小葉錦雞兒飼用營養(yǎng)價值及青貯加工

胡鴻姣，劉新平，張銅會，何玉惠，王明明，張臘梅，孫姍姍，程莉

（1. 中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院奈曼沙漠化研究站，甘肅蘭州730000；2. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049；3. 中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院皋蘭生態(tài)與農(nóng)業(yè)綜合研究站，甘肅蘭州730000；4. 甘肅省通渭縣林業(yè)和草原服務(wù)中心，甘肅定西743300）

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民眾生活水平的提高，人們對優(yōu)質(zhì)肉食產(chǎn)品的需求越來越大。而畜禽養(yǎng)殖業(yè)的擴(kuò)增加大了飼草料的需求［1］，從而出現(xiàn)飼草業(yè)與畜禽養(yǎng)殖業(yè)之間的供需失衡。同時，受農(nóng)林草種植業(yè)發(fā)展水平不高和種植規(guī)模不足的制約，目前我國飼料資源的利用方式仍停留在以利用常規(guī)飼料為主，兼用少量非常規(guī)飼料的低效益階段，導(dǎo)致我國常規(guī)飼料的供需缺口越來越大。畜禽養(yǎng)殖業(yè)要穩(wěn)定發(fā)展，則必須減少動物與人爭糧［2］，大力拓展我國飼料資源。既要充分利用常規(guī)飼料，避免其副產(chǎn)物浪費，更要結(jié)合高新技術(shù)積極探索我國極具開發(fā)利用前景的非常規(guī)飼料資源。小葉錦雞兒（Caragana microphylla）是豆科錦雞兒屬（Caragana）多年生灌木，蛋白質(zhì)含量較高、富含10 多種氨基酸和微量元素［3?4］，在我國“三北”地區(qū)種植數(shù)量大、分布面積廣，目前已成為內(nèi)蒙古自治區(qū)固沙灌草植物重點開發(fā)利用的資源之一［5］，也是我國北方干旱、半干旱區(qū)開拓非常規(guī)飼料資源的首要選擇。

研究表明，在適宜的刈割期［6］進(jìn)行適當(dāng)加工［7］有助于充分利用錦雞兒屬非常規(guī)飼料的營養(yǎng)價值和改善其飼喂效果。目前，小葉錦雞兒的加工利用方式呈現(xiàn)多元化，其中自然放牧隨著草場禁牧政策的實施已受到限制。近年來以切碎、揉搓及制粒3 種利用方式為主，但其產(chǎn)業(yè)化規(guī)模及潛力尚待提升。因而許多國內(nèi)外專家將目光轉(zhuǎn)向了易操作、低成本的青貯加工利用技術(shù)［8?10］。青貯技術(shù)在我國對非常規(guī)飼料資源運(yùn)用較多，而作為青貯原料，非常規(guī)飼料存在可溶性碳水化合物含量低和緩沖能值高等問題［11］，從而導(dǎo)致其常規(guī)青貯難以成功。在這種情況下為保證青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)，可考慮應(yīng)用青貯添加劑。常用的青貯添加劑有乳酸菌類添加劑、甲酸和糖蜜等。其中糖蜜在國外青貯中早已廣泛應(yīng)用［5］，其添加主要是為了在缺乏可溶性糖的飼料（如豆科牧草）進(jìn)行青貯發(fā)酵時，能增加乳酸菌生長所需的有效能的供應(yīng)［12］。青貯菌劑（silage inoculants bacteria）近年來在我國應(yīng)用較廣，是專門用于飼料青貯的一類微生物添加劑，由1 種或1 種以上乳酸菌、酶和一些活化劑組成，因其無污染、使用方便、對農(nóng)用機(jī)械無腐蝕而優(yōu)于化學(xué)添加劑（如添加氨水、甲酸、丙酸等）［13］。已有前者在研究添加劑對錦雞兒屬植物青貯的影響時表明，添加糖蜜等可溶性糖類物質(zhì)，可獲得發(fā)酵品質(zhì)更好的青貯飼料［14?16］。我國的青貯技術(shù)起步較晚，前人的研究又各有側(cè)重，目前小葉錦雞兒在飼用青貯加工方面尚未形成相對成熟的技術(shù)［17］。因此本研究通過比較不同生育期小葉錦雞兒的營養(yǎng)價值，綜合分析生育期及菌劑和糖蜜添加對青貯小葉錦雞兒營養(yǎng)成分含量的影響，并利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法篩選小葉錦雞兒的最佳青貯加工技術(shù)，以期為錦雞兒屬非常規(guī)粗飼料的進(jìn)一步開發(fā)和利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于科爾沁沙地東南部奈曼旗境內(nèi)，地理位置42°55′N、120°42′E，海拔約為360 m，地處中國內(nèi)蒙古東部大陸性季風(fēng)與非季風(fēng)氣候的過渡區(qū)，屬于北溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候［18］。年均氣溫5. 8～6. 4 ℃，一年中5?9 月是日均氣溫≥10 ℃最集中的時期。年降水量一般在310～500 mm，蒸發(fā)能力是降水量的6～7 倍，年內(nèi)降水分配極不平均，6?8 月降水可占全年降水的70% 以上。土壤以風(fēng)沙土為主，優(yōu)勢植物以多年生灌木小葉錦雞兒，半灌木差不嘎蒿（Artemisia halodendron）以及多年生草本黃蒿（Artemisia scoparia）等沙生植物為主［19］。

