雨淋及干燥方式对紫花苜蓿干草品质的影响

贾婷婷， 赵苗苗， 吴 哲， 陈维会， 刘志刚， 玉 柱*

(1. 中国农业大学动物科技学院， 北京 100193； 2. 黑龙江省杜尔伯特蒙古族自治县草原监督管理站， 黑龙江 大庆 166200)

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)栽培历史悠久、生态幅宽、产量高、营养全而丰富，是重要的高蛋白饲草资源[1]。随着我国畜牧业的发展和种植业结构的调整，紫花苜蓿在我国的种植面积正逐年增加，并在饲草料产业发展道路上起着非常重要的作用[2]。紫花苜蓿产品加工方法中自然干燥是目前使用最广泛、成本最低的方法[3]，但自然干燥过程中也存在诸多不可控因素如天气状况，其中降雨淋洗对干草营养价值的影响较大[4]。雨水的冲刷加强水解和氧化作用，损失牧草大部分易消化的可溶性物质，如糖类、维生素、胡萝卜素和可溶性矿物质等[5]。同时雨淋后好气性微生物的活动消耗牧草可溶性碳水化合物和淀粉，甚至破坏蛋白质，使得干草的品质大为降低[5-6]。并且雨淋后继续晾晒延长干燥时间，雨淋后二次晾晒使牧草叶片粗糙易碎，晾晒过程中叶片的大量损失大幅降低干草营养成分[7]。我国紫花苜蓿的主要种植区为西北、华北和东北[8]，这些地区二茬和三茬紫花苜蓿的收获调制时期正值雨季[4]，如何在紫花苜蓿干草调制过程中，尽量避免雨淋或减少雨淋造成的损失，最大限度的保证其产量和品质，是紫花苜蓿干草生产过程中必须面对和亟待解决的问题。目前关于牧草干草调制的研究报道较多为不同干燥方法对干草品质的影响[9-12]，有关雨淋对干草影响的报道很少，且主要集中于研究雨淋量对牧草营养品质的影响[4-5,13]，尚未见有研究报道不同干燥方式对雨淋后紫花苜蓿营养成分的影响。本文通过研究雨淋及不同干燥方式对紫花苜蓿干草营养成分的影响，探讨紫花苜蓿在晾晒过程中被雨淋后的营养成分变化及雨淋后不同干燥方法对紫花苜蓿品质的影响，以期为苜蓿干草生产实践提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

研究地位于内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗(43°21′43″～45°24′20″ N，119°02′15″～121°01′ E)，海拔430 m左右，年均温5.5℃，年日照时数2 760～3 030 h，极端最高气温40.6℃，极端最低气温-32.7℃，年平均积温2 900～3 400℃，年均降雨量300～400 mm，且主要集中在7-8月份，无霜期95～140 d，属典型大陆性气候。

1.2 试验材料与方法

供试材料为2龄紫花苜蓿，品种为‘金皇后’，于2015年7月中旬进行刈割，此时紫花苜蓿处于第二茬现蕾期(50%左右孕蕾)。刈割后的紫花苜蓿先晾晒12 h(此时紫花苜蓿含水量约为45%)，然后采用人工降雨模拟器(DIK-6000)进行人工模拟雨淋，设置雨淋强度为20 mm·h-1，雨淋时间分别为0 h(未雨淋)和1 h(雨淋后)，每个雨淋时间下设置3个重复，为接近生产实际，设定草堆厚度为10 cm，面积为0.5 m×2.5 m。对于未雨淋和雨淋后紫花苜蓿分别采用3种干燥方法即烘干、晒干和阴干进行干草调制，并干燥至安全含水量以下，每种干燥方式下设3个重复，干草的具体调制方法如表1所示，此时自然环境条件为温度29～32℃、相对湿度23%、东北风3～4级、太阳辐射强度695～1 278 μmol·m2·S-1。

1.3 测定项目

将调制好的紫花苜蓿干草装在纸袋中带回实验室，用微型植物样粉碎机粉碎过1 mm孔径筛，粉碎后装入自封袋，用来测定粗蛋白(crude protein,CP)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)、酸性洗涤木质素(acid detergent lignin,ADL)、水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate,WSC)。粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定[14]，用范式洗涤纤维法测定中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维以及酸性洗涤木质素[15]，用蒽酮-硫酸比色法测水溶性碳水化合物[16]。

表1 紫花苜蓿干草调制方法Table 1 Drying methods for alfalfa hay

1.4 饲用价值评定

对各处理的相对饲用价值(relative feed value,RFV),采用干物质采食量(dry matter intake,DMI)和可消化干物质(digestible dry matter,DDM)进行评定并计算：

RFV=DMI(%BW)×DDM(%DM)/1.29

DMI (%BW)=120/NDF(%DM)

DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)

其中：DMI为饲料干物质采食量，单位为占体重的百分比即%；BW(Body weight)为可消化的干物质，单位为占干物质的百分比即%DM。

1.5 数据分析

采用Excel 2010进行数据整理，用SPSS 20.0软件中的一般线性模型进行Two-way ANOVA方差分析，差异显著性则通过Duncan法进行多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 雨淋及干燥方式对紫花苜蓿干草营养成分影响的主效应分析

