刈割茬次對雜交構(gòu)樹青貯發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)價值的影響

李美如，陳攀亮，趙文康，楊金澤，段欣然，甄至涵，趙梓涵，沈宜釗，高艷霞，李建國

(河北農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，河北 保定 071001)

構(gòu)樹(Broussonetiapapyrifera)為?？?Moraceae)構(gòu)屬(Broussonetia)多年生喬木，適應(yīng)性廣、抗逆性強，病蟲害少，是一種優(yōu)良的先鋒植物[1]。經(jīng)人工選育出的雜交構(gòu)樹，具備速生豐產(chǎn)、營養(yǎng)價值高、割后再生力強的特點，是新開發(fā)的一種具有高飼用價值的木本飼料[2]。不同刈割時間和茬次影響青貯飼料的品質(zhì)和營養(yǎng)價值，羅燕等[3]比較不同刈割茬次對多花黑麥草青貯品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)65%含水量的第2茬作為青貯材料發(fā)酵品質(zhì)較好。田雨佳[4]分析了年刈割3茬的紫花苜蓿營養(yǎng)價值，發(fā)現(xiàn)第3茬的營養(yǎng)價值最高，第1茬居中，第2茬最差；陳曉東等[5]試驗得出不同品種第1茬大麥飼草的產(chǎn)量和品質(zhì)均高于第2茬。目前，有關(guān)雜交構(gòu)樹營養(yǎng)價值分析和不同添加劑對構(gòu)樹青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響報道較多，但尚未見不同茬次構(gòu)樹青貯發(fā)酵品質(zhì)和常規(guī)養(yǎng)分價值的對比分析。因此，本試驗探究了不同收獲茬次對構(gòu)樹青貯發(fā)酵品質(zhì)和常規(guī)養(yǎng)分價值的影響，以期為雜交構(gòu)樹的栽培、收割和青貯調(diào)制技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

雜交構(gòu)樹青貯于2019年4月20日采自河北省臨西縣某公司。本試驗所取第1、2、3茬原料均于2017年4月播種，分別于2018年6月中旬、7月下旬、9月初收獲并同時進行窖貯。收獲時株高分別為1.6 m、1.8 m、1.4 m，留茬高度均為15～20 cm，切碎長度均為1.5 cm左右。

取樣過程中使用九點采樣法，摒棄窖面采樣部位約30 cm的料層，每次取樣量不少于2 kg，重復取樣3次，每次取樣四分后獲得代表性樣品500～1 000 g。獲取的樣品一部分經(jīng)65 ℃烘干制成風干樣，粉碎過篩后密封保存，備測常規(guī)養(yǎng)分；另一部分于-20 ℃保存，測定青貯發(fā)酵品質(zhì)相關(guān)指標。

1.2 發(fā)酵品質(zhì)評定

稱取20 g新鮮青貯樣品放入三角瓶中，加入180 mL蒸餾水攪拌均勻，密封放置4 ℃恒溫冰箱中浸泡24 h。取出搖勻并依次用4層紗布和定性濾紙過濾，所得浸提液一部分用pH 計(Denver UB-7，美國)測定pH值；另一部分浸提液于-20 ℃冷凍保存。氨態(tài)氮(NH3-N)測定采用苯酚-次氯酸鈉比色法；乳酸(LA)、乙酸(ACE)、丙酸(PRO)和丁酸(BUT)含量使用氣相色譜分析儀(安捷倫 7890A，美國)檢測(以干物質(zhì)為基礎(chǔ))；青貯飼料等級評定依據(jù)日本草地畜產(chǎn)種子協(xié)會V-Score 評分標準進行。

