李茂春，任 傲，杜志艷，周傳社

（1.岳陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，湖南岳陽(yáng) 414000；2.中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南長(zhǎng)沙 410125；3.湖南隆平高科耕地修復(fù)技術(shù)有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410001）

自2018年非洲豬瘟以來(lái)，2019—2020年豬肉價(jià)格居高不下，人們對(duì)肉類的消費(fèi)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，牛羊肉需求量出現(xiàn)上升，南方也開(kāi)始重視草食動(dòng)物的養(yǎng)殖，以奶牛、肉牛、山羊?yàn)橹攸c(diǎn)的草食動(dòng)物養(yǎng)殖迅速發(fā)展，但限制草食動(dòng)物養(yǎng)殖規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)張的因素是飼草資源的短缺，南方可利用草地面積非常有限，因此需要人工種植高產(chǎn)牧草來(lái)解決飼草資源短缺的問(wèn)題。

甜高粱是一種C4植物，起源于非洲，具有較高的光合效率，生物量生產(chǎn)力高，莖中糖積累迅速，含有大量的可溶性碳水化合物（Zhang等，2018；Barcelos等，2016），莖稈鮮嫩，葉片柔軟，作為草食動(dòng)物飼草適口性好（秦立剛等，2010）；而且甜高粱的再生能力強(qiáng)，播種一次，一年可收割2～3次，單位面積產(chǎn)量是飼用玉米的3倍，最高產(chǎn)量可達(dá)16 t/畝（鄭玉琳，2018）；此外，甜高粱抗逆性強(qiáng)，具有耐旱、耐澇、耐貧瘠等特點(diǎn)（蔣濤等，2018）；理論上甜高粱適合在南方大規(guī)模種植以滿足飼草資源的需求。

由于南方以多濕天氣為主，不適合制備干草，所以牧草一般通過(guò)青貯的形式保存，而青貯菌劑可用于在青貯過(guò)程中調(diào)節(jié)青貯發(fā)酵，更好的保存青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。本研究的目的是探究不同添加水平的青貯菌劑對(duì)青貯品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響，并通過(guò)體外模擬瘤胃發(fā)酵探究不同品種甜高粱青貯的飼用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)一：青貯試驗(yàn)

1.1.1 試驗(yàn)材料 制作青貯所用的甜高粱由湖南隆平高科耕地修復(fù)技術(shù)有限公司提供，品種分別為阿爾托16262、阿爾托LPBO、阿爾托N3J53；甜高粱營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1。青貯菌劑購(gòu)買于河北良孚生物技術(shù)有限公司，成分為乳酸片球菌、植物乳桿菌、納豆芽孢桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母菌等多種有益菌及其代謝產(chǎn)物，有效活菌數(shù)≥30億/g。

表1 不同品種甜高粱營(yíng)養(yǎng)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

1.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 三個(gè)品種的甜高粱同時(shí)播種，待甜高粱生長(zhǎng)至乳熟期，采用5點(diǎn)取樣法，隨機(jī)刈割5個(gè)樣方里的甜高粱植株，留茬20 cm；將三個(gè)品種的甜高粱分別用鍘草機(jī)揉切至2～3 cm長(zhǎng)，每個(gè)品種取500 g切碎的樣品裝入信封，65℃烘干至恒重，烘干后的樣品粉碎過(guò)18目篩，自封袋保 存 供 營(yíng) 養(yǎng) 成 分（DM、GE、CP、EE、NDF、ADF、Ash）及WSC測(cè)定。

采用單因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)0%、0.1%、0.2%共3個(gè)青貯菌劑添加水平，每個(gè)水平設(shè)置6個(gè)重復(fù)，取1 kg甜高粱樣品裝入自動(dòng)壓縮袋，用真空封口機(jī)將壓縮袋封口，置于陰涼處進(jìn)行青貯，青貯時(shí)間為30 d。

1.1.3 青貯品質(zhì)測(cè)定 青貯pH和乳酸參考張?zhí)K江（2014）提供的方法測(cè)定；營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定方法參考 《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》（張麗英，2007），水溶性碳水化合物（WSC）采用蒽酮-硫酸比色法（余汝華等，2003）測(cè)定。

1.2 試驗(yàn)二：體外模擬瘤胃發(fā)酵試驗(yàn)

