不同添加劑對庫布齊沙漠4種灌木青貯pH值和有機酸的影響

項 樂，蒙仲舉，丁 茹，張吉樹

(1. 內蒙古農業(yè)大學 沙漠治理學院，內蒙古 呼和浩特 010011； 2. 內蒙古庫布其沙漠技術研究院，內蒙古 杭錦旗 017400)

我國灌木資源十分豐富，尤其是在干旱、半干旱區(qū)的山地、丘陵、沙漠以及荒漠地帶，分布有大量灌木，并形成了天然灌木、半灌木草地[1]。灌木因其抗逆性強、青綠期長、利用年限長、生物量大等優(yōu)點，同等面積上飼料林的產量比草本高3～4倍[2]。發(fā)展灌木、半灌木飼料林不僅擴大了飼料原材料來源，同時還有保持水土、防風固沙等生態(tài)功能[3]。

利用灌木材料作為飼料飼喂牛羊等反芻動物由來已久，如甘草(Glycyrrhizauralensis)、檸條錦雞兒(Caraganakorshinskii)、楊柴(Hedysarummongolicum)和花棒(Hedysarumscoparium)等常作為飼喂牛羊的首選植物。但未經處理的灌木材料纖維等含量較高，營養(yǎng)成分偏低，牛羊等反芻動物對其消化和吸收利用率不高，且新鮮枝條存在供應時間受季節(jié)限制、采食率低、適口性差、易浪費等問題。因此，對灌木青貯飼料的高效利用技術進行研究非常必要。

工業(yè)發(fā)達國家，如美國、日本、加拿大、澳大利亞等國都在開發(fā)和利用木本飼料資源，并取得了實質性進展，其對木本飼料的加工方式多樣，包括了青貯、微貯發(fā)酵、葉粉、糖化、膨化和生產水解酵母等。但在我國木本植物飼料的應用處于初期階段，需要對其營養(yǎng)價值做全方位的評價，對其采集和使用技術做深入研究，逐步建立質量評價方法，并在生產中廣泛試用、不斷完善，方能使其成為一種新生的飼料資源[4]。

庫布齊沙漠具有豐富的灌木飼料資源，可利用豆科灌木資源近 66.67 萬hm2，并且隨著庫布齊沙漠治理面積的擴大，飼用灌木資源日趨增多。研究表明，青貯飼料的有機酸含量和pH值能夠直觀地反映青貯飼料的品質，是衡量青貯飼料質量的重要指標，其中乳酸含量越高，乙酸、丙酸和丁酸含量越低，青貯品質越好[5]。然而，目前有關沙生灌木類的青貯鮮有報道。因此，本研究結合青貯技術發(fā)展狀況與庫布齊飼料資源開發(fā)需求，以庫布齊沙生灌木為青貯原料，針對沙生灌木纖維含量和蛋白質含量高，可溶性糖含量低的營養(yǎng)特點，通過在青貯料中添加糖蜜、纖維素酶、乳酸菌制劑等，結合灌木不同加工方式的研究，以期篩選出適合青貯灌木及灌木飼料資源的最佳青貯添加劑，為沙生灌木飼料資源的產業(yè)化應用提供技術支撐。

1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于內蒙古鄂爾多斯市杭錦旗獨貴塔拉鎮(zhèn)，庫布齊沙漠北緣，地理坐標為40°30′38.59″N，108°40′41.61″E，海拔1 000～1 619 m，年平均氣溫 5.5～ 8.0 ℃，無霜期122～144 d，年降水量 144.6～366.0 mm。研究區(qū)有檸條灌木林草場面積 46.67 多萬hm2，其中檸條人工種植面積 5.92 萬hm2，平均年產飼草 2 563.2 kg·hm-2；楊柴面積 0.63 萬hm2，平均單產飼草 2 721.9 kg·hm-2；蒿類 4.39 萬hm2，平均單產飼草 2 156 kg·hm-2；北沙柳(Salixpsammophila)3.30 萬hm2，年產樹葉枝條5 000萬t以上；甘草面積 0.20 萬hm2[6]。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

供試樣品為北沙柳、檸條錦雞兒、楊柴、花棒、甘草，所有植物均為4 a生，根據(jù)灌木生長狀況，于2019年6月底到7月中旬生長旺盛期留茬高度10 cm左右刈割灌木樣本，此時灌木正處在花果期，木質化程度低，纖維素含量較低，蛋白質含量相對較高。樣品采集后，利用粉碎揉絲機進行切段揉絲，其中較為堅硬粗壯的莖采取多次粉碎揉絲。

