甜高粱青貯加工技術及其在反芻動物中的應用

賈 鵬,王文丹,吳天佑,蘇衍菁

(光明牧業(yè)有限公司，上海 200436)

作為畜牧業(yè)大國，中國的反芻動物存欄量位居世界前列，市場對飼料需求量極大。盡管自2012年中國躍居為世界第一大飼料生產(chǎn)國，飼料總產(chǎn)量高達1.94億t，占糧食總產(chǎn)量36%，但仍不能滿足市場需求[1]。青貯飼料是反芻動物的重要飼料來源，其中玉米青貯因適口性好、營養(yǎng)價值全面而最受歡迎，消耗量最大。然而玉米需水量較多，對土地條件要求較高。在中國部分地區(qū)，土地資源較少，干旱缺水及山地面積較多，且在西北、東北、華北及濱海地區(qū)等17個省區(qū)分布有數(shù)千萬公頃的鹽堿地，這些地方均不適于玉米的栽培，這在一定程度上制約了飼料的生產(chǎn)。甜高粱是一種良好的粗飼料來源，它能夠適應干旱及濕潤條件，耐鹽堿且具有需水量低、生物產(chǎn)量高和含糖量高等優(yōu)點。在這些條件惡劣的地方推廣種植甜高粱，并將其用于制作青貯，替換玉米青貯，能夠節(jié)約水資源、提高土地資源利用率，緩解飼料資源匱乏問題。

1 甜高粱簡介

甜高粱起源于非洲，是粒用高粱的一個變種，屬于C4植物，具有較高的光合作用效率。與玉米相比，甜高粱具有較高的生物產(chǎn)量、含糖量、耐受鹽濃度及較低的需水量。因此，甜高粱的抗逆性較強，能夠適應鹽堿、干旱、貧瘠、高溫等環(huán)境。在中國東部及西部均適宜種植[2-3]，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

甜高粱擁有較多的品種，并且不同品種的生物學性狀具有較大的差異。甜高粱生育期為90～170 d，株高為200～435 cm，千粒重為15～35 g，穗粒重為20～70 g。飼草的營養(yǎng)成分是衡量其飼用價值的重要指標，在甜高粱的整個生長期，干物質(zhì)(DM)含量為12.15%～38.21%，糖錘度為3.56%～18.03%，粗蛋白(CP)含量為4.12%～10.39%，粗脂肪(EE)含量為1.04%～3.11%，粗灰分(Ash)含量為3.79%～7.53%，中性洗滌纖維(NDF)含量為46.42%～68.09%，酸性洗滌纖維(ADF)含量為26.39%～37.56%，半纖維素含量為19.27%～32.06%，木質(zhì)素含量范圍為2.13%～4.91%，無氮浸出物(NFE)含量為44.76%～62.55%[4]。甜高粱的糖分主要由蔗糖、葡萄糖和果糖組成，含量分別為60.2 g/kg、23.4 g/kg和18.8 g/kg[5]。

然而甜高粱作為飼料時具有以下弊端：具有抗營養(yǎng)因子作用的單寧含量較多；含有較高的醇溶蛋白；含有較低的賴氨酸和蛋氨酸，蛋白品質(zhì)較低。單寧對瘤胃微生物有抑制的作用，可能影響瘤胃發(fā)酵和飼料降解[6]，若其含量超過DM含量的2%時，將顯著降低植株飼用價值[7]；若超過5%時，將影響適口性和消化率，從而降低動物生產(chǎn)性能[8]。但適量的單寧能夠降低瘤胃微生物對蛋白質(zhì)的降解，提高小腸中飼糧蛋白的含量，有利于提高氮的利用率。高粱中的單寧含量差異較大，在0.03%～2.3%之間[9]，應選用低單寧含量的品種或通過品種選育降低單寧含量。

2 甜高粱青貯的營養(yǎng)特點

在青貯過程中乳酸菌的生長有助于減少營養(yǎng)物質(zhì)的損耗。甜高粱中含有較高的糖分，可為乳酸菌生長提供足夠的能量底物，并且甜高粱可溶性碳水化合物含量高、緩沖能值低、pH下降快，這些均有利于青貯的制作。Rowghani[10]分別對0、30、60、90和120 d青貯時間的甜高粱進行化學成分檢測，發(fā)現(xiàn)甜高粱青貯后顯著增加了DM、可溶性粗蛋白、灰分和ADF含量，顯著降低了泌乳凈能、有機物(OM)消化率和CP含量，隨著青貯期的延長，氨態(tài)氮(NH3-N)、乳酸、乙酸、乙醇濃度和出水量顯著增加，乳酸濃度高于其他發(fā)酵酸，青貯時間長短對CP含量沒有影響，在青貯甜高粱中未檢測到丙酸和丁酸，表明青貯時間的延長改變了甜高粱青貯的特征，盡管具有很強的酸性條件，但厭氧活動一直持續(xù)到試驗結(jié)束(青貯120 d)。因此，即使不用添加劑也可維持4個月內(nèi)的甜高粱青貯飼料的質(zhì)量，說明甜高粱可以作為青貯原料。

