范文強，侯美玲，格根圖，成啟明，盧 強，降小偉，賈玉山

(內蒙古農(nóng)業(yè)大學草原與資源環(huán)境學院，農(nóng)業(yè)部飼草栽培、加工及高效利用重點實驗室，呼和浩特 010019)

內蒙古自治區(qū)有天然草原8800萬公頃，占全國草原面積的22%，居全國五大草原之第二位，其中可利用草地面積占草地面積的84%〔1〕。廣袤的草原歷來是支撐畜牧業(yè)發(fā)展的堅實物質基礎，但由于長期以來，天然草地資源利用不合理，導致天然草地利用率低，嚴重制約草地畜牧業(yè)發(fā)展。天然牧草青貯能夠有效保存牧草中的營養(yǎng)、阻止有害微生物產(chǎn)生，而且能夠延長牧草保存時間，可解決長期、高效、安全貯藏優(yōu)質牧草的問題〔2，3〕。隨著國家“草牧業(yè)”、“糧改飼”和第二輪“草原生態(tài)補助獎勵機制”政策的實施，天然草地牧草青貯作為支撐集約化養(yǎng)殖和飼草長期戰(zhàn)略儲備的重點技術日益重要起來。與全株玉米、苜蓿、飼料稻等青貯研究相比，天然牧草青貯技術屬于新的領域，不僅國外基本無人問津，且國內的研究歷史也不超過30年。在調制青貯飼料過程中，受到青貯原料收獲期、水分含量、切段長度、青貯密度以及可溶性糖含量等一系列因素的影響，往往會導致青貯品質差，甚至青貯失敗〔4，5〕。張吉旺等(2000)研究表明，生長后期收獲的植物其營養(yǎng)生長停滯、水分含量過低，蛋白質隨生育期延遲而逐漸降低，進而導致青貯品質低〔6〕。吳進發(fā)等(1984)發(fā)現(xiàn)小葉章在抽穗期單獨青貯，在籽實期避開羽茅的影響，此時營養(yǎng)品質較高〔7〕。王紅梅等(2013)在研究草甸草原16個不同植物群落天然牧草青貯時發(fā)現(xiàn)，大部分天然牧草DM和WSC含量較高，BC較低，青貯成功率較高，天然牧草青貯后pH值、AN/TN、WSC間差異顯著(P<0.05)，pH值均能降到6.00以下〔8〕。目前，天然牧草青貯現(xiàn)在主要集中在單種草方面，混合天然牧草青貯相對于單一天然牧草青貯加深了難度，故其研究報道較少。隨著國家政策等的不斷出臺及天然草原研究前景廣闊，混合牧草青貯正逐漸獲得研究人員的重視。本文以草甸草原天然牧草為試驗原料，通過對草甸草原天然牧草最適青貯條件的研究，探索最有利于天然牧草青貯發(fā)酵品質的青貯條件，為完善飼草青貯理論體系、提高天然草地資源利用率提供了一定的理論基礎和可借鑒依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗以草甸草原(Meadowsteppe)天然打草場中野生天然牧草為試驗材料，原料均來源于鄂溫克旗伊敏蘇木國家級草原固定監(jiān)測點(48.27°N,119.44°E)，海拔620～677m，屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候，年均降雨量320～350mm，無霜期約100～120d。樣地為草甸草原，優(yōu)勢地帶性群落為羊草草原群落，草甸草原天然牧草于2015年7月25日刈割，刈割時牧草處于盛花期。樣地植物組成及化學成分情況如表1。

表1 草甸草原樣地植物組成及化學成分情況

1.2 試驗設計與處理

本試驗根據(jù)影響天然牧草青貯發(fā)酵品質的刈割時間、水分含量、切短長度及青貯密度，設計四因素三水平L9(34)正交試驗，將天然牧草青貯30天后，測定其pH值、有機酸和氨態(tài)氮含量，采用費氏(Flieg)評分法〔9〕，利用乳酸、乙酸、丁酸為基礎進行評分，以每20分為一個標準，從0到100分共分失敗、差、合格、好和很好5個等級，對草甸草原天然牧草的發(fā)酵品質情況進行測定研究，在實測各個指標的基礎上，篩選出最適青貯條件。

表2 四因素三水平L9(34)正交試驗設計表

1.3 測定指標

1.3.1 樣品處理

稱取10 g樣品放入15cm×10cm的真空包袋中，加入90mL蒸餾水冰箱4℃放置24h，使用無菌勻質儀拍打3min(10次/min)，通過定性濾紙過濾(孔徑30μm)，所制備的青貯飼料浸提液備用。

