飼料油菜與玉米秸稈混合青貯品質(zhì)研究

陰法庭， 張玉龍， 石 婧， 姜同軒， 劉東洋， 張鳳華*

(1. 新疆石河子大學農(nóng)學院， 新疆 石河子832003； 2. 新疆石河子大學綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室， 新疆 石河子832003)

近年來，我國畜產(chǎn)品需求持續(xù)增加，畜牧產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展，每年需大量進口玉米、苜蓿、大麥、高粱等飼草料以滿足國內(nèi)飼料供給缺口，飼料短缺已經(jīng)成為制約畜牧業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。飼料油菜(Brassicanapus)又名雙低(低芥酸、低硫代葡萄糖甙)油菜，是一種新型的高蛋白飼草，其無氮浸出物和鈣含量較高，具有高脂肪低纖維、耐寒性強、生長迅速等特點[1-2]。河西地區(qū)復種飼料油菜平均鮮草產(chǎn)量為49 747.5 kg·hm-2，最高可達74 550 kg·hm-2 [3]，新疆北疆地區(qū)麥后復種飼用油菜其鮮草產(chǎn)量為75 000 kg·hm-2。玉米(Zeamays)作為我國傳統(tǒng)的糧食作物之一，在糧食生產(chǎn)中占有重要地位，其秸稈一直作為重要的畜牧飼料[4]。但是玉米秸稈組成結(jié)構(gòu)復雜、堅韌，纖維含量高，粗蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)含量低，適口性較差；稈莖葉上自然附著的乳酸菌較少，影響生物可降解性，直接青貯容易導致異常發(fā)酵，甚至造成變質(zhì)[5]。飼料油菜莖葉肥嫩，含水量大，盛花期刈割營養(yǎng)價值高[6]，產(chǎn)量優(yōu)勢明顯；而青貯能夠減少飼草營養(yǎng)損耗，適口性好，易于家畜消化吸收，顯著提高飼草料利用率[7-8]。目前飼料油菜的生產(chǎn)利用方式以青飼為主，青貯利用研究較少；同時玉米秸稈單獨作為飼料直接飼喂，適口性差，品質(zhì)低，研究表明，干玉米秸稈與含濕量高的生物質(zhì)原料進行混合青貯能夠獲得良好的貯存效果[9]。本文研究了飼料油菜與玉米秸稈在不同混合比例下的青貯品質(zhì)，旨在尋找最佳青貯配比，為調(diào)制品質(zhì)優(yōu)良的飼料油菜青貯飼料提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗共設7個處理，將飼料油菜和玉米秸稈自然狀態(tài)下稱取鮮重，分別按照10:0(I)，0:10(II)，7:3(III)，6:4(IV)，5:5(V)，4:6(VI)和3:7(VII)的百分比混合成青貯飼料(表1)。

表1 試驗設計Table1 Experimental design

1.2 試驗材料

試驗樣品采集于2016年9月28日，在石河子市鐘家莊鎮(zhèn)七場進行。試驗地位于85°40′ E，44°45′ N。青貯原料分別為盛花期(2016年9月28日)刈割收獲后的飼料油菜(華油雜62號)與收獲后的玉米秸稈(新飼玉11號)。各青貯處理原料的營養(yǎng)成分詳見表2。

表2 青貯原料營養(yǎng)成分Table 2 Chemical properties of raw material for ensiling

1.3 青貯調(diào)制

飼料油菜刈割后與玉米秸稈分別進行青貯前粉碎處理(切短至1～2 cm)，單獨青貯時分別稱取飼料油菜和玉米秸稈各1.5 kg，混合青貯時按照不同比例分別稱取粉碎后的飼料油菜與玉米秸稈各自所需重量(總重1.5 kg)，將其充分均勻混合后裝入青貯袋內(nèi)，并進行真空處理。為保證材料附著乳酸菌的發(fā)酵對試驗進行預處理，將裝袋的試驗材料放入恒溫箱中發(fā)酵7 d(32℃左右)，隨后在23～30℃環(huán)境(實驗室)下發(fā)酵60 d，分別在發(fā)酵的第3 d，7 d，15 d，30 d，60 d)隨機開封每個處理各3袋。

