玉米和米糠对两个马铃薯品种茎叶青贮品质的影响

雒瑞瑞，何玉鹏，郭艳丽，郑 琛

(甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃 兰州 730070)

马铃薯(Solanumtuberosum)是世界第四大粮食作物，在中国广泛种植。有报道发现，与小麦(Triticumaestivum)、玉米(Zeamays)和水稻(Oryzasativa)等粮食作物相比，种植马铃薯经济效益更显著[1]。马铃薯茎叶有较高的粗蛋白(CP)含量和较低的中性洗涤纤维(NDF)含量，被认为是一种很有潜力的饲料资源[2-3]。然而，由于马铃薯茎叶适口性较差，生产中每年都有大量的马铃薯茎叶被焚烧或丢弃，造成了巨大的资源浪费和环境污染。

青贮是改善新鲜植物饲料适口性的一种常用方法[4]。但由于新鲜马铃薯茎叶具有高水分、低水溶性碳水化合物(WSC)和高的缓冲能值(BC)，单独青贮不易成功[2,5-7]。通过添加大麦(Hordeumvulgare)、麦芽、糖蜜[5]、全株玉米[2,8]、生物制剂[9-10]、甲酸[10-11]、米糠和小麦麸[7]等都可以得到品质较好的青贮饲料。玉米是提高青贮饲料原料WSC的一种很好的材料[12]，米糠是一种很好的吸收剂，目前只有少数研究报道了马铃薯品种对其茎叶发酵特性的影响[2,5]。而关于玉米和米糠同时添加能否改善青贮品质及适宜的添加量等问题的相关研究较少。因此，本研究以两个马铃薯品种的(庄薯3号、青薯169号)茎叶为研究对象，通过添加不同比例的玉米和米糠，以研究和探讨其对两个马铃薯品种茎叶青贮发酵特性和青贮品质的影响，筛选较佳的玉米和米糠混合添加比例，为马铃薯茎叶作为一种非常规饲料进行青贮提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计和青贮饲料的制作

本试验采用2×6双因子设计，两个因子分别为马铃薯品种和马铃薯茎叶与米糠、玉米的混合比例。两个马铃薯品种分别为庄薯3号和青薯169号，6个混合比例(鲜重)分别为：马铃薯茎叶单独青贮、85%马铃薯茎叶+15%米糠、81%马铃薯茎叶+15%米糠+4%玉米、77%马铃薯茎叶+15%米糠+8%玉米、73%马铃薯茎叶+15%米糠+12%玉米、69%马铃薯茎叶+15%米糠+16%玉米。共12个处理，每个处理4个重复。

两个马铃薯品种茎叶均采自甘肃省定西市临洮县上营镇的马铃薯田，在马铃薯收获前齐地刈割茎叶，带回实验室。米糠和玉米购自武威大恒牧业有限公司，过0.45 mm筛待用。将马铃薯茎叶切短至1～2 cm，与米糠、玉米按试验设计的比例混合均匀后装填于容积为600 mL、带磨砂盖的玻璃瓶内，层层压实，用塑料薄膜密封，于室内避光贮存(16～22 ℃)。-20 ℃保存部分新鲜马铃薯茎叶、米糠和玉米用于测定干物质(DM)、CP、NDF、粗灰分(Ash)、钙(Ca)、磷(P)、WSC和BC。

1.2 化学分析

青贮45 d后，打开青贮瓶取出所有青贮料。新鲜马铃薯茎叶和青贮饲料样品经65 ℃烘干至恒重。DM、CP、Ash、粗脂肪(EE)、Ca和P含量按照杨胜[13]提供的方法测定；NDF按照Van Soest等[14]所述的方法测定。WSC含量采用苯酚-硫酸法[15]测定。BC采用滴定法[16]测定。另取鲜样20 g，加去离子水180 mL，用可调高速匀浆机捣碎，立即测定pH，四层纱布过滤，滤液再用定性滤纸过滤后，于-20 ℃保存用比色法[17]测定NH3-N，羟基联苯比色法[18]测定乳酸(LA)含量，气相色谱法测定乙酸(AA)和丁酸(BA)含量(毛细管柱30 m×0.32 μm×0.5 μm，Agilent，美国)。

1.3 统计分析

试验数据采用SPSS 19.0软件包中的GLM程序进行两因子方差分析。以P<0.05作为差异显著的判断标准。差异显著时采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 原料的青贮特性及营养成分

马铃薯茎叶较米糠和玉米具有较低的DM、WSC和FC值(表1)，较高的BC、CP和Ca含量。与青薯169号相比，庄薯3号的FC、DM、NDF和Ash含量较低，pH、BC、CP和Ca含量较高。与马铃薯茎叶相比，玉米和米糠具有较高的DM、WSC、FC和较低的BC值。与米糠相比，玉米的WSC和FC较高，pH和BC较低。

2.2 混合原料的青贮特性

添加15%的米糠较马铃薯茎叶有较高的DM、WSC和FC，较低的BC(表2)。在添加米糠的基础上添加玉米，随着玉米添加量的增加，混合原料的DM、WSC、FC逐渐增加，BC逐渐降低。

表1 原料的青贮特性及营养成分Table 1 Fermentation characteristics and nutrient content in the original materials

“*”,FC =DM%+8WSC/BC[19]。

表2 混合原料的青贮特性Table 2 The characteristics of mixture

P，马铃薯茎叶;R，米糠;C，玉米。下同。

P, potato stems and leaves; R, rice bran; C, corn. similarly for the following tables.