1. 2 試驗材料及設(shè)計

本研究選取2018 年冬季平茬的小葉錦雞兒為試驗材料。采用三因素完全隨機(jī)設(shè)計，A因素為生育期，設(shè)3 個水平，A1：花期，A2：果期，A3：生長季末期。B 因素為菌劑［20］（植物乳桿菌、戊糖片球菌，添加比例為4∶1，添加量>活菌數(shù)100 萬CFU?g?1），設(shè)4 個添加水平，B0：不添加，B1：0. 02 g·kg?1，B2：0. 04 g·kg?1，B3：0. 06 g·kg?1。C 因素為糖蜜，設(shè)兩個添加水平，C0：不添加，C1：10 g·kg?1。以青貯前3 個生育期樣品為對照，分別為CK1、CK2、CK3。共27個處理，每個處理3個重復(fù)。

1. 3 試驗方法

分別于2019 年6 月中旬（花期）、7 月中旬（果期）和8 月中旬（生長季末期）收割基莖粗細(xì)基本一致的小葉錦雞兒枝條約70 kg，用揉搓機(jī)加工至無明顯莖稈。取適量樣品稱重后60 ℃烘至恒重，測定樣品莖葉含水量。采用袋裝密封青貯發(fā)酵技術(shù)［21?22］。添加菌劑前，先將復(fù)合青貯菌劑用溫水溶解，并常溫放置2～3 h 活化。每個處理稱取樣品2. 5 kg，將配置好的菌劑溶液和糖蜜溶液均勻地噴灑在稱取的樣品上，攪拌均勻，并控制樣品含水量至60%～65%，裝入真空袋，對照噴施等量水。封口時先在真空袋封口處涂抹凡士林，然后進(jìn)行密封，抽出空氣，最后將裝好的青貯袋用黑色塑料布包裹進(jìn)行青貯發(fā)酵，60 d 后取樣測定營養(yǎng)成分。