王建等[11]研究表明，青貯后的甜高粱，OM、CP含量顯著降低，NDF、ADF和Ash顯著升高，Ca、P含量無差異；與玉米青貯相比，甜高粱青貯pH更高，且具有較高的DM、Ash、ADF和Ca含量，較低的OM、CP和P含量，而NDF無差異。侯明杰[12]研究表明甜高粱青貯的DM、含糖量、Ash和NFE含量均高于玉米青貯，CP含量與玉米青貯相近，甜高粱(考利)青貯EE含量(3.3%)高于玉米青貯，甜高粱(大力士)青貯比玉米青貯擁有更高的Ca、P、K、Cu含量，并且具有更合理的Ca/P值。二者研究中的甜高粱青貯CP和P含量具有差異，國外研究中也出現(xiàn)類似結(jié)果[13-14]。與玉米青貯相比，有研究表明甜高粱青貯NDF和ADF含量高于玉米青貯[15]，但Gul等[13]發(fā)現(xiàn)含量與玉米青貯相似。研究表明，目前關于甜高粱青貯后的營養(yǎng)成分變化有較大的分歧，可能與甜高粱品種和環(huán)境因素有關。

3 甜高粱青貯加工技術

3.1 收割時間

飼草在不同生長時期產(chǎn)量和營養(yǎng)成分差異較大，刈割時期將影響飼草青貯品質(zhì)的好壞及養(yǎng)分含量的高低。甜高粱用作青綠飼料時，一年可以刈割兩次，但作為青貯飼料時，一年適合刈割一次。甜高粱在灌漿期、乳熟期和完熟期整株的DM產(chǎn)量、籽食產(chǎn)量以及營養(yǎng)成分不同，乳熟期DM產(chǎn)量最高(18.0 t·hm-2)，完熟期籽食產(chǎn)量最高(6.402 kg·hm-2)，但完熟期的粗纖維含量最高，綜合分析，甜高粱適合在乳熟晚期制作青貯[16]。徐富強等[17]對武威地區(qū)甜高粱的最佳青貯時間進行了研究，結(jié)果表明隨著生長期的延長，NDF、ADF及粗纖維含量逐漸增加，CP含量先降低再增加再降低，鮮草產(chǎn)量和含糖量先升高再降低。對甜高粱的產(chǎn)量和營養(yǎng)含量綜合分析表明，在120～135 d時鮮重較高，株高為2.4 m，水分為77.43%，此時總糖含量最高(28.20～29.29 g/100 g)，CP含量較高(6.99～8.34 g/100 g)，NDF和ADF較低，本階段為制作甜高粱青貯的最佳時期[17]。刈割時間的選擇對飼草質(zhì)量非常重要，要因地制宜選擇合適刈割時間，除營養(yǎng)成分外還需考慮環(huán)境因素，應選在下霜之前刈割從而避免霜凍造成糖分下降。

有研究表明，在美國分別于4月15日、5月15日和6月15日播種甜高粱，其中6月15日播種的甜高粱莖桿產(chǎn)量和糖產(chǎn)量最低，其他兩個時間的甜高粱產(chǎn)量相同[18]。因此，還需選擇合適的播種時間。甜高粱一般選在春季播種，在中國北方的最適播種期為4月至5月上旬，但在美國亞拉巴馬北部和密西西比地區(qū)最佳播種期為4月至5月中旬，總之5 cm土壤溫度在12-13 ℃時為適宜播種期[19]。

3.2 青貯操作

甜高粱粉碎長度在2～3 cm為宜，收割后應立即青貯，否則將造成乳酸菌產(chǎn)酸及產(chǎn)氣，影響青貯品質(zhì)。將甜高粱均勻地裝填于青貯窖，同時進行壓實。裝填完成后立即用塑料膜封窖，再用沙袋或輪胎等重物均勻壓住塑料膜，防止空氣和雨水進入窖內(nèi)。為提高青貯效果，可進行混合青貯或添加青貯添加劑。

3.3 混合青貯

混合青貯是指在滿足青貯條件下，將2種或2種以上青貯原料混合儲存后制成的青貯?；旌锨噘A具有營養(yǎng)成分含量豐富及有利于乳酸菌生長等優(yōu)點，可提高青貯品質(zhì)。雒瑞瑞[20]將甜高粱(含量為60%)和馬鈴薯莖葉(含量為40%)進行混合青貯，開展綿羊瘤胃發(fā)酵試驗發(fā)現(xiàn)，與甜高粱青貯相比，混合青貯顯著提高了總產(chǎn)氣量并降低了甲烷產(chǎn)量，有利于瘤胃微生物發(fā)酵、飼糧能量利用和大氣環(huán)境保護。韓潤英等[21]研究表明甜高粱和全株玉米混合青貯有助于解決甜高粱青貯的低淀粉問題，并提高玉米青貯的總糖含量，改善適口性，使營養(yǎng)更加全面。

