不同比例蘆葦與甘草莖葉混合青貯效果研究

陳亞飛 郁萬(wàn)瑞 王芳芳 李明洋 蔣 濤，3* 蔣 慧*

(1.塔里木大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，阿拉爾 843300；2.塔里木畜牧科技兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，阿拉爾 843300；3.塔里木大學(xué)新疆天山金昱牧業(yè)有限公司畜牧專家工作站，阿拉爾 843300)

近年來(lái)，我國(guó)畜牧產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，牛、羊等草食家畜產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷提升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)僅牛肉、羊肉產(chǎn)量分別為672萬(wàn)和492萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)5萬(wàn)t；但與此同時(shí)，隨著牛、羊等草食家畜產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，飼草資源的消耗量也不斷增長(zhǎng)，飼草資源短缺問(wèn)題日益突出[1-2]。據(jù)報(bào)道，2021年我國(guó)草產(chǎn)品進(jìn)口總量為204.5萬(wàn)t，僅苜蓿干草進(jìn)口就達(dá)178萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)了31%[3]。因此，開發(fā)非常規(guī)飼料資源尤為重要。

蘆葦(Phragmitesaustralis)是一種多年生的禾本科植物，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，且分布廣泛，在河流、湖泊、沼澤和荒漠地區(qū)均有生長(zhǎng)；同時(shí)，我國(guó)蘆葦資源豐富，擁有14個(gè)主要分布區(qū)，生長(zhǎng)面積達(dá)1.3×106hm2左右[4-5]。除此之外，蘆葦還是優(yōu)質(zhì)的飼草資源，研究表明，蘆葦對(duì)草食家畜的適口性強(qiáng)，可以增加肉質(zhì)嫩度，提高羔羊的肉品質(zhì)，是一種良好的飼料資源[6]。目前，蘆葦作為飼料的研究主要集中在蘆葦筍或單獨(dú)青貯等方面[7-8]，與甘草莖葉混合青貯的研究較少。Asano等[9]研究發(fā)現(xiàn)，蘆葦單獨(dú)青貯效果不佳，但添加葡萄糖和乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵處理，效果較好；Wang等[10]研究表明，將禾本科的全株玉米與豆科的紫花苜蓿進(jìn)行混合青貯，能獲得優(yōu)良的青貯品質(zhì)。因此，禾本科的蘆葦與豆科的紫花苜?；旌锨噘A也可能獲得良好的青貯飼料。

甘草(GlycyrrhizauralensisFisch)是一種抗鹽堿、耐干旱的豆科多年生草本植物。我國(guó)是甘草資源最豐富的國(guó)家，其主要分布在東北、華北和西北等干旱、半干旱地區(qū)，尤其在新疆分布最多[11]。據(jù)報(bào)道，自新疆北疆的額爾齊斯河流域向東及向南、直至青海等地均有大量甘草分布[12]。甘草還是良好的飼料資源，研究表明，甘草莖葉含的粗蛋白質(zhì)(CP)、粗脂肪(EE)含量較高，粗纖維(CF)含量較低，同時(shí)還含有多種微量元素、常量元素等[13]。研究發(fā)現(xiàn)，將豆科的紫花苜蓿、豌豆與禾本科的玉米秸稈、高丹草、甜高粱等進(jìn)行混合青貯后，均能提高發(fā)酵品質(zhì)，改善單一青貯效果較差的問(wèn)題[14-17]。因此，豆科牧草的甘草莖葉與禾本科牧草的蘆葦混合也可能獲得優(yōu)質(zhì)的青貯飼料。

