水葫芦与玉米秸秆混合青贮的研究

庄益芬 陈鑫珠 廖惠珍 张文昌*

(1.福建农林大学动物科学学院，福州 350002;2.华南农业大学农学院，广州 510642)

水葫芦与玉米秸秆混合青贮的研究

庄益芬1陈鑫珠2廖惠珍1张文昌1*

(1.福建农林大学动物科学学院，福州 350002;2.华南农业大学农学院，广州 510642)

本试验旨在利用水葫芦(water hyacinth)调制出优质青贮。试验共分24(2×3×4)个处理，每个处理3个重复，以2种水分(约40%和50%)的原料，按3种混合比例(晾晒后的水葫芦与玉米秸秆质量比分别为9∶1、8∶2和7∶3)制成共6种原料混合物，每种混合物中不添加或分别添加2 m L/kg绿汁发酵液、3 m L/kg蚁酸和3 m L/kg四蚁酸铵后进行青贮。常温发酵60 d，测定青贮的pH、氨态氮浓度以及乳酸、乙酸、丙酸和丁酸的含量。结果表明:降低原料水分显著提高了青贮的pH(P＜0.05)、显著减少了乳酸生成(P＜0.05);随玉米秸秆比例的升高，青贮pH有不同程度的下降;3种添加剂也都不同程度地改善了青贮品质。综合而言，原料水分50%、水葫芦与玉米秸秆混合比例7∶3，并以绿汁发酵液作为添加剂的青贮的品质最优。

水葫芦;玉米秸秆;混合青贮;混合比例;绿汁发酵液

青贮饲料的研究一直备受关注［1］，尤其是利用添加剂改善青贮发酵品质更是研究的热点。水葫芦(water hyacinth)繁殖生长迅速，能在入侵区域很快形成单一的优势群体，从而阻碍水上运输、破坏自然景观、污染水体、减少生物多样性。因此，控制水葫芦蔓延倍受重视。在对其进行控制的同时，如果能把其潜在的饲用价值开发出来，就可以达到一举两得的效果。水葫芦的集中打捞、调制青贮是一条具有可行性的思路。但是，水葫芦的水溶性碳水化合物短缺，单独进行常规青贮pH难以降至4.2以下［2］，必须采用混合青贮或添加剂青贮等特种青贮的方式。新鲜玉米秸秆的水溶性碳水化合物含量高，易于青贮，制作青贮饲料是种极佳利用方法。可见，调制水葫芦玉米秸秆混合青贮，既可以综合利用二者的优点，做到取长补短，有助于青贮调制，既可扩大饲料资源，又可减少环境的污染源。庄益芬等［3］在水葫芦中加入30%及以上的玉米秸秆调制水葫芦玉米秸秆混合青贮时，其pH下降到了4.0以下。但迄今为止，缺乏多种因素(原料水分、混合比例、添加剂等)对水葫芦玉米秸秆混合青贮品质影响的综合研究。绿汁发酵液是一种纯天然的生物性青贮添加剂，其显著改善了青贮品质的报道颇多［4－10］;蚁酸和四蚁酸铵同属化学性青贮发酵抑制剂，添加蚁酸［11］和四蚁酸铵［12］均能显著提高青贮水溶性碳水化合物的存留量。青贮原料水分会影响到发酵过程中乳酸菌的竞争［13］，因此与青贮成败关系密切。本试验研究不同水分、不同水葫芦与玉米秸秆混合比例及不同添加剂对青贮品质的影响，以及几种因素间的交互作用对青贮发酵品质的影响，以期筛选出水分、混合比例和添加剂的最优组合，为生产优质的水葫芦玉米秸秆混合青贮提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

青贮原料:水葫芦为2008年7月3日从福建农林大学校园湖水中打捞的普通水葫芦(Eichhornia crassipes(Mart.)Solms.)，去根只留叶片和叶柄;玉米秸秆为福建农林大学园艺学院实验基地种植的金菲玉米秸秆，2008年7月4日用镰刀刈割。利用日光晾晒，将2种新鲜原料分别晒制成2种水分的预干原料。

