混合比例和添加劑對象草和全株玉米混合青貯品質(zhì)的影響

胡遠彬，梁小玉，易 軍，關 皓，張 靚，張俊梅，孟元華，季 楊

（1. 四川省畜牧科學研究院, 四川 成都 610066；2. 西南民族大學 四川 成都 610041；3. 合江縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,四川 瀘州 646200；4. 涼山州農(nóng)業(yè)科教中心, 四川 西昌 615000）

青貯是我國南方多雨地區(qū)長期保存青綠飼料并為家畜提供優(yōu)質(zhì)飼草料的有效方法之一。象草(Pennisetum purpureum)是熱帶和亞熱帶地區(qū)普遍栽培的多年生暖季型牧草，具有生長速度快、生物產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富等優(yōu)點[1]，已在我國南方廣泛種植，被用作草食動物尤其是反芻動物的粗飼料及規(guī)?；B(yǎng)殖場糞污消納的先鋒草種，對種養(yǎng)結合、循環(huán)利用有重要推動作用。象草為保持旺盛生長以獲得高產(chǎn)，通常在種植5～6年后重新扦插一次[2]，在四川地區(qū)象草年均鮮草產(chǎn)量為150～225 t·hm-2，年可刈割3～5次，在生長旺盛的夏季鮮草產(chǎn)量可達全年50%以上，除鮮飼外還有大量結余，調(diào)制青貯料不僅可以提高象草的適口性和利用率[3]，還可緩解春冬季節(jié)粗飼料不足，利于飼草周年均衡供給。但生產(chǎn)中新鮮象草水分含量高達80%～85%，可溶性碳水化合物含量低，緩沖能值高[4]，且莖稈具有內(nèi)部多孔、外皮堅硬等物理特性，青貯制作時不易壓實[5]，導致單獨青貯效果不佳。研究表明，象草中添加乳酸菌和纖維素酶[6-7]、葡萄糖[8]、尿素[9]等添加劑能提高象草青貯品質(zhì)；與玉米(Zea mays)秸[10]、花生(Arachis hypogaea)秸[11]、稻(Oryza sativa)秸[12]等含水量低的秸稈或甘蔗(Saccharum officinarum)梢[13]等含糖量高的原料混合青貯可提高象草青貯的成功率，研究發(fā)現(xiàn)，象草與玉米秸混合比例為6∶4且添加綠汁發(fā)酵液 + 纖維素酶青貯效果最佳[10]。全株玉米是我國制作青貯飼料的主體，因其含水量適中、粗纖維含量較低、淀粉和糖類含量高[14]且自然附著乳酸菌較多而較易青貯成功，其青貯品質(zhì)優(yōu)于玉米秸稈，已成為反芻動物優(yōu)質(zhì)、高能量粗飼料來源。目前，象草與玉米混合青貯研究僅見與玉米秸稈混貯，而與全株玉米混貯研究極少。生產(chǎn)中，象草與全株玉米收獲期一致，象草利用年限長，產(chǎn)草量非常高，單獨青貯品質(zhì)不佳，全株玉米粗蛋白質(zhì)及糖類等營養(yǎng)物質(zhì)含量高于象草，二者混合青貯可提高青貯料的營養(yǎng)價值、生物產(chǎn)量及青貯成功率。因此，本研究以象草和全株玉米為原料混合青貯，探討復合微生物制劑的應用對不同比例象草和全株玉米混合青貯品質(zhì)的影響，旨在篩選出最宜象草青貯的比例，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)象草青貯飼料及象草的廣泛推廣利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

‘桂牧1號’雜交象草和‘川單26’雜交玉米均種植于四川省成都市郫都區(qū)安德鎮(zhèn)四川省畜牧科學研究院牧草試驗基地(30°51′ N， 103°47′ E)，‘桂牧1號’雜交象草株高3 m和‘川單26’全株玉米乳熟末期刈割。添加劑為復合微生物制劑(主要成分為植物乳桿菌、屎腸球菌和無水葡萄糖，活菌數(shù)5 × 109cfu·g-1，四川高福記生物科技有限公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

