玉米和米糠對(duì)兩個(gè)馬鈴薯品種莖葉青貯品質(zhì)的影響

雒瑞瑞，何玉鵬，郭艷麗，鄭 琛

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

馬鈴薯(Solanumtuberosum)是世界第四大糧食作物，在中國(guó)廣泛種植。有報(bào)道發(fā)現(xiàn)，與小麥(Triticumaestivum)、玉米(Zeamays)和水稻(Oryzasativa)等糧食作物相比，種植馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益更顯著[1]。馬鈴薯莖葉有較高的粗蛋白(CP)含量和較低的中性洗滌纖維(NDF)含量，被認(rèn)為是一種很有潛力的飼料資源[2-3]。然而，由于馬鈴薯莖葉適口性較差，生產(chǎn)中每年都有大量的馬鈴薯莖葉被焚燒或丟棄，造成了巨大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

青貯是改善新鮮植物飼料適口性的一種常用方法[4]。但由于新鮮馬鈴薯莖葉具有高水分、低水溶性碳水化合物(WSC)和高的緩沖能值(BC)，單獨(dú)青貯不易成功[2,5-7]。通過(guò)添加大麥(Hordeumvulgare)、麥芽、糖蜜[5]、全株玉米[2,8]、生物制劑[9-10]、甲酸[10-11]、米糠和小麥麩[7]等都可以得到品質(zhì)較好的青貯飼料。玉米是提高青貯飼料原料WSC的一種很好的材料[12]，米糠是一種很好的吸收劑，目前只有少數(shù)研究報(bào)道了馬鈴薯品種對(duì)其莖葉發(fā)酵特性的影響[2,5]。而關(guān)于玉米和米糠同時(shí)添加能否改善青貯品質(zhì)及適宜的添加量等問(wèn)題的相關(guān)研究較少。因此，本研究以?xún)蓚€(gè)馬鈴薯品種的(莊薯3號(hào)、青薯169號(hào))莖葉為研究對(duì)象，通過(guò)添加不同比例的玉米和米糠，以研究和探討其對(duì)兩個(gè)馬鈴薯品種莖葉青貯發(fā)酵特性和青貯品質(zhì)的影響，篩選較佳的玉米和米糠混合添加比例，為馬鈴薯莖葉作為一種非常規(guī)飼料進(jìn)行青貯提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和青貯飼料的制作

本試驗(yàn)采用2×6雙因子設(shè)計(jì)，兩個(gè)因子分別為馬鈴薯品種和馬鈴薯莖葉與米糠、玉米的混合比例。兩個(gè)馬鈴薯品種分別為莊薯3號(hào)和青薯169號(hào)，6個(gè)混合比例(鮮重)分別為：馬鈴薯莖葉單獨(dú)青貯、85%馬鈴薯莖葉+15%米糠、81%馬鈴薯莖葉+15%米糠+4%玉米、77%馬鈴薯莖葉+15%米糠+8%玉米、73%馬鈴薯莖葉+15%米糠+12%玉米、69%馬鈴薯莖葉+15%米糠+16%玉米。共12個(gè)處理，每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)。

兩個(gè)馬鈴薯品種莖葉均采自甘肅省定西市臨洮縣上營(yíng)鎮(zhèn)的馬鈴薯田，在馬鈴薯收獲前齊地刈割莖葉，帶回實(shí)驗(yàn)室。米糠和玉米購(gòu)自武威大恒牧業(yè)有限公司，過(guò)0.45 mm篩待用。將馬鈴薯莖葉切短至1～2 cm，與米糠、玉米按試驗(yàn)設(shè)計(jì)的比例混合均勻后裝填于容積為600 mL、帶磨砂蓋的玻璃瓶?jī)?nèi)，層層壓實(shí)，用塑料薄膜密封，于室內(nèi)避光貯存(16～22 ℃)。-20 ℃保存部分新鮮馬鈴薯莖葉、米糠和玉米用于測(cè)定干物質(zhì)(DM)、CP、NDF、粗灰分(Ash)、鈣(Ca)、磷(P)、WSC和BC。