1.2.1 體外發(fā)酵底物 發(fā)酵底物為試驗(yàn)一青貯烘干粉碎后過(guò)1 mm篩獲得的樣品。

1.2.2 人工瘤胃液配制 選擇3只裝有永久性瘺管的湘東黑山羊作為瘤胃液供體動(dòng)物，試驗(yàn)羊每天飼喂500 g稻草和500 g精料，每天08：00和18：00分兩次飼喂，自由飲水；試驗(yàn)當(dāng)天晨飼前從3只瘺管羊各取400 mL瘤胃液，6層紗布過(guò)濾后迅速裝入保溫瓶，混合均勻帶回實(shí)驗(yàn)室，量取600mL瘤胃液與2400 mL緩沖液按1：4比例混合均勻，整個(gè)過(guò)程保持39.5℃恒溫并持續(xù)通入CO2。

1.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用單因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)，分別將不同品種的甜高粱青貯作為發(fā)酵底物，每個(gè)底物設(shè)置3個(gè)重復(fù)，并設(shè)置空白組，只加人工瘤胃液，用于矯正數(shù)據(jù)。

1.2.4 體外發(fā)酵 稱取0.5 g底物加入發(fā)酵瓶，將所有發(fā)酵瓶預(yù)熱到39.5℃后，通入CO2排空瓶中的空氣，用移液器向每個(gè)發(fā)酵瓶中加入60 mL人工瘤胃液，用橡膠蓋密封后置于振蕩頻率為50 r/min、溫度39.5℃的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，48 h后結(jié)束發(fā)酵。

1.2.5 樣品采集與處理 發(fā)酵結(jié)束后，立即用pH計(jì)（RXE PHS-3C，上海儀器設(shè)備廠）測(cè)定pH，將發(fā)酵培養(yǎng)物用400目紗布過(guò)濾，收集濾渣65℃烘干至恒重，記錄重量m，DMD=（0.5-m）/0.5×100%；取2 mL濾液于15000 r/min條件下離心10 min，取1.5 mL上清液加入2 mL離心管，并加入0.15 mL 25%偏磷酸，-20℃保存供VFA與NH3-N測(cè)定，其中VFA測(cè)定參考Chen等（2016）的方法，NH3-N測(cè)定參考Wang等（2016）的方法；產(chǎn)氣量由體外發(fā)酵設(shè)備自動(dòng)記錄。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析 所有數(shù)據(jù)均用Excel 2013進(jìn)行整理，總產(chǎn)氣量、VFA、NH3-N含量均用空白處理矯正；數(shù)據(jù)差異顯著性分析采用SPSS 22.0軟件的單因素ANOVA程序，多重比較使用LSD語(yǔ)句，P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 青貯菌劑添加水平對(duì)甜高粱發(fā)酵品質(zhì)的影響 如表2所示，添加0.1%或0.2%的青貯菌劑對(duì)各個(gè)品種的甜高粱青貯pH均沒(méi)有顯著影響（P＞0.05），且3個(gè)品種甜高粱青貯pH均小于4.0；與對(duì)照組相比，添加0.1%和0.2%青貯菌劑能顯著提高阿爾托16262甜高粱青貯的乳酸含量（P=0.01），并且添加0.1%和0.2%青貯菌劑后，阿爾托16262甜高粱青貯乳酸含量分別提高22.93%和19.97%，但對(duì)阿爾托LPBO與阿爾托N3J53這兩個(gè)品種的青貯乳酸含量均無(wú)顯著影響（P＞0.05）；所有青貯乳酸含量均在16 mg/g以上。

表2 青貯菌劑添加水平對(duì)甜高粱青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響

2.2 不同青貯菌劑添加水平對(duì)甜高粱青貯營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響 從表3可以看出，不同青貯菌劑 添 加 水 平 對(duì) 甜 高 粱 青 貯DM、GE、EE、NDF、ADF、Ash、WSC含量均沒(méi)有顯著影響（P＞0.05）。