1.4 測定項目及方法

1.4.1感官評定 試驗采用國際通用的德國國家農(nóng)業(yè)協(xié)會(Deutche Lan Dwirtschafts Geseutschaft)制定的感官評價方法，通過人體嗅覺、青貯料結(jié)構(gòu)與色澤3個不同方面進行評價打分，滿分為20分，16～20為優(yōu)良，10～15為尚好，5～9為中等，0～4為腐敗[10]。

1.4.2營養(yǎng)指標測定 干物質(zhì)(dry matter，DM)：用烘箱烘干法測定，在65℃下烘干48 h測定含水量；105℃下烘干測定干物質(zhì)[11]。粗蛋白質(zhì)(crude protein，CP)：用凱氏定氮法測定[12]。中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)：用范氏洗滌纖維法測定[12]。采用索氏提取法測定粗脂肪(crude fat，EE)含量[13]。采用550℃灼燒法測定粗灰分(crude ash，Ash)含量[14]。

1.4.3發(fā)酵指標測定 pH值：取青貯飼料鮮樣20 g，加入180 mL蒸餾水，制成青貯飼料浸出液，用酸度計測定浸出液的pH值[11]?？扇苄蕴?water solution carbohydrate,WSC)：采用蒽酮-硫酸法測定[15]。氨態(tài)氮(NH3-N)：采用苯酚-次氯酸比色法進行含量測定[16]；揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)：采用HITACHI高效液相色譜進行測定，進樣量為10 μL、柱溫50℃、波長210 nm，流動相采用0.2%的磷酸，流速為1 mL·min-1[17]。

1.4.4青貯發(fā)酵品質(zhì)評定 青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)評定選用V-Score評價體系[18]，V-Score評分體系是依據(jù)青貯飼料中的氨態(tài)氮(NH3-N)與揮發(fā)性脂肪酸(VFA)中的乙酸、丙酸、丁酸含量進行計算得分，并將各項得分相加獲得最終評價分數(shù)；一般分為4個標準：其滿分為100分，80分及以上為良好，60～80分為一般，低于60分為差。各指標評分標準見表3。

表3 V-Score評分體系Table 3 V-Score system

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)處理應用SPSS 17.0軟件對所測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，以平均值和標準差表示測定結(jié)果，對分別對不同混和青貯比例處理同一時間以及單一混合青貯比例處理的不同時間進行單因素方差分析，同時采用Duncan法對各測定數(shù)據(jù)進行重復比較及顯著性檢驗，利用EXCEL進行作圖。

2 結(jié)果分析

2.1 青貯感官評價

飼料油菜與玉米秸稈按照不同混合比例青貯發(fā)酵60 d后進行開袋檢查，應用感官評價的方法對不同混合青貯處理的青貯料觀察，發(fā)現(xiàn)7個處理均沒有出現(xiàn)發(fā)霉腐爛的現(xiàn)象，表明本試驗所使用的青貯袋具有良好的密封性，氣密性強，各處理的青貯料均滿足進行化學評定的要求，可進行發(fā)酵及營養(yǎng)品質(zhì)的實驗分析。但是，通過觀察發(fā)現(xiàn)不同混合青貯比例的青貯飼料的感官品質(zhì)差別明顯(圖1)。