1.2 化學(xué)分析

青貯45 d后，打開(kāi)青貯瓶取出所有青貯料。新鮮馬鈴薯莖葉和青貯飼料樣品經(jīng)65 ℃烘干至恒重。DM、CP、Ash、粗脂肪(EE)、Ca和P含量按照楊勝[13]提供的方法測(cè)定；NDF按照Van Soest等[14]所述的方法測(cè)定。WSC含量采用苯酚-硫酸法[15]測(cè)定。BC采用滴定法[16]測(cè)定。另取鮮樣20 g，加去離子水180 mL，用可調(diào)高速勻漿機(jī)搗碎，立即測(cè)定pH，四層紗布過(guò)濾，濾液再用定性濾紙過(guò)濾后，于-20 ℃保存用比色法[17]測(cè)定NH3-N，羥基聯(lián)苯比色法[18]測(cè)定乳酸(LA)含量，氣相色譜法測(cè)定乙酸(AA)和丁酸(BA)含量(毛細(xì)管柱30 m×0.32 μm×0.5 μm，Agilent，美國(guó))。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件包中的GLM程序進(jìn)行兩因子方差分析。以P<0.05作為差異顯著的判斷標(biāo)準(zhǔn)。差異顯著時(shí)采用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料的青貯特性及營(yíng)養(yǎng)成分

馬鈴薯莖葉較米糠和玉米具有較低的DM、WSC和FC值(表1)，較高的BC、CP和Ca含量。與青薯169號(hào)相比，莊薯3號(hào)的FC、DM、NDF和Ash含量較低，pH、BC、CP和Ca含量較高。與馬鈴薯莖葉相比，玉米和米糠具有較高的DM、WSC、FC和較低的BC值。與米糠相比，玉米的WSC和FC較高，pH和BC較低。

2.2 混合原料的青貯特性

添加15%的米糠較馬鈴薯莖葉有較高的DM、WSC和FC，較低的BC(表2)。在添加米糠的基礎(chǔ)上添加玉米，隨著玉米添加量的增加，混合原料的DM、WSC、FC逐漸增加，BC逐漸降低。

表1 原料的青貯特性及營(yíng)養(yǎng)成分Table 1 Fermentation characteristics and nutrient content in the original materials

“*”,FC =DM%+8WSC/BC[19]。

表2 混合原料的青貯特性Table 2 The characteristics of mixture

P，馬鈴薯莖葉;R，米糠;C，玉米。下同。

P, potato stems and leaves; R, rice bran; C, corn. similarly for the following tables.

2.3 不同品種對(duì)青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響

兩個(gè)馬鈴薯品種莖葉的青貯發(fā)酵品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值均有顯著差異(表3)。與莊薯3號(hào)相比，青薯169號(hào)馬鈴薯莖葉青貯料中的LA∶AA(P=0.009)、NH3-N∶TN、LA、BA、CP含量極顯著降低(P<0.01)，而DM、NDF含量極顯著高于莊薯3號(hào)(P<0.01)。pH與AA差異不顯著(P>0.05)。

2.4 米糠和玉米混合對(duì)青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響

米糠和玉米混合添加對(duì)馬鈴薯莖葉青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分有顯著影響(P<0.001)(表4)。馬鈴薯莖葉單獨(dú)青貯料的LA、LA∶AA、DM最低(P<0.001)且pH、NH3-N∶TN、AA、BA和CP含量最高(P<0.001)。相對(duì)于馬鈴薯莖葉單獨(dú)青貯，添加15%米糠使LA、LA∶AA、DM及NDF提高了67.8%、260%、51.9%、30.2%；pH、NH3-N∶TN、AA、BA、CP降低了6.9%、31.0%、45.9%、32.4%、29.1%。與僅添加15%的米糠相比，繼續(xù)添加4%的玉米進(jìn)一步增加了LA、LA∶AA和DM(P<0.001)，并降低了pH、AA和NDF(P<0.001)。隨著玉米添加比例的增加，青貯發(fā)酵品質(zhì)進(jìn)一步提高。8%、12%和16%玉米組均未檢測(cè)到BA。15%米糠和12%、16%玉米混合添加組的NH3-N∶TN含量均低于米糠單獨(dú)添加組(P<0.001)。16%玉米添加組與4%玉米添加組相比，LA含量較高，AA含量較低。16%玉米添加組的LA∶AA和DM含量最高。8%、12%和16%玉米添加組的pH、NH3-N∶TN、LA、AA和CP沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。

2.5 不同品種與米糠、玉米互作對(duì)青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響

在NH3-N∶TN、LA、BA、LA∶AA和DM含量上，馬鈴薯品種和添加米糠、玉米有顯著交互作用(P<0.05)(表5)。在同等添加比例(米糠、玉米)下，青薯169號(hào)較莊薯3號(hào)有較低的NH3-N∶TN、LA、BA和LA∶AA和較高的DM含量。

