水葫芦与甜玉米秸秆混合半干青贮的研究

陈鑫珠，庄益芬，张建国，廖惠珍

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

1901年水葫芦(Eichhorniacrassipes)作为花卉被引入我国，20世纪50-60年代由于粮食极度短缺，水葫芦在南方乡村的河塘，作为猪饲料被推广种植，也用于喂养鱼、禽等[1]。20世纪80年代以来，水质污染和富营养化为水葫芦的生长创造了适宜繁殖的水肥条件，导致了以水葫芦为主体的有害水草疯长，堵塞河道，对社会、经济造成严重的负面影响[2-4]，治理水葫芦污染成为目前研究的热点。

半干青贮又叫低水分青贮，这种青贮饲料营养损失少，同时兼有普通青贮和干草的特点。低水分青贮扩大了饲料原料的范围，在一般青贮法中被认为不易青贮的原料也可以通过低水分青贮获得较好的青贮料。同时也为含糖量低，蛋白含量高等难以用一般青贮方法青贮的牧草提供了新的青贮方法，特别是南方等雨水较多的地区，调制干草较困难，采用低水分青贮法是获得优质青贮饲料的有效措施。水葫芦营养丰富，适应性极强，繁殖速度快，花期7～10个月[5]。在南方选择适宜的天气，捞取水葫芦，制作半干青贮，是将其变废为宝，污染防治的一条理想途径。水葫芦可溶性糖含量低，粗蛋白含量高，不易青贮，而甜玉米秸秆可溶性糖含量高，粗蛋白含量低，易于青贮，二者混合既可综合二者的优点，取长补短，又有利于调制优质青贮料，扩大饲料资源。

1 材料与方法

1.1青贮原料 水葫芦是福建农林大学校园湖水中生长的，甜玉米(Zeamays)秸秆是福建农林大学作物学院实验基地种植的，品种为金菲。水葫芦于2008年7月3日采集，甜玉米秸秆于2008年7月4日刈割，分别晾晒72和48 h，制成预干的原料。

青贮原料的化学成分如表1所示。水葫芦的水分、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和半纤维素(HC)稍低于甜玉米秸秆，粗蛋白(CP)明显高于甜玉米秸秆，高了6百分点以上，而甜玉米秸秆的可溶性碳水化合物(WSC)是水葫芦的3.6倍。

1.2试验设计 试验设添加剂和混合比例2个因素。其中，添加剂分别设无添加(CK)、添加2 mL/kg绿汁发酵液(FGJ，参照大島光昭等[6]的方法制成)、添加3 mL/kg蚁酸(甲酸，FA，市售普通化学纯)和添加3 mL/kg四蚁酸铵(FOR，用蚁酸和氨水配制，现配现用)4个处理，各添加剂的添加量按新鲜原料质量计。混合比例为水葫芦∶甜玉米秸秆按萎蔫后鲜质量比为9∶1、8∶2和7∶3(W9M1、W8M2和W7M3)，共3种。试验共12个处理，每个处理重复3次。

1.3青贮调制 2008年7月6日进行青贮调制。2种原料分别切短成1～2 cm长、分别混合均匀，按试验设计的混合比例计算称取2种原料，混合均匀，按每个重复所需质量(800 g/L)分别称量装入贴有标签的塑料袋内，喷洒加入添加剂的蒸馏水10 mL(CK组中无添加剂)，混匀后装入1 L专用青贮试验塑料瓶内，填装、压实、密封。常温条件下贮存60 d后开封，取样分析青贮料发酵品质和化学成分。

表1 水葫芦和甜玉米秸秆的化学成分 %

1.4测定项目与方法 原料和青贮饲料的分析样本是通过在65 ℃、48 h烘干测初水分；按常规方法[7]测定水分和CP含量；NDF和ADF含量用Van Soest 等[8]的方法测定；HC含量的计算公式为：

半纤维素=中性洗涤纤维-酸性洗涤纤维。

WSC用Anthrone 比色法[9]定量。干物质回收率通过计算得出，公式为：

干物质回收率=

取具代表性青贮样品100 g装入有刻度的500 mL的广口锥形瓶中，加入蒸馏水定容至500 mL，放置4 ℃冰箱中，18 h后用滤纸过滤，制备青贮浸提液，用pH值计测定浸提液的pH值[10]；用分析型高效液相色谱分析浸提液的乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量。色谱柱：Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 300 mm×8 mm；检测器：SPD-M10AVp；流动相：3 mmol/L 高氯酸[11]；采用苯酚-次氯酸钠比色法测定氨态氮含量[12]。