目前關(guān)于禾本科牧草與豆科牧草混合青貯的研究主要集中在玉米秸稈、甜高粱與苜蓿等原料上[14-17]，關(guān)于蘆葦與甘草莖葉混合青貯的報(bào)道較少。鑒于此，本研究旨在探討蘆葦與甘草莖葉混合青貯能否獲得優(yōu)良的青貯飼料及其適宜的混合比例，為蘆葦和甘草莖葉資源的合理利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)的蘆葦和甘草莖葉分別處于抽穗期和開花期，均在塔里木大學(xué)及周邊團(tuán)場(chǎng)采集。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將采集后的蘆葦和甘草莖葉粉碎至2～3 cm，分別按100∶0(L1組)、60∶40(L2組)、50∶50(L3組)、40∶60(L4組)和0∶100(L5組)的重量比例分為5個(gè)組進(jìn)行混合，每組5個(gè)重復(fù)，分別裝填至1 L[(700±50) g]的廣口玻璃瓶中壓實(shí)，使用膠帶和醫(yī)用凡士林進(jìn)行密封，發(fā)酵90 d后測(cè)定其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、發(fā)酵品質(zhì)以及有氧暴露下乳酸菌、酵母菌和霉菌的數(shù)量。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 蘆葦與甘草莖葉混合青貯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值測(cè)定

將青貯前、后的飼料進(jìn)行取樣，經(jīng)65 ℃烘干、回潮、恒重、粉碎和過(guò)篩(40目)后制成風(fēng)干樣品備用，采用張麗英[18]的方法測(cè)定樣品中干物質(zhì)(DM)、CP、EE、粗灰分(Ash)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)的含量，采用蒽酮比色法測(cè)定樣品中可溶性碳水化合物(WSC)的含量[19]。

1.3.2 蘆葦與甘草莖葉混合青貯的感官和發(fā)酵品質(zhì)測(cè)定

發(fā)酵90 d后，按德國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)(DLG)評(píng)分法對(duì)混合青貯的氣味、色澤和質(zhì)地進(jìn)行感官品質(zhì)測(cè)定[20]。

稱取各組50 g青貯分別放入裝有450 mL蒸餾水的三角瓶中，在4 ℃下充分浸提，浸提液過(guò)濾，所得濾液分為4份，分別用于pH及氨態(tài)氮(NH3-N)、乳酸和揮發(fā)性脂肪酸含量的測(cè)定。使用pH計(jì)(艾沃斯AS-PH8)測(cè)定pH；采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定NH3-N含量；將另2份濾液在1 500 r/min下離心，并與25%的偏磷酸溶液按5∶1進(jìn)行混合，采用Thermo Scientific UltiMate 3000型高效液相色譜儀[UltiMate XB-C18型色譜柱；柱溫：35 ℃；流動(dòng)相：0.1 mol/L磷酸二氫鉀(KH2PO4)；流速：1 mL/min]測(cè)定乳酸含量；采用Thermo Scientific TRACE 1310型氣相色譜儀(Agilent HP-INNOWax色譜柱；進(jìn)樣口溫度：250 ℃；載氣流速：1 mL/min；分流比：75∶1；升溫程序：60 ℃，保持時(shí)間2 min，然后以10 ℃/min的速率升溫至220 ℃，保持時(shí)間1 min；檢測(cè)器溫度250 ℃)測(cè)定乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸和異戊酸含量[21]。

1.3.3 蘆葦與甘草莖葉混合青貯發(fā)酵品質(zhì)評(píng)分

青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的評(píng)分按趙小雪等[22]的方法進(jìn)行，對(duì)乳酸/總酸、乙酸/總酸、丁酸/總酸及NH3-N/總氮的值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其中，有機(jī)酸的總分為100分，NH3-N占總氮的比值為50分，綜合評(píng)價(jià)得分=(有機(jī)酸得分)/2+(NH3-N占總氮的比值得分)。按照綜合評(píng)價(jià)得分將青貯發(fā)酵品質(zhì)等級(jí)分為：極差(0～20分)、差(21～40分)、可(41～60分)、良(61～80分)和優(yōu)(81～100分)5個(gè)等級(jí)。

