硝酸鹽對(duì)苜蓿半干青貯品質(zhì)的影響

張紅玉，趙美蓉，孫娟娟，薛艷林，玉 柱，白春生*

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，遼寧沈陽110866；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特010010；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010031；4.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100193）

苜蓿是一種優(yōu)質(zhì)的豆科飼草[1]。苜蓿中水溶性碳水化合物含量較低，在青貯過程中pH值難以降低到理想范圍，從而影響苜蓿青貯品質(zhì)。發(fā)酵過程中，梭菌的繁殖會(huì)抑制其他有利微生物活動(dòng)，若不加以調(diào)控會(huì)使青貯調(diào)制失敗，影響苜蓿青貯的推廣與應(yīng)用[2-3]。合理運(yùn)用添加劑是制作優(yōu)良苜蓿青貯的有效方法[4]。研究表明，硝酸鹽及其分解產(chǎn)物對(duì)青貯的發(fā)酵有正向的促進(jìn)作用[5]，一方面由硝酸鹽降解生成的亞硝酸鹽可以抑制梭菌生長；另一方面對(duì)反芻動(dòng)物而言，硝酸鹽是一種非蛋白氮源，可以在反芻動(dòng)物的瘤胃中轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，而氨態(tài)氮可被動(dòng)物瘤胃中的微生物利用合成蛋白[6]。在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，硝酸鹽添加劑有望成為一種改善青貯品質(zhì)的添加劑[7]。

苜蓿自身硝酸鹽積累量少，在發(fā)酵過程中對(duì)梭菌的抑制不充分，添加適量硝酸鹽可以提高青貯的發(fā)酵品質(zhì)[8]。但從安全性角度來講，過量的硝酸鹽是1種危害家畜健康的物質(zhì)，其危害動(dòng)物安全的硝酸鹽含量臨界值約為1 g/kg[9]。因此，本試驗(yàn)以半干苜蓿為原料，探究NaNO3對(duì)苜蓿青貯品質(zhì)的影響，探索硝酸鹽作為苜蓿青貯添加劑的可行性，為苜蓿青貯生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用第三茬苜蓿（品種為勁能5010）作為青貯原料，于現(xiàn)蕾期收獲。原料種植在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)百草園基地（北緯41°50'，東經(jīng)123°34'），該地區(qū)位于中國遼寧省沈陽市東部，該地區(qū)屬于溫帶半濕潤大陸性氣候，土壤類型為棕壤。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選用半干苜蓿作為原料，NaNO3作為青貯添加劑，以0、0.10、0.15、0.20 g/kg的添加量對(duì)苜蓿進(jìn)行青貯，共4個(gè)處理組，每組3個(gè)重復(fù)。

1.2.2 青貯調(diào)制

將現(xiàn)蕾期紫花苜蓿刈割后，在田間晾曬至水分約為50%時(shí)，用植物粉碎機(jī)切割成1～2 cm的草段，與添加劑混勻后裝袋，每袋約200 g，真空包裝，室溫條件貯藏270 d。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 發(fā)酵品質(zhì)

取具有代表性青貯樣品10 g，加入90 mL蒸餾水，靜置于4℃冰箱12 h，用pH計(jì)測定浸提液pH值[10]。浸提液經(jīng)0.22μm濾膜過濾，采用高效液相色譜儀（Waters1525）測定浸提液的乳酸（LA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）、琥珀酸（SUC）、乙醇（ETH）和異丁酸（isobutyric acid）含量（色譜柱為Carbomix H-HP5，流動(dòng)相2.5 mol/L硫酸、流速0.6 mL/min、柱溫55℃、進(jìn)樣量10μL[11]。）。氨態(tài)氮（AN）采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定[11]。采用V-Score評(píng)分體系進(jìn)行青貯發(fā)酵品質(zhì)評(píng)分[12]，根據(jù)評(píng)分將青貯飼料品質(zhì)分為良好（80分以上）、尚可（60～80分）、不良（60分以下）3個(gè)級(jí)別，V-Score評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 V-Score評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 V-scorecriteria

1.3.2 營養(yǎng)品質(zhì)

將青貯飼料樣品放置于烘箱內(nèi)烘干48 h，溫度設(shè)定為65℃，計(jì)算其干物質(zhì)（DM）含量[11]。干燥樣品后粉碎過40目篩，測定營養(yǎng)成分。采用凱氏定氮法測定粗蛋白質(zhì)（CP）含量[11]；依據(jù)范氏法采用ANKOM纖維儀測定中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量[11]；粗灰分（ASH）采用高溫灼燒法測定[11]；蒽酮硫酸比色法測定可溶性碳水化合物（WSC）含量[11]。分別采用相對(duì)飼用價(jià)值（RFV）[13]和粗飼料分級(jí)指數(shù)（GI）評(píng)價(jià)青貯飼料的營養(yǎng)品質(zhì)。