添加剂:绿汁发酵液参照大島光昭等［4］的方法利用金菲玉米秸秆制成;蚁酸为化学纯;四蚁酸铵用蚁酸和氨水配制。

1.2 试验设计

试验共分24(2×3×4)个处理，每个处理3个重复，以2种水分(约40%和50%)的原料，按3种混合比例(晾晒后的水葫芦与玉米秸秆质量比分别为 9∶1、8∶2 和 7∶3)制成共 6 种原料混合物，每种混合物中不添加或分别添加2 m L/kg绿汁发酵液、3 mL/kg蚁酸和3 mL/kg四蚁酸铵后进行青贮。

1.3 青贮调制

原料水分处理采用日光晾晒;晾晒后水葫芦和玉米秸秆分别切短成1～2 cm，分别混合均匀，按试验设计比例将2种原料充分混合，6种混合物，以600 g为单位装入一次性塑料袋中;用添加剂喷洒(对照组喷洒等体积的蒸馏水)，充分混匀后装入容量1 L青贮塑料瓶内，填装、压实、密封。室温发酵60 d后开封，取样分析。

1.4 测定项目与方法

采集的样品65℃干燥48 h、回潮、粉碎。常规法［14］测定水分和粗蛋白质(CP)含量;中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量用文献［15］中的方法测定;半纤维素(HC)含量为NDF与ADF含量之差;水溶性碳水化合物(WSC)含量用文献［15］中的方法测定。以上指标均为干物质基础。

使用新鲜青贮的水浸提液测定青贮的pH、有机酸和氨态氮(NH3-N)含量。pH用pHS－3D型酸度计测定;乳酸(lactic acid，LA)、乙酸(acetic acid，AA)、丙酸(propionic acid，PA)和丁酸(butyric acid，BA)含量测定参照 Han 等［16］采用高效液相色谱法［色谱柱KC-811 column，Shodex，日本岛津;柱温50℃;流速1 m L/m in;210 nm处SPD检测器)，结果以鲜重基础表示;NH3-N含量采用苯酚－次氯酸钠比色法［17］测定，结果用100 g青贮饲料中的毫克数表示。

1.5 统计分析

采用SPSS 13.0统计软件进行方差统计分析。水分、混合比例、添加剂及两两间和三者间的交互作用对青贮品质的影响采用三因素方差分析;水分、混合比例及添加剂对青贮品质的影响(简单效应)使用单因素方差分析和Duncan氏法进行多重比较。以P＜0.05和P＜0.01作为差异显著和极显著的判断标准。

2 结果

2.1 青贮原料的常规营养成分

由表1的数据可计算得出:水分50%、混合比例为9∶1、8∶2 和 7∶3 的青贮原料混合物的水分含量分别是49.64%、50.13%和50.63%，WSC 含量分别是 8.24%、9.82% 和 11.40%;水分 40%、混合比例为9∶1、8∶2和 7∶3的青贮原料混合物的水分含量分别是 39.27%、39.93% 和 40.60%，WSC含量分别是7.76%、9.36%和10.95%。由此可知，原料混合物中的水分和WSC含量随玉米秸秆比例的提高而增加。

2.2 原料水分、混合比例和添加剂对青贮品质的影响

由表2可知，水分(除对NH3-N浓度)、混合比例和添加剂对青贮品质的各指标均有极显著的影响(P＜0.01);对水分、pH、乳酸、乙酸和丙酸含量的影响，水分与混合比例之间、水分与添加剂之间有极显著(P＜0.01)或显著(P＜0.05)的交互作用;对所有指标的影响，混合比例与添加剂均存在极显著的交互作用(P＜0.01);在对pH、乳酸、乙酸和丙酸含量及NH3-N浓度的影响上，水分、混合比例与添加剂三者间存在极显著(P＜0.01)或显著(P＜0.05)的交互作用。上述结果表明青贮的品质因水分、混合比例及添加剂的不同而有所差异，且三者之间相互影响。

