水分及复合添加剂对苜蓿干草贮藏品质的影响

2014-11-12丁武蓉郭旭生杨富裕

草业学报 2014年3期

丁武蓉，郭旭生，杨富裕

（1.兰州大学草地农业科技学院草地农业生态系统国家重点实验室，甘肃兰州730020；2.兰州大学生命科学学院，甘肃兰州730000；3.中国农业大学草地研究所，北京100094）

随着我国畜牧业，特别是现代奶牛业的快速发展，优质粗饲料的短缺问题日趋严重［1］。高品质饲草料的不足已成为制约草食家畜业高效、持续、稳定和健康发展的瓶颈。长期以来，我国苜蓿主产区在干草调制方面由于技术、设备、规模化、机械化程度以及自然地理等条件的限制，生产的苜蓿干草往往品质低下，不能满足市场及高产奶牛对高品质牧草的需求。加之进口高品质苜蓿干草的冲击，导致我国苜蓿产业化发展起伏不定，举步维艰。而苜蓿干草调制和贮藏时水分含量的多少是影响干草品质高低的一个非常重要因素。

水分是霉菌生长的必不可少的因素，低水分干草贮藏时，可以抑制霉菌的生物活性，霉变的危险性大大降低，达到贮藏干草的目的。但是，豆科牧草在低水分打捆时叶片容易脱落，因为牧草叶比茎干得快，并且容易揉碎。所以在低水分下进行干草贮藏，叶片的损失率大大提高。高水分干草保存可以有效地减少牧草机械损失，缩短晾晒时间，营养成分得到较好的保存。叶片在整株牧草中含有较高的营养成分，当苜蓿含水量在74%左右，叶片约占整株牧草的48%［2］。Friesen［3］研究表明，当打捆时含水量为35%和20%时，苜蓿叶子的损失分别为10%和20%。但在高水分下贮藏，又会造成干草中霉菌滋生，草捆内温度迅速提高，发生热损害，干草品质严重降低。因此，在调制苜蓿干草时，为了既能最大限度地保留干草中叶片的含量，又能防止霉变，有效提高干草贮藏品质，在高水分干草保存中使用防霉添加剂成为目前国内外学者研究的热点。这种干草调制方法其优势在于能有效减少打捆时牧草的营养损失，控制高水分干草贮藏过程中温度升高，抑制霉菌生长，并且可提高干草贮藏水分，增加干草韧性，提高家畜采食量，最终达到既能长期保存干草，又能生产高品质干草的目的。

紫花苜蓿（Medicago sativa）因其栽培面积大和营养价值高，被称为牧草之王［4］，长期以来其地上营养体一直被作为优质饲草料利用的主要对象［5］。因此，本研究旨在探讨调制苜蓿干草时，不同水分含量对紫花苜蓿干草贮藏过程中品质变化的影响；同时，探讨不同防霉添加剂对高水分苜蓿干草贮藏品质的改良效果，以期为调制和贮藏高品质紫花苜蓿干草提供科学依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地自然概况

试验地位于山西省大同市浑源县，地处黄土高原的边缘地带，位于山西省东北部。属于中温带干旱半干旱大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季温热多雨，秋季天晴气爽，冬季寒冷干燥，年平均气温5.8℃，年平均降雨量386.8 mm，海拔为1040 m。土壤以栗钙土为主，p H平均值为8.4。全年太阳辐射总量为565 kJ／cm，平均风速2.5 m／s，平均年日照量2696.3 h，无霜期为125 d左右。

1.2 研究材料

试验在山西省大同市浑源县美华草业有限公司的苜蓿试验地里进行。试验地未施用过任何肥料，地势平坦，苜蓿长势均匀，为两年生紫花苜蓿地块。试验前近1周内降雨频繁。苜蓿在盛花期（50%开花）时，于2007年8月5日用收割机收割后，摊晒在田间。用微波炉初测苜蓿干草的含水量，采用水分含量约17%和27%～28%的苜蓿干草为试验材料。

1.3 添加剂

防霉添加剂Silo GuardⅡ（美国国际食品贮存公司ISF提供，SG）；防霉复合添加剂（compound additive against mould，CA）［6］。