3.4 青貯添加劑

3.4.1 甲酸 青貯時充足的糖分有利于乳酸菌的生長，從而提高乳酸含量，甜高粱的高糖分是其制作青貯的優(yōu)勢。有研究表明向甜高粱青貯中添加0.5%的甲酸可保留較多的可溶性糖，也有效提高青貯DM回收率、CP含量，降低Ash含量和NH3-N/總氮值；通過體外產(chǎn)氣試驗進一步研究表明，添加甲酸能夠降低甲烷產(chǎn)量，提高發(fā)酵速率和快速發(fā)酵部分產(chǎn)氣量[22]。

3.4.2 青貯生物制劑 青貯生物制劑由1種或1種以上益生菌、酶或活化劑組成，可通過調(diào)節(jié)青貯飼料微生物區(qū)系來提高營養(yǎng)物質(zhì)保存率。王憲舉等[23]研究表明，乳酸菌顯著降低了甜高粱青貯的pH，使乳酸含量提高了10%以上，并且顯著提高了總酸含量。岳麗等[24]研究表明，向甜高粱秸稈中添加青貯生物制劑后，顯著降低了pH和提高了總酸含量，降低了粗纖維含量和提高了總糖含量，還可降低總糖、還原糖的下降速率以及減少蛋白質(zhì)的損失；莖葉結(jié)構(gòu)完整度是青貯飼料品質(zhì)的重要指標，試驗中青貯生物制劑能夠更好地保持莖葉結(jié)構(gòu)，表明添加青貯生物制劑有利于提高甜高粱青貯的品質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)的保存率。

4.4.3 尿素和糖蜜 甜高粱中的蛋白含量較低，在青貯發(fā)酵過程中，如果時間過長，下層青貯飼料溫度較高，會導致部分蛋白失活。添加尿素可以增加氮濃度，但要充分利用可溶性蛋白質(zhì)，同時還需要補充足夠的水溶性碳水化合物。最常用的是糖蜜，它能增加DM濃度、發(fā)酵速率和乳酸產(chǎn)量。在干旱地區(qū)甜高粱青貯中的應用表明，添加尿素后，增加了CP含量、乳酸、NH3-N濃度和pH，但降低了非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量；添加糖蜜增加了DM含量、水溶性碳水化合物含量、非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量、pH和DM體外消化率，降低了NDF、ADF、乙酸和乙醇含量；同時添加尿素和糖蜜后，改善了DM消化率、蛋白質(zhì)等級和發(fā)酵性能，在干旱條件下具有替代玉米青貯的潛力[25]。

4 甜高粱青貯在反芻動物中的應用

4.1 在奶牛中的應用

Hedayatipour等[26]研究表明，在奶牛日糧中，用甜高粱青貯分別替代33.3%、66.6%和100%干物質(zhì)基礎的玉米青貯后，各組間產(chǎn)奶量及乳成分沒有差異。Amer和Mustafa[27]選用荷斯坦泌乳牛作為試驗動物，其日糧精粗比為5:5，飼糧中的玉米青貯或甜高粱青貯占粗飼料的70%，結(jié)果表明甜高粱青貯降低了產(chǎn)奶量，但兩組采食量、4%乳脂率校正奶產(chǎn)量和飼料效率相似；甜高粱青貯增加了乳脂率和總固體含量，降低了乳糖率、非脂肪乳固體率和尿素氮含量。Hedayatipour等[26]還表明，各組間的DM、CP、NDF和ADF的攝入量沒有顯著差異，但添加甜高粱青貯組的這些養(yǎng)分消化率低于玉米青貯組；降低了總揮發(fā)性脂肪酸含量，但瘤胃pH和NH3-N濃度各組間沒有差異；取代100%玉米青貯組顯著延長了反芻時間，證明甜高粱青貯可以替代玉米青貯?？梢姡m然甜高粱DM、CP、NDF和ADF的消化率不及玉米青貯，但對產(chǎn)奶量和乳品質(zhì)沒有不利影響，對采食量和營養(yǎng)成分攝入量也沒有影響。在奶牛飼糧中可以使用甜高粱青貯。