表3 不同青貯菌劑添加水平對(duì)甜高粱青貯營(yíng)養(yǎng)成分含量的影響

2.3 不同品種對(duì)甜高粱青貯體外模擬瘤胃48 h產(chǎn)氣量與干物質(zhì)消失率的影響 如表4所示，阿爾托LPBO的體外干物質(zhì)消失率分別比阿爾托16262與N3J53顯 著提高 （P=0.02）14.2%和26.06%；阿爾托LPBO體外產(chǎn)氣量極顯著高于（P＜0.01）阿爾托16262與阿爾托N3J53，從數(shù)值上看，阿爾托LPBO體外產(chǎn)氣量比阿爾托16262、N3J53體外產(chǎn)氣量分別提高38.84%、49.97%。

表4 不同品種甜高粱對(duì)體外模擬瘤胃48 h產(chǎn)氣量與干物質(zhì)消失率的影響

2.4 不同品種甜高粱對(duì)體外發(fā)酵參數(shù)的影響如表5所示，阿爾托LPBO的pH極顯著低于阿爾托16262與阿爾托N3J53，阿爾托LPBO體外發(fā)酵pH相比與阿爾托16262與N3J53分別降低了3.48%和4.03%（P＜0.01）；阿爾托LPBO青貯體外發(fā)酵TVFA產(chǎn)量極顯著高于（P＜0.01）阿爾托16262與阿爾托N3J53；其中阿爾托LPBO比阿爾托16262體外TVFA產(chǎn)量高48.66%，比阿爾托N3J53高20.40%；阿爾托LPBO乙酸、丙酸、異丁酸、戊酸、異戊酸產(chǎn)量均極顯著高于（P＜0.01）阿爾托16262與阿爾托N3J53，并且均以阿爾托LPBO最高，阿爾托N3J53次之，阿爾托16262最低；而阿爾托N3J53的丁酸濃度極顯著高于（P＜0.01）阿爾托LPBO與阿爾托16262；各品種之間乙丙比沒(méi)有顯著差異（P＞0.05）；阿爾托N3J53NH3-N濃度顯著高于（P=0.02）LPBO與16262，分別高出19.84%和14.80%。

表5 不同品種甜高粱青貯對(duì)體外發(fā)酵參數(shù)的影響

3 討論

3.1 青貯菌劑添加水平對(duì)甜高粱發(fā)酵品質(zhì)的影響 pH與有機(jī)酸含量是衡量青貯品質(zhì)的主要理化指標(biāo)，一般優(yōu)質(zhì)青貯pH都低于4.2，超過(guò)4.2時(shí)說(shuō)明發(fā)酵過(guò)程中腐敗菌活動(dòng)造成異常發(fā)酵。本研究中pH與有機(jī)酸含量都符合Kung等（2018）推薦的青貯保存條件，青貯過(guò)程中乳酸菌快速繁殖產(chǎn)生大量的乳酸（Sifeeldein等，2019；Arriola等，2011；Filya等，2000），優(yōu)質(zhì)青貯的乳酸含量要大于1.2%（郭勇慶等，2012）。本試驗(yàn)中各青貯菌劑添加水平下青貯pH均小于3.7，乳酸含量均高于16 mg/g（1.6%）；pH與乳酸含量均高于優(yōu)質(zhì)青貯標(biāo)準(zhǔn)。Diepersloot等（2021）發(fā)現(xiàn)，添加青貯菌劑可以提高青貯中乳酸的含量，李蕎蕎等（2019）也發(fā)現(xiàn)了同樣的結(jié)果，阿爾托16262甜高粱添加菌劑的青貯中乳酸含量顯著高于未添加菌劑的青貯，而另外兩個(gè)品種的青貯乳酸含量沒(méi)有差異，可能是由于品種阿爾托16262含有更高的WSC含量（16262：20.75%、LPBO：12.55%、N3J53：12.53%），乳酸菌大量繁殖產(chǎn)生更多的乳酸。綜上所述，無(wú)論添加菌劑與否，從pH與乳酸兩個(gè)理化指標(biāo)來(lái)看都能獲得優(yōu)質(zhì)青貯。