1.4 研究方法

试验时间为2007年8月。试验设置2个高水分添加剂处理SG和CA，将SG（干草中添加量为0.91 kg／t）和CA（干草中添加量为1.15 kg／t）分别溶于少量水中，然后用喷雾器均匀喷于水分含量27%～28%的苜蓿干草中。喷洒过程中将干草小心翻动1次，以便能尽量喷洒完全，之后进行打捆。同时设置无添加剂的2个处理，即高水分27%～28%含水量（CKg）和低水分17%含水量（CKd）的干草。每个处理5个重复，每捆重约20 kg，共20捆。在贮藏过程中，分别在0，5，10，25，60 d早上10：00取样，取样共5次。取样完成后立即装入塑料袋中用冰块冷冻运回实验室进行分析。

1.5 试验测定项目

1.5.1 常规干草成分测定试验中采用烘箱干燥法测定样品中干物质（dry matter，DM）的含量。将干草样品称重记下重量，在烘箱中65℃干燥48～72 h直到恒重，并记录所称的重量以计算DM含量。取已干燥的样品并粉碎过1 mm筛，保存用于其他营养成分的测定。采用已干燥过筛的样品测定其可溶性糖（water soluble carbohydrate，WSC）、粗蛋白（crude protein，CP）、非蛋白氮（non protein nitrogen，NPN）、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）和酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）、粗灰分（crude ash，Ash）的含量。在本试验中分别采用蒽酮－硫酸比色法测定样品中WSC的含量［7］，利用凯氏定氮法测定样品中CP的含量［8］，用三氯乙酸将样品中蛋白沉淀后，再用凯氏定氮法测定NPN的含量［8］，并且用范氏洗涤纤维法测定样品中NDF和ADF的含量［8］，同时用干灰法测定样品中Ash的含量。

1.5.2 干草品质评定美国饲草和草地协会根据干草市场需要以粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维、可消化干物质（digestible dry matter，DDM）、干物质采食量（dry matter intake，DMI）和相对饲喂价值（relative feed value，RFV）等作为评定指标，应用此技术制定了豆科、禾本科和豆科禾本科混播牧草的质量标准（表1）。

1.6 数据分析

采用SPSS（12.0版）中的One-way ANOVA进行方差分析（显著水平为P＜0.05），并用邓肯氏（Duncan’s）方法对处理间的平均数进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理在干草贮藏过程中营养成分的比较

2.1.1 打捆初期表2～5表明，低水分干草在打捆初期（0 d）与高水分干草比较其CP和WSC含量相对较低，CKd处理中分别为18.60%和39.32 g／kg，而各高水分处理组CKg与添加剂处理组的SG、CA中含量均分别为21.06%和46.50 g／kg。主要由于打捆前期，晾晒时间很长、叶片掉落严重等。叶片占据整株干草的大量蛋白成分，造成了干草中营养成分大量的物理及化学损失。而高水分干草晾晒时间短，机械损失少，具有较高的营养保存量。CKd组干草贮藏初期其纤维含量较高，NDF和ADF分别为43.55%和29.78%（表2）。而CKg、SG、CA等高水分处理组中NDF和ADF均分别为40.99%和28.34%（表3～5）。这是由于低水分干草叶片掉落，茎秆占整株比例大造成纤维含量升高的缘故。

表1 豆科、禾本科和豆科禾本科混播牧草的质量标准［9］Table 1 The quality standard of legume forage，grass forage and mixture sowed of legume forage and grass forage［9］

表2 低水分无添加剂处理组（CKd）苜蓿干草在贮藏过程中营养成分的变化Table 2 Change of nutrient content of low moisture alfalfa hay without additives（CKd）during storage

2.1.2 保存期间变化从保存期间变化情况来看，低水分干草CKd中NPN和WSC含量随贮藏时间的增加而降低（表2；P＜0.05），而NDF的含量则呈增加的趋势（P＜0.05）；在整个贮藏期间，CP和Ash含量变化不大，而且Ash的含量差异不显著（P＞0.05）。而表3表明，CKg干草在整个贮藏期间营养成分变化较大，尤其CP和WSC含量在贮藏过程中呈连续迅速降低的趋势，保存后期较初期显著降低（P＜0.05）；干草贮存60 d后其中的NDF含量比贮存初期高出6%（P＜0.05）。表4和5中反映了高水分干草中添加防霉添加剂的营养成分变化情况，从表中可以看出，干草中各营养成分虽有降低，但都保持在较高水平和较低营养损耗量的基础上。尤其在CP的变化上表现较为明显，SG和CA处理中60 d保存后CP含量与5和10 d干草保存中差异不显著（P＞0.05）。而在保存10～60 d期间，SG中 WSC、ADF含量变化很小，差异不显著（P＞0.05）；CA中NDF、ADF、DM含量变化较小，差异不显著（P＞0.05）。说明防霉添加剂有效抑制了贮藏期间草捆中霉菌等微生物的活动，降低其对干草中营养成分的利用率，使干草营养成分含量保持较稳定的水平。