4.2 在肉牛中的應用

Adewakun等[28]通過給斷奶肉牛飼喂甜高粱青貯，發(fā)現(xiàn)平均日增重組間沒有顯著差異。Felix等[29]研究表明，飼喂平均體重為248.8±12.3 kg的生長育肥牛甜高粱青貯后，平均日增重和胴體重與玉米青貯組相比，也未出現(xiàn)顯著差異。從生長性能看，甜高粱青貯沒有不利影響。在斷奶肉牛試驗中還發(fā)現(xiàn)[28]，甜高粱青貯對DM表觀消化率沒有顯著影響，但提高了OM、CP、EE和總能消化率，NDF和ADF消化率組間無差異，但具有較高的纖維素和半纖維素消化率，保留了更多的氮，甜高粱青貯可以取代犢牛飼糧中的玉米青貯，但甜高粱品種間具有差異。

以上研究表明，與玉米青貯相比，甜高粱青貯對肉牛生長性能沒有影響，但提高了OM、CP、EE、總能消化率、纖維素和半纖維素消化率，有利于氮的利用，甜高粱青貯可以飼喂肉牛。

4.3 在羊中的應用

張霞等[30]研究表明，甜高粱青貯組肉羊平均日采食量和日增重極顯著低于玉米青貯組。用甜高粱秸稈完全取代玉米秸稈也不利于羔羊育肥，但取代50%玉米秸稈時，顯著提高了羔羊日增重[31]。李春宏等[32]研究表明，甜高粱青貯+400 g精料組與甜高粱青貯+200 g精料組和玉米青貯+400 g精料組相比，均顯著提高了日采食量和日增重。對羊只生長性能的作用不一致，可能與日糧組成有關。動物對飼料的營養(yǎng)物質(zhì)消化利用率影響著自身生長，付曉悅等[33]選用杜泊羊和小尾寒羊自由采食甜高粱青貯或玉米青貯，甜高粱青貯顯著降低了糞氮損失率，甜高粱青貯組DM消化率、OM消化率、氮存留率和養(yǎng)分攝入量均顯著低于玉米青貯組，組間NDF和ADF消化率無差異，表明甜高粱青貯可以飼喂肉羊，但氮存留率低，所以當甜高粱青貯飼喂比例較大時，應當降低非蛋白氮含量及補充可利用蛋白和可溶性碳水化合物含量。

血清指標能夠反映動物的健康情況，張霞等[30]的研究表明，甜高粱青貯組隨著時間延長，血清超氧化物歧化酶活性顯著增加，并且杜泊羊甜高粱青貯組的血清總抗氧化能力具有相同變化趨勢，但各組的血清總膽固醇含量在試驗結(jié)束時高于開始時，90 d甜高粱青貯組血清β-羥基丁酸含量顯著低于玉米青貯組，甜高粱青貯組的血清谷草轉(zhuǎn)氨酶活性顯著低于玉米青貯組，甜高粱青貯有利于提高肉羊的抗氧化能力和肉羊的肝臟健康，防止“高血脂”及機體酮癥酸中毒等疾病的發(fā)生。飼喂小尾寒羊甜高粱青貯后表明[34]，與玉米青貯組相比，瘤胃pH值無差異，甜高粱青貯組瘤胃液NH3-N濃度顯著高于玉米青貯組，對瘤胃內(nèi)環(huán)境的影響不同于玉米青貯。Felix[35]選用12只平均體重為47.3 kg的薩?？烁嵫蜷_展消化代謝試驗，結(jié)果表明飼喂布蘭德斯甜高粱青貯的羔羊ADF消化率顯著高于飼喂谷物高粱青貯或泰斯甜高粱青貯的羔羊，血漿尿素氮顯著高于飼喂泰斯甜高粱青貯羔羊，瘤胃NH3-N濃度顯著高于飼喂谷物高粱青貯或泰斯甜高粱青貯的羔羊，不同的甜高粱品種具有不同的飼喂效果。

甜高粱青貯飼喂羊只研究表明，與其他粗飼料結(jié)合使用或飼喂適量的精料可提高飼喂效果。當飼喂比例較大時，應當降低非蛋白氮含量及補充可利用蛋白和可溶性碳水化合物含量。甜高粱青貯有利于羊只肝臟健康，并且可預防“高血脂”及機體酮癥酸中毒等疾病的發(fā)生。不同品種甜高粱的青貯具有不同的飼喂效果。

6 小 結(jié)

甜高粱可以作為青貯原料，但不同品種間青貯品質(zhì)差異較大。種植及收割時間對青貯品質(zhì)具有影響，通過混合青貯或添加青貯添加劑能夠提高甜高粱青貯的品質(zhì)。在反芻動物中的應用結(jié)果說明甜高粱青貯可以安全地用于飼喂牛羊，通過與玉米、苜蓿等粗飼料混合飼喂可提高效果。在應用中，須明確適宜當?shù)貧夂颦h(huán)境的種植和收割時間，篩選出青貯性能最佳的甜高粱品種，通過添加青貯添加劑提高青貯品質(zhì)。