1.3.2 發(fā)酵品質

采用OHAUS-TARTER 100/B型酸度計測定pH值。利用高效液相色譜儀(島津GC-8A，日本)分析濾液中乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸(PA)、丁酸(BA)含量，(色譜柱：KC811 column,Shimadzu，日本；檢測器：SPDM10AVP；流動相：3mmol·L-1高氯酸，流速1mL·min-1，柱溫50℃；檢測波長210nm，進樣量5μL)〔108〕。采用苯酚-次氯酸比色法測定氨態(tài)氮(NH3-N)含量〔10〕。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用SAS9.0統(tǒng)計軟件分析，用單因子方差分析(one-way ANOVA,LSD)中Duncan氏法進行多重比較，P<0.05為差異顯著，P>0.05為差異不顯著，結果用平均值(±標準差)表示。

2 結果與分析

2.1 青貯條件對天然牧草pH值的影響

青貯后的pH值可直觀反應青貯品質的好壞。將青貯后草甸草原天然牧草中的pH作為一個因子，連同含水量、刈割時間、切短長度和密度，在這四個因子的協(xié)同作用中(每個因子三個水平)，它們對天然牧草青貯發(fā)酵品質的影響各不相同。K1、K2、K3分別代表在特定水平下的pH均值，各因子對天然牧草青貯發(fā)酵品質經(jīng)極差分析衡量，極差越大，表示該因子對天然牧草青貯營養(yǎng)品質作用越大，反之亦然，結果如表3所示。

表3 正交試驗pH值結果分析表

由正交分析R值可知，極差大小為D>B>C>A，說明四個因子中，密度對天然牧草青貯pH影響最大，刈割時期次之，切短長度又次之，含水量對其影響最小。不同處理間天然牧草青貯pH值存在差異，由K值大小可以推斷出天然牧草青貯最適pH青貯條件為A1B2C3D3。處理8中天然牧草青貯的pH最低。

由表4和圖1可知，D因素對天然牧草青貯的pH有顯著影響(P<0.05)，B因素的第三個水平顯著高于第一和第二個水平(P<0.05)，A、C因素的三個水平對天然牧草青貯的pH含量影響不顯著(P>0.05)。綜上所述，處理4對天然牧草青貯pH的影響顯著低于其它處理。

表4 四因素對青貯后pH值的影響

注：表中數(shù)據(jù)為均值±標準誤。不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，相同小寫字母表示差異顯著(P>0.05)。

Note: Data in the table are means ±SD. Different small letters mean significant difference (P<0.05), the same letters mean significant difference (P>0.05).

圖1 正交試驗設計pH值直觀分析圖

2.2 青貯條件對天然牧草發(fā)酵品質的影響

由表5可知，乳酸的含量以中水分(50～60%)、高水分(60～70%)含量較高，低水平(40～50%)含量的青貯最低。9個處理中，天然牧草青貯均以乳酸發(fā)酵為主，青貯后均含有少量丁酸。在有機酸的評分中，同乳酸含量一樣，得分最高的也是以中水分(50～60%)和高水分(60～70%)含量青貯的天然牧草。在天然牧草青貯的AN/TN中，AN/TN含量越高，AN/TN得分越低，在9個處理中，處理4中水分(50～60%)、處理7、8高水分(60～70%)AN/TN含量較低，得分最高。由有機酸和AN/TN綜合評分來看，處理8在有機酸得分和AN/TN得分情況較好，總分最高。

表5 正交試驗青貯發(fā)酵品質得分表

將青貯后草甸草原天然牧草發(fā)酵品質綜合評分作為一個因子，連同含水量、刈割時間、切短長度和密度，在這四個因子的協(xié)同作用中(每個因子三個水平)，它們對天然牧草青貯營養(yǎng)品質的影響各不相同。K1、K2、K3分別代表在特定水平下的WSC含量的均值，各因子對天然牧草青貯發(fā)酵品質綜合評分經(jīng)極差分析衡量，極差越大，表示該因子對天然牧草青貯發(fā)酵品質作用越大，反之亦然，結果如表6所示。

表6 正交試驗青貯發(fā)酵品質結果分析表

由正交分析R值可知，極差大小為B>A>C>D，說明四個因子中以刈割時間對天然牧草青貯發(fā)酵品質影響最大，含水量對天然牧草青貯WSC品質影響次之，切短長度對天然牧草青貯發(fā)酵品質影響又次之，密度在上述四個因素中對天然牧草青貯發(fā)酵品質影響影響最小。不同處理間天然牧草青貯發(fā)酵品質存在差異，由K值大小可以推斷出天然牧草青貯最適青貯條件為A3B2C3D1。處理5、8中天然牧草青貯的綜合評分含量最高。

