青貯玉米與飼用大豆混配的飼用品質(zhì)比較

薛恩玉，趙熠榮，蒙 何，許敬山，丁 亮，姜 妍，王紹東

（1. 黑龍江省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與對外經(jīng)濟(jì)合作中心, 黑龍江 哈爾濱 150036；2. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 黑龍江 哈爾濱 150030；3. 湯原縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心, 黑龍江 佳木斯 154700；4. 黑龍江省煙草公司牡丹江煙葉公司, 黑龍江 牡丹江 157009）

東北地區(qū)是我國的主要糧食產(chǎn)區(qū)，玉米 (Zea mays) 和大豆 (Glycine max)占有重要地位，播種面積大且資源豐富，促進(jìn)了當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的發(fā)展。大豆是具有飼用潛力的豆科植物之一[1]，2020 年我國累計進(jìn)口大豆1.003 3 億t，首次超過1 億t，大量進(jìn)口大豆加工為豆粕作為畜牧業(yè)生產(chǎn)的重要飼料原料，因此，研究本土大豆的飼用價值并推廣利用，對減少大豆進(jìn)口依賴度和高蛋白飼料短缺問題具有一定的現(xiàn)實意義。

豆科植物具有蛋白質(zhì)含量高、粗纖維含量較低、營養(yǎng)價值全面、適口性好、家畜消化率高等特點，大豆作為飼草，其產(chǎn)量也遠(yuǎn)高于其他豆科飼草，因此，大豆作為優(yōu)良飼草的開發(fā)和利用尤為重要和必要。飼用大豆因其蛋白質(zhì)和維生素含量較高被認(rèn)為是家畜較好的飼料資源，但其水溶性碳水化合物含量低，蛋白質(zhì)含量高，緩沖能高，阻礙青貯過程中pH 的迅速下降，導(dǎo)致自然發(fā)酵中抑制乳酸菌的繁殖，單獨青貯往往難以成功[2-4]，且丁酸含量升高，產(chǎn)生難聞氣味，適口性下降[5]。已有研究發(fā)現(xiàn)，與豆科植物或大豆飼草單獨發(fā)酵相比，共青貯是一種提高青貯品質(zhì)、增強(qiáng)發(fā)酵系統(tǒng)穩(wěn)定性的可行方法[6]。

禾本科牧草水溶性碳水化合物含量比較高，以一定比例混配后，可有效改善發(fā)酵菌群結(jié)構(gòu)，提高青貯品質(zhì)[7]。其中，青貯玉米是最理想的飼料作物，素有“飼料之王”的美譽(yù)[8]。通過青貯玉米與大豆混合青貯的方式，可增加青貯原料中水溶性碳水化合物的含量，從而為青貯提供適宜的發(fā)酵底物，同時也解決了青貯飼料中蛋白質(zhì)低的問題，緩解了對大豆的進(jìn)口需求?，F(xiàn)有的研究多為玉米和苜蓿(Medicago sativa)[9]、甜 菜(Beta vulgaris)根[10]和 苧麻(Boehmeria nivea)[11]等作物混合青貯，并且取得了一定的進(jìn)展，而對青貯玉米和不同飼用大豆品種的不同比例混配后飼用價值的研究較少，本研究基于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院大豆品質(zhì)生物學(xué)遺傳改良與加工利用課題組已研究的青貯玉米品種品質(zhì)比較的試驗結(jié)果，選用目前東北地區(qū)青貯玉米種植比較廣泛的綜合飼用品質(zhì)性較高的主栽品種‘金嶺青貯10 號’為試驗材料，與3 個大豆品種(系)進(jìn)行不同比例混配的飼用品質(zhì)試驗，采用方差分析和綜合多指標(biāo)決策分析方(technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS)對飼用品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，初步評價青貯玉米與飼用大豆不同比例混配的飼用品質(zhì)和飼用價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試青貯玉米品種為‘金嶺青貯10 號’(乳熟末期)，飼用大豆品種選用與青貯玉米乳熟末期相遇的3 個不同時期的大豆品種(系)，其品種特性和主要飼用品質(zhì)如表1 所列。

表1 供試飼用大豆品種(系)特點Table 1 Characteristics of forage soybean varieties (strains)

1.2 試驗設(shè)計

試驗在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)校區(qū)的試驗基地內(nèi)進(jìn)行，土壤為黑土，土層深厚，土壤肥沃，排灌條件良好。試驗采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。待青貯玉米和飼用大豆品種生育期相遇時進(jìn)行取樣，將新鮮的飼用大豆和青貯玉米分別用鍘草粉碎機(jī)(400 型)粉碎，稱量其鮮重后，青貯玉米與不同飼用大豆分別按照質(zhì)量比0 ∶ 4、1 ∶ 3、2 ∶ 2、3 ∶ 1 和4 ∶ 0 混合處理，每個處理3 次重復(fù)，用干燥箱65 ℃烘干至恒重稱重，再用小型高速粉碎機(jī)粉碎，過孔徑為0.425 mm 篩后，進(jìn)行主要飼用品質(zhì)指標(biāo)的測定。