3.2 青貯菌劑添加水平對(duì)甜高粱營(yíng)養(yǎng)成分的影響 研究表明 添加青貯菌劑可以改善甜高粱青貯的發(fā)酵品質(zhì)、有氧穩(wěn)定性能以及更好的保存營(yíng)養(yǎng)價(jià)值（付薇等，2021）。李蕎蕎等（2019）發(fā)現(xiàn)，添加菌劑可以顯著提高青貯中粗蛋白質(zhì)的含量，董妙音等（2016）的研究同樣發(fā)現(xiàn)，添加菌劑能顯著提高青貯CP含量，主要原因是發(fā)酵菌的菌體蛋白合成導(dǎo)致粗蛋白質(zhì)含量提高。本研究中粗蛋白質(zhì)的含量并沒(méi)有因添加菌劑而得到顯著改變，但添加青貯菌劑后甜高粱青貯CP含量得到了4.8%～17.8%的提高，這與前人研究結(jié)果趨勢(shì)一致；可能由于青貯時(shí)間僅30 d，各菌劑添加水平處理均沒(méi)有顯著改變甜高粱青貯營(yíng)養(yǎng)成分含量。

3.3 不同品種甜高粱青貯對(duì)體外模擬瘤胃48 h產(chǎn)氣量與干物質(zhì)消失率的影響 干物質(zhì)消失率模擬了青貯飼料在瘤胃內(nèi)降解48 h內(nèi)的消化狀況，干物質(zhì)消失率越高對(duì)應(yīng)瘤胃內(nèi)消化率也越高，本研究中阿爾托LPBO干物質(zhì)消失率顯著高于16262與N3J53，蔣濤等（2018）研究指出，粗飼料中碳水化合物的結(jié)構(gòu)會(huì)影響其在瘤胃內(nèi)的降解速度，碳水化合物按照其組織結(jié)構(gòu)可分為兩大類（Van Soest等，1991）：一類是非纖維類碳水化合物，包括蔗糖、果膠、淀粉及短鏈纖維素類似物；另一類是纖維碳水化合物，主要是植物細(xì)胞壁的組成成分，包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等；非纖維性碳水化合物易于消化且發(fā)酵徹底，具有很高的瘤胃降解率，而纖維性碳水化合物在瘤胃內(nèi)不易降解。本試驗(yàn)中，青貯之后NDF含量16262降低了0.02%，LPBO降低了4.36%，N3J53降低了2.64%，NDF減少量以LPBO最大，NDF可能被降解成容易發(fā)酵降解的非纖維性碳水化合物，并且LPBO的NDF含量本就比16262與N3J53低5%以上，從而導(dǎo)致LPBO干物質(zhì)消失率顯著增加。模擬瘤胃產(chǎn)生的氣體是由微生物發(fā)酵降解底物產(chǎn)生的，底物消化程度越高產(chǎn)氣量越大（王榮等，2015）。因此本研究中LPBO干物質(zhì)消失率與產(chǎn)氣量均顯著高于16262與N3J53。

3.4 不同品種甜高粱青貯對(duì)體外模擬瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響 VFA是瘤胃發(fā)酵日糧產(chǎn)生的重要產(chǎn)物，能提供反芻動(dòng)物所需能量的70%～75%以上，因此，VFA的濃度以及組成可用于科學(xué)評(píng)價(jià)甜高粱青貯的飼喂價(jià)值，前文已介紹，被降解的青貯產(chǎn)生氣體的同時(shí)也生成大量的VFA，LPBO青貯具有更高的干物質(zhì)消失率，產(chǎn)生更多氣體同時(shí)也生成更多的VFA，由于VFA具有酸性，其含量升高會(huì)導(dǎo)致pH降低，因此本研究中LPBOVFA產(chǎn)量顯著提高得同時(shí)pH顯著降低；三個(gè)品種的pH都在6.5～7.0，瘤胃液pH在5.5～7.5都可保證瘤胃的正常發(fā)酵（任傲等，2019），因此本研究中VFA產(chǎn)量增加不會(huì)引起pH異常，并且能提供更多的能量。綜上所述，LPBO相比16262與N3J53青貯后更適合作為反芻動(dòng)物的粗飼料。

4 結(jié)論

本研究中3個(gè)品種的甜高粱添加菌劑對(duì)甜高粱青貯的品質(zhì)沒(méi)有明顯的改善作用，因此在青貯過(guò)程中無(wú)需添加菌劑；體外模擬瘤胃發(fā)酵結(jié)果證明，LPBO品種的甜高粱青貯具有更高的瘤胃降解率，作為反芻動(dòng)物粗飼料能產(chǎn)生更多的VFA為反芻動(dòng)物提供能量，因此就本研究3個(gè)品種的甜高粱青貯而言，LPBO品種青貯更適合作為反芻動(dòng)物的粗飼料。