熱研2號柱花草和熱研4號王草混合青貯對其營養(yǎng)成分及發(fā)酵品質(zhì)的影響

韓建成　吳群　藺紅玲　徐志軍　周漢林

關鍵詞：熱研2 號柱花草；熱研4 號王草；混合青貯；營養(yǎng)成分；發(fā)酵品質(zhì)

中圖分類號：S432.2+2 文獻標識碼：A

柱花草（Stylosanthes spp.）是原產(chǎn)于拉丁美洲的熱帶豆科牧草，屬多年生草本植物。熱研2號柱花草是中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所培育的優(yōu)良飼草品種，具有抗旱、耐高溫、保持水土、適應性強等優(yōu)點[1-2]，在我國南方地區(qū)廣泛種植，也是目前熱帶地區(qū)種植面積最廣、應用最為廣泛的熱帶優(yōu)良牧草品種之一，素有“南有柱花，北有苜?！钡拿婪Q。柱花草自然株高為0.8～1.5 m，莖粗為0.2～0.3 cm，一般年可刈割4～5次，鮮草產(chǎn)量為30～80 t/hm²；因其干物質(zhì)含粗蛋白質(zhì)為16.4%～18.6%、富含維生素和多種氨基酸、牧草適口性好等諸多優(yōu)點，已經(jīng)成為發(fā)展熱區(qū)草食動物養(yǎng)殖業(yè)的重要粗飼料來源[3]。柱花草含糖量低、緩沖能高、青貯飼料pH 較高、乳酸含量較低，單獨青貯較難成功[4-5]，且單獨飼喂易引起熱區(qū)反芻動物瘤胃臌氣及其他消化性疾病[6]，生產(chǎn)中常與其他牧草配合飼喂。

熱研4 號王草（P. purpureum Rich. × P. americanaKing grass cv. Reyan No. 4）是熱帶地區(qū)重要的優(yōu)良牧草品種之一，年可刈割4～7 次，鮮草產(chǎn)量達120～300 t/hm²；拔節(jié)期粗蛋白質(zhì)含量占干物質(zhì)重的9.40%，葉軟汁多，粗纖維含量低，是鮮飼、青貯、曬制干草或加工草粉的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)牧草，在我國廣東、廣西、云南、貴州、海南等地廣泛種植，在夏季特別是雨季，王草生長迅速，常出現(xiàn)飼草過剩，但冬春季生長緩慢甚至停止，易造成季節(jié)性青綠飼料供應不足，嚴重影響了雷州半島畜牧業(yè)健康持續(xù)發(fā)展[7-11]。

混合青貯飼料具有均衡飼草營養(yǎng)、降低青貯原料有害物質(zhì)含量、提高飼草發(fā)酵品質(zhì)和消化率等優(yōu)良特性。利用禾本科和豆科類牧草混合青貯，既可以解決豆科類牧草單獨青貯難以成功的難題，也可以彌補單獨青貯而造成的營養(yǎng)物質(zhì)不均衡的問題，同時可以更好地提高混合青貯飼料的粗蛋白含量，改善青貯飼料的品質(zhì)[12]。目前，對雷州半島熱研2 號柱花草和熱研4 號王草混合青貯方面的研究尚不明確。本研究通過熱研2 號柱花草與熱研4 號王草混合青貯，分析評價其青貯品質(zhì)和營養(yǎng)成分，以期尋找適宜的混合青貯比例，為優(yōu)質(zhì)牧草資源開發(fā)與利用提供理論依據(jù)和科學指導，同時為熱區(qū)草食動物粗飼料全年供應、提高動物生產(chǎn)繁殖性能提供有力的技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料熱研2 號柱花草和熱研4 號王草選自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院湛江實驗站草畜一體化試驗基地，于2019 年5 月10 日刈割。熱研2 號柱花草處于初花期，熱研4 號王草青貯刈割高度為2～2.5 m[13]。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 采用完全隨機區(qū)組設計，分別將熱研4 號王草與熱研2 號柱花草的混合比例設定為100∶0（對照組）、85∶15（A1組）、70∶30（A2 組）、55∶45（A3 組）4 組，均以鮮重計，每組設5 個重復。按照試驗設計，將熱研2 號柱花草和熱研4 號王草按比例進行揉搓混合，并利用綜合試驗基地IS-18 型全自動牧草青貯機進行裝袋密封發(fā)酵，其含水量為68%左右，青貯30 d后開袋取樣，去掉上、下各10 cm 樣品，將其余青貯飼料混勻，采用四分法取樣分析化學成分及發(fā)酵品質(zhì)[14]。