1.3 常規(guī)營養(yǎng)成分檢測

原料中干物質(zhì)(DM)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分(ASH)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量的測定參照張一帆等[6]采用的國家標準；酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)先進行酸洗，再用72%的H2SO4溶解法測定；中性洗滌不溶蛋白(NDIP) 和酸性洗滌不溶蛋白(ADIP)的測定參考AOAC推薦的方法進行；非蛋白氮(NPN)采用三氯乙酸法測定；可溶性蛋白(SP)采用硼酸-磷酸鹽緩沖液法測定；水溶性碳水化合物(WSC)含量采用蒽酮-硫酸法測定；淀粉(Sta)含量采用高氯酸水解-蒽酮比色法測定。

1.4 能量價值預測

參照Weiss[7]推薦的公式，由常規(guī)養(yǎng)分推算總可消化養(yǎng)分(TDN)：

TDN={0.98×(100-NDFN-CP-Ash-EE) +0.93×CP+2.25×(EE-1) +0.75×(NDFN-ADL) × [1-(ADL/NDFN)0.667]-7}×100%;

NDFN=NDF-NDIP，式中NDFN為氮校正中性洗滌纖維，數(shù)值均為干物質(zhì)基礎(chǔ)。

再以TDN為基礎(chǔ)，根據(jù)NRC(2001)奶牛營養(yǎng)需要提供的公式計算消化能(DE)、代謝能(ME)、維持凈能(NEm)、泌乳凈能(NEL)和增重凈能(NEg)，其中代謝能按照EE含量低于3%的公式計算，具體如下:

DE=0.044 09×TDN；

ME=1.01×DE-0.45；

NEL=0.024 5×TDN-0.12；

NEg=1.42×ME-0.174×ME2+0.012 2×ME3-1.65；

NEm=1.37×ME-0.138×ME2+0.010 5×ME3-1.12。

上式中能量單位均為Mcal/kg，1 cal=4.186 8 J。

1.5 統(tǒng)計分析

使用SAS 9.1軟件中使用GLM過程進行方差分析和Duncan氏法多重比較檢驗，結(jié)果以最小二乘均值表示，P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同茬次雜交構(gòu)樹青貯發(fā)酵品質(zhì)評定

由表1可知，隨著雜交構(gòu)樹收獲茬次的增加，青貯后的pH值、NH3-N、丁酸含量顯著降低(P<0.05)；而乳酸、乙酸含量逐漸增加，其中第2茬和第3茬顯著高于第1茬(P<0.05)。NH3-N/TN上，各茬次差異顯著(P<0.05)，表現(xiàn)為第3茬最低，第1茬居中，第2茬最高。 以V-Score評分進行排序，為第3茬>第2茬>第1茬(P<0.05)，僅第3茬大于80分，等級為良好，其他2茬等級為尚可。

表1 不同茬次雜交構(gòu)樹青貯發(fā)酵品質(zhì)評定

2.2 不同茬次構(gòu)樹青貯常規(guī)營養(yǎng)成分

由表2可得，不同茬次雜交構(gòu)樹青貯的主要養(yǎng)分含量差異較大。各茬次青貯的 CP、SP、NPN、WSC含量差異顯著(P<0.05)，由高到低依次為第3、1、2茬；第1茬的NDIP最高，較第3茬提升28.31%(P<0.05)，較第2茬差異不顯著(P>0.05)；第2茬的ADIP最高，為2.40%，較第1、3茬分別提升50.00%(P<0.05)、90.48%(P<0.05)；第3茬的NDIP和ADIP為3.78%和1.26%，均為3個茬次中的最低值。各茬次NDF、ADF含量與CP、SP、NPN、WSC含量的趨勢相反，由低到高依次為第3、1、2茬，且第2茬的ADL含量也為最高，達10.00%，較第1、3茬分別提高50.83%(P<0.05)、45.99%(P<0.05)。各茬次DM、Sta含量差異顯著(P<0.05)，呈現(xiàn)為第1茬>第3茬>第2茬的趨勢，而EE含量相反，表現(xiàn)為第1茬<第3茬<第2茬，其中第1茬較第2、3茬顯著降低(P<0.05)。ASH隨茬次的增加顯著降低(P<0.05)。