雨淋显著影响紫花苜蓿干草中性洗涤纤维和水溶性碳水化合物的含量(表2)，具体表现为未雨淋紫花苜蓿中性洗涤纤维含量显著低于雨淋后的紫花苜蓿(P<0.05)，水溶性碳水化合物含量则是未雨淋紫花苜蓿极显著高于雨淋后的紫花苜蓿(P<0.01)。雨淋对紫花苜蓿干草粗蛋白、木质素和酸性洗涤纤维含量没有显著影响。

干燥方式显著的影响紫花苜蓿干草粗蛋白、酸性洗涤纤维和水溶性碳水化合物含量(P<0.05)(表2)，经烘干和晒干处理的紫花苜蓿干草粗蛋白含量显著的高于阴干处理(P<0.05)，酸性洗涤纤维含量则是烘干和晒干处理的显著低于阴干处理(P<0.05)，水溶性碳水化合物含量变化为烘干处理显著的高于晒干处理和阴干处理，而晒干处理的又显著高于阴干处理(P<0.05)。干燥方式对紫花苜蓿干草中性洗涤纤维和木质素含量没有显著的影响。

表2 雨淋和干燥方式对紫花苜蓿干草营养成分影响的主效应分析Table 2 The main effect of raining and drying method on the nutrient content of alfalfa hay

注：*和**分别表示在0.05和0.01水平上具有显著效应, ns表示不具显著效应; 同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05),下同

Note: * and ** indicate significance at 0.05 and 0.01 level, ns indicates no significance; Values in same column with different lowercase letters indicate significant differences among treatments at the 0.05 level, the same as below

2.2 雨淋及干燥方式对紫花苜蓿干草营养成分影响的互作效应分析

雨淋和干燥方式的交互作用显著影响了紫花苜蓿干草的营养成分(表3)，除未雨淋×阴干处理外，其他处理的粗蛋白含量均显著高于雨淋×阴干处理(P<0.05)。中性洗涤纤维含量以雨淋×阴干处理最高，显著高于其他处理(P<0.05)；中性洗涤纤维含量最低的处理是未雨淋×烘干处理，显著低于雨淋×晒干和雨淋×阴干处理(P<0.05)。酸性洗涤纤维含量以未雨淋×烘干处理最低，显著低于除未雨淋×晒干处理以外的其他处理(P<0.05)。雨淋×阴干处理的紫花苜蓿干草木质素含量显著高于其他处理(P<0.05)。水溶性碳水化合物含量以雨淋×阴干处理最低，显著低于其他处理(P<0.05)。

表3 雨淋及干燥方式对紫花苜蓿干草营养成分影响的互作效应分析Table 3 The effect of raining and drying method interaction on the nutrient content of alfalfa hay

2.3 雨淋及干燥方式对紫花苜蓿干草饲用价值影响的主效应分析

未雨淋紫花苜蓿的干物质采食量和相对饲用价值显著高于雨淋后的紫花苜蓿(P<0.05)，雨淋对紫花苜蓿干草可消化干物质没有显著影响(表4)。干燥方式显著影响紫花苜蓿可消化干物质和相对饲用价值(P<0.05)，具体表现为烘干和晒干处理的紫花苜蓿干草可消化干物质和相对饲用价值显著高于阴干处理(P<0.05)；干燥方式对紫花苜蓿干草的干物质采食量没有显著影响。

表4 雨淋及干燥方式对紫花苜蓿干草饲用价值影响的主效应分析Table 4 The main effect of raining and drying method on the feed value of alfalfa hay

2.4 雨淋及干燥方式对紫花苜蓿干草饲用价值影响的互作效应分析

雨淋和干燥方式的交互作用显著影响紫花苜蓿干草的干物质采食量、可消化干物质和相对饲用价值(P<0.05)(表5)。雨淋×阴干处理的紫花苜蓿干物质采食量显著的低于其他处理(P<0.05)。雨淋×阴干处理的紫花苜蓿可消化干物质含量最低，显著低于未雨淋×烘干处理和未雨淋×晒干处理(P<0.05)。未雨淋×烘干处理的紫花苜蓿干草相对饲用价值最高，雨淋×阴干处理的紫花苜蓿相对饲用价值最低。

表5 雨淋及干燥方式对紫花苜蓿干草饲用价值影响的互作效应分析Table 5 The effect of raining and drying method interaction on the feed value of alfalfa hay

3 讨论

在紫花苜蓿收获调制期间，极易频遭雨害，雨淋对紫花苜蓿营养成分的影响较大[4,6]。本研究结果表明雨淋造成紫花苜蓿干草营养成分的流失，如水溶性碳水化合物含量显著降低。这是因为紫花苜蓿遭受雨淋后，一方面雨水冲刷使植物细胞重新吸收水分，水溶性碳水化合物随降雨而流失，在导致水溶性碳水化合物含量降低的同时增加紫花苜蓿体内难溶性物质的比例，如雨淋后紫花苜蓿中性洗涤纤维含量上升[12];另一方面可能是雨淋增加紫花苜蓿体表湿度，促进了微生物的繁殖[5]，微生物消耗植物体内的可溶性化合物。