表3 高水分无添加剂处理组（CKg）苜蓿干草在贮藏过程中营养成分的变化Table 3 Change of nutrient content of high moisture alfalfa hay without additives（CKg）during storage

表4 高水分SG添加剂处理组苜蓿干草在贮藏过程中营养成分的变化Table 4 Change of nutrient content of high moisture alfalfa hay treated with SG during storage

表5 高水分CA添加剂处理组苜蓿干草在贮藏过程中营养成分的变化Table 5 Change of nutrient content of high moisture alfalfa hay treated with CA during storage

2.2 保存后期不同处理之间的比较

2.2.1 化学成分比较从表2～5中可以看出，60 d保存后期CKd干草中CP含量在所有处理中含量最低，CKg次之，分别为17.57%和18.34%，显著低于高水分添加剂处理组SG和CA（P＜0.05）。而CKd干草中 WSC含量高于CKg（P＜0.05）。但不含添加剂组CKd和CKg的WSC含量都低于添加剂组SG和CA。NPN在CKg中含量最高，达到6.24 g／kg，说明在不含添加剂的高水分组中水分影响较大，蛋白降解成NPN的程度也提高。CKd中干物质始终保持较高水平，主要由于其含水量较低。

SG、CA高水分处理组与不含添加剂的高水分处理组CKg相比，保存60 d后，干草中CP和WSC含量显著提高（P＜0.05），NPN含量显著降低（P＜0.05），ADF降低但不显著（P＞0.05）。而SG和CA处理组之间CP、ADF含量差异不显著（P＞0.05）。CA干草中 WSC含量显著高于其余各处理（P＜0.05），达到25.42 g／kg，而NPN含量显著降低（P＜0.05），达到所有处理中的最低值4.62 g／kg。另外，CA处理组中NDF在所有高水分处理组中含量最低，而SG中NDF含量略高于CKg，但不显著（P＞0.05）。CA处理干草中Ash和DM含量明显高于其余各高水分处理组，分别为16.48%和88.39%。这是因为CA中含天然钠基膨润土，具有吸水膨胀性，使水分迅速降低，干物质含量增高，且钠基膨润土中含有丰富的天然矿物元素，成为干草中灰分含量增加的主要原因之一。数据分析结果说明CA和SG作为防霉添加剂应用到干草中能有效改善保存后干草的品质，提高干草中蛋白质和可溶性糖含量，同时降低非蛋白氮和纤维含量。从总体来看，CA提高干草保存品质的效果优于无添加剂高水分组CKg以及高水分添加剂组SG。

2.2.2 干草质量评定标准干草保存后品质评定结果见表6。从各处理之间比较，无添加剂低水分与高水分组CKd和CKg营养成分评定中为2个特级水平，而添加剂高水分组SG和CA中共3个特级水平，因此，无添加剂处理组相对添加剂组其干草品质次之。尤其是SG和CA中的CP含量都达到了特级水平，这是评定干草品质中非常关键的指标之一，牧草营养品质很大程度上取决于粗蛋白质和粗纤维的含量。二者之间比较，CKg中的NDF和干物质采食量DMI为2级，低于CKd中评定水平，说明CKg中的高纤维含量使其品质降低，甚至不如打捆初期营养损失较大的低水分无添加剂干草保存。

SG和CA都能很好地保存牧草中蛋白质，减少其损失，尤其是CA对改善干草品质的效果非常明显，评定体系中干草CP、ADF和DDM达到特级标准，其余指标都为1级标准。说明CA应用于干草贮藏中使干草含有高蛋白质和低纤维，可消化干物质DDM也相对提高，达到特级水平，而干物质采食量DMI和相对饲喂价值RFV也都为1级水平。但SG的应用效果相对次之。