表2 不同茬次雜交青貯構(gòu)樹的常規(guī)營養(yǎng)成分含量(干物質(zhì)基礎(chǔ)) %

2.3 不同茬次雜交構(gòu)樹青貯能量價值預測

如表3所示，不同茬次雜交構(gòu)樹青貯TDN和各項能值差異較大。由于DE、ME、NEm、NEL、NEg的預測方程均建立在TDN值的基礎(chǔ)上，所以TDN和各項能值表現(xiàn)規(guī)律一致，即第3茬最高，第1茬居中，第2茬最低，其中第3茬的TDN和各項能值均顯著高于第2茬(P<0.05)，第1茬與第2、3茬相比差異均不顯著(P>0.05)。3個茬次的TDN平均值為59.11%，DE、ME、NEm、NEL、NEg的平均值分別為10.91、9.13、5.53、5.62、3.12 MJ/kg。

表3 不同茬次雜交構(gòu)樹青貯能值預測

3 討論

3.1 不同茬次雜交構(gòu)樹青貯發(fā)酵品質(zhì)評價

本試驗中，雜交構(gòu)樹青貯的pH值隨收割茬次增加而降低，但均大于5，反映出其在青貯過程中未能達到抑制有害菌的酸性條件，內(nèi)環(huán)境并不穩(wěn)定。青貯pH值的變化主要由乳酸產(chǎn)生速率和產(chǎn)量決定[8]，而乳酸則是由同型乳酸菌分解葡萄糖和果糖等水溶性碳水化合物生成。本試驗中構(gòu)樹青貯的乳酸濃度與pH值的變化相對應(yīng)，隨收割茬次增加而升高，其中第3茬最高。結(jié)合養(yǎng)分分析結(jié)果，推測可能是由于第3茬中WSC含量顯著高于其他2茬，WSC含量的提升為同型乳酸菌發(fā)酵提供較為充足的底物，從而生成較多的乳酸[9]，維持青貯過程中較低的pH水平；第2茬居中，可能是其低蛋白屬性降低了它的緩沖能值，使其相對較少的乳酸生成量也可維持較低的pH，同時較低pH環(huán)境抑制有害菌的活性，有利于乳酸的生成。

乙酸作為乳酸菌異型發(fā)酵產(chǎn)物，是進入?yún)捬蹼A段最早酸化青貯的有機酸，可抑制青貯初期植物酶對蛋白質(zhì)的降解[10]；并且乙酸作為抗酵母菌的有效因子，是維持有氧穩(wěn)定和防止有氧變質(zhì)的生物屏障[11]。本試驗中，相比第3茬，第1、2茬青貯中乙酸含量較少，不能有效抑制青貯初期蛋白質(zhì)的酶解，這可能是造成第1、2茬氨態(tài)氮/總氮比值高的原因之一。此外，第1、2茬較易受腐敗菌酵母菌的入侵，從而分解乳酸、氨基酸、蛋白質(zhì)和水溶性碳水化合物，產(chǎn)生氨氣、二氧化碳和水等產(chǎn)物并釋放熱量。較高的pH值和熱量積聚為梭菌的繁殖創(chuàng)造適宜的環(huán)境，梭菌將青貯料中已生成的乳酸或原料中的糖分解而成丁酸，造成能量的損失，還引發(fā)蛋白質(zhì)分解生成大量的胺或氨[12]，這可能是本試驗中第1、2茬NH3-N/TN比例和丁酸含量高的主要原因。本試驗中的不同茬次青貯的pH值、乳酸、乙酸、NH3-N濃度范圍均與付錦濤等[13]一致。