2.3 不同品种对青贮饲料发酵品质及营养价值的影响

两个马铃薯品种茎叶的青贮发酵品质和营养价值均有显著差异(表3)。与庄薯3号相比，青薯169号马铃薯茎叶青贮料中的LA∶AA(P=0.009)、NH3-N∶TN、LA、BA、CP含量极显著降低(P<0.01)，而DM、NDF含量极显著高于庄薯3号(P<0.01)。pH与AA差异不显著(P>0.05)。

2.4 米糠和玉米混合对青贮饲料发酵品质和营养价值的影响

米糠和玉米混合添加对马铃薯茎叶青贮饲料的发酵品质和营养成分有显著影响(P<0.001)(表4)。马铃薯茎叶单独青贮料的LA、LA∶AA、DM最低(P<0.001)且pH、NH3-N∶TN、AA、BA和CP含量最高(P<0.001)。相对于马铃薯茎叶单独青贮，添加15%米糠使LA、LA∶AA、DM及NDF提高了67.8%、260%、51.9%、30.2%；pH、NH3-N∶TN、AA、BA、CP降低了6.9%、31.0%、45.9%、32.4%、29.1%。与仅添加15%的米糠相比，继续添加4%的玉米进一步增加了LA、LA∶AA和DM(P<0.001)，并降低了pH、AA和NDF(P<0.001)。随着玉米添加比例的增加，青贮发酵品质进一步提高。8%、12%和16%玉米组均未检测到BA。15%米糠和12%、16%玉米混合添加组的NH3-N∶TN含量均低于米糠单独添加组(P<0.001)。16%玉米添加组与4%玉米添加组相比，LA含量较高，AA含量较低。16%玉米添加组的LA∶AA和DM含量最高。8%、12%和16%玉米添加组的pH、NH3-N∶TN、LA、AA和CP没有显著差异(P>0.05)。

2.5 不同品种与米糠、玉米互作对青贮饲料发酵品质和营养价值的影响

在NH3-N∶TN、LA、BA、LA∶AA和DM含量上，马铃薯品种和添加米糠、玉米有显著交互作用(P<0.05)(表5)。在同等添加比例(米糠、玉米)下，青薯169号较庄薯3号有较低的NH3-N∶TN、LA、BA和LA∶AA和较高的DM含量。

3 讨论

牧草原料的干物质、缓冲能值和水溶性碳水化合物含量是青贮成功的主要限制性因素[20]。通常认为饲料原料干物质在250～400 g·kg-1，可溶性碳水化合物超过30 g·kg-1，缓冲能值小于350 mE·kg-1就可以制成优质青贮饲料[21]。计算所得的发酵系数可以就水溶性碳水化合物、干物质和缓冲能值对牧草青贮能力的影响进行综合评估。一般认为发酵系数达到35就可以获得高品质的青贮饲料[19]。本研究中两种马铃薯茎叶的发酵系数均未达到制作优质青贮饲料的原料标准。由结果可知，马铃薯茎叶单独青贮的品质很差，这与前人关于马铃薯茎叶单独青贮的研究结果相似[2,5,7,9,11]。马铃薯茎叶具有较高的粗蛋白含量和较低的纤维含量，有被用作饲料的潜力[2]。本研究测得，青薯169号和庄薯3号马铃薯茎叶的粗蛋白含量类似于前人报道的120～180 g·kg-1[5]、155 g·kg-1[9]和162 g·kg-1[22]，但也有研究结果为190～260 g·kg-1[2]，高于本研究结果。本研究中庄薯3号和青薯169号的中性洗涤纤维含量与文献报道[9]的453.3 g·kg-1相似，但高于文献[2]中4个品种的中性洗涤纤维含量(286、319、348和359 g·kg-1)。这种差异可能是由于马铃薯品种、土壤、气候、海拔、施肥等因素的不同所致。马铃薯茎叶除了具有高的粗蛋白和低的中性洗涤纤维含量外，本研究所测其钙含量也较高，是玉米的14～18倍，这与文献[7]和[23]的研究结果一致。

本研究中，添加15%的米糠可使马铃薯茎叶的干物质含量增加，再添加玉米可使混合青贮料的干物质进一步增加，水溶性碳水化合物含量持续升高，缓冲能值持续降低。因为，仅仅通过萎蔫处理很难使马铃薯茎叶的干物质含量达到青贮的要求[5]，而米糠作为谷物副产品，在中国产量大、价格低，并且具有相对高的水溶性碳水化合物和低的缓冲能值，是一种良好的吸收剂[23]。玉米具有较高的干物质、可溶性碳水化合物含量和较低的缓冲能值，可用来改善马铃薯茎叶的青贮特性。