在高水分干草保存中，尽管在打捆初期保存了较多的营养成分，但如果未添加防霉剂（CKg）或者防霉剂效果相对较弱（SG），都会导致牧草由于水分含量高使其在保存中因植物呼吸、发热、酸败以及微生物活动等造成大量的营养损失。

表6 不同处理保存60 d后苜蓿干草质量评定Table 6 The quality evaluation of alfalfa hay with different treatments after 60 days of storage

3 讨论与结论

3.1 高水分干草和低水分干草保存的差异

目前有许多研究进行高水分牧草保存，主要是由于许多优质牧草如苜蓿在低水分干草保存后由于损耗大完全丧失了其高蛋白优质牧草的特性。有研究表明，当苜蓿打捆时的含水量自25%减少到15%时，苜蓿干草叶茎比分别为58∶42与42∶58［10］。Petritz［11］的研究也说明，当干草贮存在外面时，加上由于天气引起的额外的干物质的损失。干草的总损失包括不可避免的5%～8%和天气的损失，会达到40%左右。

本试验中打捆前CKg处理组牧草中的CP含量可以达到21.06%，而CKd处理组中只有18.60%。这与王成杰等［12］的试验结果相同，该研究中证明了对干草分别进行高水分和低水分贮藏时，打捆时高水分干草粗蛋白含量比后者高出0.42%。CKd处理组牧草中WSC含量明显低于CKg。而CKg牧草中NPN含量高于CKd，这是由于高水分干草中本身含有较高的粗蛋白，同时含有较高的水分，牧草初期由于其自身蛋白酶降解蛋白产生NPN。结果分析中可得出打捆前水分含量的不同对营养成分的影响很大。而在保存过程中由于未添加防霉剂的高水分干草水分含量过高，又没有有效的防霉添加剂作用，而造成霉菌等微生物代谢活跃，营养成分迅速降低，NPN等影响干草品质的成分迅速升高，达到所有处理组的最高值。

3.2 保存后期不同处理之间的比较

数据分析结果表明，CKd在整个贮藏过程中由于水分含量低，化学成分基本变化趋势不大，但都保持在较低水平。而CKg由于微生物的影响导致干草中化学物质变化幅度很大，大部分营养成分在保存期间迅速降低，甚至到保存后期WSC含量显著低于CKd干草中含量。在各高水分添加剂处理中比较，SG和CA处理组牧草中CP和WSC的含量都明显高于CKg，NPN含量很低，CA处理组牧草中NDF和ADF含量都低于CKg，灰分含量最高，有较好的保存效果。与优质干草防霉添加剂产品SG作比较来看，CA干草中WSC、DM和Ash含量显著高于SG，而NPN和NDF含量显著低于SG，CP含量与其差异不大，都保持较高水平。Wittenberg和Moshtaghi-Nia［13］指出，添加剂对高水分干草保存效果与干草保存期间较高的DM保存量和CP水平密切相关，说明高水分添加剂贮藏牧草可以有效保存干草中的营养成分。Brandt等［14］研究发现，不添加任何防霉剂进行高水分打捆贮藏，苜蓿粗蛋白质的消化率从71%降到53%，干物质的消化率下降5%，干草的消化能也损失。国内对添加防霉剂高水分干草贮藏做了相关研究，并能有效控制霉菌生长［15］。

从各处理比较得出，CA处理牧草后在CP、ADF和DDM上都达到了特级水平，由于CA各成分在贮藏初期能较好地抑制微生物繁殖，保证CP不被降解，同时降低纤维含量，WSC增加，可消化干物质增加。其余指标也都为1级标准，而CKg和SG中NDF和DMI仅为2级水平。所有处理比较，SG和CA都能保持较好的牧草品质。从研究结果中得出复合添加剂对高水分干草贮藏具有很好的防霉效果，但国内干草防霉保存大部分采用单一防霉添加剂，复合添加剂在食品和饲料中应用较多。周永红和唐执文［16］对单一防霉剂和复合类防霉剂在饲料中应用进行对比研究得出，其复合添加剂抑菌效力更强，抑菌谱更广。而宋志萍［17］在草颗粒复合型天然防霉剂的研究中得出添加复合型天然防霉剂后草颗粒的适口性最好，防霉效果最显著。单华佳［18］于2009年对干草中防霉复合添加剂做了研究，其防霉效果较好。