3.2 不同茬次雜交構(gòu)樹青貯常規(guī)營養(yǎng)成分特點

在常規(guī)養(yǎng)分中，CP含量和纖維品質(zhì)是較為關(guān)鍵的指標。本試驗中構(gòu)樹青貯CP、SP、NPN的含量表現(xiàn)為第3茬>第1茬>第2茬的趨勢，而NDF、ADF、ADL與之相反，呈現(xiàn)為第3茬<第1茬<第2茬的規(guī)律。這樣的變化規(guī)律同田雨佳[4]、馬艷艷等[14]、孟凱等[15]對刈割第3茬的苜蓿養(yǎng)分測定結(jié)果一致，這可能是由不同茬次的生長環(huán)境造成的。由吳良[16]采用Maxent生態(tài)位模型結(jié)合ArcGis技術(shù)對構(gòu)樹在國內(nèi)的潛在適生分布區(qū)域進行模擬預測的結(jié)果可知，降雨和溫度可能是影響構(gòu)樹分布的因素，這表明構(gòu)樹的生長受降雨和溫度的影響。本試驗中，第1茬構(gòu)樹的收獲期在6月份，生長過程中溫度適宜，且較大的晝夜溫差可形成較高的積溫，有利于構(gòu)樹養(yǎng)分的累積[17]。而第2茬構(gòu)樹的生長處于1年中溫度最高的階段，高溫致使植物的蒸騰作用大于本身的光合作用，高溫提高碳同化物質(zhì)比例，限制生物量與蛋白質(zhì)積累[7]；并且在第1茬刈割后葉面積指數(shù)大大降低，需水量降低[18]，但此階段也是降雨最為集中的時期。第3茬的生長處于夏末秋初，溫濕度均適宜生長，晝夜溫差大，有利于養(yǎng)分的累積。此外，不同茬次構(gòu)樹在DM、淀粉含量也呈現(xiàn)“V”型變化，其中第1茬的DM、淀粉含量最高。引起差異的原因除上述提到的降雨和溫度外，可能受生長期的影響，3個茬次的生長期中第1茬最長，第2茬最短，第3茬居中。生長期的延長使得干物質(zhì)不斷積聚，相應(yīng)地淀粉含量提升；此外第2茬在收獲時適逢雨季，雨水的混雜也提高了本身水分的含量，稀釋DM。但也有相關(guān)報道與本試驗結(jié)果相反，如杜書增等[17]、宋書紅等[19]在苜蓿上，丁成龍等[20]在多花黑麥草上，伊斯拉依·達吾提等[21]在蘇丹草上的茬次養(yǎng)分對比上結(jié)果不一，可能是牧草的品種、遺傳差異、生長期氣候特點以及施肥管理上的差異引起的，有待進一步研究。

3.3 不同茬次雜交構(gòu)樹青貯能值預測

飼料的能值評估對飼料評價和飼料配方設(shè)計有重要意義。各茬次的TDN和各項能值指標變化趨勢一致，即第3茬>第1茬>第2茬。據(jù)報道，TDN含量與NDF含量呈顯著負相關(guān)[22]，本試驗中TDN的差異可能是各茬次NDF的變化引起的；此外，由于各項能值的預測方程均建立在TDN值的基礎(chǔ)上，所以上述能值的變化與TDN變化規(guī)律一致。此外，3個茬次構(gòu)樹青貯的NEm、NEL、NEg同苜蓿青貯和全株玉米青貯[23]對比，分別比苜蓿青貯高出9.20%、11.16%、62.44%；較全株玉米青貯分別低25.06%、21.25%、39.47%。由于化學成分構(gòu)建的有效能預測回歸方程針對不同家畜的變異系數(shù)通常很大，所以該能值只能為生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。

4 結(jié)論

收割茬次顯著影響構(gòu)樹青貯的pH值、有機酸濃度、氨態(tài)氮/總氮比值以及V-Score評分，綜合分析，第3茬的青貯品質(zhì)最優(yōu)，其次為第2茬，最差為第1茬；收割茬次顯著影響構(gòu)樹青貯的蛋白含量與品質(zhì)、纖維含量與品質(zhì)、總可消化養(yǎng)分與能值，綜合分析，營養(yǎng)價值由高到低依次為第3茬、第1茬、第2茬。