3 討論

牧草原料的干物質(zhì)、緩沖能值和水溶性碳水化合物含量是青貯成功的主要限制性因素[20]。通常認(rèn)為飼料原料干物質(zhì)在250～400 g·kg-1，可溶性碳水化合物超過(guò)30 g·kg-1，緩沖能值小于350 mE·kg-1就可以制成優(yōu)質(zhì)青貯飼料[21]。計(jì)算所得的發(fā)酵系數(shù)可以就水溶性碳水化合物、干物質(zhì)和緩沖能值對(duì)牧草青貯能力的影響進(jìn)行綜合評(píng)估。一般認(rèn)為發(fā)酵系數(shù)達(dá)到35就可以獲得高品質(zhì)的青貯飼料[19]。本研究中兩種馬鈴薯莖葉的發(fā)酵系數(shù)均未達(dá)到制作優(yōu)質(zhì)青貯飼料的原料標(biāo)準(zhǔn)。由結(jié)果可知，馬鈴薯莖葉單獨(dú)青貯的品質(zhì)很差，這與前人關(guān)于馬鈴薯莖葉單獨(dú)青貯的研究結(jié)果相似[2,5,7,9,11]。馬鈴薯莖葉具有較高的粗蛋白含量和較低的纖維含量，有被用作飼料的潛力[2]。本研究測(cè)得，青薯169號(hào)和莊薯3號(hào)馬鈴薯莖葉的粗蛋白含量類(lèi)似于前人報(bào)道的120～180 g·kg-1[5]、155 g·kg-1[9]和162 g·kg-1[22]，但也有研究結(jié)果為190～260 g·kg-1[2]，高于本研究結(jié)果。本研究中莊薯3號(hào)和青薯169號(hào)的中性洗滌纖維含量與文獻(xiàn)報(bào)道[9]的453.3 g·kg-1相似，但高于文獻(xiàn)[2]中4個(gè)品種的中性洗滌纖維含量(286、319、348和359 g·kg-1)。這種差異可能是由于馬鈴薯品種、土壤、氣候、海拔、施肥等因素的不同所致。馬鈴薯莖葉除了具有高的粗蛋白和低的中性洗滌纖維含量外，本研究所測(cè)其鈣含量也較高，是玉米的14～18倍，這與文獻(xiàn)[7]和[23]的研究結(jié)果一致。

本研究中，添加15%的米糠可使馬鈴薯莖葉的干物質(zhì)含量增加，再添加玉米可使混合青貯料的干物質(zhì)進(jìn)一步增加，水溶性碳水化合物含量持續(xù)升高，緩沖能值持續(xù)降低。因?yàn)?，僅僅通過(guò)萎蔫處理很難使馬鈴薯莖葉的干物質(zhì)含量達(dá)到青貯的要求[5]，而米糠作為谷物副產(chǎn)品，在中國(guó)產(chǎn)量大、價(jià)格低，并且具有相對(duì)高的水溶性碳水化合物和低的緩沖能值，是一種良好的吸收劑[23]。玉米具有較高的干物質(zhì)、可溶性碳水化合物含量和較低的緩沖能值，可用來(lái)改善馬鈴薯莖葉的青貯特性。

本研究的兩個(gè)馬鈴薯品種是在相同環(huán)境條件下同一土壤類(lèi)型的相鄰?fù)恋厣戏N植的，因此品種間的差異很有代表性。研究發(fā)現(xiàn)，與莊薯3號(hào)相比，青薯169號(hào)青貯料的青貯品質(zhì)較好，這可能是由于其莖葉原料具有較低的pH、緩沖能值、粗蛋白和高的干物質(zhì)含量。植物成分對(duì)pH的緩沖作用中10%～20%是由蛋白質(zhì)決定的[24]。青薯169號(hào)馬鈴薯莖葉有高的中性洗滌纖維和低的粗蛋白含量，制得的青貯飼料也具有高的水溶性碳水化合物和低的粗蛋白含量。這些結(jié)果表明，馬鈴薯莖葉的發(fā)酵特性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值因馬鈴薯品種而異，這與Nicholson等[5]和Muck等[2]的研究結(jié)果一致。