將刈割后的象草和全株玉米，在陰涼處凋萎使青貯原料含水量降到72%～78%時，用鍘刀將其切成2 cm左右的小段，象草和全株玉米按質(zhì)量比為10∶0、8∶2、6∶4、4∶6、2∶8、0∶10進 行 均 勻 混 合。每個混合比例由無添加劑(CK)和0.01 g·kg-1復合微生物制劑(復合制劑，活菌數(shù)為5 × 107cfu·kg-1)分別處理，混合后的樣品裝入聚乙烯真空袋，并用真空密封器(Evox-30，Orved)抽真空密封，平均袋重600 g，每個處理3個重復，室溫下發(fā)酵40 d后取樣分析。

1.2.2 測定指標和方法

感官評價：本研究依據(jù)德國農(nóng)業(yè)協(xié)會(deutche Landwirtschafts Gesellschaft, DLG)方法進行評估[15]。感官評分：如聞氣味時有芳香味、無丁酸臭味則為14分；如莖葉結構保持良好、顏色和原料相似，且烘干后呈淡褐色則均為2分。營養(yǎng)成分分析：原料及青貯飼料的干物質(zhì)(dry matter, DM)含量采用烘干法測定[16]，粗蛋白質(zhì)(crude protein, CP)含量采用FOSS 8400型全自動凱氏定氮儀測定[16]，中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)與酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)采用范氏洗滌纖維法測定[5]，可溶 性 碳 水 化 合 物(water soluble carbohydrate, WSC)用蒽酮-硫酸比色法測定[17]。發(fā)酵品質(zhì)分析：青貯料浸出液pH用pH計測定，有機酸中乳酸(lactic acid, LA)、乙酸(acetic acid, AA)、丙酸(propionic acid, PA)和丁酸(butyric acid, BA)含量采用Agilent 1100型高效液相色譜儀測定[18]，氨態(tài)氮(ammonia nitrogen, AN)含量用苯酚-次氯酸納比色法測定[17]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，SPSS 17.0軟件對營養(yǎng)成分和發(fā)酵品質(zhì)數(shù)據(jù)進行方差分析和多重比較。結果用平均數(shù) ± 標準差表示。

2 結果與分析

2.1 青貯原料營養(yǎng)成分

青貯原料中象草的DM、CP和WSC含量分別為22.01%、8.92%和8.12%，均低于全株玉米(DM、CP、WSC分別為27.94%、11.8%和15.06%)；NDF和ADF含量分別為68.76%和40.31%，均高于全株玉米(NDF和ADF分別為57.6%和31.2%)，即全株玉米營養(yǎng)價值高于象草且完全滿足青貯條件，而象草水分含量稍高一些，故將二者混合青貯以獲得高質(zhì)量的青貯料。

2.2 青貯飼料感觀評定

經(jīng)過40 d青貯后，從氣味、結構、色澤3個方面對青貯飼料進行感觀評價(表1)，無添加劑CK象草單獨青貯處理組的芳香味弱、莖葉結構保持良好、色澤呈現(xiàn)淡褐色或淡黃色、等級為2級尚好，其余11個處理組均有較強的芳香味、色澤為黃綠色，等級均為1級優(yōu)良，其中添加劑處理組的感觀評分要高于CK組，象草與全株玉米混合青貯要優(yōu)于象草單獨青貯。

表1 不同處理對青貯飼料感官評定的影響Table 1 Effects of different treatments on sensory evaluation of silage

