含水量和乳酸菌添加剂对多花黑麦草青贮品质的影响

李君临，张新全，玉柱，郭旭生，孟祥坤，罗燕，闫艳红＊

（1.四川农业大学动物科技学院，四川 雅安625014；2.中国农业大学草地研究所，北京100193；3.兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，甘肃 兰州730020；4.加拿大拉曼公司北京代表处，北京100000）

＊多花黑麦草（Loliummultiflorum）又称意大利黑麦草，是我国南方种植面积最大的牧草，具有生长快，产量高，营养丰富，适口性好等特点［1］。但多花黑麦草生产具有鲜明的季节性，4－5月的产草量达总产草量的80%，供草量远远超过家畜生产的需要，因此其加工贮存显得尤为重要［2］。多花黑麦草具有可溶性碳水化合物含量高，纤维素和木质素含量低的优点，但由于含水量高，直接青贮容易产生大量的渗出液，易引起酪酸发酵而导致失败［2］。孔凡德［3］研究表明，高水分黑麦草单一青贮得不到优质青贮料，凋萎处理可以显著降低氨态氮／总氮，显著抑制丙酸和丁酸发酵，明显提高黑麦草青贮饲料的发酵品质和营养价值。杨杰等［4］研究表明，凋萎可以提高多花黑麦草青贮饲料的青贮品质，当水分含量为64%时，无论是否添加复合添加剂，青贮品质均为优级。张静等［5］研究表明，添加乳酸菌可降低多花黑麦草青贮饲料的pH值和氨态氮／总氮，增加乳酸含量。蔡义民等［6］在意大利黑麦草添加乳酸菌有效地抑制了丝状菌（霉菌）、酵母菌及一般细菌的繁殖，降低了青贮饲料的pH值以及挥发性氮／全氮（VBN／TN），提高了乳酸的含量，改善了青贮饲料的发酵品质。Parvin等［7］研究表明，在凋萎的多花黑麦草青贮过程中添加乳酸菌可以增加乳酸的含量，改善青贮饲料的发酵品质。Li和Nishino［8］研究表明，在多花黑麦草青贮前对其进行凋萎并添加乳酸菌，可提高乳酸的含量，使乳酸发酵占据主导地位，并有效地抑制了有害微生物的生长，提高青贮饲料的品质。

本研究旨在通过添加乳酸菌制剂来解决高水分多花黑麦草直接青贮不易成功的问题，探讨在不同含水量条件下添加不同浓度的乳酸菌对多花黑麦草青贮品质的影响，以寻求适合我国南方地区的最适含水量与乳酸菌添加浓度，为多花黑麦草青贮提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为第一茬孕穗期的“长江2号”多花黑麦草，刈割后对其进行晾晒，使其含水量分别下降到85.23%，74.70%，65.70%。青贮原料化学成分见表1。

乳酸菌添加剂的主要成分为植物乳杆菌（Lactobacillusplantarum，CNCM MA18／5U），由LALLEMAND公司提供，有效菌数3.0×1010cfu／g。

表1 多花黑麦草的化学成分Table 1 The chemical compositions of Italian ryegrass

1.2 试验设计

试验于2013年1－3月在四川农业大学教学农场进行。采用双因素完全随机设计，一个因素是原料的含水量，设3个水平，分别为85.23%（W1），74.70%（W2）和65.70%（W3）；另一个因素是乳酸菌添加浓度，设4个水平，分别为0（L0，CK），105cfu／g（L1），106cfu／g（L2），107cfu／g（L3），共12个处理，重复3次。将切碎至2～3cm的3个含水量的原料与不同浓度的添加剂混合均匀后，装入2.5L的圆柱形塑料桶，压实、密封。青贮42d开盖，去掉上、下各5cm样品，将其余青贮饲料混匀，取样分析发酵品质及营养成分。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 发酵品质分析 称取青贮饲料20g，加入180mL蒸馏水，使用家用榨汁机榨汁1min，依次用4层纱布和中速定性滤纸过滤，得到浸提液，－20℃保存待测，用于测定pH 值、氨态氮（NH3－N）、乳酸（lactic acid，LA）、乙酸（acetic acid，AA）、丙酸（propionic acid，PA）和丁酸（butyric acid，BA）含量。pH 值用 HANNApH211型pH计测定［9］；氨态氮采用苯酚—次氯酸钠比色法测定［10］；取另1份滤液于4000r／min冷冻离心机中离心15 min，将上清液用0.45μm的微孔滤膜过滤于5mL的离心管中，使用SHIMADZU－10A型高效液相色谱仪分析滤液中的LA、AA、PA和 BA 含量。色谱条件：色谱柱Shodex Rspark KC－811S－DVB gel Column 30mm×8 mm；检测器为SPD－M10AVP；流动相为3mmol／L高氯酸溶液；流速为1mL／min；柱温50℃；检测波长210nm；进样量10μL［11］。