式中：DMI（干物質(zhì)隨意采食量，kg/d）=120/NDF；DDM（可消化干物質(zhì)）=88.9-0.779×ADF。

GI以600 kg體重的奶牛為基礎(chǔ)計(jì)算，計(jì)算公式如下[14]：

式中：VDMI（飼草干物質(zhì)隨意采食量，kg/d）=1.2×BW/NDF；NEL（產(chǎn) 乳 凈 能 值，MJ/d）=[1.044-(0.0119×ADF)]×9.29。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

使用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS23.0軟件進(jìn)行單因素ANOVA分析，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料屬性分析（見表2）

由表2可知，原料干物質(zhì)含量為52.42%、水分含量調(diào)節(jié)至47.58%、蛋白含量較高、纖維含量較低，整體水平較高。

2.2 NaNO3對(duì)青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響（見表3、表4）

由表3可知，與對(duì)照相比，各NaNO3添加量處理組的pH值無顯著變化（P＞0.05）；當(dāng)NaNO3添加量為0.1 g/kg時(shí)，與對(duì)照組相比，琥珀酸、丙酸和異丁酸含量均顯著提高（P＜0.05）；所有處理組均無丁酸生成。

由表4可知，NaNO3對(duì)氨態(tài)氮/總氮和丁酸及以上VFA得分無顯著影響（P＞0.05）；與對(duì)照組相比，0.1 g/kg NaNO3添加量處理組乙酸+丙酸得分、V-Score評(píng)分顯著降低（P＜0.05）。

表2 原料屬性分析(干物質(zhì)基礎(chǔ)）Tab.2 Analysis of raw material attributes(Dry matter basis)

表3 NaNO3對(duì)苜蓿半干青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響Tab.3 Effect of NaNO3 on fermentation quality of alfalfahaylage

表4 NaNO3對(duì)青貯飼料的V-Score評(píng)分的影響Tab.4 Effect of NaNO3 on the V-Scoreof silage

2.3 NaNO3對(duì)苜蓿半干青貯營養(yǎng)成分的影響（見表5）

由表5可知，與對(duì)照組相比，NaNO3添加量為0.15 g/kg和0.2 g/kg時(shí)，干物質(zhì)含量顯著降低（P＜0.05）；添加量為0.10 g/kg時(shí)，粗蛋白含量顯著提高（P＜0.05），在0.15 g/kg時(shí)，顯著降低（P＜0.05)。各添加量處理組之間的灰分含量無顯著變化（P＞0.05）。與對(duì)照組相比，NaNO3添加量為0.1 g/kg和0.15 g/kg時(shí)，可溶性糖含量有降低趨勢，而添加量為0.2 g/kg略有上升。添加NaNO3使半干苜蓿青貯RFV有升高的趨勢。各處理粗飼料分級(jí)指數(shù)均較高，NaNO3添加量為0.1 g/kg時(shí)，粗飼料分級(jí)指數(shù)較對(duì)照組升高幅度較大，在此處理組中，粗蛋白質(zhì)含量也呈升高狀態(tài)。

表5 NaNO3對(duì)苜蓿半干青貯飼料營養(yǎng)成分的影響Tab.5 Effect of NaNO3 on nutrient composition of alfalfahaylage

3 討論

3.1 硝酸鹽對(duì)苜蓿半干發(fā)酵品質(zhì)的影響

苜蓿在直接青貯的情況下，由于水分含量過高，容易產(chǎn)生品質(zhì)較差、不穩(wěn)定的青貯飼料；將苜蓿水分含量晾曬至45%～55%時(shí)可以調(diào)制出優(yōu)質(zhì)的苜蓿半干青貯飼料[15]。半干苜蓿由于在晾曬降低水分含量的過程中，細(xì)胞中汁液濃度升高使得細(xì)胞內(nèi)滲透壓上升-54～-60 Pa，接近于生理干旱狀態(tài)，對(duì)青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)影響較大的梭菌受到抑制[16]，微生物發(fā)酵微弱，蛋白質(zhì)分解程度低，有機(jī)酸形成數(shù)量也較少，在這種情況下，苜蓿青貯原料可以擺脫可溶性碳水化合物含量過低的限制。

本試驗(yàn)將苜蓿原料的干物質(zhì)含量調(diào)節(jié)至50%左右，形成對(duì)調(diào)制苜蓿半干青貯有利的水分條件。優(yōu)質(zhì)的半干苜蓿青貯pH值應(yīng)低于4.8[17]。在本試驗(yàn)中，對(duì)照組pH值為4.54，添加NaNO3后，pH值依然維持在4.8以下，均達(dá)到良好的pH值水平。NaNO3添加量從0.10 g/kg提高至0.20 g/kg，與對(duì)照組相比，pH值無顯著變化，而乳酸含量有所累積，表明NaNO3增加了乳酸的積累[18]。目前，圍繞青貯飼料pH值與硝酸鹽關(guān)系的研究尚不多見，從研究泡菜發(fā)酵pH值與亞硝酸鹽的消長關(guān)系的結(jié)果來看，pH值變化與硝酸鹽含量變化之間呈正相關(guān)。