1.2.2 樣品采集及處理 青貯前，取一定量切碎的柱花草、王草樣品于65 ℃烘干至恒重，保存樣品，用于原料常規(guī)養(yǎng)分含量測定；在青貯前和青貯30 d 取混合青貯飼料200 g，65 ℃烘干至恒重，保存樣品，用于青貯飼料常規(guī)養(yǎng)分含量的測定；另取20 g 青貯飼料，加入180 mL 去離子水，4 ℃浸提24 h，過濾、留取浸提液置于–20 ℃冷凍保存[15]，用于發(fā)酵指標的測定。

1.2.3 青貯飼料原料化學成分分析 粗蛋白（crude protein， CP）的測定按照《飼料中粗蛋白測定方法》（GB/T 6432—94）進行操作，粗脂肪（ether extract， EE）的測定參照《飼料中粗脂肪測定方法》（GB/T 6433—2006），粗灰分（crude ash，Ash）的測定參照《飼料中粗灰分測定方法》（GB/T6438—2007），干物質(zhì)（DM）的測定采用烘箱烘干法，水溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）含量的測定采用蒽酮–硫酸比色法，中性洗滌纖維（neutral detergent fiber， NDF）和酸性洗滌纖維（acid detergent fiber， ADF）含量的測定采用范式纖維法。上述指標的測定均以干重計。

乳酸菌和酵母菌數(shù)量分別采用MRS 瓊脂培養(yǎng)基和馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)計數(shù)；乳酸菌用厭氧培養(yǎng)箱，37 ℃培養(yǎng)3 d；酵母菌用生化培養(yǎng)箱，25 ℃培養(yǎng)3 d[16]。2 個指標的測定均以鮮重計。

1.2.4 青貯飼料的感官評價 根據(jù)德國農(nóng)業(yè)協(xié)會（Deutche Lan Dwirtschafts Geseutschaft）青貯飼料的感官評價方法，對青貯飼料的顏色、氣味和質(zhì)感等進行感官分析評價，可將青貯飼料分為4個等級，即優(yōu)良、尚好、中等和腐敗，滿分為20分，16～20 分為優(yōu)良，10～15 分為尚好，5～9 分為中等，0～4 分為腐敗。

1.2.5 青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)分析 將各組的浸提液用5 mL 的無菌EP 管進行分裝，分別測定浸提液中pH、氨態(tài)氮（NH3-N）、乳酸（lactic acid， LA）、乙酸（acetic acid， AA）、丙酸（propionic acid， PA）及丁酸（butyric acid， BA）含量。

pH 用FE320pH 計[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]測定；氨態(tài)氮含量采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定；乳酸、乙酸、丙酸與丁酸含量采用高效液相色譜儀（日本島津SHIMADZU-LC20A）測定，測定條件：色譜柱為Agilent5TC-C18250 mm×4.6 mm ； 紫外檢測器， 檢測波長為210 nm，流動相為3 mmol/L 高氯酸溶液，流速為0.8 mL/min，柱溫為30 ℃；進樣量為10 μL[17-18]。參照日本草地畜產(chǎn)協(xié)會（2001）制定的青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)V-score 評分標準， 以氨態(tài)氮/總氮（NH3-N/TN）、乙酸、丙酸及丁酸含量作為評定指標，根據(jù)此評分標準將青貯飼料品質(zhì)分為優(yōu)（100～80）、良好（80～60）、不良（<60）3 個評分等級。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用IBM SPSS stastitics 20.0 軟件的ANOVA 程序?qū)λ鶞y數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，差異顯著性采用Duncans 法進行比較分析。

2 結果與分析

2.1 熱研2 號柱花草和熱研4 號王草青貯化學成分及pH分析

由表1 可知，熱研2 號的干物質(zhì)、粗蛋白、粗脂肪和酸性洗滌纖維含量均顯著高于熱研4 號（P<0.05），其中，熱研2 號的粗蛋白含量是熱研4 號的1.32 倍；熱研2 號的pH 高于熱研4 號； 熱研4 號的水溶性碳水化合物、中性洗滌纖維、酵母菌和乳酸菌數(shù)量顯著高于熱研2 號（P<0.05），熱研4 號的水溶性碳水化合物含量是熱研2 號的1.61 倍，乳酸菌數(shù)量是熱研2 號的1.81 倍，酵母菌數(shù)量是熱研2 號的1.5 倍多。