通過觀察發(fā)現(xiàn)處理I略帶微微的清酸味，舒適感較差，顏色主要呈綠色和黃綠色，質(zhì)地疏松不粘手。處理II為略帶霉味，顏色偏褐黃色，少數(shù)呈暗褐色，質(zhì)地較軟，松散不粘手。處理III有明顯的芳香果味，明顯的舒適感，顏色呈黃綠色，質(zhì)地疏松不粘手。處理IV的芳香果味較弱，舒適感較弱，顏色偏黃綠色，質(zhì)地疏松不粘手。處理V嗅之具有明顯的清酸味，質(zhì)地較軟，疏松不粘手，顏色偏褐黃色。處理VI略帶清酸味，質(zhì)地疏松不粘手，顏色呈褐黃色。處理VII略帶酸味，微微刺鼻，顏色以褐黃色為主，少數(shù)呈現(xiàn)暗褐色，質(zhì)地疏松不粘手。依據(jù)青貯飼料感官評定的方法，可以能夠較為直觀的迅速判斷青貯料是否發(fā)霉變質(zhì)，這對于大規(guī)模生產(chǎn)、貯藏、加工青貯飼料具有重要的實踐指導作用。表4是本試驗不同處理的感官評價評分結(jié)果。

圖1 玉米秸稈與油菜混合青貯開窖后感官變化Fig.1 The sensory change of corn stalk and edible rape mixed silage after opening silo注：圖1中I、II、III、IV、V、VI、VII分別表示油菜青貯、玉米秸稈青貯、70%油菜與30%玉米秸稈混合青貯、60%油菜與40%玉米秸稈混合青貯、50%油菜與50%玉米秸稈混合青貯、40%油菜與60%玉米秸稈混合青貯、30%油菜與70%玉米秸稈混合青貯發(fā)酵60 d感官變化。Note:I、II、III、IV、V、VI and VII stand for the sensory change in fermentation 60 d of edible rape silage,corn stalk silage,50% corn stalk with 50% edible rape mixed silage,60% corn stalk with 40% edible rape mixed silage,40% corn stalk with 60% edible rape mixed silage,70% corn stalk with 30% edible rape mixed silage and 30% corn stalk with 70% edible rape mixed silage.

表4 玉米秸稈與油菜混合青貯開窖后感官變化評分Table 4 The sensory change of corn stalk and edible rape mixed silage after opening silo

處理時間氣味質(zhì)地色澤總分等級Treatment Time/dScentTextureColorTotol scoreGradeI60 1432191級優(yōu)等II60 1211142級尚好III60 1432191級優(yōu)等IV60 1422181級優(yōu)等V60 1322171級優(yōu)等VI60 1312161級優(yōu)等VII60 1312161級優(yōu)等

通過對不同處理的青貯料進行感官評價得分可以得出，隨著飼料油菜在混合青貯中所占的比值不斷增加，青貯氣味由青酸味逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉枷愎?，舒適感逐漸增加，外觀顏色則從暗褐色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)辄S綠色以及綠色，質(zhì)地從稍微帶有粘性逐漸變?yōu)槭杷奢^軟，不粘手。由此可知混合青貯的感官品質(zhì)隨著油菜比例的增加不斷提高，能夠獲得感官品質(zhì)較佳的青貯飼料。

2.2 青貯營養(yǎng)品質(zhì)分析

由表5可知，7個不同處理的DM含量均隨青貯時間變化呈現(xiàn)出下降趨勢(P<0.05)。在發(fā)酵期第60 d，處理II的DM含量最高為48.35，處理I的DM含量最低為13.57，其余處理的DM含量均介于處理I與II之間。發(fā)酵結(jié)束后，處理I的CP與EE含量最高分別為12.98%和3.07%；處理II的CP與EE含量最低，分別為4.86%和1.56%；其余處理的CP含量均介于處理I與II之間。處理III的CP與EE含量顯著高于其它混貯處理(P<0.05)，較處理II分別提高了3.68%和1.01%。

隨青貯時間的變化，7個不同處理的NDF含量較發(fā)酵初期明顯下降，且差異顯著(P<0.05)；發(fā)酵期第60 d時，處理II的NDF與ADF含量最高為分別為66.40%和40.70%，處理I的含量最低分別為36.24%和26.87%；混貯處理中，處理III的ADF含量與NDF含量顯著低于其它處理(P<0.05)。青貯結(jié)束后，處理I的Ash的含量最高為12.34%，處理II的含量最低為10.73%，其它處理的Ash含量介于處理I與處理II之間。