1.3 試驗方法

1.3.1主要飼用品質(zhì)指標(biāo)

每個處理的粗蛋白質(zhì)(crude protein, CP)含量參照GB/T 6432-2018 飼料中粗蛋白質(zhì)的測定；中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)含量參照GB/T 20806-2006 飼料中中性洗滌纖維的測定；酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)含量參照NY/T 1459-2007 飼料中酸性洗滌纖維的測定。

1.3.2 飼用價值指標(biāo)

1) 干物質(zhì)采食量 (dry matter intake, DMI)：用粗飼料DMI 占體重的百分比或代謝體重的百分比表示。

2) 可利用能指標(biāo)：粗飼料可利用能的形式有可消化干物質(zhì)(digestible dry matter, DDM)、體外干物質(zhì)消化率(in vitro dry matter digestibility, IVDMD)預(yù)測、總可消化養(yǎng)分(total digestible nutrients, TDN)含量的預(yù)測[11]，計算公式如下：

3) 相對飼喂價值(relative feed value, RFV)：根據(jù)美國飼草和草原理事會下屬的干草市場特別工作組提出的RFV 計算方法，分別比較不同飼料間的飼用品質(zhì)和預(yù)計采食量，由于DMI 和DDM 的相關(guān)性不高，RFV 可由其預(yù)測值計算得出。

式中：1.29 為基于大量動物試驗數(shù)據(jù)所預(yù)期的盛花期苜蓿DDM的采食量[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016、SPSS 26.0 和Rstudio 4.0 軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果以平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要飼用品質(zhì)指標(biāo)分析

不同飼用大豆品種(系)的CP 和NDF 在不同混配比例下存在顯著差異(P ＜0.05), 不同品種(系)CP 在同一混配比例中存在顯著差異 (P ＜0.05), 混配比例和不同品種的單因素及交互作用對CP 的影響存在極顯著差異 (P ＜0.01) (表2)。同一飼用大豆(系)，CP 含量在隨著飼用大豆混配比例的增加而逐漸 增 加。同 一 混 配 比 例 下，‘HZ8009’在3 ∶ 1 下CP 含量顯著 (P ＜0.05) 高于‘黔豆7 號’和‘中黃16’；在0 ∶ 4、1 ∶ 3、2 ∶ 2 下，‘中黃16’的NDF 和ADF 顯著(P ＜0.05) 高于‘HZ8009’和‘黔豆7 號’。不同混配比例下，各個品種的單配飼用大豆0 ∶ 4 CP 含量最高，‘HZ8009’的單配NDF 和ADF 含量最低。通過不同品種比較分析，‘HZ8009’的CP 含量較高，NDF 和ADF 含量較低，營養(yǎng)價值高于其他兩個品種。綜上可知，青貯玉米和飼用大豆進(jìn)行混配后可以提高飼料整體飼用價值，不同程度地實現(xiàn)了兩種飼料原料特性的優(yōu)勢互補(bǔ)。

表2 青貯玉米和飼用大豆不同混配比例對主要飼用品質(zhì)的影響Table 2 Effect of different mixing ratios of silage corn and forage soybean on the main feeding qualities

2.2 飼用價值指標(biāo)分析

DMI、DDM、RFV、IVDMD 和TDN 在飼用大豆品種間存在極顯著差異 (P ＜0.01)，DMI、IVDMD、RFV 在不同混配比例間也存在極顯著差異(P ＜0.01), DDM 和TDN 在不同比例中差異不顯著 (P＞0.05) (表3)。混配比例和品種的交互作用對混合青飼料的飼用價值指標(biāo)的影響較單因素影響小，DMI、DDM 和TDN 差異達(dá)到顯著水平(P ＜0.05)，而RFV、IVDMD 差異不顯著(P ＞0.05)。

表3 青貯玉米和飼用大豆不同混配比例對飼用價值指標(biāo)的影響Table 3 Effect of different mixing ratios of silage corn and forage soybean on the feed value index