1.3.2 营养成分分析 干物质（dry matter，DM）含量的测定参照王力生等［12］推荐的方法，取鲜样，在70℃下烘60h后在室温下冷却4h，测得的水分为初始水分，再将样品粉碎，取粉碎样在105℃下烘干后测定DM含量；粗蛋白（crude protein，CP）和总氮（total nitrogen，TN）含量采用凯氏定氮法测定［13］；中性洗涤纤维（netural detergent fiber，NDF）和酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）含量采用范氏纤维法测定［13］；可溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）含量采用蒽酮－硫酸法测定［14］。

1.4 统计分析

采用SPSS 19.0对试验数据进行方差分析，并用邓肯氏（Duncan）法对含水量、乳酸菌添加剂及二者之间的交互作用进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 发酵品质

由表2可知，含水量和乳酸菌添加剂对青贮饲料的pH值影响不显著（P＞0.05），但两者的交互作用对pH值影响极显著（P＜0.01）。在含水量为 W1的条件下，L3处理的pH值最低，较对照（L0）低0.32，差异极显著。在含水量为W2和W3的条件下，pH值随着乳酸菌添加浓度的增加而降低。在含水量为W2的条件下，L3处理的pH值为3.86，极显著低于L0；在含水量为W3的条件下，乳酸菌添加组的pH值均显著低于未添加组（P＜0.05）。

含水量及其与乳酸菌添加剂的交互作用对青贮饲料的乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量影响极显著。乳酸含量随着含水量的降低极显著增加。在W1的条件下，各处理间的乳酸含量差异不显著；在W2的条件下，L2、L3处理的乳酸含量极显著高于对照，分别较对照（L0）高1.17%和1.23%；在 W3的条件下，L1、L2、L3处理的乳酸含量高于L0，但差异不显著。青贮饲料的乙酸、丙酸、丁酸含量随着含水量的降低而极显著降低；在同一含水量下，乙酸、丙酸和丁酸含量均随乳酸菌添加浓度的增加而降低。在W1的条件下，L2和L3处理的乙酸、丙酸和丁酸含量均极显著低于L0，分别较 L0低0.69%，0.18%，0.18%和1.51%，0.24%，0.24%；在 W2的条件下，L2和 L3处理的乙酸、丁酸含量均显著低于L0，但各乳酸菌处理间差异不显著（P＞0.05）；在 W3的条件下，L1、L2、L3处理的乙酸、丙酸、丁酸含量均低于L0，但差异不显著。

表2 多花黑麦草青贮饲料的发酵品质Table 2 The fermentation characteristics of Italian ryegrass silage

含水量、乳酸菌添加剂以及二者的交互作用对青贮饲料氨态氮／总氮有极显著的影响。氨态氮／总氮随含水量的降低而极显著降低；在同一含水量下，氨态氮／总氮随乳酸菌添加浓度的增加而降低。在W1的条件下，L3处理的氨态氮／总氮极显著低于L0，为10.67%，较对照低2.39%；在 W2的条件下，L2、L3处理的氨态氮／总氮与L0差异极显著，分别较对照低1.97%和2.28%；在 W3的条件下，L1、L2、L3处理的氨态氮／总氮均极显著低于L0，分别较对照低1.78%，2.00%和4.05%。