2.2 混合青貯的化學成分分析

由表2 可知，隨著柱花草比例的升高，各處理組的干物質(zhì)、粗蛋白、粗脂肪和水溶性碳水化合物含量隨之升高；A₁、A₂和A₃ 組粗蛋白和粗脂肪含量顯著高于對照組（P<0.05），各試驗組的水溶性碳水化合物含量差異不顯著；與CK 相比，各處理組的粗灰分含量有所降低，但差異不顯著，其中A₂組的粗灰分含量最低；與CK 相比，A₁、A₂和A₃組的酸性洗滌纖維顯著降低（P<0.05）。與CK 相比，各處理組的中性洗滌纖維呈降低趨勢，但各處理組間差異不顯著。

隨著柱花草比例的升高，乳酸菌和酵母菌的數(shù)量逐漸降低，A₁、A₂和A₃組顯著低于對照組（P<0.05），且乳酸菌數(shù)量均大于1×10⁴CFU/g。

2.3 混合青貯的感官評價

由表3 可知，混合青貯柱花草和王草可明顯提高青貯飼料的感官品質(zhì)，隨著柱花草添加比例的增加，青貯飼料品質(zhì)有所改善。CK 組總分為10 分，評價等級為中等；A₁組總分為13 分，評定等級為尚好；A₂組總分為20 分，評價等級為優(yōu)良；A₃組總分為9 分，評價等級為中等。

2.4 混合青貯的發(fā)酵品質(zhì)

由圖1 可知，隨著柱花草比例的增加，pH 和NH3-N/TN 值逐漸升高，A₁、A₂、A₃組與CK 組差異顯著（P<0.05），A₂組與A₁、A₃組差異顯著（P<0.05）；LA 含量逐漸降低，A₁、A₂、A₃組顯著低于CK 組（P<0.05）；AA 含量呈增加趨勢，與CK 組相比，A₂、A₃組的AA 含量顯著增加（P<0.05）；各試驗組的LA/AA 含量比值均大于2.6；與CK 組相比，各處理組的PA 含量有所降低，但各處理組間差異不顯著；各試驗組均有BA檢出，且A₂ 組的BA 含量最低。

根據(jù)混合青貯有機酸評定標準[19]，由表4 可知，A₃組分值最低（79 分）；CK 組和A₁ 組分別為90 分；A₂組的丁酸含量最低，A₂組的總酸分值最高（94 分），與感官評價和pH 變化一致；綜合有機酸評定標準、pH 變化和感官評價，A₂ 組符合優(yōu)質(zhì)青貯飼料的標準。

3 討論

3.1 混合青貯對飼料營養(yǎng)成分的影響

經(jīng)過30 d 的發(fā)酵，各處理組營養(yǎng)成分均有所改善，隨著柱花草比例的升高，DM 逐漸升高，而Ash 降低，表明在柱花草和王草混合青貯過程中營養(yǎng)物質(zhì)流失較少。A₁、A₂和A₃組中的DM、CP 和EE 含量隨著柱花草添加比例的增加而升高，且顯著高于CK 組（P<0.05），說明混合青貯飼料的營養(yǎng)價值有所提高。與CK 組相比，各處理組的NDF 均顯著下降，說明混合青貯有利于改善飼料的適口性， 提高飼料的利用度， 這與MUSTTAFA 等[20]的研究結果一致。ADF 是評價飼料能量高低的關鍵指標，ADF 降低與發(fā)酵過程中青貯飼料纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的部分降解有關[21-22]，各處理組的ADF 含量有所越低，表明柱花草與王草混合青貯有利于提高飼料的消化率和飼用價值，這也與崔鑫等[23]的研究結果一致。

3.2 混合青貯對飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響

良好的青貯飼料品質(zhì)，與牧草的種類、含水量、WSC、附著的乳酸菌和酵母菌數(shù)量以及壓實程度等均有關。在本研究中，柱花草和王草混合青貯經(jīng)過30 d 發(fā)酵，CK 組與各處理組均表現(xiàn)出了較好的發(fā)酵品質(zhì)，這可能與青貯前原料水分含量在60%～70%之間，附著乳酸菌數(shù)量超過1×10⁴CFU/g，酵母菌數(shù)量超過1×10² CFU/g，發(fā)酵溫度30 ℃左右等有關。隨著混合青貯飼料中柱花草比例的上升，A₁、A₂組感官品質(zhì)有所改善，其中A₂組感官評價品質(zhì)最佳，評定為優(yōu)良。