2.2.1 原料水分对青贮品质的影响

所有处理均未产生丁酸，表明所有青贮的品质优良。由表2可知，与水分50%相比，水分40%的所有处理pH显著升高(P＜0.05)，乳酸(除混合比例8∶2、四蚁酸铵处理)和丙酸含量较少，影响的程度有所差异。这表明降低原料水分，不利于青贮pH的下降和品质的提升。

表1 青贮原料的常规营养成分(干物质基础)Table 1 Common nutrient com position of ingredients for silage(DM basis) %

表2 原料水分、混合比例和添加剂对青贮品质的影响Table 2 Effects ofmoisture and m ixed ratio of ingredient and additives on the quality of silages

续表2

2.2.2 原料混合比例对青贮品质的影响

由表2可知，2种水分的青贮有一致性变化规律，即:随玉米秸秆比例增加，发酵后的水分上升、pH下降，并且均在混合比例为7∶3时丙酸含量最高。不一致的是:水分50%的青贮中，添加绿汁发酵液和无添加剂的青贮乳酸含量随玉米秸秆的增多有增加的趋势;而水分40%青贮中，混合比例对乳酸含量无显著影响(P＜0.05)，但添加绿汁发酵液、混合比例9∶1中的青贮NH3-N浓度显著高于其他2种混合比例的青贮(P＜0.05)，无添加剂、添加蚁酸和四蚁酸铵的青贮在混合比例8∶2中时最低。可见，水分50%的青贮中，混合比例7∶3青贮的品质较优;水分40%的青贮中，混合比例8∶2和7∶3的青贮品质优于混合比例9∶1。

2.2.3 添加剂对青贮品质的影响

由表2可知，相同水分和混合比例青贮中，无添加剂的青贮水分、pH和NH3-N浓度均呈最高值;与无添加剂青贮相比，添加绿汁发酵液、蚁酸和四蚁酸铵的青贮pH均显著降低(P＜0.05);在所有添加绿汁发酵液的青贮中，NH3-N浓度不同程度的减少，除水分40%、混合比例8∶2外水分显著降低(P＜0.05)，在水分50%、混合比例7∶3的青贮乳酸含量显著提高(P＜0.05);在所有添加蚁酸和四蚁酸铵的青贮中，除水分40%、混合比例8∶2外乳酸含量均显著减少(P＜0.05)，除水分50%、混合比例9∶1外 NH3-N浓度均显著减少(P＜0.05);此外，除水分 40%、混合比例8∶2外，添加绿汁发酵液的青贮乳酸含量显著高于添加蚁酸或四蚁酸铵(P＜0.05);在水分50%和混合比例 9∶1、水分 50% 和混合比例 7∶3、水分 40% 和混合比例8∶2以及水分40%和混合比例7∶3的处理中，添加四蚁酸铵的青贮丙酸含量显著低于添加蚁酸(P＜0.05);在水分 40%和混合比例 9∶1、水分40%和混合比例8∶2的处理中，添加四蚁酸铵的青贮pH显著高于添加蚁酸(P＜0.05)。

所有青贮中，水分50%、混合比例7∶3和绿汁发酵液的青贮pH最低、乳酸含量最高，水分50%、混合比例8∶2和蚁酸以及水分50%、混合比例8∶2和四蚁酸铵的2种青贮NH3-N浓度最低。

3 讨论

本试验中水分、混合比例和添加剂3个因素对青贮品质均有显著的影响，并且任两两间及三者间均存在显著的交互作用，提示兼顾3个因素及相互影响，可选择出水分、混合比例和添加剂的最优组合，有利于指导生产。