2.3 青貯飼料營養(yǎng)成分

同一混合比例下，大部分添加劑組青貯料的DM、NDF和ADF含量較CK組低(表2)，CP和WSC均較CK組高，DM和WSC無顯著差異(P＞ 0.05)，CP、NDF和ADF為部分混合比例下差異顯著(P＜0.05)。在相同添加劑組，隨著全株玉米混合比例的增加，青貯料DM、CP和WSC含量為增加趨勢，NDF和ADF含量為降低趨勢，其中混合比例6∶4、4∶6和2∶8時在相同添加劑處理下的5個營養(yǎng)成分指標與象草單獨青貯10∶0之間差異顯著，混合比例8∶2、6∶4和4∶6在相同添加劑處理下的DM、CP、NDF和ADF與全株玉米單貯0∶10之間差異顯著，混合比例2∶8與0∶10之間僅CP和ADF差異顯著。主效應分析發(fā)現(xiàn)，混合比例對青貯飼料各營養(yǎng)成分指標均存在極顯著影響(P＜ 0.01)；添加劑對青貯飼料CP、NDF、ADF有極顯著影響(P＜ 0.01)，對WSC有顯著影響(P＜ 0.05)，對DM無顯著影響(P＞ 0.05)；雙因素間的交互作用對除DM外其他4個營養(yǎng)指標均達到極顯著水平(P＜ 0.01)。在混合比例與添加劑兩個因素中，混合比例是影響混合青貯飼料營養(yǎng)成分的主要因素。

表2 不同處理對青貯飼料營養(yǎng)成分的影響(干物質(zhì)基礎)Table 2 Effects of different treatments on nutritional components of silage (DM basis)

2.4 青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)

同一添加劑水平下，青貯料的pH、AN/TN、AA和BA隨著全株玉米混合比例的增加而降低(表3)，LA則顯著增加(P＜ 0.05)，未檢測到PA，無添加劑時，混合比例8∶2、6∶4、4∶6 和2∶8的pH、AN/TN、AA和LA與 單 貯10∶0和0∶10均 差 異 顯著；有添加劑時，混合比例8∶2、6∶4和4∶6 的pH、AN/TN、AA和LA與單貯10∶0和0∶10均差異顯著，2∶8和0∶10之間僅LA和AA差異顯著。在相同混合 比 例 下，添 加 劑 組 的LA除4∶6外 其 他 組 較CK組顯著增加，AA含量則顯著降低，大部分處理pH、AN/TN 和BA也較CK組低，且部分處理達到顯著水平，其中除10∶0的CK組外，其余處理的pH均在4.0以下，AN/TN均小于2.5%，BA均小于0.1%。綜合分析發(fā)現(xiàn)，象草與全株玉米混合比例小于8∶2時，各處理發(fā)酵品質(zhì)相對較好，且添加劑組的發(fā)酵品質(zhì)較對照組好，尤其是2∶8的添加劑組發(fā)酵品質(zhì)最好，AN/TN最低，LA含量較高，AA和BA含量均較低，且未檢測到PA。主效應分析發(fā)現(xiàn)，混合比例因素對青貯飼料各發(fā)酵品質(zhì)指標的影響均達到極顯著水平(P＜ 0.01)，添加劑因素及雙因素的交互作用對除AA外其他指標的影響均達到極顯著水平。

表3 不同處理對青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響Table 3 Effects of different treatments on fermentation quality of silage

3 討論與結論

乳酸菌是降低青貯料pH和保存青貯材料的主要菌種[19]。目前，青貯的乳酸菌添加劑一般都是植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)和其他菌劑混合添加，本研究添加劑為植物乳桿菌和屎腸球菌(Eterococcus faecium)復合微生物制劑，其中植物乳桿菌為同型發(fā)酵乳酸菌，可作為后期發(fā)酵的優(yōu)勢菌種[20]，在多花黑麥草(Lolium multiflorum)[21]、青貯大麥(Hordeum vulgare)[22]、雜交構樹(Broussonetia papyrifera)[23]等飼(草)料青貯中添加能改善青貯品質(zhì)；屎腸球菌有利于青貯飼料的初期發(fā)酵[24]，抑制青貯飼料有害菌，提高青貯飼料的青貯品質(zhì)[25]。在全株玉米青貯中添加屎腸球菌可以顯著減少好氧細菌、酵母菌和霉菌數(shù)量，增加有氧穩(wěn)定性[26]。Li等[27]將西藏牦牛瘤胃中分離的分解纖維素的屎腸球菌接種到狼尾草(Pennisetum alopecuroides)青貯飼料中發(fā)現(xiàn)，青貯飼料中乳酸和糖含量提高，木質(zhì)纖維素含量和pH降低，狼尾草青貯飼料品質(zhì)有效改善。本研究中從感官評價、營養(yǎng)品質(zhì)和發(fā)酵品質(zhì)的結果顯示，復合微生物制劑的應用在一定程度上提高了混合青貯飼料的青貯品質(zhì)。