1.3.4 蘆葦與甘草莖葉混合青貯有氧暴露下微生物數(shù)量變化

參照艾琪等[23]的方法，在青貯成功后有氧暴露的第0、1、3、7和15天進(jìn)行取樣并浸提，測(cè)定pH，采用倍比稀釋法將浸提液稀釋至10-6～10-1g/mL，分別取不同稀釋倍數(shù)的稀釋液各1 mL，分別涂布在馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基、高鹽察氏培養(yǎng)和MRS培養(yǎng)基上，并分別在28、28和37 ℃的培養(yǎng)箱培養(yǎng)48 h后，進(jìn)行酵母菌、霉菌和乳酸菌計(jì)數(shù)，每個(gè)稀釋倍數(shù)3個(gè)重復(fù)，適宜稀釋倍數(shù)的菌落計(jì)數(shù)平均值乘以稀釋倍數(shù)計(jì)為該暴露時(shí)間的微生物數(shù)量(CFU/g FM)，結(jié)果用lg(CFU/g)表示。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)Excel 2019進(jìn)行預(yù)處理，然后采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，并采用Duncan氏法進(jìn)行多重比較，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘆葦與甘草莖葉混合青貯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

從表1可以看出，發(fā)酵前，各組之間混合青貯DM含量無(wú)顯著差異(P>0.05)；L5組混合青貯CP含量顯著高于L1組、L2組和L3組(P<0.05)，各組混合青貯CP含量隨著甘草莖葉所占比例的提高而逐漸提高(P<0.05)；各組混合青貯NDF、ADF和WSC含量隨著甘草莖葉所占比例的提高而逐漸降低(P<0.05)；L1組混合青貯Ash含量顯著高于其他4個(gè)組(P<0.05)；各組之間混合青貯EE含量不顯著差異(P>0.05)。

表1 蘆葦與甘草莖葉混合青貯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Nutritional value of mixed silage of reed and licorice stems &leaves (DM basis) %

發(fā)酵后，L5組混合青貯DM含量顯著低于其他4個(gè)組(P<0.05)，且其他4個(gè)組之間差異不顯著(P>0.05)；隨著甘草莖葉所占比例的提高，各組混合青貯CP含量逐漸提高(P<0.05)，NDF、ADF和Ash含量逐漸降低(P<0.05)，且L5組NDF含量顯著低于其他組(P<0.05)，L4組和L5組ADF含量顯著低于L1組、L2組和L3組(P<0.05)；各組混合青貯EE含量差異不顯著(P>0.05)；各組混合青貯WSC含量較青貯前明顯降低，其中，L4組WSC含量最低，顯著低于其他組(P<0.05)。

2.2 蘆葦與甘草莖葉混合青貯的感官品質(zhì)

從表2可以看出，將蘆葦與甘草莖葉混合青貯后，各組混合青貯感官品質(zhì)較好，其中L2組、L3組和L4組感官評(píng)分較高，等級(jí)評(píng)為優(yōu)；單一的甘草莖葉青貯(L5組)感官評(píng)分較低，等級(jí)評(píng)為尚可。

表2 蘆葦與甘草莖葉混合青貯的感官品質(zhì)Table 2 Sensory quality of mixed silage of reed and licorice stems &leaves

2.3 蘆葦與甘草莖葉混合青貯的發(fā)酵品質(zhì)及評(píng)分

從表3可以看出，L1組和L5組混合青貯pH和丁酸含量顯著高于L2組、L3組和L4組(P<0.05)，且L4組pH和丁酸含量最低，顯著低于其他組(P<0.05)；L4組和L5組異丁酸含量最低，顯著低于其他組(P<0.05)；L2組、L3組和L4組乳酸和乙酸含量顯著高于L1組和L5組(P<0.05)，L2組和L3組丙酸含量顯著高于L1組(P<0.05)，且L2組乳酸含量最高，L4組乙酸含量最高，L3組丙酸含量最高；各組之間戊酸和異戊酸含量差異不顯著(P>0.05)；混合青貯NH3-N/總氮值隨甘草莖葉所占比例的提高而逐漸降低(P<0.05)，且L4組NH3-N/總氮值顯著低于其他組(P<0.05)。

