧草的營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化。8∶00刈割和11∶00刈割NDF、ADF、Ash、CP、DM均無顯著性差異(P>0.05)，與14∶00差異顯著(P<0.05)，8∶00刈割的牧草和11∶00刈割的牧草CP含量比14∶00刈割的牧草中的CP含量多12%左右。

表1 天然牧草刈割0h后營養(yǎng)成分含量Table 1 The nutrient components of natural grass after cutting 0h

注∶不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著

Note∶Different capital letters represent significant different at the 0.05 level

2.2 天然牧草刈割72h營養(yǎng)物質(zhì)含量

天然牧草在刈割后晾曬72h，水分含量已經(jīng)達(dá)到安全含水量，測定此時(shí)的營養(yǎng)成分。如表2所示，天然牧草刈割72h后Ash均無顯著性差異(P>0.05)。08∶00刈割和11∶00刈割的天然牧草NDF、CP、DM含量均無顯著差異(P>0.05)，與14∶00刈割有顯著差異(P<0.05)。8∶00刈割和11∶00刈割的天然牧草CP含量比14∶00刈割的CP含量多10%。11∶00刈割和14∶00刈割的天然牧草在ADF含量上與8∶00刈割的有顯著性差異(P<0.05)。

表2 天然牧草刈割72h后營養(yǎng)成分含量Table 2 The nutrient components of natural grass after cutting 72h

注:不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著

Note：Different capital letters represent significant different at the 0.05 level

2.3 不同刈割時(shí)間對天然牧草水分含量的影響

在不同晾曬時(shí)間點(diǎn)取樣(間隔為2h)，測定天然牧草在不同刈割時(shí)間下含水量的變化，繪出天然牧草含水量動態(tài)變化曲線。如圖1所示，8∶00刈割的天然牧草水分含量變化曲線從刈割后到晾曬8h呈現(xiàn)的是下降趨勢，晾曬8h后到晾曬12h含水量逐漸上升；11∶00刈割的天然牧草在晾曬6h后水分含量增加；14∶00刈割的天然牧草水分含量先緩慢下降后又逐漸上升，之后呈現(xiàn)出下降趨勢，有兩個(gè)峰值。

圖1 不同刈割時(shí)間天然牧草水分含量變化曲線 Fig 1 The moisture content curve of natural grass under the different cutting time

2.4 天然牧草集攏0h營養(yǎng)物質(zhì)含量

從表3可知，天然牧草在刈割后，經(jīng)過不同的晾曬時(shí)間后集攏0h的營養(yǎng)成分變化。天然牧草刈割后經(jīng)過不同晾曬時(shí)間，0h集攏的天然牧草NDF含量逐漸增加，NDF、ADF含量0h集攏和2h集攏沒有顯著差異(P>0.05)，與4h集攏有顯著性差異(P<0.05)。2h集攏和4h集攏在Ash含量上沒有顯著性差異(P>0.05)但與0h集攏差異顯著(P<0.05)。牧草中CP含量和DM含量逐漸增加，均有顯著性差異(P<0.05)。

表3 天然牧草集攏0h營養(yǎng)物質(zhì)含量Table 3 The nutrient components of natural grass after gathering 0h

注：不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著

Note：Different capital letters represent significant different at the 0.05 level

2.5 天然牧草集攏72h營養(yǎng)物質(zhì)含量

天然牧草刈割后不同時(shí)間集攏，72h后營養(yǎng)成分含量如表4所示，集攏72h后，3個(gè)集攏時(shí)間Ash含量均無顯著差異(P>0.05)，0h集攏和2h集攏在NDF、CP上無顯著差異(P>0.05)，與4h集攏有顯著差異(P<0.05)。在ADF和DM含量上，0h集攏和4h集攏均低于2h集攏，且0h集攏和4h集攏無顯著性差異(P>0.05)，但與2h集攏差異顯著(P<0.05)。

表4 天然牧草刈后不同時(shí)間集攏72小時(shí)后營養(yǎng)成分含量Table 4 The nutrient components of natural grass after gathering 72h

注：不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著

Note：Different capital letters represent significant different at the 0.05 level

2.6 不同集攏時(shí)間對天然牧草水分含量的影響

在不同集攏時(shí)間點(diǎn)取樣(間隔為2h)，測定天然牧草在不同集攏時(shí)間下水分含量的變化，繪出天然牧草含水量動態(tài)變化曲線。如圖2所示，在調(diào)制過程中，0h集攏和2h集攏的天然牧草水分含量變化曲線呈現(xiàn)出先緩慢下降后由于返潮作用又增加的變化過程。4h集攏的天然牧草含水量曲線圖呈現(xiàn)出先升后降的趨勢。在集攏72h后水分含量均達(dá)到安全含水量，可以進(jìn)打捆貯藏。

圖2 不同集攏時(shí)間天然牧草水分含量變化曲線Fig 2 The moisture content curve of natural grass under the different gathering time