1. 4 營養(yǎng)成分測定方法

采用GB/T6432-94 凱氏定氮法測定粗蛋白（crude protein，CP）［23］；采用GB/T6433-2006 索氏脂肪抽提法測定粗脂肪（crude fat，EE）［23］；采用GB/T6434-2006 酸堿洗滌法測定粗纖維（crude fiber，CF）［23］；采用GB/T6438-2007 高溫灼燒法測定粗灰分（crude ash，Ash）［23］；采用差減法（飼料中營養(yǎng)成分的總和為100%）測定無氮浸出物（nitrogen free extract，NFE）［23］；采用GB/T6437-2002 高錳酸鉀法（仲裁法）測定鈣（calcium，Ca）［24］；采用GB/T6437-2002 鉬黃分光光度法測定磷（phosphorus，P）［24］。按照《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 0805-2006》（飼料中酸性洗滌木質(zhì)素測定方法）測定酸性洗滌木質(zhì)素（acid detergent lignin，ADL）。

1. 5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016 軟件進(jìn)行初步處理，采用SPSS 26. 0 軟件對不同生育期小葉錦雞兒青貯前及不同青貯處理后營養(yǎng)成分的顯著性差異進(jìn)行了多元方差分析，采用Duncan’s 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較（P<0. 05）。應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度理論［25］，以各處理小葉錦雞兒的營養(yǎng)成分指標(biāo)為基礎(chǔ)，對本試驗中27 種處理進(jìn)行綜合評價。把所有參試處理看成一個灰色系統(tǒng)，而每一種處理是該系統(tǒng)中的一個因素。根據(jù)青貯目標(biāo)和生產(chǎn)實際需要，把各處理營養(yǎng)成分指標(biāo)的最佳值結(jié)合起來，構(gòu)成一個理想的“參考處理”。以“參考處理”各個營養(yǎng)成分指標(biāo)為參考數(shù)列，記作Xo，以參試處理各營養(yǎng)成分指標(biāo)為比較數(shù)列，記作Xi(i= 1，2，3，…，n)，n為營養(yǎng)成分指標(biāo)數(shù)，且X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(n)}，Xi={Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，…，Xi(n)}，計算參試處理與“參考處理”之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)εi(k)與等權(quán)關(guān)聯(lián)度γi。由于各營養(yǎng)成分指標(biāo)相對重要程度不同，在評價各處理的優(yōu)劣時還應(yīng)根據(jù)其重要程度賦予不同的權(quán)重（ωi），并以加權(quán)關(guān)聯(lián)度γ'i對各處理進(jìn)行評價。根據(jù)γ'i的大小，可評價各處理的優(yōu)劣，γ'i越大，表明該處理與“參考處理”的相似程度越高，反之則越低。同理對3個生育期小葉錦雞兒青貯前的營養(yǎng)價值進(jìn)行綜合評價，根據(jù)γ'i的大小，可評價各生育期小葉錦雞兒青貯前的營養(yǎng)價值高低，γ'i越大，表明該生育期小葉錦雞兒青貯前的營養(yǎng)價值越高，反之則越低。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同生育期小葉錦雞兒青貯前的營養(yǎng)成分

除P 含量外，其他營養(yǎng)成分含量在不同生育期之間存在顯著差異（P<0. 05）。其中CF 含量呈先升高后降低趨勢，在生長季末期降至最低（P<0. 05），而CP、Ash 和EE 含量變化與其完全相反，呈先下降后上升趨勢，均在果期顯著低于其他生育期（P<0. 05）。隨生育期推移，NFE、ADL 和Ca 含量增加，生長季末期顯著高于花期和果期（P<0. 05）（圖1）。各生育期小葉錦雞兒青貯前的營養(yǎng)價值大小順序為：生長季末期>花期>果期（表1），與表3中三者排序結(jié)果一致。

表1 各生育期的加權(quán)關(guān)聯(lián)度及其排序Table 1 Weighting association and its order of each growth period

圖1 不同生育期小葉錦雞兒青貯前的營養(yǎng)成分Fig. 1 Nutrient content of C. microphylla at different growth periods before silage