表3 蘆葦與甘草莖葉混合青貯的發(fā)酵品質(zhì)及評(píng)分Table 3 Fermentation quality and score of mixed silage of reed and licorice stems &leaves

綜合評(píng)分后發(fā)現(xiàn)，L2組、L3組和L4組混合青貯的總評(píng)分分別為83、82和81分，等級(jí)為優(yōu)；L1組和L5組混合青貯的總評(píng)分較低，分別為73和74分，等級(jí)評(píng)為良。

2.4 蘆葦與甘草莖葉混合青貯有氧暴露下pH和微生物數(shù)量變化

從圖1可以看出，隨著有氧暴露天數(shù)的增加，各組混合青貯中酵母菌和霉菌的數(shù)量及pH不斷提高；第15天時(shí)，L1組和L5組酵母菌和霉菌數(shù)量及pH顯著高于其他組(P<0.05)，且L4組酵母菌和霉菌數(shù)量及pH最低，并顯著低于其他組(P<0.05)。各組混合青貯中乳酸菌的數(shù)量隨著有氧暴露天數(shù)的增加而逐漸減少；第15天時(shí)，L4組乳酸菌數(shù)量最高，顯著高于其他組(P<0.05)。

圖中標(biāo)注不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。Different small letters in the figure indicated significant differences (P<0.05).圖1 蘆葦與甘草莖葉混合青貯有氧暴露下pH和微生物數(shù)量變化Fig.1 Changes in pH and microbial population of mixed silage of reed and licorice stems &leaves under aerobic exposure

3 討 論

3.1 不同比例蘆葦與甘草莖葉混合青貯對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響

青貯發(fā)酵過(guò)程中，原料中的DM和WSC含量是影響青貯品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。WSC是青貯飼料發(fā)酵的底物，乳酸菌通過(guò)發(fā)酵原料中的WSC產(chǎn)生乳酸、乙酸和丙酸等其他有機(jī)酸，降低pH，抑制其他腐敗菌的生長(zhǎng)，從而減少營(yíng)養(yǎng)價(jià)值損失，使飼料能夠長(zhǎng)期保存；研究表明，豆科牧草中原料的水分在60%～70%為宜，WSC含量占DM的6%～7%以上才容易青貯成功[24-25]。在本試驗(yàn)中，除甘草莖葉單獨(dú)青貯處理的WSC含量為5.37%以外，其他處理均在6%以上，將蘆葦與甘草莖葉混合青貯后，顯著提升了甘草的DM和WSC含量，增加了青貯飼料發(fā)酵的底物，這可能是二者混合青貯成功的原因，這與胡遠(yuǎn)彬等[24]的研究結(jié)果相似。

青貯飼料中的CP、NDF和ADF含量是影響青貯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和草食家畜消化、吸收情況的關(guān)鍵性指標(biāo)[15]。本研究中，隨著甘草所占比例的提高，混合青貯CP含量顯著提高，NDF和ADF含量顯著降低，這表明蘆葦與甘草莖葉二者混合青貯可以提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在混合青貯的L2組、L3組和L4組中，L3組和L4組CP含量較高，NDF和ADF含量較低，表明在蘆葦和甘草莖葉混貯中，當(dāng)甘草所占比例達(dá)到50%～60%時(shí)，混合青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高。

3.2 不同比例蘆葦與甘草莖葉混合青貯對(duì)感官品質(zhì)的影響

感官品質(zhì)評(píng)定方便快捷，能直觀反映飼料品質(zhì)的優(yōu)劣[26]。本試驗(yàn)中，混合青貯處理的感官評(píng)分均高于單一青貯處理，其中混合青貯的L4組感官評(píng)分最高，表明將蘆葦與甘草莖葉進(jìn)行混合青貯后，提高了甘草莖葉的感官評(píng)分，這與胡遠(yuǎn)彬等[24]的研究結(jié)果相似。