由表7和圖2可知，B因素對天然牧草青貯的發(fā)酵品質綜合評分含量有顯著影響(P<0.05)，A因素的第三水平顯著高于第一水平(P<0.05)，C因素的第三水平顯著高于第二水平(P<0.05)，D因素對天然牧草青貯發(fā)酵品質綜合評分影響不顯著(P>0.05)。綜上所述，處理5、7、8對天然牧草青貯發(fā)酵品質的綜合評分的影響顯著高于其它處理。

表7 四因素對青貯后發(fā)酵品質的影響

注：表中數(shù)據(jù)為均值±標準誤。不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，相同小寫字母表示差異顯著(P>0.05)。

Note: Data in the table are means ±SD. Different small letters mean significant difference (P<0.05), the same letters mean significant difference (P>0.05).

圖2 正交試驗設計青貯發(fā)酵品質得分直觀分析圖

3 討論

刈割時期對牧草青貯品質有較大影響。Fraser(2005)研究羽扇豆青貯時發(fā)現(xiàn)，在生長前期刈割會導致乳酸含量下降，pH和氨態(tài)氮含量上升〔11〕。張吉旺等(2000)通過研究收獲期對玉米飼用營養(yǎng)價值的影響發(fā)現(xiàn)，于生長前期和生長后期收獲均不利于青貯，青貯產(chǎn)品品質低〔6〕。本試驗中7月下旬刈割的天然牧草青貯pH適宜，有機酸含量綜合評分較高，為最佳刈割時期，7月上旬天然牧草處在生長期內，營養(yǎng)物質含量較少，8月上旬刈割常常會因為降雨不及時，導致部部分牧草會提前進入枯黃期，影響青貯品質。

水分含量是青貯成功的一個重要影響因素，在青貯中會要求一定的含水來保證乳酸菌的活動，為保證青貯滲出液不影響營養(yǎng)品質，牧草青貯前含水量應控制在59.3%～71.5%FM〔12〕，本試驗中青貯含水量在50～60%FM和60～70%FM時，乳酸含量最高，氨態(tài)氮/總氮較低，綜合評分最高，與其研究結果一致。陳鵬飛等(2013)研究不同含水量對光葉毛苕青貯品質時得到，低水分青貯時發(fā)生乳酸發(fā)酵，得到較低氨態(tài)氮和pH〔13〕，與本試驗在低水分青貯時得到較高的氨態(tài)氮結果一致。劉秦華(2009)在王草青貯中也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)晾曬后的王草青貯會減少細胞液的滲出，減弱了微生物對可溶性碳水化合物的利用，從而降低了乳酸濃度，天然牧草青貯含水量在40～50%FM時乳酸含量少于其他含水量〔14〕。

調制青貯飼料時，尤其在大型青貯窖裝填時原料的切短長度越短，越容易壓實形成厭環(huán)境促進可溶性碳水化合物的利用及乳酸菌的發(fā)酵。余汝華(2004)在研究玉米秸稈青貯時發(fā)現(xiàn)，玉米秸外部結構堅硬，內部結構松散，青貯過程如果不進行切短處理，會有大量空氣殘余，青貯后好氧細菌活動旺盛，嚴重影響青貯飼料品質，但青貯飼料作為粗飼料其切短長度不宜低于<1cm，否則會影響反芻動物消化〔15〕。侯建建等(2016)研究切短長度對羊草、無芒雀麥、黃花草木樨和沙打旺青貯品質影響時發(fā)現(xiàn)，切短至3cm以下進行青貯，可以提高青貯后乙酸含量，抑制酵母菌、好氧細菌生長，防止二次發(fā)酵〔16〕，本試驗天然牧草切短長度為1～3cm時，處理1、6、8中乙酸含量升高，與其研究結果類似。

Johnson等(2005)在研究真空青貯時發(fā)現(xiàn)，青貯時密度較低會導致容器內殘存空氣，為好氧細菌和兼性厭氧細菌提供有利生活環(huán)境，影響青貯過程中pH的下降和厭氧環(huán)境的形成。張慶(2016)研究不同密度羊草青貯時得到，密度為600kg·m-3比密度500kg·m-3得到更多的乳酸，更少的丁酸、氨態(tài)氮〔17〕。有研究表明，菊芋青貯隨著青貯密度的增加，pH值和氨態(tài)氮含量也隨之下降，當青貯密度>650kg·m-3時，未檢測到丁酸，當青貯密度>700kg·m-3時，未檢測到丙酸，當青貯密度>750kg·m-3時，pH值顯著下降，說明當青貯密度>650kg·m-3，可得到發(fā)酵品質較好的菊芋青貯飼料〔18〕。杜珠梅等(2017)采用拉伸膜裹包青貯技術對天然牧草青貯，在青貯密度為300～350kg·m-3時，天然牧草青貯后，pH值低于其他青貯密度，未檢測到乙酸和丁酸〔19〕。本試驗在以上試驗基礎上，采用試驗室小型青貯系統(tǒng)進一步提高了青貯密度，青貯密度450～500kg·m-3時pH顯著低于其他組，青貯密度>400kg·m-3時處理7、處理8的氨態(tài)氮/總氮得分均為較高。