2.3 青貯發(fā)酵品質(zhì)分析

2.3.1不同混貯處理對發(fā)酵品質(zhì)的影響 青貯飼料的pH值是評價青貯品質(zhì)的重要指標，通過其大小可以反映青貯飼料酸性的強弱，從而間接反映青貯產(chǎn)生酸的多少?；旌锨噘A屬常規(guī)青貯，主要依賴厭氧環(huán)境中乳酸菌的快速繁殖。發(fā)酵期0 d～30 d，青貯料中少量WSC給乳酸菌生長繁殖提供了良好營養(yǎng)源，使其快速繁殖，進入乳酸發(fā)酵期產(chǎn)生乳酸(乳酸含量明顯增加，WSC顯著降低)，使pH值下降；此后乳酸菌活動逐漸放緩，逐漸趨于穩(wěn)定。發(fā)酵期第60 d時，各處理的pH值均降到4.2以下，其中處理I與VI、VII之間pH值差異不顯著。處理III的pH值最低為3.56，顯著低于其他各處理(P<0.05)?？傊熨A處理的pH值均處于3.56～3.76較低值，乳酸含量相對較高，混貯品質(zhì)良好。

由表6可知，隨著青貯發(fā)酵過程的進行，不同混貯處理的NH3-N含量逐漸增加；在發(fā)酵期第60 d，處理II、處理V與其它各處理間差異顯著(P<0.05)，處理I與處理III、處理VII之間差異性不顯著(P<0.05)；處理IV與處理VI之間差異性不顯著(P<0.05)，其中玉米秸稈單貯的NH3-N含量在各處理中最低，這可能與其CP、WSC含量較低有關。在整個發(fā)酵過程中，不同處理的乙酸的含量在發(fā)酵初期(0～7 d)增加顯著，發(fā)酵后期(15～60 d)逐漸趨于穩(wěn)定，在發(fā)酵期第60 d處理II的含量顯著高于其它處理(P<0.05)，混貯處理中隨著玉米秸稈比例逐漸增加，乙酸含量逐漸提高。在發(fā)酵初期(0～3 d)，各處理中丙酸與丁酸含量均未檢出；在發(fā)酵期15～60 d，各處理中的丙酸含量緩慢上升，而丁酸含量并無明顯變化；發(fā)酵期第60 d，混貯處理中以處理處理III的含量最低，與其它各組差異顯著(P<0.05)。

表5 青貯過程中不同混貯處理發(fā)酵品質(zhì)變化Table 5 The fermentation quality of different treatments and silage time

續(xù)表5

注：同列不同小寫字母表示同一青貯天數(shù)不同混貯處理間差異顯著(P<0.05)

Note:Different lowercase letters in the same column indicated significantdifference between treatments with same silage time at the 0.05 level

表6 青貯過程中不同混貯處理發(fā)酵品質(zhì)變化Table6 The fermentation quality of different treatments and silage time

注：同列不同小寫字母表示同一青貯天數(shù)不同混貯處理間差異顯著(P<0.05)；*表示低于檢出限未檢出。

Note:Different lowercase letters in the same column indicate significant difference between treatments within same silage time at the 0.05 level;* Indicates that the result is not detected.

2.3.2不同混貯處理的V-Score青貯質(zhì)量評價 青貯期結(jié)束后，各處理的青貯質(zhì)量評分均在80以上，表現(xiàn)良好，其中處理I的質(zhì)量評分最高為90.16；各混合青貯處理中以處理III與處理V的得分較高分別為87.02與87.38，評分結(jié)果見表7。

