喀斯特石漠化地區(qū)飼用植物青貯化利用

郭 文， 熊康寧， 張錦華， 楊蘇茂， 許留興， 劉凱旋

（1.國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心/貴州師范大學(xué)喀斯特研究院，貴州貴陽 550001；2.貴州省畜牧獸醫(yī)研究所，貴州貴陽，550005；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東廣州 510642）

草地是天然的生態(tài)屏障，種植牧草能快速增加地表植被覆蓋率，減少基巖裸露面積，降低水土流失和流水對地面的侵蝕率，對于遏制石漠化具有積極作用。此外，某些禾本科牧草具有耐寒、耐旱、耐貧瘠的優(yōu)點（蘇日古噶，2007），禾草生長速度快，分蘗能力強。禾本科牧草在抽穗期到成熟期的粗蛋白質(zhì)含量為11.5%，而進(jìn)入枯黃期之后降低到 4.5%以下（桂榮等，1998；桂榮等，1996），在牧草生長旺盛期有必要進(jìn)行刈割貯藏，保留更多的營養(yǎng)物質(zhì)。青貯飼料則能有效調(diào)節(jié)草地畜牧業(yè)中家畜消化不暢和牧草季節(jié)性過剩的問題，因此，青貯對喀斯特石漠化地區(qū)草地畜牧業(yè)的發(fā)展具有舉足輕重的作用。

青貯是指將青貯料剪碎到2～5 cm，通過密封裝填，在厭氧條件下pH迅速降低，乳酸菌發(fā)酵，將原料中的碳水化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?，抑制霉菌等有害微生物活動及代謝，從而提高飼料品質(zhì)的過程（Mcdonald等，1991）。青貯飼料能夠很大程度地保存牧草的營養(yǎng)價值，具有適口性好、采食率高、貯藏期長等優(yōu)點，能夠改善牧草的季節(jié)性供應(yīng)不均衡，提高牧草的利用效率，彌補調(diào)制干草的缺陷，降低家畜的疾病發(fā)生率，使其每年都能吃到青綠多汁的飼料（韓魯佳等，2002）。此外，青貯飼料中乳酸菌的發(fā)酵提高了青貯飼料的可消化性，增加了飼料中的菌體蛋白，明顯提高了產(chǎn)奶量（鄭金貴，2003）。禾本科牧草是家畜重要的食物來源，在干燥和加壓時很少破碎、脫葉，適宜調(diào)制干草，當(dāng)含糖量較高時，可直接青貯，但是為保證青貯飼料的成功率和質(zhì)量，通常添加乳酸菌（LAB）進(jìn)行青貯。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 鐮刀、聚乙烯塑料袋（25 cm×35 cm，厚 0.014 mm），均為市購；封口機（永特力100型），購自永康市協(xié)力包裝機械有限公司；電子天平（FA1004N），上海精密科學(xué)儀器有限公司制造；分光光度計（7230G型），購自陜西凱利化玻儀器有限公司；電烤爐（亨博HB-528A），購自廣東亨博電器實業(yè)有限公司；pH測定儀（8 601），購自源恒通五金專營店；烘箱（HX-GZXA4），購自光合力通世紀(jì)專賣店；馬弗爐（YTH-5-12），購自紹興市蘇珀儀器有限公司；凱氏定氮儀 （KDN-04A），購自點點計量檢測中心。

1.2 青貯制作 采自示范區(qū)人工栽培一年的多年生禾本科四種牧草，剪短至2～3 cm。將表1所示菌數(shù)為1×109的乳酸菌進(jìn)行溶解，20 mL的規(guī)格均勻噴灑在每種牧草上單獨青貯，裝入25 cm×35 cm規(guī)格的聚乙烯塑料袋中，每袋1000 g，壓緊，密封。此外，再將純水以同樣20 mL/1000 g的規(guī)格進(jìn)行袋式青貯，作為對比分析。青貯137 d后開封進(jìn)行試驗。