紫花苜蓿干草调制过程中，在水分丢失的同时也伴随发生着一系列复杂的生理生化过程，不同的干燥方法对紫花苜蓿营养成分的影响不一致，烘干方式下紫花苜蓿干草中的粗蛋白和水溶性碳水化合物含量最高，阴干方法最低，晒干方法居于二者之间。一些难溶性的物质如ADF，在烘干和晒干方式下较低，阴干方式下升高,这是因为紫花苜蓿被刈割后，其地上部和根部的联系被阻断，水分和营养物质的供应消失，但此时植物细胞仍在进行代谢活动，活细胞进行呼吸作用分解利用植物体内贮存的能量和营养物质[12]，烘干方式一方面能够迅速杀死植物活细胞阻断其呼吸代谢活动，并使分解营养物质的酶失去活性，减少紫花苜蓿的呼吸损失和能量消耗，从而保存了紫花苜蓿的水溶性碳水化合物和蛋白质，降低了难溶性纤维的含量；另一方面烘干方式以最快的干燥速率使植物细胞脱水缩短了干燥时间，减少了光化学作用对紫花苜蓿碳水化合物和蛋白质的损耗[11]。阴干虽然使紫花苜蓿含水量降至安全系数以下，但阴干需要更多的时间降低水分，同时植物细胞呼吸消耗养分的时间更长，这极易导致紫花苜蓿干草品质变劣。

雨淋及干燥方式二者的交互作用对紫花苜蓿营养成分有显著的影响，如粗蛋白和水溶性碳水化合物含量以未雨淋×烘干处理最高，雨淋×阴干处理最低；而一些难溶性的物质如NDF、ADF和ADL以雨淋×阴干处理最高，未雨淋×烘干处理最低。这表明雨淋×阴干处理降低了紫花苜蓿干草品质，因为粗蛋白是饲草中最具营养价值的物质[17]，而可溶性碳水化合物属于非结构性糖类，为家畜最易吸收的养分，是动物体内热能的主要来源[17]。粗蛋白和可溶性碳水化合物的含量越高，饲料的品质越好。紫花苜蓿遭受雨淋后，水溶性含氮物质和水溶性碳水化合物随降雨而流失[12]。雨淋×阴干处理增加了紫花苜蓿NDF、ADF和ADL含量，NDF和ADF是植物细胞壁的主要成分，由难消化或不易消化的植物纤维组成，家畜难以吸收利用；ADL是植物组织中以苯丙烷衍生物为基础的配位酚醛聚合物，也是组成植物细胞壁的一种结构性物质，是饲料中最稳定、最难以被消化吸收的物质[18]，NDF、ADF和ADL这些难溶性物质的含量越高，紫花苜蓿消化率越差，营养价值越低[19]。雨淋后紫花苜蓿中可溶性物质的流失提高了这些难溶性物质的比例，也有可能是雨淋造成紫花苜蓿的叶片损失，茎杆比例上升而致，因紫花苜蓿蛋白质主要存在于叶片叶绿体内，而纤维主要分布在茎秆[17]。

本研究中，雨淋后紫花苜蓿的相对饲用价值显著低于未雨淋紫花苜蓿，这说明紫花苜蓿遭受雨淋后，其干物质随意采食量及饲草中的可消化干物质百分含量降低[20]。烘干和晒干方式下的紫花苜蓿相对饲用价值均高于阴干方式，因此在紫花苜蓿生产调制季节应尽量避开降雨，干草调制方式采用烘干或晒干的方式，能较好的保存紫花苜蓿的营养价值。雨淋及干燥方式两者的交互作用显著影响紫花苜蓿相对饲用价值，相对饲用价值较高的处理为未雨淋×烘干和未雨淋×晒干处理，最低的是雨淋×阴干处理，因此在紫花苜蓿生产调制季节应尽量避开降雨，干草调制方式采用烘干或晒干的方式，能够得到相对饲用价值较高的紫花苜蓿干草。本研究结果中，紫花苜蓿干草相对饲用价值均处于较高的水平[21]，这可能是因为紫花苜蓿在雨淋前，经过了12 h的晾晒，此时紫花苜蓿水分含量大约在45%左右，尚未完全干透，仍有一些植物细胞处于存活状态，即使遭受1 h的雨淋后，整个草层NDF含量有所增加，但其相对饲用价值的水平仍较高。

4 结论

雨淋后，紫花苜蓿干草水溶性碳水化合物含量降低，NDF含量增加，相对饲用价值降低。烘干和晒干方式下,紫花苜蓿干草粗蛋白和水溶性碳水化合物含量升高，酸性洗涤纤维含量降低，相对饲用价值升高。雨淋及干燥方式二者的交互作用表明，雨淋烘干和晒干处理下的紫花苜蓿粗蛋白和水溶性碳水化合物含量较高，相对饲用价值增加，但烘干和阴干处理两者间的差异不明显，因此在天气状况良好的条件下，考虑经济效益，晒干方式最为合适。