高寒牧区不同菊芋品种茎叶青贮的饲用价值

2018-07-13张世挺赵长明刘培培张娇娇王跃华魏海燕王宪举吕世奇丁路明

草业科学 2018年6期

闫琦，张世挺，赵长明，刘培培，张娇娇，王跃华，魏海燕，王宪举，吕世奇，丁路明

(1.兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学生命科学学院，甘肃兰州 730000；2.西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌 712100)

青藏高原地势高，空气稀薄，冬季寒冷漫长，有“世界屋脊”和“第三极”之称，是我国主要牧区之一。较其他牧区相比，青藏高原牧草生长期短，产量低，天然草地牧草供应存在明显的季节不平衡[1]。因此，鼓励牧民种植耐寒抗旱的饲草作物用作冬季补饲，是缓解天然草地压力，保障当地畜牧业发展的有效手段之一。

菊芋(Helianthustuberosus)，又名鬼子姜、洋姜，多年宿根性草本植物，具有块状地下茎及纤维状根，原产于北美温带地区，17世纪传入欧洲，之后传入中国。菊芋适应性强，具有耐寒抗旱，耐贫瘠、耐病、抗逆性强等特点，是一种能利用多年的粗放型植物[2-3]。菊芋因其地上茎和叶片产量高，营养价值丰富，适口性好，被视为一种优质粗饲料[4]。目前，菊芋在高寒地区被广泛种植，青海省的种植面积已经超过1 333 hm2[5]。菊芋作为动物饲料的传统使用方法是将其茎叶通过晾晒或风干制作干草来使用，但这种方法使菊芋茎叶中粗蛋白含量、适口性和消化率下降，降低了饲料的利用率[6]。青贮作为饲料的另一种贮藏方式，通过微生物发酵作用产生有机酸，能更大程度地保存菊芋茎叶的鲜嫩及其营养价值，且青贮后产生的芳香味道，能刺激家畜的食欲，增加采食量，提高菊芋的利用价值。

关于菊芋青贮，薛艳林等[2]从生物添加剂和填装密度对菊芋青贮品质的影响进行研究，Bingöl等[7]分析了糖蜜和甲酸添加剂对菊芋青贮品质的影响。但目前关于青藏高原不同菊芋品种青贮饲料饲用价值的评价鲜见报道。因此，本研究利用青藏高原菊芋自身附着的乳酸菌，研究高寒地区常见菊芋品种青贮的品质，以期为高寒地区选育高产优质的菊芋品种提供科学依据。

1　材料与方法

1.1　试验地概况

试验地设在甘肃省甘南藏族自治州合作市，兰州大学高寒草地与湿地生态系统野外定位研究站(102°53′ E、34°55′ N)。平均海拔2 900 m，年均降水量550 mm，主要集中在6-9月，年平均气温-8.9～11.5 ℃，属大陆性季风气候，植被类型为亚高山草甸。

1.2　试验材料与青贮调制

试验采取随机区组设计。供试品种选用地上生物量较高的菊芋17号(丹麦引进)，菊芋47号(南京农业大学选育)和119号(兰州大学选育)，种子由兰州大学菊芋研究中心提供。2016年5月12日播种，每个品种重复种植3个小区，每个小区3 m×6 m，行距50 cm，株距40 cm，种植期间覆膜但不施肥。2016年8月1日，将处于孕蕾前期的菊芋齐地刈割，刈割后，剪成2～3 cm小段，分两份。其中一份采用微波炉快速测定水分的方法测定每个品种的含水量[8]；另一份晾晒至水分含量80%左右时，将不同品种菊芋鲜草按每袋200 g装入30 cm×23 cm聚乙烯青贮袋中，每个品种重复3次，用真空包装机抽真空并封口，置于常温条件下(25～37 ℃)贮藏发酵，于60 d后，开封取样测定发酵品质和营养成分。菊芋原样化学成分如表1所列。

1.3　测定项目及其方法

1.3.1菊芋株高及产量测定株高：收获前，各小区随机取10株测株高，株高为地面到植株最高处高度。产量：孕蕾前期，采用随机取样法，各小区分别刈割1m2，带回实验室在65 ℃鼓风干燥箱内烘干至恒重，测其水分含量并计算干物质产量[9]。

表1　菊芋原样的化学成分Table 1　Chemical composition of Jerusalem artichoke stems after harvesting

1.3.2感官鉴定按照德国农业协会(DLG)青贮评分标准及等级评定方法，从色泽、气味、质地等方面对菊芋青贮进行综合评定[10]。

1.3.3发酵品质及营养成分的测定取青贮后样品各20 g，加入180 mL去离子水，用组织搅碎机搅碎1 min，然后用4层纱布过滤，之后用pH仪测滤液的pH[11-12]；将滤液3 500 r·min-1离心15 min，经0.22 μm滤膜过滤，用高效液相色谱仪(SHI-MADZE-10A)分析乳酸、乙酸和丙酸含量，色谱柱为ShodexRspak KC-811S-DVB gel Column 300 mm×8 mm，流动相为3 mmol·L-1高氯酸，流速为1 mL·min-1，进样量为5 μL，柱温50 ℃，检测波长210 nm[1-2]将各品种青贮样品置于65 ℃烘箱中至恒重，测定干物质(DM)含量。烘干样品用微型植物粉碎机粉碎后过0.42 mm筛用于常规养分的测定。粗灰分(Ash)测定参照《饲料分析及饲料质量检测技术》(第三版)[11]进行测定；粗蛋白(CP)含量使用凯氏定氮仪(JK-9830)测定；中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)使用纤维分析仪(ANKOM-2000i)进行测定。

