不同生長期對籽粒莧干草和青貯飼料品質(zhì)的影響

馬 健，孫國慶，卡德爾亞·庫爾班，趙尚尚，邱昊日，森巴提·黑力木別克，李勝利，余 雄

（1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京 100193）

據(jù)中國海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2017年國內(nèi)進(jìn)口苜干草總計(jì) 達(dá) 1.82 × 106t， 同 比 增 加 8%， 進(jìn) 口 苜 蓿(Medicago sativa)干草 1.40 × 106t，同比增加 0.8%，進(jìn)口燕麥 (Avena sativa) 3.1 × 105t，同比增加 38%；2018 年 1-2 月，我國進(jìn)口干草累計(jì) 2.76 × 105t，同比增長 1.48%，其中進(jìn)口苜蓿干草 2.09 × 105t，同比增長3.43%?，F(xiàn)有飼料資源越來越難以滿足牧場生產(chǎn)需求，優(yōu)質(zhì)粗飼料資源短缺的問題將長期存在。籽粒莧(Amaranthus hypochondriacus)(又名千穗谷)是莧科莧屬植物，一種糧飼兼用作物，生長速度快，產(chǎn)量高，起源于中美洲和東南亞的熱帶和亞熱帶地區(qū)[1]。籽粒莧的再生能力較強(qiáng)，每年可收割3～5次，但在中國北方地區(qū)，由于機(jī)械及人工成本等因素，一般情況下，每年收割1次。在成熟期收割，其鮮草產(chǎn)量可達(dá)130 t·hm-2，干草產(chǎn)量可達(dá)20 t·hm-2，在現(xiàn)蕾期收割時(shí)，籽粒莧粗蛋白可達(dá)到14%，籽粒莧調(diào)制的青貯飼料品質(zhì)較優(yōu)，營養(yǎng)成分含量損失小，可以作為一種優(yōu)質(zhì)的粗飼料資源[2]。

牧草不同的生長階段對牧草的品質(zhì)和產(chǎn)量均有明顯影響，當(dāng)收獲過早時(shí)，牧草產(chǎn)量較低，水分含量高，不利于調(diào)制青貯飼料；但當(dāng)牧草收獲過晚時(shí)，其營養(yǎng)成分含量下降，降低了飼用價(jià)值。因此，在合適的時(shí)期對牧草進(jìn)行刈割是影響牧草飼用價(jià)值的重要因素[3]。馬健等[4]以王草(Pennisetumsp.)為研究對象，發(fā)現(xiàn)刈割2～2.5 m高度的禾王草調(diào)制干草和青貯飼料最為合適。張嬌嬌等[5]對青藏高原天然牧草進(jìn)行研究，指出在牧草生長中期進(jìn)行刈割，調(diào)制青干草，可提高牧草的產(chǎn)量和干草品質(zhì)。本研究以籽粒莧為試驗(yàn)對象，比較不同生長期(現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期、成熟期)對籽粒莧干草、青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)及營養(yǎng)價(jià)值的影響，以期確定籽粒莧的最佳收獲時(shí)期，為籽粒莧在畜牧業(yè)中的利用提供相關(guān)數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

籽粒莧種植于山東高唐縣，116°23′ E，36°87′ N。暖溫帶半干旱季風(fēng)區(qū)域大陸性氣候，光照充足，熱量豐富，降水期一般集中在7-8月，年均降水量為574.8 mm。全年平均氣溫為13.1 ℃，平均年霜凍期為170 d，平均年無霜期為195 d，平均海拔27 m。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用的籽粒莧品種為K112，試驗(yàn)田位于山東高唐縣，此前種植過一期小麥(Triticum aestivum)和一期玉米(Zea mays)，所有籽粒莧于2016年6月5日播種，籽粒莧的生長過程中沒有施肥，所有籽粒莧均在自然環(huán)境下生長。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究設(shè)4個(gè)處理組，按生長期的不同對籽粒莧進(jìn)行刈割，按照5點(diǎn)取樣法進(jìn)行取樣，分別刈割現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期和成熟期的籽粒莧，整株切碎至3 cm左右，將切碎的籽粒莧分別調(diào)制干草和青貯飼料。不同生長時(shí)期籽粒莧原料的營養(yǎng)成分如表1所列。干草的調(diào)制采用自然晾干的方法。為方便調(diào)制青貯飼料，將2.5 kg左右的籽粒莧鮮樣裝至2 L發(fā)酵容器中進(jìn)行青貯，層層壓緊，完全壓實(shí)后封口，在室內(nèi)避光條件下保存。常溫厭氧發(fā)酵60 d后，開罐取樣品。試驗(yàn)中每個(gè)處理組含有4個(gè)重復(fù)，合計(jì)16個(gè)樣本。