2. 2 小葉錦雞兒青貯后的營養(yǎng)成分

2. 2. 1 菌劑和糖蜜對營養(yǎng)成分的影響 方差分析表明（表2），菌劑對花期Ca 含量及生長季末期EE 和Ca 含量存在極顯著影響（P<0. 01），對花期P 含量、果期EE、CF 和NFE 含量及生長季末期P 含量存在顯著影響（P<0. 05），對其他營養(yǎng)成分無顯著影響（P>0. 05）；糖蜜對花期CF、Ash、NFE 和P 含量、果期EE含量及生長季末期P 含量存在極顯著影響（P<0. 01），對花期EE 含量、果期NFE 含量及生長季末期CP 含量存在顯著影響（P<0. 05），對其他營養(yǎng)成分無顯著影響（P>0. 05）；菌劑和糖蜜的交互作用極顯著影響花期EE 含量（P<0. 01），同時顯著影響花期及生長季末期P含量（P<0. 05），但對其他營養(yǎng)成分無顯著影響（P>0. 05）。

表2 菌劑和糖蜜的方差分析Table 2 Variance analysis of silage inoculants bacteria and molasses（F value）

2. 2. 2 不同青貯處理間營養(yǎng)成分的差異 在花期，除B1＋C0、B2＋C0和B0＋C1外，其他處理的EE 含量均顯著低于CK1（P<0. 05）；所有糖蜜添加處理的Ash 含量均較高，而CF 含量均較低，且兩者含量均隨菌劑添加量增大而降低，但不同菌劑添加量間差異不顯著（P>0. 05）；各青貯處理的NFE 含量較CK1均有顯著提高（P<0. 05），其中B3＋C1處理效果最好，提高了6. 39%；不同青貯處理間P 含量差異較小，僅B2＋C1和B3＋C1處理與CK1存在顯著差異（P<0. 05）；B2＋C0、B1＋C1和B2＋C1處理的Ca 含量顯著低于其他處理（P<0. 05），含量為0. 97%～1. 01%；各青貯處理的CP 和ADL 含量較CK1均無顯著變化（P>0. 05），其中B2＋C0處理的CP 含量最高，達(dá)13. 64%，B1＋C1的ADL 含量最低，為13. 89%（圖2）。

在果期，各青貯處理的Ash 含量較CK2均有顯著升高（P<0. 05），而CF 和ADL 含量較CK2均有顯著降低（P<0. 05），但不同青貯處理間均無明顯差異，其中B2＋C0處理的ADL 和CF 含量最低，B0＋C0處理的Ash 含量最高；不同青貯處理間P 含量差異不顯著（P>0. 05），其中除B0＋C0和B1＋C1外的其他處理均顯著高于CK2（P<0. 05）；各青貯處理的CP 含量較CK2均有升高，其中B3＋C1最高，顯著升高了6. 43%（P<0. 05）；添加菌劑但不添加糖蜜處理的EE 含量均較高，但不同菌劑添加量間無顯著差異（P>0. 05）；Ca 含量的變化幅度較小，僅B0＋C0和B1＋C0處理與CK2存在顯著差異（P<0. 05）；B2＋C0和B2＋C1處理的NFE 含量顯著高于CK2（P<0. 05），分別為28. 16% 和29. 37%（圖2）。

在生長季末期，各青貯處理間Ash、CF 和NFE 含量差異不顯著（P>0. 05），但均與CK3存在顯著差異（P<0. 05），其中菌劑和糖蜜均添加處理的NFE 含量較低；所有糖蜜添加處理的Ca 含量均較高，且隨菌劑添加量的增加而升高，但不同菌劑添加量間無顯著差異（P>0. 05）；隨著菌劑和糖蜜添加量的增加，CP 和P 含量變化穩(wěn)定，表明菌劑和糖蜜對CP 和P 含量無顯著作用（P>0. 05）；各青貯處理間ADL 含量差異不顯著（P>0. 05），其中僅B1＋C0處理顯著低于CK3（P<0. 05）；除B1＋C0外，其他青貯處理的EE 含量均顯著高于CK3（P<0. 05），其中B3＋C1最高，較CK3提升了1. 47%（圖2）。