本研究的两个马铃薯品种是在相同环境条件下同一土壤类型的相邻土地上种植的，因此品种间的差异很有代表性。研究发现，与庄薯3号相比，青薯169号青贮料的青贮品质较好，这可能是由于其茎叶原料具有较低的pH、缓冲能值、粗蛋白和高的干物质含量。植物成分对pH的缓冲作用中10%～20%是由蛋白质决定的[24]。青薯169号马铃薯茎叶有高的中性洗涤纤维和低的粗蛋白含量，制得的青贮饲料也具有高的水溶性碳水化合物和低的粗蛋白含量。这些结果表明，马铃薯茎叶的发酵特性和营养价值因马铃薯品种而异，这与Nicholson等[5]和Muck等[2]的研究结果一致。

仅添加15%的米糠虽然可以改善混合青贮料的发酵特性，但青贮料仍有较高的pH、丁酸和较低的乳酸∶乙酸，这表明米糠对马铃薯茎叶的青贮品质的提高有限。如果青贮饲料的干物质含量超过300g·kg-1，芽孢杆菌的生长将会受到严格的限制[25]。本研究中15%的米糠和4%的玉米混合添加后，青薯169号和庄薯3号的干物质含量仍低于300 g·kg-1，结果检测到了丁酸。在添加8%、12%和16%的玉米处理组中，其pH、乳酸、乙酸和丁酸都没有显著性差异，这证明了干物质含量对青贮品质的重要性。在添加15%米糠的基础上添加玉米可促进乳酸发酵，4个玉米添加水平的青贮品质均显著提高。周娟娟[10]的研究表明，在马铃薯茎叶中分别添加25、50和100 g·kg-1的玉米进行青贮，添加玉米粉青贮料的pH显著低于对照，乳酸含量增加且显著高于对照，氨氮∶总氮含量降低，这与本研究的结果相似。杨永在等[8]将1%、3%和5%的玉米添加到马铃薯茎叶中青贮，也得到了类似的结果。在77%马铃薯茎叶中混合15%米糠的基础上再添加8%的玉米是获得高品质青贮饲料的一个适当添加量，因为本研究中玉米添加比例之间的梯度较大，需要进一步的研究来确定青贮马铃薯茎叶的玉米最佳添加水平。Nicholson等[5]的研究中添加5%大麦、0.5%麦芽、5%大麦和0.5%麦芽以及5%糖蜜就可以使马铃薯茎叶靑贮料的pH降低，乳酸增加。Muck等[2]研究表明，在马铃薯茎叶中添加33%的大麦或苜蓿干草后，乳酸、乳酸∶乙酸增加，pH、乙酸、丁酸含量降低。林金宝[22]的研究表明，添加1.5%甲酸可以降低马铃薯茎叶青贮料的pH、乙酸、丁酸和氨氮∶总氮并增加其乳酸含量。随着米糠和玉米添加量的增加，获得的靑贮料干物质含量逐渐升高，原因是米糠和玉米的干物质含量较高。同样，随着玉米添加比例的增加，青贮料的粗蛋白和中性洗涤纤维含量降低了，因为玉米具有较低的粗蛋白和中性洗涤纤维含量，这与杨永在等[8]和周娟娟[10]的研究结果一致。本研究中，仅添加15%米糠处理组青贮料的中性洗涤纤维含量最高，这是由于青贮原料中米糠的中性洗涤纤维含量最高。

本研究的一个重要目的是研究马铃薯品种和玉米、米糠添加比例的互作效应。结果表明，在氨氮∶总氮、乳酸、丁酸、乳酸∶乙酸和干物质方面，马铃薯品种和玉米、米糠添加比例存在显著的互作效应。米糠和玉米混合添加对庄薯3号马铃薯青贮料发酵品质的改善程度比青薯169号高。这可能是由于庄薯3号有较高的pH、缓冲能值和较低的干物质含量。这种互作效应的叠加应根据马铃薯茎叶的品种选择适宜的添加物及其添加比例。另外，马铃薯茎叶青贮料的适口性、在反刍动物饲料中的添加量、对反刍动物瘤胃发酵、对动物生产性能的影响以及长期饲喂是否有毒等一系列问题需要进一步研究。

4 结论

马铃薯茎叶因其缓冲能值、水分含量较高，水溶性碳水化合物含量较低，不能作为优质的青贮饲料原料。马铃薯品种影响茎叶发酵特性及营养成分，与庄薯3号相比青薯169号马铃薯茎叶具有较好的青贮特性。米糠和玉米混合添加可提高马铃薯茎叶青贮料的品质，综合考虑，以添加15%米糠和至少8%的玉米时能获得高品质的青贮料。