3.1 混合比例和添加劑對混合青貯料的感官評價分析

利用《德國DLG 青貯飼料感官評分標準》對混合青貯飼料進行快速、直觀判斷的結果顯示，無添加劑象草單貯組的等級為2級(尚好)，其余11個處理組等級均為1級，其中添加劑組感觀評分高于對照組，混合青貯優(yōu)于象草單貯。李孟偉等[9]研究也得到類似結果，單獨青貯象草感觀品質(zhì)不高，添加玉米粉等物料后明顯提高青貯料感觀品質(zhì)。劉德玉和黃衛(wèi)紅[28]研究表明，象草與帶穗玉米混合青貯比例為1.85∶1和1∶1.11時，青貯品質(zhì)均達到優(yōu)良等級?？梢?，象草與其他糖分更高更適合青貯的優(yōu)良牧草混貯或者青貯過程中使用添加劑可以有效改善飼料的質(zhì)地，感官評價更好。

3.2 混合比例和添加劑對混合青貯料營養(yǎng)品質(zhì)的影響

青貯原料是制作青貯飼料的基礎，其中原料的DM與WSC含量是影響青貯飼料品質(zhì)的關鍵因素。理論上，原料WSC含量(占干物質(zhì))最低為6%～7%、水分為65%～75%時有利于制成優(yōu)質(zhì)青貯飼料[15，29]。 WSC是直接被乳酸利用的發(fā)酵底物，其含量越多產(chǎn)生的乳酸越多、醋酸越低，青貯發(fā)酵品質(zhì)越好[30]。CP含量高低是衡量牧草飼用品質(zhì)的主要指標，直接影響動物的營養(yǎng)狀況；ADF和NDF是評價纖維質(zhì)量最有效的指標，其含量與家畜消化率呈負相關[31]。本研究中象草和全株玉米兩種青貯原料均為禾本科植物，二者的營養(yǎng)特性類似，但全株玉米的DM、WSC和CP含量均高于象草且符合制作優(yōu)質(zhì)青貯料的條件，也是生產(chǎn)上應用較普遍的青貯原料。莊益芬等[32]研究發(fā)現(xiàn)，象草與玉米秸稈混合青貯時，隨玉米秸稈比例的升高，青貯料的水分、NDF和ADF含量極顯著減少(P＜ 0.01)。趙苗苗和玉柱[6]研究發(fā)現(xiàn)，添加乳酸菌后象草青貯料的DM、NDF、WSC與對照差異不顯著(P＞ 0.05)，CP有不同程度提高，ADF顯著低于對照(P＜ 0.05)。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著全株玉米混合比例的增加，青貯料的DM、CP和WSC含量呈總體升高趨勢，NDF和ADF含量呈總體降低趨勢，其中ADF顯著降低(P＜ 0.05)；添加劑組的CP和WSC含量高于對照組，DM、NDF和ADF含量低于對照組，其中DM和WSC含量與對照差異不顯著(P＞ 0.05)，部分添加劑組的CP、NDF和ADF含量與對照差異顯著(P＜ 0.05)，這與前述研究[6,32]結果有類似之處。