美國飼草和草地協(xié)會根據(jù)干草市場需求，制定了豆科與禾本科混播飼草的6 個等級，其中DMI,DDM, RFV 越高，代表營養(yǎng)價值和飼喂價值越好。當(dāng)青貯玉米和大豆進(jìn)行混配后，大多數(shù)樣品的DMI為1.9%～2.1%，處于第3 級，DDM 在為56%～65%，RFV 為85～110。當(dāng) 混 配 比 例 為2 ∶ 2 時，其DMI、DDM 和RFV 在3 種飼用大豆中均處于較小數(shù)值；當(dāng)混配比例為3 ∶ 1 時，其DMI、DDM 和RFV 的數(shù)值相對較高。IVDMD 和TDN 是衡量飼料營養(yǎng)物質(zhì)可消化性的尺度，同時也是評價飼料營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)，數(shù)值越高，代表消化性和適口性越好，當(dāng)混配 比 例 為3 ∶ 1 時，除‘黔 豆7 號’的TDN 含 量 較 低外，其余兩個混配品種的IVDMD 和TDN 的數(shù)值都相對較高，整體來說，3 個飼用大豆品種的飼用價值為‘HZ8009’ ＞ ‘黔豆7 號’ ＞ ‘中黃16’。

2.3 熵權(quán)TOPSIS 法評價飼用價值

根據(jù)各指標(biāo)變異程度的大小來確定權(quán)重，RFV、CP、ADF 和NDF 的權(quán)重依次為28.94、14.99、26.99 和29.08，在利用R 包“TOPSIS”中相關(guān)函數(shù)得到飼料飼用品質(zhì)的綜合得分，以飼用品質(zhì)的綜合得分為橫坐標(biāo)，以干物質(zhì)量DM 為縱坐標(biāo)做二維散點圖(圖1)，結(jié)果顯示，Ⅰ區(qū)內(nèi)干物質(zhì)量高于中位數(shù)，但飼用品質(zhì)綜合得分較低，青貯玉米和中黃16 的不同質(zhì)量混配比主要位于此區(qū)域，Ⅱ區(qū)內(nèi)干物質(zhì)量和飼用品質(zhì)綜合得分都較低，青貯玉米和‘黔豆7 號’的不同質(zhì)量混配比位于此區(qū)域，Ⅲ區(qū)內(nèi)干物質(zhì)量和飼用品質(zhì)綜合得分都高于中位數(shù)，青貯玉米位于此區(qū)域，Ⅳ區(qū)內(nèi)飼用品質(zhì)綜合得分高于中位數(shù)但干物質(zhì)量低于中位數(shù)，青貯玉米和‘HZ8009’的不同質(zhì)量混配比主要位于水平虛線附近代表干物質(zhì)量處于中位數(shù)水平，飼用品質(zhì)較高。

圖1 飼草產(chǎn)量與飼用品質(zhì)的TOPSIS 綜合評價Figure 1 Comprehensive evaluation of forage yield and quality based on TOPSIS

3 討論

3.1 青貯玉米與飼用大豆混配的主要飼用品質(zhì)分析

CP 反映飼料中含氮物質(zhì)總量，是飼料營養(yǎng)價值評定的基礎(chǔ)指標(biāo)，也是家畜不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)，其含量越高代表飼料品質(zhì)最好，NDF 對維持瘤胃正常的發(fā)酵功能有重要意義，但過高的NDF 則會對干物質(zhì)采食產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)[13]，ADF 的含量與養(yǎng)分消化率和N 平衡呈顯著線性負(fù)相關(guān)關(guān)系[14]，玉米秸稈用作動物飼料時，主要存在消化率低、攝入量少以及秸稈中的蛋白質(zhì)含量低等問題[15]，單獨青貯無法滿足牲畜的營養(yǎng)需求，本研究中，隨著全株大豆比例增加，CP 含量升高，NDF 含量減少，代表消化率和適口性變好。相比于青貯玉米，添加了飼用大豆的混合青貯飼料的ADF 含量變化不大，但NDF 含量變化明顯，推測主要是半纖維素的含量產(chǎn)生了變化，半纖維素是完全可以被反芻動物所消化的，在青貯過程中也容易被青貯微生物利用[16]，表明混配飼用大豆后可提高半纖維素含量。

豆科作物CP 含量高，NDF 含量低，在添加了禾本科青貯玉米作物后，有利于CP 含量和碳水化合物等養(yǎng)分的均衡，在青貯玉米和不同飼用大豆不同質(zhì)量配比下，營養(yǎng)含量也在變化。實際生產(chǎn)中，青貯玉米的生物產(chǎn)量遠(yuǎn)超于豆科作物，且青貯玉米水溶性碳水化合物含量高有利于發(fā)酵，在保證飼用營養(yǎng)價值的同時也應(yīng)適當(dāng)加大玉米比例，青貯玉米和‘HZ8009’的質(zhì)量混配比為3 ∶ 1 時最適宜。