1.5青贮质量感官评定方法 青贮料开封后参考德国农业协会(DIG)青贮质量感官评分标准[13]进行感官质量鉴定。根据青贮料的气味、结构和色泽评定青贮料的优劣。

1.6数据分析 数据采用SPSS 13.0统计软件进行方差统计分析和多重比较，结果用平均数±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 青贮料的感官评定 青贮60 d后对青贮料进行感官评定，总体来说，各处理的颜色、气味、质地均无明显差异。青贮料的茎叶结构基本保存完好，各组均未见发霉现象；颜色与原料原色相近，表明此次青贮达到良好、一致的厌氧条件。另外无添加组的酸香味稍淡，稍粘手，3种添加组的酸香味稍浓，特别是添加甲酸的酸味最浓，刺鼻，质地松软，随着甜玉米秸秆混合比例的升高，青贮料的颜色、气味、质地更好。综上所述，未添加添加剂处理的青贮感观表现稍差，添加不同的添加剂处理后，青贮的感官质量有所提高。具体评分见表2。

表2 水葫芦与甜玉米秸秆混合半干青贮感官质量

2.2青贮料的化学成分 混合比例、添加剂及二者的互作对所有项目均有极显著(P<0.01)影响(表3)。

与无添加相比，3种添加剂均显著(P<0.05)降低了各种比例材料的ADF含量，增加了NDF、HC和WSC含量(P<0.05)。另外，与无添加相比，3种添加剂都显著降低了W9M1和W7M3的水分含量，对于W8M2只有添加FA显著(P<0.05)降低。

在4个添加剂处理中，W9M1的NDF含量和HC含量均显著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，另外，无添加处理中，W9M1的ADF含量显著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，W7M3的水分含量显著(P<0.05)高于W9M1和W8M2；无添加处理中，W7M3的WSC含量显著(P<0.05)高于W9M1和W8M2；FGJ处理中，W9M1的WSC含量显著(P<0.05)低于W8M2和W7M3；FA和FOR处理中，W9M1的水分均显著(P<0.05)低于W8M2和W7M3；FA处理中，W8M2的WSC显著(P<0.05)高于W9M1和W7M3；FOR中处理，W7M3的ADF显著(P<0.05)低于W9M1和W8M2。

表3 混合比例和添加剂对水葫芦与甜玉米秸秆混合半干青贮化学成分的影响 %

2.3青贮的发酵品质 混合比例、添加剂及它们的互作对pH值、乳酸、丙酸和氨态氮含量有极显著(P<0.01)影响(表4)。与无添加处理相比，3种添加剂显著(P<0.05)降低各种比例材料的pH值；另外，与无添加处理相比，3种添加剂显著(P<0.05)增加了W9M1的干物质回收率，FA和FOR处理显著(P<0.05)降低了W9M1中的乳酸、丙酸和氨态氮含量；3种添加剂处理显著(P<0.05)减少了W8M2和W7M3的氨态氮含量，FA处理显著(P<0.05)增加了W8M2和W7M3的干物质回收率，FGJ处理显著(P<0.05)增加了W7M3的干物质回收率。所有处理均未检测到乙酸和丁酸。结果表明，3添加剂处理均能提高青贮的发酵品质。

无添加处理中，W9M1的pH值显著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，丙酸显著(P<0.05)低于W7M3，干物质回收率显著(P<0.05)高于W7M3，氨态氮显著(P<0.05)高于W8M2和W7M3；FGJ处理中，W9M1的丙酸显著(P<0.05)低于W8M2和W7M3，pH值、干物质回收率和氨态氮显著(P<0.05)高于W8M2和W7M3；FA处理中，W9M1的干物质回收率显著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，丙酸显著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，氨态氮显著(P<0.05)低于W7M3；FOR处理中，W9M1的pH值和干物质回收率显著(P<0.05)高于W8M2和W7M3，丙酸显著(P<0.05)高于W8M2，氨态氮显著(P<0.05)低于W7M3。