表 1 不同生長期的籽粒莧原料的營養(yǎng)成分Table 1 Nutrient composition of Amaranthus hypochondriacus material in different growth stages

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 測定指標(biāo)

開罐取樣后，按照德國農(nóng)業(yè)協(xié)會的感官評定標(biāo)準(zhǔn)對籽粒莧青貯飼料進(jìn)行感官評定[6]。分氣味(0～14分)、色澤(0～2分)和質(zhì)地(0～4分)3個(gè)方面進(jìn)行評價(jià)，腐敗青貯飼料總分為0～4分，中等為5～9分，良好為10～15分，優(yōu)為16～20分。對籽粒莧青貯飼料感官評定的同時(shí)，隨機(jī)取樣檢測青貯飼料的pH、NH3-N和有機(jī)酸等發(fā)酵指標(biāo)。并檢測籽粒莧干草和青貯飼料的干物質(zhì)(dry matter，DM)、粗蛋白(crude protein，CP)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗滌纖維 (acid detergent fiber， ADF)、 可 溶 性 碳 水 化 合 物 (water soluble carbohydrate，WSC)和淀粉(Starch)等營養(yǎng)成分含量，計(jì)算粗飼料相對價(jià)值指數(shù) (relative feed value，RFV)。

1.4.2 測定方法

pH采用Han等[7]的方法測定，有機(jī)酸利用SHIMADZE-10A型高效氣相色譜進(jìn)行分析，NH3-N：使用苯酚-次氯酸鈉比色法進(jìn)行測定[8]，WSC采用蒽酮-硫酸比色法進(jìn)行測定[9]。淀粉采用淀粉試劑盒法測定，試劑盒購自北京中檢葆泰生物技術(shù)有限公司。其他營養(yǎng)成分測定參考張麗英[10]的方法。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

用Excel對籽粒莧干草和青貯飼料的營養(yǎng)成分及籽粒莧青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)等數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，再用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件中的One-way ANOVA對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并用Duncan氏法進(jìn)行多重比較，結(jié)果用平均數(shù) ± 標(biāo)準(zhǔn)差表示，差異顯著性的判斷標(biāo)準(zhǔn)為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒莧干草飼料的營養(yǎng)成分

不同生長期對籽粒莧干草的營養(yǎng)成分有明顯的影響(表2)。隨著生長期的延長，籽粒莧干草的NDF和ADF含量線性增加：成熟期的NDF含量最高，但與盛花期差異不顯著(P＞0.05)，顯著高于現(xiàn)蕾期和初花期(P＜0.05)；ADF含量逐漸增加，各時(shí)期差異顯著(P＜0.05)。成熟期的DM含量最高，與初花期和盛花期差異不顯著(P＞0.05)，顯著高于現(xiàn)蕾期 (P＜0.05)。Ash和 CP 含量、RFV 值隨生長期的延長逐漸降低：現(xiàn)蕾期干草CP含量顯著高于其他時(shí)期(P＜0.05)，初花期和盛花期干草CP差異不顯著 (P＞0.05)，顯著高于成熟期 (P＜0.05)。

2.2 籽粒莧青貯飼料的感官評定

盛花期和成熟期的籽粒莧青貯飼料氣味評分最高，現(xiàn)蕾期青貯飼料具有微弱的丁酸味，其余各生長期均具有芳香氣味(表3)；盛花期和成熟期籽粒莧調(diào)制的青貯飼料色澤黃綠，色澤評分為最高分2分；從質(zhì)地品質(zhì)上看，盛花期和成熟期的青貯飼料莖葉結(jié)構(gòu)保持良好，現(xiàn)蕾期的青貯飼料較為柔軟，水分較多，青貯發(fā)酵罐頂層出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象?？傮w來說，現(xiàn)蕾期和初花期青貯飼料評定級別為良好，盛花期和成熟期評定等級為優(yōu)質(zhì)青貯飼料。

表 2 不同生長期的籽粒莧干草的營養(yǎng)成分Table 2 Nutrient composition of Amaranthus hypochondriacus hay in different growing stages

表 3 不同生長期的籽粒莧青貯飼料的感官評定Table 3 Sensory evaluation of Amaranthus hypochondriacus silage in different growing stages

2.3 籽粒莧青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)