表7 不同處理組的V-Score青貯質(zhì)量評價Table 7 V-Score of alfalfa/maize silage

3 討論

3.1 不同混貯處理對青貯營養(yǎng)品質(zhì)的影響

在本試驗中，各混合青貯處理隨著青貯過程的進行，DM含量明顯降低。這是由于試驗所用青貯原料是在飼料油菜盛花期刈割收獲調(diào)制的，其含水量較高，隨著微生物在發(fā)酵過程中的代謝消耗，造成青貯料的DM含量損耗相對較高[19]。通過對表1中青貯原料化學成分含量及發(fā)酵期第60 d數(shù)據(jù)的分析得到，處理I的初始DM含量最低為15.04%，含水量較高，不宜單獨青貯；處理II的雖然DM含量較高，但初始含水量較低為50%，也不利于乳酸菌的生長繁殖；而適宜的含水率是保證發(fā)酵成功的重要條件，劉建新等[20]研究證明，白菜、油菜等含水量較高的青貯原料宜采用與玉米秸稈混合青貯提高DM含量，達到營養(yǎng)平衡。本試驗所設計的混貯處理不僅有適宜青貯的含水率，還有相當含量的WSC和CP，這些均為獲得優(yōu)質(zhì)的青貯飼料奠定了基礎，通過分析可以得到在整個發(fā)酵期過程中處理III的含水率一直處于65%～75%之間，DM含量較處理I得到顯著提升(P<0.05)。

中性洗滌纖維(NDF)與酸性洗滌纖維(ADF)是作為常規(guī)評價纖維品質(zhì)優(yōu)良的重要指標。一般認為，ADF含量如果越高，則動物的消化與吸收速率越慢；ADF含量越低，動物擇食消化吸收越好，飼草料的喂養(yǎng)價值相對越高[21]。本試驗中隨著混貯料中飼料油菜比例的增加，各混和青貯處理的NDF與ADF含量都呈現(xiàn)下降趨勢，混貯處理中以處理III的ADF和NDF含量最低，分別為48.71%和32.77%，一般認為混貯后如果出現(xiàn)NDF和ADF含量較高的情況，可添加適量纖維素酶來降解以提高青貯飼料的品質(zhì)[22-23]。

粗蛋白(CP)評定飼草料中營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標依據(jù)。飼草料中粗蛋白含量高，則表明飼草料的營養(yǎng)價值相對較高，含量越低，營養(yǎng)價值越差[24-25]。隨著整個青貯過程的時間變化，各混合青貯處理的CP含量與青貯原料的CP含量相比，都明顯下降，這是因為蛋白質(zhì)是發(fā)酵過程中微生物獲取能量的基礎，發(fā)酵初期，青貯料中各類微生物活動頻繁，消耗了大量能量。發(fā)酵期結(jié)束后，處理III的CP與EE含量顯著高于其它混貯處理(P<0.05)，較處理II分別提高了3.68%和1.01%。這表明不同飼草混貯后可以達到優(yōu)劣互補，營養(yǎng)平衡；王林[26]等人的研究也證明，將不同飼草(苜蓿與玉米)混貯后，各處理的營養(yǎng)品質(zhì)均得到改善，達到優(yōu)質(zhì)青貯的目的。

3.2 不同混貯處理對發(fā)酵品質(zhì)的影響

pH值與青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)之間具有非常緊密的關聯(lián)，pH值越低，青貯品質(zhì)越好[27]。pH<4.2時青貯飼料的品質(zhì)為優(yōu)等，4.2～4.5之間為良好，4.6～5.0為一般，pH>5.0是劣等[28]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著整個青貯發(fā)酵過程的進行，不同處理的pH值均呈現(xiàn)出逐漸降低趨勢，在發(fā)酵期第60 d時均低于4.20。這是由于青貯前期乳酸菌等微生物生長繁殖活躍，新陳代謝消耗了青貯料中的WSC同時生成了大量的酸，造成pH值短期內(nèi)迅速下降，這與楊云貴[29]等人的研究相一致。Kaiser等指出不同牧草在青貯過程中會因不同化學成分導致pH值不同，除受牧草本身在青貯初期的含水量的影響，還與植物的緩沖能有關[30]，同時適宜的含水量與WSC含量是確保青貯發(fā)酵品質(zhì)的前提條件[[31-32]。這是因為適宜水平的WSC可以促進發(fā)酵期內(nèi)乳酸菌的迅速生長發(fā)育并生成乳酸，從而使pH值下降，有效抑制蛋白質(zhì)降解，從而達到理想的發(fā)酵狀態(tài)[33-34]；飼料油菜單貯(處理I)的WSC與CP含量比較高，緩沖能高，而處理II的WSC與CP含量較低，緩沖能低，兩個處理都不易形成最佳的pH狀態(tài)。萬里強和李向林[35]的研究表明，在青貯原料中添加糖分具有明顯的抑制蛋白質(zhì)分解，降低微生物活性和pH值的作用，本試驗雖未向青貯料中添加糖，但飼料油菜的WSC含量較高，向玉米秸稈中添加飼料油菜可提高青貯料的WSC含量；隨著飼料油菜在混合青貯料中所占比值的上升，顯著增加了WSC含量，pH值逐漸降低，其中處理III的pH值最低為3.56，WSC含量最高為8.21%，在各處理中最優(yōu)。