3 討論

Xu〔13〕、Coblentz〔14〕等研究結(jié)果表明，天然牧草晾曬的時(shí)間越長，牧草的營養(yǎng)物質(zhì)損失越嚴(yán)重。在調(diào)制過程中，隨著水分的散失牧草會進(jìn)行復(fù)雜的生理生化過程。當(dāng)牧草被刈割后短時(shí)間內(nèi)，其體內(nèi)細(xì)胞并未死亡仍然進(jìn)行生理生化過程，造成天然牧草的營養(yǎng)物質(zhì)損耗。當(dāng)牧草的水分含量下降到40%以下，牧草體內(nèi)細(xì)胞才會死亡，呼吸作用停止，此過程營養(yǎng)物質(zhì)會損失1%-7%〔15〕。本實(shí)驗(yàn)中，天然牧草刈割0h后，08∶00和11∶00刈割的牧草在NDF 、ADF、Ash、CP、DM、均無顯著差異，與14∶00刈割的牧草均有顯著差異。08∶00和11∶00刈割的天然牧草水分含量大，光照時(shí)間短，體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)多，14∶00刈割的天然牧草經(jīng)過光照時(shí)間長導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)減少。天然牧草刈割72h后，Ash沒有明顯差異，08∶00和11∶00刈割的天然牧草在DM、NDF、CP無明顯差異，與14∶00刈割的天然牧草有顯著差異，08∶00刈割和11∶00刈割的牧草水分散失快，減少了營養(yǎng)物質(zhì)的損失，14∶00刈割的牧草水分散失較慢，營養(yǎng)物質(zhì)損失嚴(yán)重，同上述研究結(jié)果一樣。本實(shí)驗(yàn)集攏0h的營養(yǎng)成分變化也表明了上述結(jié)果，牧草的NDF含量逐漸增加，0h和2h在NDF、ADF上沒有顯著差異，與 4h顯著差異。晾曬2h和晾曬4h之間在Ash上沒有顯著差異，但與晾曬0h有顯著性差異。牧草中CP含量和DM含量變化均有顯著差異。牧草刈割后晾曬4h集攏，牧草體內(nèi)水分快速散失，營養(yǎng)物質(zhì)損失少。刈割0h、2h的牧草水分未下降到40%便被集攏，減小了牧草的干燥效率，體內(nèi)活細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行生理生化作用，造成營養(yǎng)物質(zhì)損失。集攏72h的營養(yǎng)變化也表明牧草干燥過程中營養(yǎng)物質(zhì)的變化結(jié)果。

楊耀勝〔16〕、張曉娜〔17、19〕、郭江澤〔18〕等的研究表明，天然牧草在刈割后，水分便開始通過細(xì)胞間隙、氣孔和維管系統(tǒng)以自由水形式散失，自由水散失速率較快，自由水完全散失后會受到細(xì)胞壁阻力的影響，使水分散失的速度越來越慢，干燥的速率也會同時(shí)降低，導(dǎo)致水分含量變化曲線整體呈現(xiàn)先快后慢的下降趨勢，本實(shí)驗(yàn)中在08∶00和11∶00刈割的天然牧草水分散失規(guī)律與上述研究結(jié)果一致，也呈先快后慢的下降趨勢。都帥〔15〕、王坤龍〔20〕的研究表明，由于夜間空氣濕度大，超過了植物體內(nèi)的含水量，牧草會吸水返潮，導(dǎo)致含水量上升，在干燥后期濕度差越大，含水量上升幅度越大，實(shí)驗(yàn)中14∶00h刈割的天然牧草水分含量呈現(xiàn)先升高后降低，與上述研究結(jié)果一致。本實(shí)驗(yàn)中，刈割0h就集攏的天然牧草在集攏晾曬后體內(nèi)自由水散失速率快，含水量明顯下降，由于牧草的返潮作用在晾曬6h后水分含量呈現(xiàn)上升趨勢。同樣，刈割后2h集攏的牧草由于體內(nèi)自由水的散失速率快，含水量下降，在晾曬6h后，牧草體內(nèi)結(jié)合水散失，但由于返潮作用大，導(dǎo)致體內(nèi)水分增加。刈割后晾曬4h集攏的天然牧草，牧草體內(nèi)游離水早已散失，集攏起的牧草由于堆貯降低了水分散失的速率，而此時(shí)由于返潮作用，牧草的水分含量增加，集攏10h后水分含量逐漸下降。無論刈割后晾曬多長時(shí)間，在集攏72h后，天然牧草的水分含量均達(dá)到安全水量，可以打捆貯藏。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)研究表明，干草品質(zhì)受晾曬時(shí)間、刈割時(shí)間和集攏時(shí)間的影響。一天內(nèi)天然牧草刈割越晚植株體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)流失越嚴(yán)重，返潮作用越明顯；刈割后晾曬2小時(shí)集攏更有利于天然牧草營養(yǎng)物質(zhì)保存；在牧草達(dá)到安全含水量，要及時(shí)進(jìn)行打捆貯藏，晾曬時(shí)間越長，營養(yǎng)物質(zhì)損失越嚴(yán)重，干草品質(zhì)越差。