隨著生長期的延長，籽粒莧青貯飼料的pH逐漸降低，現(xiàn)蕾期pH最高，顯著高于其他時(shí)期(P＜0.05)，除現(xiàn)蕾期外，其他生長期的pH低于4.2(表4)。成熟期和盛花期青貯飼料的乳酸含量差異不顯著(P＞0.05)，顯著高于現(xiàn)蕾期和初花期 (P＜0.05)。初花期乙酸含量最高，與現(xiàn)蕾期差異不顯著(P＞0.05)，顯著高于盛花期和成熟期 (P＜0.05)，成熟期乙酸含量最低；現(xiàn)蕾期和初花期青貯飼料含有少量丙酸，現(xiàn)蕾期青貯飼料還含有少量的丁酸，其余各時(shí)期均不含丙酸和丁酸?，F(xiàn)蕾期青貯飼料的NH3-N/TN較成熟期高85.52%，成熟期的比值最小，與盛花期和初花期差異不顯著(P＞0.05)。

2.4 籽粒莧青貯飼料的營養(yǎng)成分

成熟期的籽粒莧青貯飼料DM含量顯著高于其他時(shí)期 (P＜0.05)，初花期和盛花期差異不顯著 (P＞0.05)(表5)。CP含量最高的是現(xiàn)蕾期，與初花期和盛花期差異不顯著 (P＞0.05)，顯著高于成熟期 (P＜0.05)。隨著生長期的延長，籽粒莧青貯飼料的NDF含量線性升高，成熟期青貯飼料的NDF含量顯著高于現(xiàn)蕾期(P＜0.05)，與盛花期和初花期差異不顯著(P＞0.05)；各時(shí)期青貯飼料的ADF含量也隨著生長期的延長而增加，但差異不顯著(P＞0.05)。成熟期青貯飼料的WSC和淀粉含量最高，顯著高于其他 3 個(gè)時(shí)期 (P＜0.05)。

3 討論

3.1 生長期對籽粒莧干草品質(zhì)的影響

影響干草品質(zhì)的主要因素是牧草自身的營養(yǎng)成分含量，牧草的DM產(chǎn)量隨著生長期的延長逐漸增加，但營養(yǎng)成分含量卻逐漸降低，因此，收割牧草時(shí)要兼顧牧草產(chǎn)量和營養(yǎng)價(jià)值[11]。對籽粒莧而言，現(xiàn)蕾期收割時(shí)鮮草產(chǎn)量為85 t·hm-2，初花期為 106 t·hm-2，盛花期可達(dá) 110 t·hm-2，成熟期高達(dá)130 t·hm-2，這與張瑩等[12]對燕麥草的研究結(jié)果類似。在本研究中，籽粒莧干草的CP含量隨著生長期的延長而逐漸降低，但NDF和ADF含量逐漸升高，成熟期的NDF含量最高，這與生長期有關(guān)，隨著牧草生長，葉含量降低，莖葉比升高，莖中含有大量的粗纖維。Coblentz等[13]研究表明，在盛花期刈割苜蓿時(shí)，其DM產(chǎn)量比現(xiàn)蕾期刈割高18%，但CP低7.5%；張曉佩等[14]發(fā)現(xiàn)，隨著刈割高度的增大，黑麥草(Lolium perenne)的粗纖維含量逐漸增加，這與本研究結(jié)果一致。RFV值是美國常用的粗飼料質(zhì)量評定指數(shù)，粗飼料的品質(zhì)越好，越容易被動(dòng)物消化，RFV值越大。試驗(yàn)中，籽粒莧干草的RFV值隨著生長期延長逐漸降低，這與宋書紅等[15]的研究結(jié)果一致。綜合籽粒莧的產(chǎn)量以及營養(yǎng)成分含量，刈割盛花期到成熟期之間的籽粒莧調(diào)制干草最為合適。

表 4 不同生長期的籽粒莧青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)Table 4 Fermentation quality of Amaranthus hypochondriacus silage in different growing stages

表 5 不同生長期的籽粒莧青貯飼料的營養(yǎng)成分Table 5 Nutrient composition of Amaranthus hypochondriacus silage in different growing stages

3.2 生長期對籽粒莧青貯飼料感官評定的影響

所有的籽粒莧青貯飼料，從感官評定上看，均可以調(diào)制青貯飼料。本研究中，現(xiàn)蕾期和初花期籽粒莧調(diào)制的青貯飼料較為柔軟，含水量高，酸味較淡，發(fā)酵品質(zhì)較差。這可能是因?yàn)樯L前期的籽粒莧含水量較高，雖然可以促進(jìn)乳酸發(fā)酵，但同時(shí)會促進(jìn)丁酸發(fā)酵，梭菌對高水分更敏感，導(dǎo)致青貯發(fā)酵品質(zhì)差。張曉娜[16]以苜蓿青貯飼料為研究對象，指出低含水量處理組在感官評分上高于高含水量處理組，本研究結(jié)果與此一致。馬健等[4]研究表明，牧草成熟度過高，木質(zhì)化程度加劇，會影響青貯飼料的感官評定。