發(fā)酵有機酸的含量是評判青貯飼料品質(zhì)的關鍵依據(jù)，其中乳酸具有促進發(fā)酵等作用，其含量的多少在很大程度上決定了青品質(zhì)的好壞[36]；一般認為，乳酸含量與青貯品質(zhì)呈正相關[37-38]；青貯飼料含有少量的乙酸和丙酸，有利于抑制酵母菌的生長與好氧性發(fā)酵時間，延長青貯飼料的保存時間[39-40]；而青貯飼料中丁酸含量與青貯品質(zhì)呈負相關，其含量越高，品質(zhì)越差[41]。本試驗中，隨著玉米秸稈在不同混合青貯飼料中所占比值不斷上升，乳酸、乙酸以及丙酸的含量逐漸提高，乳酸含量顯著高于其它有機酸，由此可知，在整個青貯飼料調(diào)制過程中是以乳酸菌為主的發(fā)酵；而隨著飼用油菜在混合青貯原料中所占比值的不斷降低，丁酸含量也呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，處理III的丁酸含量明顯低于其它混合青貯處理，同時乙酸與丙酸的含量在V-Score青貯發(fā)酵品質(zhì)評分體系中得分最高，pH值最低。

營養(yǎng)優(yōu)良的鮮草青貯飼料的丁酸含量不得高于0.1%，氨態(tài)氮占總氮的比值不得高于10%[42]；在青貯過程中原料中的蛋白質(zhì)被分解的生成氨態(tài)氮，其含量多少是評估青貯完成后飼料營養(yǎng)價值的重要依據(jù)，NH3-N/TN值越高，則表明在發(fā)酵過程中蛋白質(zhì)被降解的越多，動物可吸收利用的蛋白質(zhì)越少，飼料品質(zhì)越低，從而降低動物的擇食量和利用率[43-44]。在V-Score青貯發(fā)酵品質(zhì)評分體系中，本試驗各處理的NH3-N/TN的比值均低于10%，丁酸含量均低于0.1%，評分等級均在良好以上，混貯處理中以處理III與處理Ⅴ的得分最高，分別為87.02與87.38。由于青貯品質(zhì)的影響因子較多，單一的把pH值作為評定青貯發(fā)酵品質(zhì)的評定標準不夠全面[45]；而V-Score青貯發(fā)酵品質(zhì)評價體系運用了NH3-N/TN的比值和有機酸(乳酸、乙酸、丁酸)具體含量，可以更加較為精準的反應青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)，這與孫小龍[46]的研究相一致。

4 結(jié)論

飼料油菜與玉米秸稈混合青貯能夠顯著提高發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)價值，較好的解決了飼料油菜單貯干物質(zhì)含量低以及玉米秸稈直接飼喂和單獨青貯營養(yǎng)價值低的問題。通過綜合比較V-Score青貯質(zhì)量評價及營養(yǎng)價值，當飼料油菜與玉米秸稈7:3混貯時，可顯著提高CP、EE、WSC含量，降低pH值與NDF、ADF含量，V-Score評分較高，青貯效果最佳，可作為飼料油菜與玉米秸稈混合青貯的配比方案。