圖2 不同青貯處理后小葉錦雞兒營養(yǎng)成分Fig. 2 Nutrients contents of C. microphylla under different silage treatments

2. 3 最佳青貯加工技術(shù)的篩選

由公式（3）計算各營養(yǎng)成分指標(biāo)權(quán)重：ωCP＝0. 1372、ωNFE＝0. 1216、ωCF＝0. 1361、ωADL＝0. 1265、ωEE＝0. 1126、ωAsh＝0. 1292、ωP＝0. 1264、ωCa＝0. 1105，判斷出各營養(yǎng)成分指標(biāo)在小葉錦雞兒最佳青貯加工技術(shù)綜合評價篩選中的作用大小排序為CP>CF>Ash>ADL>P>NFE>EE>Ca。由表3 可看出，A2＋B1＋C0（果期、添加菌劑0. 02 g·kg?1，但不添加糖蜜）的加權(quán)關(guān)聯(lián)度最大，較CK1、CK2和CK3分別高出0. 2233、0. 2654 和0. 1056，為小葉錦雞兒的最佳青貯加工技術(shù)。

表3 各參試處理的加權(quán)關(guān)聯(lián)度及其排序Table 3 Weighting association and its order of each treatment

3 討論

3. 1 生育期對小葉錦雞兒營養(yǎng)價值的影響

大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為隨著生育期的推移，植株逐漸老化，CP 含量會逐漸下降，而CF 含量會逐漸上升［27］。本試驗中，小葉錦雞兒兩者含量的變化趨勢僅在生長季末期與其相反，這與許冬梅等［28］的研究結(jié)果中錦雞兒的CP 含量在果后營養(yǎng)期會有所升高，而CF 含量在開花?結(jié)果期最高相似。一些學(xué)者認(rèn)為這是由于不同研究人員采集的樣本中新生枝條或老枝條所占比重不同［29］。本研究的試驗材料選取自前一年冬季平茬的小葉錦雞兒，已消除生長年限對枝條營養(yǎng)成分的影響，故認(rèn)為該試驗結(jié)果尚待進(jìn)一步的研究與討論。各生育期小葉錦雞兒青貯前的營養(yǎng)價值大小排序為：生長季末期>花期>果期，與CP 和CF 含量的變化密切相關(guān)，證明CP 和CF 在排序中作用較大。從花期至生長季末期，屬于纖維性物質(zhì)的ADL 含量逐漸增加，這與植株細(xì)胞壁成分逐漸增多，莖葉木質(zhì)化程度加深有關(guān)［27］。Ca 含量因其不易移動性［29］，隨植株生長而增加。P 和NFE 含量因果實成熟［30］而有所增加。Ash和EE 含量的變化分別與礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的分配移動性和為適應(yīng)氣溫下降而貯藏更多能量物質(zhì)有關(guān)［31］，所以兩者均呈高?低?高的變化趨勢。