2.2 試驗設計

采用單變量試驗設計，準備北沙柳、檸條錦雞兒、楊柴+花棒和甘草4種灌木青貯，設對照組和4個處理組，每個處理3個重復，各組添加量均以鮮重為基礎。添加劑添加量標準：

1. 乳酸菌添加量依據(jù)毛翠等[5]在全株玉米青貯飼料中效果最佳的添加量 0.2 g·kg-1，即0.2‰ 乳酸菌；

2. 纖維素酶添加量依據(jù)樊莉娟等[7]研究得出，添加1.0‰ 纖維素酶為最佳發(fā)酵，品質最好；

3. 糖蜜添加量依據(jù)原現(xiàn)軍等[8]研究得出最佳添加量為3.0% DM糖蜜；

4. 青貯專用復合酶300～500 g可發(fā)酵1 t飼料，本研究選擇 0.5 g·kg-1的添加量，即0.5‰ 青貯專用復合酶。

2.3 試驗處理方法

用揉絲機分別將青貯原料揉切成2～5 cm的細絲，然后拌勻添加劑，對菌種進行活化，攪拌均勻裝入青貯袋(25 cm×35 cm)，每袋約400 g，最后用真空封口機封口，室溫下避光存放，貯藏60 d。

2.4 相關指標測定

(1)pH值的測定：取20 g青貯料置于200 mL三角瓶中，加入180 mL去離子水，充分攪拌3 min，用雙層紗布過濾后，濾液再用12號濾紙過濾，所得濾液采用PHS-3C型pH儀測定pH值。

(2)乳酸含量：采用羥基苯比色法額定[9]。

(3)揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量：采用日本島津GC-2014氣相色譜儀測定。

2.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010完成數(shù)據(jù)計算，用SPSS 22.0 進行方差分析。

3 結果與分析

3.1 不同添加劑對4種沙生灌木青貯pH值的影響

如表1所示，北沙柳的4個不同添加劑處理中，添加 0.2‰ 乳酸菌、1.0‰ 纖維素酶、3.0% DM糖蜜和 0.5‰ 青貯專用復合酶的pH值均顯著低于對照組(P<0.05)；檸條錦雞兒的4個處理中，4種添加劑處理組的pH值均低于對照組，其中添加 1.0‰ 纖維素酶青貯比對照組低 0.68，差異顯著(P<0.05)；楊柴+花棒的4個不同添加劑處理中，pH值均降低，但是差異性不顯著；甘草青貯pH值在這4種添加劑作用下均有所下降，但pH值均大于 4.2，說明這4種添加劑均可改善其青貯品質，但沒有達到最優(yōu)效果。

表1 不同添加劑對4種沙生灌木青貯pH值的影響Tab.1 Effects of different additives on silage pH Value of four sandy shrubs

3.2 不同添加劑對4種沙生灌木青貯乙酸的影響

如表2所示，北沙柳的4個處理組和對照組相比，添加4種不同添加劑均提高了乙酸含量，但差異不顯著。檸條錦雞兒4個處理中，添加 0.2‰ 乳酸菌、3.0% DM糖蜜、0.5‰ 青貯專用復合酶顯著提高了乙酸的含量(P<0.05)；楊柴+花棒添加 1.0‰ 纖維素酶、3.0% DM糖蜜、0.5‰ 青貯專用復合酶這3種添加劑顯著降低了乙酸含量；甘草4個不同添加劑處理中，均顯著提高了青貯中乙酸的含量，與對照組差異顯著(P<0.05)。

表2 不同添加劑對4種沙生灌木青貯乙酸的影響Tab.2 Effects of different additives on silage acetic acid of four psammophytic shrubs

3.3 不同添加劑對4種沙生灌木青貯丙酸的影響

如表3所示，北沙柳添加4種不同添加劑青貯的丙酸含量與對照無差異；檸條錦雞兒添加 1.0‰ 纖維素酶、3.0% DM糖蜜、0.5‰ 青貯專用復合酶青貯的丙酸含量均顯著高于對照組(P<0.05)，而添加 0.2‰ 乳酸菌青貯的丙酸含量與對照組無明顯差異；楊柴+花棒添加 0.2‰ 乳酸菌丙酸含量顯著高于對照組(P<0.05)，其他3種添加劑與對照均無顯著差異；甘草的4個處理中，添加 0.2‰ 乳酸菌、1.0‰ 纖維素酶的丙酸含量顯著高于對照組(P<0.05)。

表3 不同添加劑對4種沙生灌木青貯丙酸的影響Tab.3 Effect of different additives on silage propionic acid of four psammophytic shrubs

