压缩密度对天然牧草青贮养分含量的影响

王 伟，格根图，刘兴波，蔡曙光，贾玉山*

(1.内蒙古农业大学草原与资源环境学院 农业部饲草栽培、加工与高效利用农业部重点实验室 草地资源教育部重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010019；2.内蒙古自治区发展研究中心,内蒙古 呼和浩特 010017；3.内蒙古自治区建设科技开发推广中心,内蒙古 呼和浩特 010010)

我国现有草原面积约4亿hm2，位居世界第二，草原面积占我国可利用草地面积的77.5%〔1〕。目前，收获后的牧草主要调制成为干草饲喂家畜，但在晾晒过程中由于牧草本身呼吸作用、机械作用、阳光的照射与漂白作用以及微生物作用，极易造成牧草营养物质的损失〔4-5〕。有研究报道在牧草收获、调制、贮藏以及饲喂过程中，都会发生营养流失，经济损失约为155元/吨〔6〕。天然草地由于群落组成较为复杂，有益菌附着量较少且繁殖速度缓慢，有害菌滋生速度较快，严重影响了天然牧草青贮的贮成率〔7〕。因此，压缩密度对天然牧草养分含量保存具有一定的影响，有研究表明，压缩密度较高时会造成植物细胞胞溶现象增强，营养物质过多流失，且由于低密度压缩会破坏裹包青贮变现，破坏了裹包材料的气密性，造成空气进入裹包青贮内部，滋生有害细菌，造成天然牧草裹包青贮发酵品质的下降〔8〕；压缩密度过低时，由于青贮饲料内部在短时间内未形成较为封闭的厌氧空间，单位面积内好氧细菌增多，造成天然牧草养分的大量流失，严重影响天然牧草养分含量的保存。目前，对于牧草青贮的研究主要集中在添加剂、裹包材料、切短长度方面，对压缩密度的研究还鲜有报道。因此，本研究以赤峰地区草甸草原天然牧草为原料，结合对应分析统计，分析天然牧草养分对不同压缩密度的响应。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与草地类型

巴林左旗位于内蒙古自治区东南部、赤峰市北部，地理坐标为118°44′～119°48′E，43°36′～48°48′N。东与阿鲁科尔沁旗为邻，西、南两面与巴林右旗接壤，北与西乌珠穆沁旗交界。巴林左旗属中温带半干旱气候，四季分明，年平均气温5.3℃，无霜期为110-130d；平均日照时数在3000h左右，南部略多于北部，年平均降水量为400mm左右。

试验地类型是以羊草为优势种的草甸草原，土壤主要以栗钙土为主。试验地天然牧草品种主要有羊草(LeymuschinensiTrin Tzvel.)、芦苇(PhragmitesaustraliasTrin.)、贝加尔针茅(StipabaicalensisRoshew.)、翠雀(DelphiniumgrandiflorumL.)、中华隐子草(Cleistogeneschinensis(Maxim.) Keng.)、猪毛蒿(ArtemisiascopariaWaldst.)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa(Trin.) Keng.)等。

1.2 试验方法

在内蒙古赤峰市巴林左旗草甸草原选择代表性样地10 hm2，试验小区面积为100 m2(10 m × 10 m)，3次重复，通过草原调查选取样地内5种主要牧草，分别记为贝加尔针茅(SB)、马蔺(IL)、黄花苜蓿(MF)、羊草(LC)、猪毛蒿(AS)、混合青贮(OS)。人工刈割，收获时5种天然牧草生育期均为抽穗期，参照当地收获技术，留茬高度为5～8 cm。将收获后的5种牧草进行单贮，不添加任何添加剂，包膜采用塑料膜，装填完毕后真空压缩青贮，待青贮成功后分别取样3份，测定营养物质指标。

1.3 营养品质测定

参照GB 6432-86〔9〕测定青贮样品中粗蛋白质(CP)指标；利用全自动纤维分析测定青贮样品中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)指标〔10〕；参照索氏脂肪提取法测定青贮样品的粗脂肪(EE)指标〔11〕；参照GB 6439-92测定青贮样品中粗灰分(Ash)指标〔12〕。

1.4 数据分析

基础数据利用Excel进行分析，利用SAS 9.4对数据进行对应分析。对应分析方法也叫关联分析或R-Q型因子分析方法，是通过将定量的指标值与定性的观测值相互交叠，形成对应的分析图与分析表，分析图可以直观的表现出指标值与观测值之间的相关性；分析表则可将指标值与观测值进行了量化。

2 结果与分析

2.1 压缩密度对天然牧草青贮养分含量的对比分析

图1 压缩密度变化对天然牧草青贮后养分含量的影响Fig.1 Effect of compression density on nutrient content of natural grass silage