3.1 水分对青贮品质的影响

原料适宜的水分是青贮乳酸发酵的重要条件。水分过高会引起酪酸菌等不良微生物的繁殖，致使青贮品质不良甚至腐烂。适度地降低水分，可有效抑制青贮的不良发酵，有利于调制优良青贮。本试验所设的2种原料水分均为低水分青贮范畴［18］，所有青贮均无丁酸产生。表明植物细胞的呼吸和不良微生物的繁殖作用得到了有效抑制。与水分50%相比，水分40%的相对应混合比例和添加剂的青贮的pH普遍升高，而乳酸普遍降低。这表明水分40%青贮因原料水分的进一步降低，也在一定程度上抑制了乳酸菌的繁殖发酵。当原料干物质含量高于45%时，乳酸菌的繁殖率、代谢能力会明显减弱［13］。本试验原料的干物质含量均高于45%，这是所有青贮pH未能下降到4.2的主要原因。

3.2 混合比例对青贮品质的影响

本试验结果表明随青贮中玉米秸秆比例的增加，相同的水分和添加剂的青贮pH均呈降低趋势，水分50%、无添加或添加绿汁发酵液的青贮乳酸含量有增多的趋势。提示在这2种水分基础上，WSC含量对青贮品质仍然是很重要的。WSC是青贮中乳酸菌繁殖发酵的基质，在一定范围内提高青贮原料WSC含量，可确保乳酸菌快速地、大量地形成乳酸，促使pH迅速下降，有效地抑制不良发酵和蛋白质的降解，提高青贮的品质和成功率［2，19］。

3.3 添加剂对青贮品质的影响

本试验中，无添加剂的pH、水分和NH3-N浓度均呈最高值。与此相比，添加绿汁发酵液则不同程度的降低了青贮pH、水分和NH3-N浓度，特别是在水分50%、混合比例7∶3的青贮中，它的添加还显著提高了乳酸含量，这同诸多已有研究结果一致［10，13，20－21］。当青贮原料 WSC 充足时，绿汁发酵液作为乳酸发酵的启动因子［8］，在青贮发酵初期能使乳酸菌快速地、旺盛地繁殖，产生大量乳酸，加快pH的下降，有效抑制不良微生物的活动，显著提高青贮品质。此外，在乳酸产量的提高和pH下降的效果上，绿汁发酵液优于其他2种添加剂，证实了绿汁发酵液具有更高的乳酸发酵有效性［9］。蚁酸在显著降低了除水分40%、混合比例8∶2外的青贮乳酸含量的同时，还显著降低了青贮pH以及除水分50%、混合比例9∶1外的青贮NH3-N浓度。这与常规的青贮变化规律不同，常规青贮往往是在提高乳酸含量的条件下才能降低pH和NH3-N浓度。但在増子孝義等［22－23］和郭金双等［24］的试验中也得到了类似的结果，増子孝義等［22－23］报道在青贮中添加蚁酸降低了青贮pH、减少了乳酸和酪酸以及NH3-N的产量，得出充足的蚁酸可抑制青贮原料的自然发酵。四蚁酸铵能抑制真菌、霉菌等生长，是一种较理想的青贮保鲜剂［25］。Cai等［12］证实了四蚁酸铵可抑制玉米青贮好气菌的不良发酵。在水分50%的3种混合比例青贮中，添加四蚁酸铵与蚁酸除在混合比例9∶1和混合比例7∶3中的丙酸上有显著差异外，在其他项目上均无显著差异，即青贮品质基本相同。这2种添加剂同属发酵抑制剂，它们均可有效抑制青贮的自然发酵，甚至在一定程度上抑制了乳酸菌发酵。作用效果是在减少青贮乳酸产生的同时也会减少抗pH下降产物的产生。但是，添加四蚁酸铵与蚁酸在水分40%的3种混合比例的青贮中，在丙酸含量上有显著差异，在混合比例9∶1和8∶2中的pH为添加四蚁酸铵的青贮显著高于添加蚁酸。这2种添加剂的化学性质不同，它们抑制青贮自然发酵的作用效果受原料水分、混合比例的影响也会不同。