3.4 不同添加劑對4種沙生灌木青貯乳酸的影響

如表4所示，北沙柳4種不同添加劑處理中，添加 0.2‰ 乳酸菌、1.0‰ 纖維素酶、3.0% DM糖蜜和 0.5‰ 青貯專用復合酶都能提升青貯的乳酸含量，但差異不顯著。其中，添加纖維素酶的乳酸含量比對照組提高了 17.03 mg·g-1。檸條錦雞兒4個不同添加劑處理中，添加 1.0‰ 纖維素酶、3.0% DM糖蜜、0.5‰ 青貯專用復合酶后乳酸含量明顯提高，且與對照組存在顯著差異(P<0.05)，添加 0.2‰ 乳酸菌效果不明顯。楊柴+花棒4個不同添加劑處理中，添加 1.0‰ 纖維素酶、3% DM糖蜜和 0.5‰ 青貯專用復合酶乳酸含量較對照組顯著降低(P<0.05)，添加 0.2‰ 乳酸菌與對照組差異不顯著。甘草4個添加劑處理中乳酸含量均下降。

4 討論

青貯飼料發(fā)酵的品質尤為重要，不僅影響動物生理功能和生產性，還影響著養(yǎng)殖戶的經濟效益。其中，青貯飼料pH值是評定青貯飼料品質的重要指標，pH值越低說明飼料發(fā)酵得越好，有利于抑制有害微生物的活性，同時減少蛋白質降解產生的損失，抑制有害酸的產生，更有利于保存。優(yōu)質的青貯飼料pH值通常在 4.2 以下，4.8 以上為發(fā)酵較差，4.2～4.8 之間為良好[10]。在本試驗中，北沙柳和檸條錦雞兒的pH值均在 4.2 以下，楊柴+花棒的pH值在 4.2～4.8 之間，而甘草的pH值均在 4.8 以上，為發(fā)酵較差。甘草的這種現(xiàn)象與樊莉娟等[7]研究結果一致，即pH值并不能完全反映出青貯飼料品質優(yōu)劣，還與有機酸有著密切關系。

表4 不同添加劑對4種沙生灌木青貯乳酸的影響Tabl.4 Effects of different additives on silage lactic acid of four species of sand shrubs

在本試驗中，添加 1.0‰ 纖維素酶和 3.0% DM糖蜜能較好的提升北沙柳、檸條錦雞兒的青貯效果，增加了乳酸含量，這可能是因為添加劑為青貯飼料提供了更多的發(fā)酵底物，使得乳酸菌大量繁殖從而產生了更多乳酸，有效降低了pH值，但對楊柴+花棒、甘草沒有明顯的提升效果。添加 1.0‰ 纖維素酶、3.0% DM糖蜜、0.5‰ 青貯專用復合酶能顯著降低楊柴+花棒青貯的乙酸含量，而北沙柳、檸條錦雞兒和甘草添加不同添加劑后乙酸含量有所增加，可能是因為乙酸抑制了酵母菌的生長，提高了青貯飼料的有氧穩(wěn)定性[11]。在添加4種添加劑后，檸條錦雞兒、楊柴+花棒、甘草部分丙酸含量顯著高于對照組，丙酸含量的提高有利于抑制有害微生物的活性，減少丁酸的生成，降低了微生物對青貯中水溶性碳水化合物的利用，從而保存較多的水溶性碳水化合物[12]。

5 結論

(1)各處理方法均使青貯pH值降低，添加纖維素酶制劑和糖蜜制劑后北沙柳、檸條錦雞兒青貯效果明顯，楊柴+花棒、甘草青貯效果不明顯。

(2)添加纖維素酶制劑和糖蜜制劑后北沙柳pH值較對照組分別降低 0.97(P<0.05)、0.51(P<0.05)，乳酸含量較對照組分別增加 17.03 mg·g-1、7.64 mg·g-1、乙酸含量較對照組分別增加 0.43 mg·g-1、1.11 mg·g-1；添加纖維素酶制劑和糖蜜制劑后檸條錦雞兒pH值較對照組分別降低 0.68(P<0.05)、0.51(P<0.05)，乳酸含量較對照組分別增加 74.22 mg·g-1(P<0.05)、74.92 mg·g-1(P<0.05)、乙酸含量較對照組分別增加 2.64 mg·g-1、4.35 mg·g-1。

綜上所述，在北沙柳、檸條錦雞兒青貯中添加 1.0‰ 纖維素酶制劑和 3.0% DM糖蜜制劑能夠明顯降低青貯的pH值，提高乳酸和乙酸的含量，能保證青貯飼料良好的發(fā)酵品質。但對于楊柴+花棒、甘草而言，這4種添加劑均不能顯著降低青貯pH值和提高青貯中的乳酸含量，這可能是單一的添加劑對于上述2種青貯飼料沒有明顯效果，有待采取不同組合添加劑進行進一步試驗，從而篩選出最適添加劑的用量和灌木組合。