旱地栽培小麦及秸秆青贮饲料的发酵特性、营养成分及体外瘤胃降解特性

2019-07-12吴鹏昊徐晓明王成林李宗泽

中国饲料 2019年12期

吴鹏昊，徐晓明，王成林，李宗泽

（新疆农业大学农学院，新疆乌鲁木齐 830052）

近年来，通过选育高产品种，采用机械、青贮添加剂等保藏技术，以及作为肉牛、奶牛的粗饲料原料，发展和建立了以水稻作物的生产体系。这些先进的农业技术在包括日本、韩国和中国南部内的亚洲季风地区促进了冬季饲草种植系统与水稻种植的结合（钟小仙，2005）。在饲料作物中，冬小麦作为水稻的对应物是极有可能的作物之一，因为冬小麦在水稻种植后季节产量较高，对低温、降雨等气候条件的适应性较强（黄青等，2009）。在我国的西北、云贵等高原区域小麦主要种植在旱地上。在某些情况下，这种作物也经常与豌豆或间作，在肉牛和奶牛的饲料中，全珠小麦青贮饲料可以用于部分取代牧草青贮饲料，全谷物青贮饲料也可以替代浓缩饲料和青贮草料来饲喂奶牛。不同产量、不同区域的旱地栽培小麦作物的干物质和营养成分各不相同，主要是由于水稻收获后播种时土壤条件恢复的差异，往往会严重改变生长条件，这也与稻田土壤排水有关（史俊通等，1998）。因此，本研究评估了旱地栽培的全珠小麦和小麦秸秆青贮后的发酵品质和营养特性。

1 材料与方法

1.1 试验分组 4个不同地点水稻种植后，在农田排水良好、干燥的稻田中种植小麦，选择25包全珠小麦和10包小麦秸秆青贮发酵后，进行后续试验。

1.2 化学分析青贮饲料60℃烘干48 h，测定其干物质含量。取30 g全珠青贮小麦和20 g青贮小麦秸秆分别加入210和280 mL蒸馏水进行匀浆，过滤后，用pH计测定pH值，滤液-30℃保存，待进一步分析。采用高效液相色谱法和电导率检测器分析乳酸和乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸的含量。采用水蒸气蒸馏法测定氨氮，利用挥发性脂肪酸与氨氮在全氮总氮基础上的比值，对青贮饲料的发酵品质进行了评价（V-Score），得分分布在0～100分，氨氮和挥发性脂肪酸比值高的青贮饲料品质较差，氨氮和挥发性脂肪酸比值低的青贮饲料品质好。

在进行化学分析之前，干燥的样品粉碎过1 mm分析筛。采用常规养分分析方法测定有机物、粗脂肪、氮和粗蛋白质的含量。用洗脱法测定中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素。半纤维素含量用中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维含量之差表示，纤维素含量用酸性洗涤纤维与酸性洗涤木质素之差表示，非纤维碳水化合物表示为：有机物-（粗蛋白质+中性洗涤纤维+粗脂肪）。

表1 全珠小麦和小麦秸秆的发酵特性

表 2 全珠小麦和小麦秸秆的营养价值 g/kg

1.3 瘤胃体外发酵参考Uddin等（2010）的研究方法对发酵全珠小麦和青贮小麦秸秆进行体外瘤胃发酵特性评估。记录孵育后 3、6、9、12、24、48和72 h后的产气量。孵育结束后，离心，收集残留物，称重，-30℃保存。测定体外干物质和有机物消化率以及未消化残留物的干物质和有机质，并用于计算其体外干物质降解性和有机物降解性。

1.4 统计分析在25包全珠小麦青贮饲料和10包小麦秸秆青贮饲料中，测定的数据分别用均值、最大值和最小值表示。计算两种青贮饲料的标准偏差和方差系数，确定了两种青贮饲料之间的差异。用SAS软件分析化学成分与气体产量、可降解性参数之间的相关性。

2 结果与分析

2.1 全珠小麦和小麦秸秆的发酵特性由表1可知，全珠小麦发酵后的干物质含量在301～434 g/kg，平均含量为363 g/kg，但小麦秸秆青贮后干物质差异较大，在439～732 g/kg，平均为637 g/kg。全珠小麦发酵后pH值在3.8～4.95，均值为4.46。乳酸是全珠小麦发酵后的主要产物，其含量在5.3～41.5 g/kg，乙酸和丁酸的平均含量为10.4和 4.7 g/kg。