综合而言，在青贮的pH、乳酸含量2个指标上，以水分50%混合比例7∶3绿汁发酵液的效果最好。原料适宜的水分和充足的WSC含量是青贮乳酸发酵的重要条件。提示绿汁发酵液作为乳酸发酵的启动因子，要在适宜水分和充足WSC含量的条件下才能发挥最佳的有效性，水分过高或过低以及WSC含量不足均无法保证绿汁发酵液的添加效果。此外，同水分50%、混合比例7∶3中添加蚁酸和四蚁酸铵与绿汁发酵液的pH无显著差异。这说明蚁酸、四蚁酸铵与绿汁发酵液在水分50%、混合比例7∶3的青贮中对pH的影响一致。水分50%、混合比例8∶2和蚁酸处理以及水分50%、混合比例8∶2和四蚁酸铵处理的NH3-N浓度最低、与水分40%、混合比例8∶2和蚁酸处理以及水分40%、混合比例8∶2和四蚁酸铵处理的差异不显著。NH3-N浓度越低，说明被不良发酵和植物呼吸作用分解的蛋白质越少，青贮的品质越好，营养价值也越高。也说明蚁酸和四蚁酸铵在2种水分、混合比例8∶2的青贮中对不良发酵和植物呼吸的抑制作用较强。另外，如果玉米秸秆水分过低，外皮坚硬、内部松软，在青贮装填时则不利于空气排除［3］，混合比例7∶3较其他2种混合比例的青贮的玉米秸秆多，青贮装填时设备中残留空气相对较多，对不良发酵和植物呼吸的抑制作用相对较差。综合考察得出:原料水分50%、水葫芦与玉米秸秆混合比例7∶3，并以绿汁发酵液作为添加剂的青贮的品质最优。

4 结论

①水分50%青贮的品质优于水分40%青贮。

②随玉米秸秆比例的增加，青贮pH有显著降低的趋势。

③绿汁发酵液、蚁酸和四蚁酸铵对改善青贮品质均有显著效果。

④本试验条件下，原料水分50%、水葫芦与玉米秸秆混合比例7∶3，并以绿汁发酵液作为添加剂的青贮的品质最优。

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*Corresponding author，professor，E-mail:zw cfz@163.com

(编辑 王智航)

Use of Mixed Silage of W ater Hyacinth and Corn Straw as Feed Sources

ZHUANG Yifen1CHEN Xinzhu2LIAO Huizhen1ZHANG Wenchang1*
(1.College of Animal Science，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou350002，China;2.South China Agriculture University，Guangzhou510642，China)

The study was conducted to produce high quality silagewith water hyacinth.It consisted of 24(2×3×4)treatmentswith 3 replicates in each，six kinds ofm ixtureweremade from ingredientswith twomoistures(about40%and 50%)according to threem ixed ratios(mass of water hyacinth and corn straw after dried in the sun were 9∶1，8∶2 and 7∶3).A fter supplemented with no additive，2 m L/kg fermented green juice，3 m L/kg form ic acid and 3 m L/kg foraform，respectively，themixture were fermented.The fermentation lasted for 60 d in normal temperature.Silages were determ ined for pH，ammoniacal nitrogen(NH3-N)concentration，contents of lactic acid，acetic acid，propionic acid and butyric acid.The results showed as follows:the decreasing ofmoisture of ingredients significantly increased the pH(P＜0.05)，but significantly decreased the production of lactic acid(P＜0.05)in silages;with the increasing of corn straw’s rate，the pH of silage decreased at different levels;supplementation of the three additives also improved the quality of silages in varying degrees.In conclusion，them ixed silage with 50%moisture，7∶3 mass ratios of water hyacinth to corn straw and supplemented with 2 m L/kg fermented green juice has the best silage quality.［Chinese Journal of Animal Nutrition，2011，23(9):1615-1621］

water hyacinth;corn straw;m ixed silage;m ixed ratio;fermented green juice

S816.5+3

A

1006-267X(2011)09-1615-07

10.3969/j.issn.1006-267x.2011.09.022

2011－03－16

福建省教育厅科技项目(JK2009010)资助

庄益芬(1959—)，女，内蒙古通辽人，硕士，教授，主要从事青贮饲料品质调控研究。E-mail:yfzfz@163.com

*通讯作者:张文昌，教授，硕士生导师，E-mail:zw cfz@163.com