3 讨论

本研究表明，水葫芦与甜玉米秸秆混合青贮中，混合比例和添加剂对青贮的各项指标均有影响，同时混合比例和添加剂之间存在互作效应。

表4 混合比例和添加剂对水葫芦与甜玉米秸秆混合半干青贮发酵品质的影响

半干青贮的方法是在青贮原料刈割后进行预干(自然晾晒或烘干)，使水分降低为40%～60%。本研究中原料的水葫芦和甜玉米秸秆的水分含量分别为38.61%和45.23%。本研究结果中所有处理均未检测到丁酸，说明青贮效果较好。W9M1的水分含量显著低于W8M2和W7M3，干物质回收率显著高于W8M2和W7M3。说明低水分青贮可保留更多的营养物质。由于水分低，植物细胞液浓度增高，使得渗透压升高，造成微生物的生理干燥，酵母菌、霉菌、乳酸菌及其他细菌的生命活动受到抑制并因环境密闭，其中氧气迅速耗尽，植物细胞呼吸产生的二氧化碳蓄积于窖内，故具有防止有害微生物对营养成分分解破坏、发霉、变质的作用。将青绿饲料调制成干草，常因落叶、氧化、光照等作用，很难保留饲料中的叶片和花序，养分损失较高，而低水分青贮几乎完全保留了青饲料的叶片和花序。陈娥英等[14]比较了2种含水率象草(Pennisetumpurpureum)(高含水率79.9%，低含水率68.3%)，发现低含水率青贮品质优于高含水率。张涛等[15]研究了绿汁发酵液和乳酸菌剂MMD3对不同含水率苜蓿(Medicagosativa)(72.72%、47.30%和28.48%)的添加效果，表明以47.30%含水率的效果最好；庄益芬等[16]将乳熟期的黑小麦(Triticosecdlespp.)草预干后进行低水分青贮，结果表明，低水分青贮法是提高黑小麦青贮营养价值的有效途径。

水葫芦可溶性糖的含量低，粗蛋白含量高，不易常规青贮，必须使用特种青贮法，即添加剂青贮。本研究表明，与无添加相比，3种添加剂组的pH值、氨态氮、水分和酸性洗涤纤维均极显著降低，可溶性碳水化合物和干物质回收率均极显著提高。表明3种添加剂能显著提高其青贮发酵品质。添加绿汁发酵液能够增加青贮原料中乳酸菌的启动，促进乳酸菌的快速、大量繁殖，抑制不良微生物的发酵，提高青贮的发酵品质[17-18]。Shao和Noriko[19]在燕麦(Avenasativa)中分别添加葡萄糖、山梨酸和绿汁发酵液青贮后发现，添加绿汁发酵液可获得最低的pH值、最高的乳酸含量及残留较高的可溶性碳水化合物。Shao等[20]、张增欣和邵涛[21]报道绿汁发酵液与葡萄糖或山梨酸的混合添加剂青贮效果更优。许庆方等[22]研究表明，添加绿汁发酵液，可以显著降低袋装青贮苜蓿的pH值和丁酸含量，增加乳酸含量。本研究W7M3中，添加2 mL/kg绿汁发酵液的效果较好，可能由于原料的水分升高，使乳酸菌生命活动受水分过低的抑制减弱，也可能由于甜玉米秸秆混合比例的升高，增加了可发酵底物，从而促进了乳酸菌的活动，增加了乳酸的产量，降低了pH值，在一定程度上抑制了不良微生物的发酵，减少了可溶性碳水化合物的消耗和不良发酵产物的产生。蚁酸和四蚁酸铵青贮是目前国外使用较广泛的一种青贮方法。蚁酸在脂肪酸中酸性最强，添加到青贮原料中，能降低青贮料的pH值，为乳酸菌的发酵提供了一个适宜的酸性环境，抑制不良微生物的发酵，达到改善青贮发酵品质的效果。四蚁酸铵为蚁酸的铵盐，除了有蚁酸的添加效果，还有抑制青贮料好氧变质的效果[23]，并具有安全易行、腐蚀性低等特点。杨富裕等报道[24]，添加蚁酸和四蚁酸铵比添加硫酸、盐酸等无机酸的效果好。因为无机酸只有酸化青贮原料的效果，而蚁酸和四蚁酸铵不仅有酸化的作用，还可以抑制植物呼吸和不良微生物的发酵，同时在瘤胃消化过程中，能分解成二氧化碳和甲烷，对家畜无毒害作用，其本身也能被吸收利用。本研究中添加蚁酸和四蚁酸铵组的可溶性碳水化合物显著或极显著升高，有效保留水葫芦与甜玉米秸秆混合青贮的营养成分。

庄益芬等[25]研究水分和可溶性碳水化合物含量分别为65%和4.46%的水葫芦青贮，pH值高达6.13，蔗糖和绿汁发酵液混合添加极显著降低了水葫芦青贮料的pH值，极显著提高了其干物质回收率。本研究最初目的是为了研究水分50%左右水葫芦与甜玉米秸秆混合青贮的发酵品质，由于当日天气较炎热干燥，切短后原料水分散失较快，下午填装时水分已降至40%左右。从本研究结果推测，水葫芦原料干物质中的可溶性碳水化合物达6%，水分降到40%左右时，不混合甜玉米秸秆可能能获得品质较好的青贮料。但甜玉米秸秆混合比例的升高，青贮料的感官质量较好。

4 结论

综合所有项目考虑，3种混合比例中，W9M1的青贮效果最佳；3种添加剂对改善水葫芦与甜玉米秸秆混合青贮品质均有极显著效果，蚁酸的添加对营养物质的保留效果显著。另外，添加剂和混合比例之间存在互作效应。

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