2.2 全珠小麦和小麦秸秆的营养价值由表2可知，全珠小麦发酵后具有较高的非纤维碳水化合物和较低的中性洗涤纤维含量，均值分别为306和545 g/kg，其具有显著的负相关关系（P＜0.05）。发酵全珠青贮小麦的有机物、粗蛋白和粗脂肪分为是953、78和24 g/kg。青贮小麦秸秆粗蛋白和非纤维碳水化合物低于发酵全珠小麦，细胞壁成分高于全珠发酵小麦。

2.3 全珠小麦和小麦秸秆体外瘤胃产气、有机物和干物质降解特性由表3可知，发酵全珠小麦的干物质和有机物体外降解分别是58.2%和56.1%，范围在48.5%～64.8%和45%～63.2%。青贮小麦秸秆的干物质和有机物体外降解分别是33.5%和29.3%，范围在32.9%～34.5%和28.3%～30.6%，低于发酵全珠小麦。全珠小麦发酵后24、48和72 h产气量分别是141.9、206.1和 229.5 mL/g，青贮小麦是 68.3、112.0和 147.7 mL/g，均低于发酵全珠小麦。

表3 体外瘤胃产气、有机物和干物质降解特性

2.4 全珠小麦体外瘤胃降解特性与发酵特性和营养价值的相关性由表4可知，体外瘤胃降解对全珠小麦的pH、乳酸和乙酸含量均无显著影响（P＞0.05），干物质和有机物的体外降解与V-score具有显著的正向相关性（P＜0.05），但干物质和有机物的体外降解与丁酸和氨氮具有显著的负向相关性（P＜0.05）。发酵全珠小麦的非纤维碳水化合物与瘤胃体外降解具有显著的正向相关性（P＜0.05）

由表5可知，中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、半纤维素和纤维素与干物质和有机物的体外降解具有显著的负相关效应（P＜0.05）。瘤胃体外降解与全珠小麦有机物、粗蛋白和粗脂肪无显著的相关性（P＞0.05）。

表5 全珠小麦体外瘤胃降解特性与营养价值的相关性

3 讨论

全珠小麦发酵后的特性显示出其干物质、pH、乳酸和其他挥发性脂肪酸含量具有较宽泛的范围，这可能是由于小麦颗粒成熟程度、叶片和茎部干燥程度的差异，而青贮小麦秸秆发酵特性的的范围则是由于土壤温度、湿度和萎蔫条件的差异造成的，发酵全珠小麦中乳酸与乙酸的比值低，说明在发酵全珠小麦菌群中，异发酵乳酸菌或发酵乳酸与梭状芽孢杆菌相对活跃（McDonald等，1991）。从V-score值可以看出，全珠小麦的发酵质量在不同的种植区和同一种植区内之间存在较大差异，范围为45～98。Moriya等（2008）对青贮饲料进行短切和高密度打包处理后，发现青贮后pH值较低，乳酸浓度高。不同收获时间和打捆处理对全珠水稻青贮饲料的发酵品质也有较大影响（Nishino和 Shinde，2007）。全珠水稻和全珠小麦的茎是高度空心状，它们的这一特点增加了压实密度，导致密封包或筒仓低氧度强，并可以提高厌氧条件，更好地促进乳酸菌生长。青贮小麦秸秆的干物质含量相对较高，但各包的干物质含量差异较大，这可能是由于谷物收获和秸秆打捆时天气条件的不同造成的，但不同包青贮小麦秸秆中乳酸、乙酸、丁酸和氨氮的浓度差异不大。

全珠小麦发酵后24、48和72 h产气量分别是 141.9、206.1和 229.5 mL/g，青贮小麦是 68.3、112.0和147.7 mL/g，均低于发酵全珠小麦，这与Menke和Steingass（1988）的研究结果一致，饲料中淀粉和可溶性糖是较易降解的成分，瘤胃发酵率较高。因此瘤胃发酵与小麦的籽粒组成和成熟有关，因为它们会影响可溶性碳水化合物的含量。离体瘤胃培养初期产气变异系数较高，可能与中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维等纤维组分相比，非纤维碳水化合物含量变异系数较高有关。青贮小麦秸秆的干物质和有机物体外降解分别是33.5%和29.3%，这与Tang等（2008）的研究结果一致。

发酵全珠小麦干物质和有机物的体外降解与V-score具有显著的正向相关性，与丁酸和氨氮具有显著的负向相关性，而非纤维碳水化合物与瘤胃体外降解具有显著的正向相关性。青贮全珠小麦中可溶性碳水化合物和淀粉为瘤胃发酵和微生物消化提供了较好的条件。McGeough（2010）报道，由于全珠小麦淀粉和可溶性碳水化合物含量较高，细胞壁成分含量较低，随着小麦从生长期向成熟期的生长，整个作物的可降解性更强。