相对饲料相对值(RFV)=DMI×DDM/1.29;

DMI=120/NDF;

DDM=88.9-0.779ADF。

式中:DMI(drymatteritake)为粗饲料干物质的随意采食量,单位为占体重的百分比;DDM(digestibledrymatter)为可消化的干物质,单位为占干物质的百分比[13]。

1.4　数据分析

采用Excel 2016做基础数据处理，用SPSS19.0软件的单因素方差分析对数据进行方差分析，结果表示为平均值±标准误。

2　结果与分析

2.1　菊芋青贮的感官评价

发酵60 d后，所有处理的青贮饲料样品均呈现黄绿色，色泽上无明显差别；质地较好，茎叶间没有发生霉变，无粘手现象产生；均有芳香味或面包香味。各处理后的样品均达到了优良等级。

2.2　不同菊芋品种株高、干物质产量

不同菊芋品种株高、干物质产量不同(表2)。品种之间株高差异极显著(P<0.01)，菊芋119号株高最高为165.67 cm，17号次之，47号最低，为114.00 cm。孕蕾期，品种间干物质产量差异极显著(P<0.01)，119号参试品种干物质产量为26.10 t·hm-2，较品种17号和47号分别高出20.83%、57.23%。

表2　不同菊芋品种株高及干物质产量Table 2　Plant height and dry matter yield of different Jerusalem artichoke variety

同列数据不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

Different lowercase letters with in the same column indicate significant differences at the 0.05 level; similarly for the following tables.

2.3　菊芋青贮发酵品质分析

菊芋品种17号pH为5.54，显著高于其他2个品种(P<0.05)(表3)，而47和119号间的pH差异性不显著(P>0.05)，整体上，各品种青贮料均达到青贮发酵所需的微酸环境；17号乳酸含量最低，47号和119号之间差异不显著(P>0.05)；菊芋47号乙酸含量显著低于菊芋17号和119号(P<0.05)，17号和119号的乙酸含量无显著差异(P>0.05)；3个品种的丙酸含量差异显著，菊芋47号含量最低，119号含量最高。总体看，孕蕾前期菊芋119号的青贮效果最好。

2.4　菊芋青贮营养成分分析

各品种间菊芋青贮饲料的干物质、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和粗灰分含量差异显著(P<0.05)(表4)。菊芋119号青贮饲料的干物质含量为19.80%，显著高于其他两个品种(P<0.05)，而中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著低于品种17和47(P<0.05)；菊芋47号粗蛋白含量显著低于其他两个品种(P<0.05)，仅为9.52%，而119号与17号间差异不显著(P>0.05)；47号粗灰分含量最低(15.27%)，其他两品种间差异不显著(P>0.05)。菊芋119号相对饲用价值最高(177.63)，17号和47号间无显著差异(P>0.05)。由此可见，119号青贮后具有较高的营养价值。

3　讨论

株高和干物质产量是直接衡量植物自然生长或不同农艺措施下生长趋势的基本指标[14-15]。菊芋作为饲草使用一般是将其地上茎、叶直接刈割后进行青贮，因此筛选地上生物量高的品种可以获得较高的饲料产量。影响作物产量的因素有很多，包括种植密度、环境光温、品种、水分管理、施肥量等[16]。本研究结果显示，菊芋119号地上干物质产量达到26.1 t·hm-2，显著高于其他两个品种，这主要是由于119号为甘肃本土培育品种，较其他两个引进品种更能适应青藏高原的气候条件。

表3　菊芋青贮的发酵品质Table 3　Fermentation characteristics of Jerusalem artichoke silage

表4　菊芋青贮的营养品质Table 4　Nuteitive characteristics of Jerusalem artichoke silage

有机酸是青贮过程中微生物的代谢产物，乳酸是该过程产生的主要有机酸，如果青贮发酵较差则会产生较多的丁酸[17]，pH和有机酸含量是青贮品质的关键性评价指标[18-19]，发酵后，乳酸含量越高，丁酸含量越低表明青贮较好容易保存，发酵品质高[20]。马春晖等[21]指出，pH在3.9～4.2时，发酵质量良好；pH在4.4～4.7时，发酵质量一般；pH在4.7以上质量劣等。本研究中所有青贮pH都位于4.6以上，说明菊芋茎秆直接青贮产酸效果不佳，需要与含糖量较高的青贮玉米混合青贮，或青贮时添加乳酸菌剂以提高青贮效果。

粗蛋白是饲草的重要营养指标。孔涛等[22]对阜新5种菊芋品种成熟期茎叶营养成分分析发现，5种菊芋品种茎叶粗蛋白含量为3.34%～6.65%，而本研究中，3种菊芋粗蛋白含量为9.52%～12.93%，这主要是因为本研究菊芋收割时期在孕蕾期，较成熟期菊芋茎秆粗蛋白含量高。所以采用菊芋茎秆做饲草料，为了提高其营养价值，建议在成熟期之前进行收获。菊芋47号品种茎秆青贮粗蛋白含量最低，主要是因为该品种叶片量较其他两个品种少。中性洗涤纤维是目前反映纤维质量好坏最有效的指标，其含量与动物采食量有关[1]。酸性洗涤纤维与动物消化率有关，酸性洗涤纤维含量越高，消化率越低[2]。本研究中，119号NDF、ADF含量最低，证明119号较其他两品种能增加动物采食量，提高动物消化率，更有利于畜牧产业的发展。关于青贮中性洗涤纤维含量的研究，张金霞等[23]认为，中性洗涤纤维含量在38%～48%时，即可满足不同阶段奶牛纤维需要，本研究中所有品种NDF含量均达到该标准。