4 結論

通過四因素三水平L9(34)正交試驗，對天然牧草刈割時間、水分含量、切短長度及青貯密度對其發(fā)酵品質情況進行測定研究，試驗表明不同處理間天然牧草青貯發(fā)酵品質存在差異，對天然牧草青貯品質造成影響的因素由大到小依次為：刈割時間>含水量>切短長度>青貯密度。最終確定草甸草原天然牧草青貯最適條件是含水量為60～70%，刈割時間為7月下旬，切短長度為1～3cm，密度為450～500kg·m-3，該工藝水平下天然牧草青貯的發(fā)酵品質最佳。

〔1〕王志軍.飼草組合優(yōu)化及其發(fā)酵品質評價〔D〕.內蒙古農(nóng)業(yè)大學,2016.

〔2〕劉晗璐，桂榮，塔娜.乳酸菌添加劑對禾本科混合牧草青貯發(fā)酵特性的影響〔J〕.畜牧獸醫(yī)學報.2008(06):739-745.

〔3〕MCDONNALD P, EDWARDS R A, GREENHALGH J F D. Animal Nutrition 〔M〕.4th ed. New York: Proc John Wiley & Sons, Inc, 1988.

〔4〕張健，王琳，何瑋，等.水分含量及搭配比例對兩種牧草青貯品質的影響〔J〕.南方農(nóng)業(yè).2014(01):13-14.

〔5〕徐煒，師尚禮，張文渝，等.不同添加劑對低水分紫花苜蓿青貯品質的影響〔J〕.草原與草坪.2014(01):49-54.

〔6〕張吉旺，王空軍，胡昌浩.收獲期對玉米飼用營養(yǎng)價值的影響〔J〕.玉米科學.2000(S1):33-35.

〔7〕吳進發(fā)，楊樹良，丁軍，等.小葉章牧草青貯試驗〔J〕.黑龍江畜牧獸醫(yī).1984(09):12-18.

〔8〕王紅梅，孫啟忠，花梅.草甸草原區(qū)不同植物群落牧草的青貯效果〔J〕.中國農(nóng)業(yè)科學.2013(12):2566-2575.

〔9〕Fleig.Natural Bresciana 〔J〕. Futterb gauffutterbereit. 1938(2): 1-8.

〔10〕Broderica G A K A J H. Automated simultaneous determination of ammonia and amino acids in ruminal fluid and in vitro media 〔J〕. Journal of Dairy Science. 1980(33): 64-75.

〔11〕Fraser M D F R J R. The effect of harvest date and inoculation on the yield and fermentation characteristics of two varieties of white lupin (Lupinus albus) when ensiled as a whole-crop〔J〕. Animal Feed Science and Technology. 2005, 119(3-4): 307-322.

〔12〕許慶方，韓建國，玉柱.青貯滲出液的研究進展〔J〕.草業(yè)科學.2005(11):94-99.

〔13〕陳鵬飛，白史且，楊富裕，等.添加劑和水分對光葉紫花苕青貯品質的影響〔J〕.草業(yè)學報.2013(02):80-86.

〔14〕劉秦華，張建國，盧小良.乳酸菌添加劑對王草青貯發(fā)酵品質及有氧穩(wěn)定性的影響〔J〕.草業(yè)學報.2009(04):131-137.

〔15〕余汝華.玉米秸稈青貯前后營養(yǎng)成分變化規(guī)律的研究〔D〕.中國農(nóng)業(yè)大學,2004.

〔16〕侯建建，娜日蘇，羅海玲，等.切碎長度對不同牧草青貯飼料發(fā)酵品質的影響〔J〕.中國奶牛.2016(06):10-14.

〔17〕張慶.飼草青貯用乳酸菌的篩選及作用機理〔D〕.中國農(nóng)業(yè)大學,2016.

〔18〕薛艷林，孫林，殷國梅，等.生物添加劑和填裝密度對菊芋青貯飼料品質的影響〔J〕.畜牧與飼料科學.2017(01):39-43.

〔19〕杜珠梅，賈玉山，周天榮，等.裹包密度和層數(shù)對天然牧草青貯飼料品質的影響〔J〕.西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版).2017(03):37-42.