2.2 营养成分

由表3可知，含水量对青贮饲料的干物质含量影响极显著（P＜0.01），乳酸菌添加剂以及二者的交互作用对其影响均不显著（P＞0.05）。多花黑麦草青贮饲料中的干物质含量随着原料含水量的降低而显著增加。含水量、乳酸菌添加剂及二者的交互作用对青贮饲料的粗蛋白含量影响显著。多花黑麦草青贮饲料中的粗蛋白含量随着含水量的降低呈增加趋势；在同一含水量下，粗蛋白含量随乳酸菌添加浓度的增加而增加。在W1的条件下，L1、L2、L3处理的粗蛋白含量极显著高于L0，分别较对照增加了1.71%，1.76%，2.51%；在 W2和 W3的条件下，L1、L2、L3处理的粗蛋白含量与L0差异不显著。

含水量、乳酸菌添加剂对青贮饲料的酸性洗涤纤维含量影响极显著（P＜0.01），对可溶性糖含量影响显著，但两者的交互作用对可溶性糖、酸性洗涤纤维含量影响均不显著。青贮饲料中的可溶性糖含量随着青贮原料含水量的降低而增加；酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量随着青贮原料含水量的降低而减少。在W1、W2和W3的条件下，添加乳酸菌对多花黑麦草青贮饲料中的可溶性糖、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量均无显著影响。

表3 多花黑麦草青贮饲料的营养成分Table 3 The chemical composition of Italian ryegrass silage

3 讨论

3.1 含水量和乳酸菌添加剂对多花黑麦草青贮饲料发酵品质的影响

随着多花黑麦草青贮原料含水量的降低，青贮饲料中的pH值呈上升趋势，这与Mangan等［15］的研究结果一致。成功青贮要求pH值达到4.2以下［16］，在含水量为W1的条件下，L2、L3处理的pH值均达到4.2以下，分别为4.03和3.69；在含水量为W2和W3的条件下，添加乳酸菌处理组的pH值均低于4.2。郭旭生等［17］指出，pH值不宜作为不同牧草青贮发酵品质评价的统一标准，其可能受不同牧草、牧草本身的含水量和植物的缓冲能力的影响。随着原料含水量的降低，青贮饲料中的乳酸含量逐渐升高，这与庄益芬等［18］的关于含水率对于紫花苜蓿（Medicagosativa）和猫尾草（Phleumpratense）青贮发酵品质影响的研究结果一致，但与李平等［19］和刘玲等［20］研究结果不一致，这可能与牧草的种类等有关。

丁酸的含量和氨态氮／总氮是衡量青贮饲料优劣的重要指标［21］。一般认为优质青贮饲料的丁酸含量应低于1%，氨态氮／总氮应低于10%［22］。本试验中，青贮饲料的丁酸含量以及氨态氮／总氮随着含水量的降低和乳酸菌添加浓度的增加而呈下降趋势。W1L0、W2L0、W3L0的丁酸含量分别为2.19%，0.87%，0.10%；除 W3L0的氨态氮／总氮低于10%外，W1L0和W2L0的氨态氮／总氮均高于10%。这可能是由于凋萎降低了青贮原料的含水量，抑制酪酸菌的活性，从而降低了丁酸含量以及氨态氮／总氮［16］。在含水量为 W1的条件下，虽然添加乳酸菌可降低青贮饲料中的丁酸含量和氨态氮／总氮，但所有处理的丁酸含量都高于1%，氨态氮含量均超出了10%总氮，未能达到优质青贮饲料对丁酸和氨态氮含量的要求，不符合优质青贮的条件，青贮饲料的发酵品质差，与是否添加乳酸菌以及添加浓度无关。这与杨志刚［2］、孔凡德［3］的研究结果一致，这可能是由于多花黑麦草含水量过高，青贮过程中容易产生大量渗出液，植株中原有的汁液也易被挤压排出，使植株结成粘块，引起酪酸发酵，酪酸菌繁殖分解蛋白质生成氨，造成臭味，形成不良的青贮发酵［23］。在含水量为W2的条件下，乳酸菌添加组的丁酸含量均极显著低于未添加组，均满足优质青贮关于丁酸含量的要求，乳酸菌添加组的氨态氮／总氮都低于10%。这与张静等［5］、蔡义民等［6］研究结果一致。这可能是由于多花黑麦草青贮前对其进行凋萎并添加乳酸菌，提高了青贮原料的干物质含量，增加了原料草附着的乳酸菌数量，增加了青贮过程中乳酸的含量，使乳酸发酵占据主导地位，促进了青贮的有利发酵，改善了青贮饲料的青贮品质。在含水量为W3的条件下，乳酸菌添加浓度的增加，可降低青贮饲料中的丁酸含量以及氨态氮／总氮，所有处理的丁酸含量均低于1%、氨态氮／总氮均低于10%，达到优质青贮的条件。这与杨杰等［4］、Parvin等［7］、Li和Nishino［8］的研究结果一致。这可能是由于青贮前通过凋萎来降低原料的含水量，提高了青贮原料的干物质含量，创造了一个较为干燥的微生物生理状态，抑制了青贮饲料中的酵母菌、酪酸菌等有害菌的生长，且添加了乳酸菌有利于其的生长繁殖，使乳酸发酵占据主导地位，极大地改善了青贮饲料的发酵品质。