3.2 青貯玉米與飼用大豆混配的飼用價值分析

隨著飼用大豆添加比例的增加，有提高混合飼料中DMI、DDM 的趨勢，表明飼用大豆的添加改善了青貯玉米的品質(zhì)，且兩者變化趨勢一致，即消化率高則采食量高，反之則采食量低，其結(jié)果與許貴善等[17]的研究結(jié)果一致，RFV 是飼料中ADF 和NDF的綜合反映，是評價粗飼料的一項重要指[18]，RFV ＞100，說明該粗飼料營養(yǎng)價值整體較好，且RFV 越大說明粗飼料營養(yǎng)價值越高，在青貯玉米的不同品種混配比例中，‘HZ8009’的RFV 值總顯著高于其余兩個飼用大豆品種，表明‘HZ8009’品種的飼用價值高，且當(dāng)質(zhì)量混配比為3 ∶ 1 時，RFV 值高于其他混配比例。有研究指出，根據(jù)RFV 僅能粗略判斷飼料的總體營養(yǎng)價值，沒有考慮到纖維消化率的影響，因此具有一定的局限性[19]，應(yīng)結(jié)合IVDMD 和TDN 來分析。IVDMD 和TDN 是反映粗飼料消化率和牲畜吸收能力的重要指標(biāo)，IVDMD 和TDN 值越高，代表粗飼料品質(zhì)越好。有研究表明IVDMD 與NDF 含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[20]，即飼料的IVDMD隨NDF 含量的升高而降低，同時TDN 與飼草的ADF 有關(guān)[6]，一般當(dāng)ADF 降低時，則TDN 增加。本研究中，隨著全株飼用大豆添加比例增加，NDF 含量變化趨勢與IVDMD 相反，ADF 含量變化趨勢也與TDN 相反，與前人研究結(jié)論一致。本研究中IVDMD 和TDN 根據(jù)袁翠林等[12]的預(yù)測公式進(jìn)行預(yù)測，有一定的偏差和限制，但對判斷飼料的飼用價值仍具有參考性。隨著飼用大豆比例的增加，CP 含量顯著增加，NDF 含量、DMI、IVDMD 無顯著性變化，ADF 含量增加，DDM 和TDN 含量減少，RFV 先減少后增加，且不同飼用大豆品種與玉米混配時存在一定差異?？傮w上，當(dāng)青貯玉米‘金嶺青貯10’和飼用大豆‘HZ8009’的混配質(zhì)量比為3 ∶ 1 時，飼用價值較高。

3.3 基于TOPSIS 的綜合分析

飼草品種資源的飼用價值不僅取決于營養(yǎng)指標(biāo)，同時也取決于生物產(chǎn)量的高低，而評價飼料產(chǎn)量和營養(yǎng)價值的指標(biāo)很多，很難根據(jù)單一的指標(biāo)的優(yōu)劣去判斷飼料的優(yōu)劣，所以需要根據(jù)熵權(quán)法計算出每個指標(biāo)所占的權(quán)重，并根據(jù)因子權(quán)重和隸屬函數(shù)法來對其進(jìn)行綜合判斷[21]，熵權(quán)TOPSIS 分析以CP 和RFV 為極大值指標(biāo)，以NDF 和ADF 為極小值指標(biāo)，通過正向化、標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化對不同處理進(jìn)行飼用價值綜合評價。從中篩選中最優(yōu)的品種組合的最佳混配比例，通過這種方法可以更加明確、客觀地反映出不同品種不同比例青飼料的飼用品質(zhì)綜合表現(xiàn)[22]。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)生物產(chǎn)量和飼用品質(zhì)綜合得分做出二維散點圖，可直觀地觀測出青貯玉米‘金嶺青貯10’和‘HZ8009’的比值為2 ∶ 2 和3 ∶ 1時其飼用品質(zhì)綜合得分較高。

4 結(jié)論

青貯玉米與飼用大豆的配比組合充分發(fā)揮青貯玉米的飼草產(chǎn)量高、飼用大豆的粗蛋白含量高等營養(yǎng)特點，兩者達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)，使產(chǎn)質(zhì)量和飼用價值同步提高。隨著飼用大豆混配比例的增加，不同處理間飼用品質(zhì)與飼用價值指標(biāo)差異明顯，當(dāng)質(zhì)量混配比為3 ∶ 1 時，營養(yǎng)價值與飼用潛力最高，且品種間差異顯著。利用熵權(quán)TOPSIS 法評價飼用價值，以及綜合生物產(chǎn)量指標(biāo)，‘金嶺青貯10’和‘HZ8009’的質(zhì)量混配比例為3 ∶ 1 時，飼用價值最高，可以將其作為優(yōu)質(zhì)飼草混配原料進(jìn)行下一步動物試驗研究。