硝酸鹽在青貯過程中會(huì)部分降解為亞硝酸鹽[19]。本試驗(yàn)中，NaNO3添加量變化時(shí)，pH值無明顯變化，降解產(chǎn)物亞硝酸鹽的含量可能是一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)[20]，而NaNO3添加量為0.10 g/kg時(shí)乳酸含量明顯升高，據(jù)此推測0.10 g/kg NaNO3添加量處理的微生物發(fā)生了變化。研究表明，硝酸鹽可以顯著改變微生物群落結(jié)構(gòu)[21]。在青貯發(fā)酵的過程中，有多種微生物同時(shí)發(fā)揮作用來影響青貯發(fā)酵品質(zhì)。在本試驗(yàn)中，0.10 g/kg NaNO3添加量的處理組，乳酸含量和氨態(tài)氮含量較其他處理明顯升高，由此可以推測不同的微生物對(duì)于硝酸鹽的耐受性不相同。

出于對(duì)青貯飼料安全性的考慮，本試驗(yàn)NaNO3添加量最高僅設(shè)置為0.20 g/kg，硝酸鹽添加量對(duì)于青貯飼料品質(zhì)和安全有待于加以研究。同時(shí)，根據(jù)V-Score評(píng)分來看，評(píng)分組間區(qū)別不大，整體評(píng)分較為穩(wěn)定，在添加量為0.10 g/kg時(shí)評(píng)分比其他組低，在此添加量下丙酸較其他組略高，但影響并不大。在未添加NaNO3的情況下，對(duì)照組V-Score得分可達(dá)95.47，原因在于本試驗(yàn)所采用的苜蓿原料水分含量調(diào)制到合適的水平，在直接青貯的情況下已達(dá)到了較為理想的狀態(tài)[22]，在添加NaNO3之后各項(xiàng)發(fā)酵品質(zhì)的整體趨勢雖不明顯，但均是正向發(fā)展。

3.2 硝酸鹽對(duì)苜蓿半干青貯營養(yǎng)成分的影響

苜蓿半干青貯在不添加硝酸鹽的情況下，可以獲得品質(zhì)較好的苜蓿青貯。本試驗(yàn)設(shè)置不同濃度NaNO3添加到半干苜蓿當(dāng)中，結(jié)果表明，加入NaNO3可以使苜蓿半干青貯的干物質(zhì)含量隨添加量升高呈現(xiàn)略微上升的趨勢，可見添加劑在一定程度上減緩了青貯后干物質(zhì)的損失，這一現(xiàn)象與劉家杏[6]對(duì)甜高粱中硝酸鹽與青貯發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)成分的研究結(jié)論相似。粗蛋白是判斷苜蓿青貯品質(zhì)的重要指標(biāo)[23]。青貯過程中，NaNO3添加量為0.15 g/kg時(shí)，粗蛋白質(zhì)含量降低，與苗芳等[24]的研究結(jié)果類似，可能與蛋白質(zhì)降解酶的作用和微生物代謝活動(dòng)有關(guān)，由于此濃度下粗蛋白質(zhì)含量降低導(dǎo)致后續(xù)營養(yǎng)價(jià)值評(píng)分也低于其他處理。當(dāng)NaNO3添加量達(dá)到0.20 g/kg時(shí)，可溶性糖與對(duì)照相比有升高的趨勢，抑制發(fā)酵，制約一些微生物的生長[25-26]。水分調(diào)控至合理范圍時(shí)[22]，苜蓿已經(jīng)達(dá)到優(yōu)質(zhì)青貯飼料的條件[27]。在王法明等[13]的研究中，苜蓿干草營養(yǎng)價(jià)值較其他牧草更高，苜蓿干草GI值范圍在18.47到26.00 MJ/d，RFV值范圍為104.50～112.82。本試驗(yàn)中，苜蓿原料GI值已達(dá)到127.59 MJ/d，RFV值也高達(dá)223.58，是1種優(yōu)質(zhì)青貯飼料，添加NaNO3對(duì)青貯營養(yǎng)成分影響并不明顯。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)苜蓿半干原料直接青貯，獲得良好的青貯品質(zhì)；硝酸鹽添加量低于0.20 g/kg，對(duì)苜蓿半干青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)成分無較大影響；添加硝酸鹽能夠保留青貯飼料營養(yǎng)成分。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在安全范圍內(nèi)添加硝酸鹽對(duì)保持苜蓿半干青貯品質(zhì)是可行的。