3.2 含水量和乳酸菌添加剂对多花黑麦草青贮饲料的营养成分的影响

随着青贮原料含水量的降低，青贮饲料中的DM和CP含量逐渐增加，NDF和ADF含量逐渐降低，与刘玲等［20］研究结果一致。说明适当地降低青贮原料的含水量，可以提高青贮饲料的青贮品质［24］。这可能是由于青贮原料含水量的下降，青贮饲料中的DM和WSC含量增加，从而促进了乳酸菌的繁殖，改善青贮的品质。在含水量为W1的条件下，CP的含量随着乳酸菌添加浓度的增加呈增长趋势；WSC含量有所下降；NDF、ADF含量无显著差异。在含水量为W2的条件下，随着乳酸菌添加浓度的增加，青贮饲料中的CP含量有所增加，其中L3处理的CP含量最高，为16.45%，较对照增加了0.72%；是否添加乳酸菌以及乳酸菌的添加浓度对青贮饲料中WSC、ADF、NDF含量无显著影响。说明在在含水量为W2的条件下，添加乳酸菌可以改善青贮饲料的CP含量，且随着浓度的增加效果更佳，其中W2L3处理青贮品质效果最佳。在含水量为W3的条件下，青贮饲料中的CP、WSC的含量随着乳酸菌添加浓度的增加而增加，DM、ADF和NDF的含量与乳酸菌添加浓度的相关性不显著。说明在含水量为W3的条件下，无论是否添加乳酸菌添加剂，青贮饲料均能获得较好的青贮品质，其中W3L3的青贮效果最佳。这与杨杰等［4］、Parvin等［7］、Li和Nishino［8］的研究结果一致。这可能是由于降低含水量和添加乳酸菌抑制了青贮饲料中的酵母菌、酪酸菌等有害菌的生长，减少了青贮早期植物呼吸作用对营养物质的消耗，更好地保留了青贮饲料的营养价值，从整体上提高了青贮饲料的品质。

4 结论

含水量为W1的多花黑麦草直接青贮，由于水分含量高，易引起酪酸发酵而导致青贮失败。通过晾晒处理，降低原料草的含水量，可以提高青贮饲料的发酵品质，更多地保留青贮饲料的营养成分。含水量为W3的多花黑麦草青贮品质优于W2。

在含水量为W1的条件下，由于含水量过高，无论是否添加乳酸菌，丁酸含量和氨态氮／总氮均未能达到优质青贮的条件，青贮失败。在含水量为W2的条件下，添加乳酸菌可以提高多花黑麦草的青贮品质，且随着浓度的增加效果更佳。在含水量为W3的条件下，无论是否添加乳酸菌添加剂，青贮饲料均能获得较好的青贮品质，但添加乳酸菌后效果更佳，且青贮品质随着乳酸菌添加浓度的增加而增加。所有处理中W3L3（含水量65.70%＋107cfu／g鲜样）的青贮效果最佳。

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