压缩密度的变化对天然牧草青贮后粗灰分含量的影响情况如图1，与牧草原样比较，压缩青贮后牧草的粗灰分含量随着压缩密度的增加呈下降趋势，压缩密度382kg/m3条件下粗灰分含量下降最多；粗脂肪含量随着压缩密度的增加均呈下降趋势，压缩密度127kg/m3条件下粗脂肪含量下降最多，其中压缩密度382kg/m3条件下的粗脂肪含量略低于原样；粗蛋白质含量随着压缩密度的增加均呈下降趋势，压缩密度127kg/m3条件下粗蛋白质含量下降最多；压缩密度255kg/m3条件下青贮饲料中性洗涤纤维最低。

总体来看，在不同压缩条件下各营养指标表现的规律是，随着压缩密度的增加CA和EE含量逐渐减小，CA的最小值出现在压缩密度382kg/m3条件下，说明青贮饲料密度越大灰分越小，CP和EE的最大值均出现在127kg/m3条件下；ADF和NDF：变化趋势不明显，最小值均出现在255kg/m3条件下。

2.2 压缩密度变化对天然牧草青贮后养分含量影响的对应分析

2.2.1 压缩密度的特征向量分析

从表1压缩密度的特征向量分析结果来看，5个不同梯度的压缩密度在两个公因子上的载荷用第一坐标、第二坐标表示为：127kg/m3梯度在两个公因子上的结果可表示为127kg/m3=0.0787Dim1-0.0089Dim2，其它水平梯度荷载信息见表38。由此可以看到，5个梯度下的青贮饲料除255kg/m3梯度外，其在第一公因子(第一坐标)所承载信息量均较大，除255kg/m3处理在第一公因子所承载的信息与第二公因子相当；由此我们可以将第一坐标的变化情况看作是不同梯度的变化趋势。

贡献率之和表示不同梯度的压缩密度信息在公因子上的分析结果，由表1可以看到，两公因子所代表的5个不同梯度的压缩密度信息排序为318kg/m3>382kg/m3>127kg/m3>255kg/m3>191kg/m3，由于承载信息量均较高，可以采用公因子承载信息代替原信息。和占百分比指标表示原始数据中各列数据之和占总合计的百分比(%)，数据显示信息结果均为191kg/m3>127kg/m3>382kg/m3>318kg/m3>255kg/m3，5个不同梯度的压缩密度处理承载的信息分析，总体上变化规律基本为191kg/m3>127kg/m3>382kg/m3>318kg/m3>255kg/m3。变量占特征值比表示各利用强度对总特征值贡献百分比，本实验的贡献率为318kg/m3>382kg/m3>127kg/m3>255kg/m3>191kg/m3。

表1 压缩密度的特征向量分析Table1 Eigenvector analysis of compression density

2.2.2 压缩密度的欧氏距离分析

压缩密度之间欧氏距离的远近代表了天然牧草养分相关程度，例如127kg/m3和191kg/m3两个梯度之间的距离=((0.0787-0.0352)2+((-0.0089)-(-0.0318))2)1/2=0.0492，其它指标间的欧氏距离见表2。由表中数据可知，127kg/ m3和191kg/m3两个梯度之间的距离最近，其次为191kg/m3和255kg/m3、127kg/m3和255kg/m3;距离最远的是127kg/m3和191kg/m3两个梯度。总体来看，127kg/m3、191kg/m3和255kg/m3三个梯度之间距离较近且相差不大，318kg/m3、382kg/m3和其他压缩密度处理之间相差甚远。

表2 压缩密度的欧氏距离分析Table2 Euclidean distance analysis of compression density

2.2.3 压缩密度的贡献率及信息量分析

由表3可以看出，分析结果显示数据公因子上变量的贡献率的变化规律基本是，127kg/m3和318kg/m3两个梯度在第一公因子上的贡献率较大，在第二公因子上的贡献率也相对较小；191kg/m3、255kg/m3、382kg/m3在第二公因子上的贡献率相对较大，在第一公因子上的贡献率相对较小。同时我们还发现，因为表3中“贡献率之和”变量就是双公因子上的贡献率，由此看出，变量在公因子上的贡献率规律是压缩密度变化对第一公因子上的贡献率影响明显低于第二公因子的影响。这充分说明第二公因子可以代表压缩密度变化的信息。分析信息量情况综合来看，0、1和2是各变量的坐标(公因子)对特征值贡献大小的标志，0、1和2依次代表贡献量的少、中、多，因此，基本判断是191kg/m3、255kg/m3、382kg/m3三个梯度的坐标对特征值贡献较多，而坐标对特征值的贡献较少的是127kg/m3和318kg/m3两个梯度。

表3 压缩密度的贡献率及信息量分析Table3 Contribution rate and information analysis amount of compression density

2.2.4 压缩密度影响下养分含量的特征向量分析

不同压缩密度影响下养分含量的特征向量分析结果见表4，不同压缩密度影响下养分含量在两个公因子上的载荷用第一坐标、第二坐标表示，其为：CP在两个公因子上的结果可表示为CP=0.1453Dim1-0.1044Dim2，其它营养荷载信息见表4。由此可以看到，不同压缩密度处理下的青贮饲料5种营养成分，除EE和ADF外，其在第一公因子(第一坐标)所承载信息量均较大，EE和ADF在第一公因子所承载的信息与第二公因子相当；由此我们可以第一坐标的变化情况看做是青贮饲料青贮后养分的变化趋势。