3. 2 菌劑和糖蜜對小葉錦雞兒營養(yǎng)價值的影響

菌劑在果期和生長季末期對小葉錦雞兒青貯料的營養(yǎng)成分影響較大，而糖蜜在花期影響較大?？赡苁且驗樾∪~錦雞兒在花期糖蜜含量較低，缺乏發(fā)酵底物，而在果期生長繁茂［28］及在生長季末期發(fā)育成熟，營養(yǎng)物質(zhì)豐富［32］，含有大量的糖類物質(zhì)，為微生物發(fā)揮作用提供了良好的環(huán)境，保證了乳酸菌等青貯有益菌的生長代謝與繁殖［33?35］。菌劑和糖蜜幾乎不存在交互作用，可能與兩者作用方向不同有關(guān)［36］，加糖主要是提供充足的發(fā)酵底物，而加菌劑主要是消耗底物，加快形成酸性的環(huán)境。隨著菌劑添加量的增加，營養(yǎng)成分含量無明顯變化規(guī)律，表明只有適宜的菌劑添加量才能夠保證青貯小葉錦雞兒的品質(zhì)，這與于浩然等［37］添加過量和少量的甲酸添加劑都不能保證苜蓿（Medicago sativa）的品質(zhì)的研究結(jié)果相似。不同生育期小葉錦雞兒青貯后的各營養(yǎng)成分含量較青貯前變化顯著，但其無明顯變化規(guī)律。例如EE 和Ash 含量在果期較對照顯著下降，而在其他生育期較對照顯著上升，NFE 含量的變化又與其完全相反，表明在選擇適宜青貯添加劑時要考慮生育期的影響，這與李菲菲等［38］的研究結(jié)果苜蓿青貯在不同刈割茬次和生育期發(fā)酵品質(zhì)差異較大相似。

3. 3 最佳青貯加工技術(shù)的評價

經(jīng)A2＋B1＋C0（果期、添加菌劑0. 02 g·kg?1，但不添加糖蜜）處理后，小葉錦雞兒CP、EE、NFE 和Ash 含量較青貯前各生育期樣品均有提高，分別為15. 67%、2. 08%、28. 16% 和5. 59%，CF 和ADL 含量均有下降，分別為40. 65% 和11. 83%。與王玉魁等［39］研究的沙生灌木花棒（Hedysarum scoparium）、羊柴（Hedysarum scoparium）、梭梭（Haloxylon ammodendron）和沙拐棗（Calligonum mongolicum）及沙區(qū)傳統(tǒng)飼料沙竹（Psammochloa villoa）、蘆葦（Phragmites communis）、玉米（Zea mays）秸稈、小麥（Triticum aestivum）秸稈和米糠相比，其CP、CF 和Ash含量均處于較高水平。王亮［40］的研究結(jié)果表明錦雞兒屬植物的適宜刈割利用時期為7?9 月，本研究篩選結(jié)果在果期（7 月中旬）對小葉錦雞兒進(jìn)行青貯加工最佳與其相符。本試驗中，最佳菌劑添加量為0. 02 g·kg?1，可能是原材料小葉錦雞兒自身的緣故，適宜的添加量即可滿足其青貯的需要。根據(jù)權(quán)重比較可知，在評價各處理的營養(yǎng)成分指標(biāo)中，CP 的權(quán)重最高，是間接反映小葉錦雞兒青貯飼料營養(yǎng)價值的主要因子之一。主要是因為CP 是畜禽日糧中最主要的物質(zhì)之一和生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，且豆科錦雞兒屬植物本身CP 含量較高［40］。

4 結(jié)論

各生育期小葉錦雞兒青貯前的營養(yǎng)價值大小排序為：生長季末期>花期>果期。菌劑和糖蜜均對青貯小葉錦雞兒的營養(yǎng)成分有顯著影響，但影響大小隨生育期推移而變化，其中菌劑在果期和生長季末期對其影響較大，而糖蜜在花期對其影響較大，兩者幾乎不存在交互作用。小葉錦雞兒的最佳青貯時期為果期，添加菌劑0. 02 g·kg?1，但不添加糖蜜為最佳青貯技術(shù)措施。采用此青貯加工技術(shù)可使小葉錦雞兒營養(yǎng)價值明顯提升，其中CP、EE、NFE 和Ash 含量較青貯前各生育期樣品均有提高，分別為15. 70%、1. 79%、28. 16% 和5. 40%，CF 和ADL含量均有下降，分別為40. 65% 和11. 83%。本研究表明準(zhǔn)確控制小葉錦雞兒青貯原料的收獲期及青貯添加劑的種類和用量可提高其營養(yǎng)價值，也為其飼用青貯加工及資源化利用提供了理論和技術(shù)支撐。