青貯后飼料pH 的大小是決定青貯是否成功的重要指標，優(yōu)良的青貯飼料pH 應小于4.0，低pH 有利于青貯飼料的保存[24]。本研究隨著混合青貯飼料中柱花草比例的升高，各處理組pH 逐漸升高，其中，A₁組和A₂組pH 均降到3.6 以下，符合良好青貯飼料的要求；CK 組具有較低的pH和較高的乳酸含量，這與CK 組發(fā)酵原料具有較高的WSC 含量和較多的乳酸菌數(shù)量有關，大量的WSC 為乳酸菌的生長提供了足夠的發(fā)酵底物，有利于乳酸的產(chǎn)生，從而更有利于降低發(fā)酵飼料的pH。

有機酸含量是評估青貯飼料品質(zhì)的主要參數(shù)。各試驗組中乳酸含量較高，說明青貯過程中，乳酸菌是優(yōu)勢菌，這也與研究中所測乳酸菌數(shù)量較高的結果一致。良好的青貯飼料乳酸/乙酸值應大于2[25]，在本研究中，各試驗組乳酸/乙酸值均大于2.6，且CK 組乳酸含量最高，這與CK 組中測得較低的pH 和數(shù)量較多的乳酸菌結果一致。在各試驗組中僅發(fā)現(xiàn)有少量的丙酸和丁酸，這可能是由于較低的pH 抑制了有害微生物的繁殖，從而降低了丙酸和丁酸的含量；A₂ 組與其他處理組相比，其丁酸含量最少，表明其有害微生物繁殖少，飼料中有害物質(zhì)少，這可能與飼料中含有一定數(shù)量的梭菌有關，研究發(fā)現(xiàn)梭菌可利用乳酸和糖類產(chǎn)生丁酸[26]，也可能是由于A₂組的高濃度乳酸菌抑制了丁酸的產(chǎn)生，這與王奇等[27]和賈春旺等[28]的研究報道一致。

青貯飼料中NH3-N/TN 值可反映蛋白質(zhì)和氨基酸的分解程度，比值越大，說明蛋白質(zhì)和氨基酸分解越多，青貯品質(zhì)越差[29]。良好的青貯飼NH3-N/TN 值應小于100 g/kg。在本研究中，各試驗組的NH3-N/TN 值均小于100 g/kg，符合良好青貯飼料的標準。隨著柱花草添加比例的增加，NH_3-N/TN 值逐漸升高，這與豆科類牧草中WSC含量低，單獨青貯會產(chǎn)生大量的氨態(tài)氮和丁酸有關，該結果與JACOBS 等[30]的研究結果一致。但張丁華等[31]研究多花黑麥草與紫花苜蓿混合青貯，結果發(fā)現(xiàn)隨著紫花苜蓿含量增加，NH_3-N/TN值卻逐漸降低。在本研究中，A₂組的NH_3-N/TN值與各處理組差異顯著，A₃組最高，說明A₃組蛋白質(zhì)或者氨基酸分解程度最高，青貯飼料含氮類物質(zhì)營養(yǎng)流失最多。隨著柱花草比例的增加，混合青貯飼料的WSC 含量逐漸升高，這可能與豆科類牧草較低的水分活度抑制了發(fā)酵飼料中乳酸菌的活性，降低了乳酸的含量，從而導致WSC消耗減少有關。

4 結論

綜上所述，熱研2 號柱花草和熱研4 號王草混合青貯可提高飼料的營養(yǎng)價值和發(fā)酵品質(zhì)。隨著柱花草比例的增加，混合青貯飼料的粗蛋白和粗脂肪含量顯著提高，當混合青貯中熱研2 號柱花草比例達到30%時，pH 較低，乳酸含量較高，丁酸含量最低，感官評價優(yōu)良，發(fā)酵品質(zhì)最佳，符合優(yōu)質(zhì)青貯飼料的標準，但要完全消除丁酸的產(chǎn)生，還需進一步增加產(chǎn)酸能力更強的乳酸菌。從發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)價值的角度考慮，建議以30%熱研2 號柱花草和70%熱研4 號王草混合青貯較為適宜。