贡献率之和表示青贮饲料养分含量信息在公因子上的分析结果，由表4可以看到，两公因子所代表的牧草5种营养成分信息排序为CP > CA >NDF > ADF > EE，由于承载信息量均较高，可以采用公因子承载信息代替原信息。和占百分比指标表示原始数据中各列数据之和占总合计的百分比(%)，数据显示信息结果均为ADF >NDF >CP > EE > CA，这说明牧草5种营养成分承载的信息分析，总体上变化规律基本为ADF >NDF >CP > EE > CA。变量占特征值比表示不同压缩密度对总特征值贡献百分比，本实验的贡献率为CP> CA>NDF> ADF > EE。

表4 压缩密度影响下养分含量的特征向量分析Table4 Euclidean distance analysis of nutrient content under compression density

2.2.5 压缩密度影响下养分含量的欧氏距离分析

不同压缩密度青贮饲料5种营养成分在双公因子上的载荷信息，可以代表5种营养成分在平面直角坐标系里的位置，欧氏距离就是坐标系内两点间的直线距离，欧氏距离数值的大小就可以反映出不同压缩密度青贮饲料5种营养成分间的相似程度。如下表5可知，CP和EE之间的距离=((0.1453-(0.0230))2+((-0.1044)-(0.0401))2)1/2=0.1893，数据分析表明，CP和CA在青贮中的含量以不同压缩密度青贮为观测变量，EE和ADF之间的距离最短，即EE和ADF两种养分含量在不同压缩密度青贮条件下较为接近；其他养分间距离从ADF和NDF、EE和NDF依次加大。

表5 压缩密度影响下养分含量的欧氏距离分析Table5 Euclidean distance analysis of nutrient content under compression density

2.2.6 压缩密度影响下养分含量的贡献率及信息量分析

由表6可以看出，数据公因子上变量的贡献率的变化规律基本是CP、NDF和CA在第一公因子上的贡献率较大，在第二公因子上的贡献率也相对较小；EE和ADF在第二公因子上的贡献率相对较大，在第一公因子上的贡献率相对较小。同时我们还发现，因为表6中“贡献率之和”变量就是双公因子上的贡献率，由此看出，变量在公因子上的贡献率规律是不同压缩密度对第一公因子上的贡献率影响明显低于第二公因子的影响。这充分说明第二公因子可以代表不同压缩密度的信息。分析信息量情况综合来看，0、1和2是各变量的坐标(公因子)对特征值贡献大小的标志，0、1和2依次代表贡献量的少、中、多，因此，基本判断是，EE和ADF的坐标对特征值贡献较多，而坐标对特征值的贡献较少的是CP、NDF和CA。

表6 压缩密度影响下养分含量的贡献率及信息量分析Table6 Contribution rate and information analysis amount of nutrient content under compression density

2.2.7 压缩密度对应分析

如图2所反映的是压缩密度与青贮后牧草养分的对应分析结果。可以看出，压缩密度坐标都分布在横坐标轴较近(第一坐标轴)的两侧；青贮后牧草养分CA和ADF的变化相对较大。

图2 压缩密度与青贮后牧草养分的对应分析Fig.2 Correspondence analysis of nutrient content under compression density and silage

不同压缩密度青贮饲料养分指标中CP、CA、EE、ADF与压缩密度变化间表现明显。从压缩密度来看，在五种不同密度条件下，191kg/m3、255kg/m3两个梯度的坐标对特征值贡献较多，青贮饲料的营养成分的效果较好。由图2显示，左面的圆形区域包含318kg/m3、382kg/m3两个梯度和ADF、NDF两个营养指标，表明压缩密度在318kg/m3、382kg/m3两个梯度水平下青贮饲料的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量关系密切；右面的椭圆区域包含，127kg/m3、191kg/m3、255kg/m3三个梯度和CP、CA、EE三组营养指标表明127kg/m3、191kg/m3、255kg/m3三个梯度条件对青贮饲料CP、CA、EE的含量影响较明显。

3 讨论

天然牧草经过青贮的方式进行加工时，压缩密度是决定青贮饲料能否成功的关键因素，如果压缩密度过低，天然牧草原料间隙较大，会残存较多的空气，使得青贮饲料在发酵前期好氧细菌需要很长一段时间才能消耗完氧气发酵才能使内部形成厌氧的环境〔13-16〕。在本次试验中，装填密度为200kg/m3时，粗蛋白含量较高，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量较少，说明200kg/m3的压缩密度对营养保存具有较好的效果。

通过对应分析结果可以看出，各压缩处理与EE指标值之间的距离较远，而且距离坐标轴的直线距离较远，说明压缩密度对于EE指标的影响较小，由此可以得出EE指标值的大小对于养分荷载信息和贡献率较小，在压缩过程中，外界的物理手段对EE指标的变化影响较小〔15〕。因此，这种影响在EE指标上未能得到明显表现。

4 结论

利用青贮窖进行天然牧草青贮时，压缩密度为200kg/m3可调制出优质青贮饲料。