僅添加15%的米糠雖然可以改善混合青貯料的發(fā)酵特性，但青貯料仍有較高的pH、丁酸和較低的乳酸∶乙酸，這表明米糠對(duì)馬鈴薯莖葉的青貯品質(zhì)的提高有限。如果青貯飼料的干物質(zhì)含量超過(guò)300g·kg-1，芽孢桿菌的生長(zhǎng)將會(huì)受到嚴(yán)格的限制[25]。本研究中15%的米糠和4%的玉米混合添加后，青薯169號(hào)和莊薯3號(hào)的干物質(zhì)含量仍低于300 g·kg-1，結(jié)果檢測(cè)到了丁酸。在添加8%、12%和16%的玉米處理組中，其pH、乳酸、乙酸和丁酸都沒(méi)有顯著性差異，這證明了干物質(zhì)含量對(duì)青貯品質(zhì)的重要性。在添加15%米糠的基礎(chǔ)上添加玉米可促進(jìn)乳酸發(fā)酵，4個(gè)玉米添加水平的青貯品質(zhì)均顯著提高。周娟娟[10]的研究表明，在馬鈴薯莖葉中分別添加25、50和100 g·kg-1的玉米進(jìn)行青貯，添加玉米粉青貯料的pH顯著低于對(duì)照，乳酸含量增加且顯著高于對(duì)照，氨氮∶總氮含量降低，這與本研究的結(jié)果相似。楊永在等[8]將1%、3%和5%的玉米添加到馬鈴薯莖葉中青貯，也得到了類(lèi)似的結(jié)果。在77%馬鈴薯莖葉中混合15%米糠的基礎(chǔ)上再添加8%的玉米是獲得高品質(zhì)青貯飼料的一個(gè)適當(dāng)添加量，因?yàn)楸狙芯恐杏衩滋砑颖壤g的梯度較大，需要進(jìn)一步的研究來(lái)確定青貯馬鈴薯莖葉的玉米最佳添加水平。Nicholson等[5]的研究中添加5%大麥、0.5%麥芽、5%大麥和0.5%麥芽以及5%糖蜜就可以使馬鈴薯莖葉靑貯料的pH降低，乳酸增加。Muck等[2]研究表明，在馬鈴薯莖葉中添加33%的大麥或苜蓿干草后，乳酸、乳酸∶乙酸增加，pH、乙酸、丁酸含量降低。林金寶[22]的研究表明，添加1.5%甲酸可以降低馬鈴薯莖葉青貯料的pH、乙酸、丁酸和氨氮∶總氮并增加其乳酸含量。隨著米糠和玉米添加量的增加，獲得的靑貯料干物質(zhì)含量逐漸升高，原因是米糠和玉米的干物質(zhì)含量較高。同樣，隨著玉米添加比例的增加，青貯料的粗蛋白和中性洗滌纖維含量降低了，因?yàn)橛衩拙哂休^低的粗蛋白和中性洗滌纖維含量，這與楊永在等[8]和周娟娟[10]的研究結(jié)果一致。本研究中，僅添加15%米糠處理組青貯料的中性洗滌纖維含量最高，這是由于青貯原料中米糠的中性洗滌纖維含量最高。

本研究的一個(gè)重要目的是研究馬鈴薯品種和玉米、米糠添加比例的互作效應(yīng)。結(jié)果表明，在氨氮∶總氮、乳酸、丁酸、乳酸∶乙酸和干物質(zhì)方面，馬鈴薯品種和玉米、米糠添加比例存在顯著的互作效應(yīng)。米糠和玉米混合添加對(duì)莊薯3號(hào)馬鈴薯青貯料發(fā)酵品質(zhì)的改善程度比青薯169號(hào)高。這可能是由于莊薯3號(hào)有較高的pH、緩沖能值和較低的干物質(zhì)含量。這種互作效應(yīng)的疊加應(yīng)根據(jù)馬鈴薯莖葉的品種選擇適宜的添加物及其添加比例。另外，馬鈴薯莖葉青貯料的適口性、在反芻動(dòng)物飼料中的添加量、對(duì)反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵、對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能的影響以及長(zhǎng)期飼喂是否有毒等一系列問(wèn)題需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

馬鈴薯莖葉因其緩沖能值、水分含量較高，水溶性碳水化合物含量較低，不能作為優(yōu)質(zhì)的青貯飼料原料。馬鈴薯品種影響莖葉發(fā)酵特性及營(yíng)養(yǎng)成分，與莊薯3號(hào)相比青薯169號(hào)馬鈴薯莖葉具有較好的青貯特性。米糠和玉米混合添加可提高馬鈴薯莖葉青貯料的品質(zhì)，綜合考慮，以添加15%米糠和至少8%的玉米時(shí)能獲得高品質(zhì)的青貯料。