表1 乳酸菌成分

1.3 試驗方法

1.3.1 感官評定 在感官評定方面，采用德國農(nóng)業(yè)協(xié)會（DLG）頒布的青貯評分標(biāo)準(zhǔn)的等級評定方法（Mcdonald，1973），以氣味、色澤、結(jié)構(gòu)為參照依據(jù)，氣味分4個等級，0～14分；結(jié)構(gòu)分4個等級，0～4分；色澤分3個等級，0～2分。在結(jié)合氣味、色澤和結(jié)構(gòu)3項的評定結(jié)果為：一級優(yōu)良 （16～20分），二級尚好（10～ 15分），三級中等（5～ 9分），四級腐敗（0～4分），具體評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.3.2 化學(xué)成分分析 取青貯樣品20 g，加入180 mL去離子水，并用封口膜封口，放入4℃冰箱中浸提24 h，期間搖晃數(shù)次，24 h后用四層紗布過濾，用雷磁PHS-3C精密pH計測定pH（Han等，2004）；粗脂肪采用索氏提取法測定（張麗英，2003）；粗灰分采用550℃灼燒法測定 （楊勝，1999）；干物質(zhì)含量采用烘干法測定（楊勝，1999）；粗蛋白質(zhì)采用凱氏定氮法測定（楊勝，1999）；中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）采用范氏法 （楊勝，1999）；鈣、磷和粗纖維分別采用GB/T6436-2002、GB/T6437-2002、GB/T 6434-2006 進(jìn)行測定。

表2 青貯質(zhì)量感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)分析 用SPSS 20.0軟件中的ANOVA程序進(jìn)行方法分析，Duncan's程序進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 四種牧草的原料特性 由表3可知，四種牧草中，高羊茅的含水率最高為78.9%，黑麥的含水率最低為74.6%；四種禾本科牧草的粗蛋白質(zhì)含量均較高，其中大小順序為高羊茅＞黑麥＞鴨茅＞扁穗雀麥；四種牧草的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均較高；鈣和磷含量較為豐富。

2.2 感官評價

2.2.1 添加純水青貯 由表4可知，在氣味方面，黑麥和扁穗雀麥均優(yōu)于高羊茅和鴨茅；在質(zhì)地方面，鴨茅優(yōu)于扁穗雀麥、高羊茅和黑麥；鴨茅色澤優(yōu)于扁穗雀麥、高羊茅和黑麥。綜合三方面的評價，扁穗雀麥=黑麥＞鴨茅＞高羊茅，其中除了高羊茅是二等尚好等級外，其余三種牧草均為一等優(yōu)良。

2.2.2 添加乳酸菌青貯 由表5可知，鴨茅具有很強“丁酸味”，其余三種均有面包香或芳香味；鴨茅的莖葉結(jié)構(gòu)有輕度污染現(xiàn)象，其余三種牧草均為莖葉結(jié)構(gòu)保持良好；鴨茅出現(xiàn)較強度的霉變，扁穗雀麥色澤與原料相似，高羊茅和黑麥帶帶褐色；綜合三項指標(biāo)，鴨茅為四等腐敗，扁穗雀麥表現(xiàn)最好，高羊茅和黑麥均有雖為一等優(yōu)良，但略遜色于扁穗雀麥。