3.3 生長期對籽粒莧青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響

pH是判斷青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)高低的一個(gè)重要指標(biāo)，優(yōu)質(zhì)青貯飼料的pH在4.2以下[17]。試驗(yàn)中，除現(xiàn)蕾期青貯飼料以外，其他各時(shí)期青貯飼料的pH均在4.2以下，說明青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)較好。籽粒莧在現(xiàn)蕾期含水量高，植株處于幼嫩階段，緩沖能值較高，造成青貯飼料pH下降緩慢。Muck[18]研究表明，青貯飼料的pH受牧草DM含量的影響，本研究結(jié)果也表現(xiàn)出相似的規(guī)律。NH3-N/TN常用來反映青貯飼料中蛋白質(zhì)和氨基酸的分解程度，比值越大，青貯飼料品質(zhì)越差。本研究中，現(xiàn)蕾期青貯飼料的比值最高，顯著高于其他時(shí)期，而成熟期比值最低，說明品質(zhì)較好。

有機(jī)酸構(gòu)成比例及其含量可評定青貯飼料發(fā)酵過程的好壞，乳酸、乙酸、丙酸和丁酸是重要的幾種有機(jī)酸，青貯飼料中乳酸比例越大越好，丁酸比例越小越好[19]。本研究中，成熟期籽粒莧青貯飼料的乳酸含量最高，現(xiàn)蕾期最低，初花期的乙酸含量最高，在現(xiàn)蕾期青貯飼料中檢測出少量丙酸和丁酸，這可能是因?yàn)楝F(xiàn)蕾期含水量高，為丁酸菌提供了適宜的生長環(huán)境。張曉娜[16]指出，含水量低，可降低青貯飼料pH和NH3-N/TN，乳酸菌數(shù)量增加，抑制有害微生物的繁殖，促進(jìn)發(fā)酵，這與本研究結(jié)果一致。Fraser等[20]研究表明，生長18周的羽衣甘藍(lán)(Brassica oleracea)比15周的更容易調(diào)制青貯飼料，乳酸含量升高，pH、NH3-N和乙酸含量顯著降低；馬健等[4]指出，刈割2.5 m高度禾王草調(diào)制的青貯飼料乳酸含量顯著高于1 m高度，本研究結(jié)果與以上研究一致。

3.4 生長期對籽粒莧青貯飼料營養(yǎng)成分的影響

本研究中，隨著刈割生長期的延長，籽粒莧青貯飼料的DM、NDF和ADF含量逐漸升高，CP和Ash含量逐漸降低。蔣慧[21]以駱駝刺(Alhagi sparsifolia)為研究對象，指出隨刈割時(shí)間的推遲，青貯飼料的CP含量下降，NDF和ADF含量上升，本研究結(jié)果與此一致。Neylon和Yattx[3]研究表明，刈割時(shí)期會對青貯飼料pH有顯著影響，但對纖維性物質(zhì)無明顯影響，這與本研究中NDF含量的變化規(guī)律不一致，這可能是因?yàn)樵囼?yàn)所用的材料不同。

WSC含量是青貯飼料成功的關(guān)鍵因素，在一定范圍內(nèi)，青貯飼料中的WSC含量越多越好[22]。在本研究中，成熟期青貯飼料的WSC含量最高。隨著牧草的生長，DM含量上升，在青貯過程中損失的汁液較少，為乳酸菌發(fā)酵提供了充足的底物，產(chǎn)生了較多乳酸。莊益芬等[23]將象草(Pennisetum purpureum)和玉米秸稈混合青貯，提高了青貯飼料的WSC含量，明顯改善了青貯飼料的品質(zhì)，乳酸含量增加。籽實(shí)是淀粉的最大貢獻(xiàn)者，籽粒莧在成熟期結(jié)出籽實(shí)，因此成熟期的淀粉含量顯著高于其他3個(gè)時(shí)期。籽粒莧青貯飼料的營養(yǎng)價(jià)值隨著生長期的延長有一定的降低，但綜合分析青貯原料的調(diào)制要求、感官評分以及發(fā)酵品質(zhì)，刈割成熟期的籽粒莧調(diào)制青貯飼料最為合適。

4 結(jié)論

1)隨著籽粒莧生長期的延長，干草的RFV值和CP含量逐漸降低，NDF和ADF含量逐漸增加。

2)除現(xiàn)蕾期青貯飼料以外，其他時(shí)期青貯飼料的pH均不到4.2，成熟期乳酸含量最高，與盛花期差異不顯著，顯著高于其他時(shí)期，成熟期NH3-N/TN顯著低于現(xiàn)蕾期。隨著生長期的延長，青貯飼料的CP含量逐漸降低，NDF和ADF含量逐漸增加，成熟期WSC和淀粉含量顯著高于其他生長期。

綜上所述，刈割成熟期的籽粒莧調(diào)制為干草和青貯飼料最為合適。