3.3 不同比例蘆葦與甘草莖葉混合青貯對(duì)發(fā)酵品質(zhì)的影響

青貯飼料的pH越低，說(shuō)明發(fā)酵品質(zhì)越好[27]。本試驗(yàn)中，混合青貯處理的pH低于單一青貯處理，表明混合青貯能改善青貯品質(zhì)，發(fā)酵后品質(zhì)好，這與Chen等[28]的研究結(jié)果一致。

NH3-N是微生物和植物蛋白酶分解蛋白質(zhì)的產(chǎn)物，NH3-N/總氮值越高，說(shuō)明被分解的氨基酸和蛋白質(zhì)就越多，青貯品質(zhì)就越差[29-30]。本研究中，隨著甘草莖葉占比的提高，各組NH3-N/總氮值逐漸降低，這說(shuō)明混合青貯改善了青貯品質(zhì)。

有機(jī)酸是發(fā)酵過(guò)程中微生物的代謝產(chǎn)物，其含量能反映微生物發(fā)酵類型及發(fā)酵品質(zhì)的好壞[31]。其中，乳酸含量越高，發(fā)酵物的pH越低，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失越少，發(fā)酵效果越好[32]。本試驗(yàn)中，隨著甘草莖葉所占比例的提高，混合青貯的乳酸含量逐漸降低，這可能是由于甘草莖葉中WSC含量較少引起的，這也與段艷珍等[15]關(guān)于豌豆與玉米秸稈混合青貯的研究結(jié)果一致。乙酸和丙酸能抑制好氧型微生物的活性，防止青貯飼料腐敗，提高青貯飼料的有氧穩(wěn)定性[33-34]。在本試驗(yàn)中，L4組乙酸含量最高，L3組丙酸含量最高，說(shuō)明當(dāng)甘草莖葉所占比例為50%～60%時(shí)，能獲有氧穩(wěn)定性較好的青貯飼料。丁酸是腐敗菌分解蛋白質(zhì)、糖類和乳酸的產(chǎn)物，丁酸含量越高青貯品質(zhì)越差[35]。本試驗(yàn)中，混合青貯處理的丁酸含量顯著低于單一青貯，且L4組的丁酸含量最低，說(shuō)明蘆葦與甘草莖葉混合青貯能提高青貯品質(zhì)，且甘草莖葉占比在60%時(shí)青貯品質(zhì)較好。此外，混合青貯的L2組、L3組和L4組的綜合評(píng)分等級(jí)均為優(yōu)，表明甘草莖葉所占比例在40%～60%時(shí)青貯效果較好。

3.4 不同比例蘆葦與甘草莖葉混合青貯對(duì)有氧暴露下pH及微生物數(shù)量的影響

青貯飼料在有氧暴露后，乳酸及WSC能增強(qiáng)酵母菌和霉菌等有害微生物的活動(dòng)，引起二次發(fā)酵，使青貯飼料敗壞[36-37]。本試驗(yàn)中，有氧暴露后，混合青貯3個(gè)組的乳酸菌數(shù)量下降的速度以及酵母菌、霉菌數(shù)量和pH上升的速度均較慢，表明將禾本科牧草的蘆葦與豆科牧草甘草莖葉混合青貯能延長(zhǎng)腐敗時(shí)間，有較好的有氧穩(wěn)定性；同時(shí)，第15天時(shí)，L4組乳酸菌數(shù)量最多，霉菌數(shù)量最少，表明L4組的有氧穩(wěn)定性更高，表明甘草莖葉所占比例為60%時(shí)青貯效果較好。

4 結(jié) 論

① 蘆葦與甘草莖葉混合青貯處理的發(fā)酵效果優(yōu)于單一青貯處理，混合青貯能獲得優(yōu)良的青貯品質(zhì)。

② 蘆葦與甘草莖葉混貯比例為40∶60時(shí)青貯效果較好。