表3 四種牧草的化學(xué)成分%

表4 加水青貯

表5 添加乳酸菌青貯

2.3 青貯化學(xué)成分分析

2.3.1 添加純水青貯 由表6可知，在以純水為添加物的四種牧草青貯中，扁穗雀麥的中性洗滌纖維含量顯著高于高羊茅、鴨茅和黑麥 （P＜0.05），其中黑麥的中性洗滌纖維顯著高于高羊茅和黑麥（P＜0.05），但是高羊茅和黑麥的差異不顯著（P＞0.05）；四種牧草的酸性洗滌纖維含量差異顯著（P＜0.05），其中扁穗雀麥最高，黑麥其次，鴨茅最低；四種牧草的粗灰分含量差異顯著 （P＜0.05），黑麥的粗灰分含量顯著高于其余三種牧草（P＜0.05），鴨茅相對扁穗雀麥和高羊茅較高；鴨茅的粗蛋白質(zhì)顯著高于另外三種牧草（P＜0.05），黑麥的粗蛋白含量最低；高羊茅的粗脂肪含量顯著高于另外三種牧草（P＜0.05），其中鴨茅和黑麥差異不顯著（P＞0.05），但均顯著高于高羊茅（P＜0.05）；在粗纖維的比較分析中可看出，扁穗雀麥的粗纖維含量顯著高于其余三種牧草（P＜0.05），鴨茅和黑麥差異不顯著（P＞0.05）。

2.3.2 添加乳酸菌青貯 乳酸菌具有促進(jìn)青貯飼料中乳酸快速增殖的功效。由表7可知，添加乳酸菌青貯后，四種禾本科牧草中，扁穗雀麥的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量顯著高于其余三種牧草（P＜0.05），但高羊茅和黑麥的中性洗滌纖維差異不顯著（P＞0.05），而鴨茅和黑麥的酸性洗滌纖維含量差異不顯著（P＞0.05）；四種牧草中黑麥的粗灰分含量顯著高于其余三種牧草（P＜0.05），其中高羊茅和鴨茅差異不顯著（P＞0.05）；鴨茅與扁穗雀麥的粗蛋白質(zhì)差異不顯著（P＞0.05），但是均顯著低于高羊茅和黑麥（P＜0.05），其中高羊茅含量最高；在粗脂肪含量的比較研究中顯示，扁穗雀麥和黑麥差異不顯著（P＞0.05），高羊茅顯著高于其余三種牧草（P＜0.05）；高羊茅和黑麥的粗纖維含量差異不顯著（P＞0.05），但扁穗雀麥顯著高于二者，而鴨茅顯著低于二者（P＜0.05）。

表6 添加純水青貯后四種牧草的%主要營養(yǎng)成分含量

表7 添加乳酸菌青貯后四種牧草的主要營養(yǎng)成分含量%

2.3.3 干物質(zhì)含量變化 通過對圖1進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，四種牧草的干物質(zhì)含量在青貯后均呈現(xiàn)增加的趨勢，并且增加的幅度較大，甚至呈倍數(shù)增長。在添加水和乳酸菌青貯過程中發(fā)現(xiàn)，除黑麥的干物質(zhì)通過添加水青貯后的含量低于添加乳酸菌的干物質(zhì)含量變化，其余均表現(xiàn)為添加水青貯比添加乳酸菌青貯的干物質(zhì)要高。

圖1 牧草的干物質(zhì)含量變化

2.3.4 有氧穩(wěn)定性分析 有氧穩(wěn)定性是衡量青貯飼料質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，通常情況下，有氧穩(wěn)定越高越好。當(dāng)青貯飼料暴露于空氣中時，酵母和霉菌會利用青貯發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸及牧草的氨基酸、蛋白質(zhì)和糖類，使整個青貯飼料的pH、二氧化碳、水和氨氣逐漸增加，熱量不斷釋放，好氣變質(zhì)不斷加?。◤垵龋?005），但是大山嘉信（1976）指出水分含量低、乳酸含量高的青貯料，要比水分含量高、揮發(fā)性脂肪酸多的青貯料容易變質(zhì)，并指出原因可能是低水分限制了微生物活動，更多的糖供酵母繁殖利用，而揮發(fā)性脂肪酸（乙酸、丙酸等）比乳酸具有更強的抗真菌能力。