3.3 混合比例和添加劑對混合青貯料發(fā)酵品質(zhì)的影響

本研究中，混合比例對青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)各指標的影響達到極顯著水平(P＜ 0.01)，添加劑及雙因素的交互作用對除DM和AA外其他指標的影響均達到極顯著水平(P＜ 0.01)，這與梁小玉等[33]研究結果類似。Filya[34]指出優(yōu)質(zhì)的青貯飼料應具有較高含量的LA和較低的BA、AN含量以及pH。pH是評估青貯質(zhì)量的一個關鍵指標，當pH低于4.2時大部分微生物生長受到抑制[35]，可達到優(yōu)質(zhì)青貯飼料的標準；當pH為4.2～4.5時為中等，若高于4.5則說明青貯飼料品質(zhì)較差[36-37]。研究發(fā)現(xiàn)，添加乳酸菌后象草青貯料pH顯著低于對照(pH為4.45)[6]。本研究中除象草單獨青貯pH為4.65外，其余11個處理組pH均在3.6～4.0，均達到優(yōu)質(zhì)青貯飼料的標準，說明象草與全株玉米混合青貯可降低青貯料pH，且添加劑組pH低于對照組，當混合比例小于6∶4時差異不顯著(P＞ 0.05)。這可能是隨著全株玉米混合比例的增加，全株玉米自然附著乳酸菌就能滿足青貯發(fā)酵的需要。李小鈴等[38]研究表明，‘桂牧1號’雜交象草鮮草乳酸菌數(shù)目只有0.18 lg cfu·g-1，而玉米自然附著乳酸菌數(shù)目較多且以植物乳桿菌為主，生長迅速，且產(chǎn)酸能力強，易成為優(yōu)勢菌株，青貯較易成功[39]。

AN/TN是衡量青貯飼料蛋白質(zhì)降解的主要指標，AN/TN值越低，青貯品質(zhì)越好。一般認為優(yōu)質(zhì)青 貯 飼 料AN/TN值 應 小 于100 g·kg-1[40]。本 研 究中，所有處理的AN/TN均低于10%，其中除象草單貯無添加劑和添加劑組稍高外，其他10個處理AN/TN均低于2%，且多數(shù)處理隨著全株玉米混合比例增加AN/TN顯著降低(P＜ 0.05)，以添加劑組低于對照組，說明添加全株玉米或添加劑可顯著降低或降低象草青貯的AN/TN。

有機酸含量及其構成可以反映青貯發(fā)酵過程的好壞，其中最重要的LA、AA和BA，優(yōu)質(zhì)青貯飼料LA比例應較高，BA比例應低于0.1%[36，41]。象草與玉米秸稈混合青貯時，隨玉米秸稈比例的升高，LA含量極顯著增加(P＜ 0.01)、AA含量極顯著減少(P＜ 0.01)[32]。Cai等[7]和謝華德等[42]研究表明，添加乳酸菌可改善象草發(fā)酵品質(zhì)。本研究中，LA基本隨著全株玉米混合比例的增加而顯著增加(P＜ 0.05)，其中添加劑組基本上顯著高于對照組，而AA則隨著全株玉米混合比例的增加而顯著降低，添加劑組顯著低于對照組；BA含量較低(小于0.1%)，其變化趨勢同AA，以單貯象草的BA含量顯著高于其他各處理組，未檢測到PA。說明隨著全株玉米混合比例增加，同型發(fā)酵的程度越高，利于pH的迅速下降及營養(yǎng)物質(zhì)的保存，這可能是由于全株玉米WSC含量較高。

綜上，象草單獨青貯效果不佳，與全株玉米混合青貯品質(zhì)優(yōu)良，且隨全株玉米混合比例的增加青貯品質(zhì)隨之提高，使用添加劑在一定程度上可改善青貯料的發(fā)酵品質(zhì)，當象草與全株玉米混合比例2∶8輔施復合微生物制劑時混貯效果最佳，DM含量最高，NDF和ADF含量最低，其余營養(yǎng)成分指標及各發(fā)酵指標均與全株玉米單貯較接近。