通過對圖2進(jìn)行分析，在添加水的青貯中，四種牧草的pH在0～60 h都逐漸上升，而60～120 h時，除了高羊茅呈現(xiàn)下降的趨勢外，其余三種牧草繼續(xù)上升，此外，第一時間段的上升幅度高于第二階段，在整個過程中鴨茅的上升斜率最小，說明其pH變化最為穩(wěn)定。添加乳酸菌青貯中，除鴨茅外，其余三種牧草的pH斜率在整個0～120 h的過程中變化均較小，較為穩(wěn)定。

3 結(jié)論與討論

附著在青貯原料植株表面的乳酸菌含量必須在105cfu/g以上，才能使乳酸菌快速發(fā)酵（丁武榮等，2008；田允波，1996），但是多數(shù)青貯料表面的乳酸數(shù)量有限，并混有不良菌種，所以添加乳酸菌成為規(guī)避這一現(xiàn)象的有效方式之一。添加乳酸菌對除鴨茅以外的三種牧草均有改善作用，其原因可能是在制作袋式青貯過程中，鴨茅青貯袋內(nèi)殘留的空氣含量較多，影響其發(fā)酵品質(zhì)。

圖2 青貯后的pH變化

加水青貯的四種牧草在感官變化上的優(yōu)劣為扁穗雀麥=黑麥＞鴨茅＞高羊茅，其中除了高羊茅是二等尚好等級外，其余三種牧草均為一等優(yōu)良。添加乳酸菌后，鴨茅為四等腐敗，扁穗雀麥表現(xiàn)最好，高羊茅和黑麥均有雖為一等優(yōu)良，但略遜色于扁穗雀麥。

兩種不同的青貯方式結(jié)果都顯示，四種牧草除了粗蛋白質(zhì)和干物質(zhì)之外，其余各項指標(biāo)都降低。鴨茅各元素出現(xiàn)不規(guī)則變化的原因可能是青貯過程中出現(xiàn)失誤影響試驗結(jié)果。

干物質(zhì)是衡量植物有機物積累、營養(yǎng)成分多寡的一個重要指標(biāo)，在一定條件下，干物質(zhì)的進(jìn)食量隨著日糧消化率的上升而增加。通過青貯處理后，牧草的干物質(zhì)含量有所上升，一定程度的干物質(zhì)是家畜必備的物質(zhì)。

添加乳酸菌對維持牧草的有氧穩(wěn)定性較好，四種牧草都是在0～60 h時間段pH變化較大，在60～120 h變化較小。青貯袋開封后，牧草接觸空氣促使厭氧環(huán)境發(fā)生極端變化，青貯料的好氧活動開始。青貯料的好氣變質(zhì)主要是由酵母、霉菌等好氣微生物的活動所引起（Muck等，1991）。

青貯作為一種經(jīng)濟(jì)、高效、保質(zhì)期長的技術(shù)，符合畜牧業(yè)發(fā)展過程中成本降低的趨勢，飼草青貯是擴大飼料來源、提高牧草利用價值的有效方式，其可以使單位面積收獲的總養(yǎng)分達(dá)到最高值，經(jīng)過青貯處理的飼料能提高家畜的采食率和消化率，對家畜的生長發(fā)育具有良好的促進(jìn)作用，草地畜牧業(yè)是解決喀斯特石漠化地區(qū)經(jīng)濟(jì)問題、生態(tài)問題和社會問題的有效方式之一。禾本科牧草具有分蘗能力強、生長速度快、對生存環(huán)境要求低的優(yōu)點，種植禾本科牧草是治理石漠化和水土流失的的首選措施，而牧草主要利用地下部分即根莖的附土能力來抑制水土流失治理石漠化，而青貯則是利用牧草的地上部分即枝葉進(jìn)行利用，因此二者具有完美的契合點，不會發(fā)生沖撞，尤其是在潛在輕度石漠化地區(qū)更能體現(xiàn)。開發(fā)利用飼用植物，不但能夠擴大飼料的來源，有利于畜牧業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，還能促進(jìn)石漠化的綜合治理和石漠化地區(qū)生態(tài)文明建設(shè)。