刈割茬次对杂交构树青贮发酵品质和营养价值的影响

2021-01-08李美如陈攀亮赵文康杨金泽段欣然甄至涵赵梓涵沈宜钊高艳霞李建国

畜牧与兽医 2021年1期

李美如，陈攀亮，赵文康，杨金泽，段欣然，甄至涵，赵梓涵，沈宜钊，高艳霞，李建国

(河北农业大学动物科技学院，河北保定 071001)

构树(Broussonetiapapyrifera)为桑科(Moraceae)构属(Broussonetia)多年生乔木，适应性广、抗逆性强，病虫害少，是一种优良的先锋植物[1]。经人工选育出的杂交构树，具备速生丰产、营养价值高、割后再生力强的特点，是新开发的一种具有高饲用价值的木本饲料[2]。不同刈割时间和茬次影响青贮饲料的品质和营养价值，罗燕等[3]比较不同刈割茬次对多花黑麦草青贮品质的影响，发现65%含水量的第2茬作为青贮材料发酵品质较好。田雨佳[4]分析了年刈割3茬的紫花苜蓿营养价值，发现第3茬的营养价值最高，第1茬居中，第2茬最差；陈晓东等[5]试验得出不同品种第1茬大麦饲草的产量和品质均高于第2茬。目前，有关杂交构树营养价值分析和不同添加剂对构树青贮发酵品质的影响报道较多，但尚未见不同茬次构树青贮发酵品质和常规养分价值的对比分析。因此，本试验探究了不同收获茬次对构树青贮发酵品质和常规养分价值的影响，以期为杂交构树的栽培、收割和青贮调制技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

杂交构树青贮于2019年4月20日采自河北省临西县某公司。本试验所取第1、2、3茬原料均于2017年4月播种，分别于2018年6月中旬、7月下旬、9月初收获并同时进行窖贮。收获时株高分别为1.6 m、1.8 m、1.4 m，留茬高度均为15～20 cm，切碎长度均为1.5 cm左右。

取样过程中使用九点采样法，摒弃窖面采样部位约30 cm的料层，每次取样量不少于2 kg，重复取样3次，每次取样四分后获得代表性样品500～1 000 g。获取的样品一部分经65 ℃烘干制成风干样，粉碎过筛后密封保存，备测常规养分；另一部分于-20 ℃保存，测定青贮发酵品质相关指标。

1.2 发酵品质评定

称取20 g新鲜青贮样品放入三角瓶中，加入180 mL蒸馏水搅拌均匀，密封放置4 ℃恒温冰箱中浸泡24 h。取出摇匀并依次用4层纱布和定性滤纸过滤，所得浸提液一部分用pH 计(Denver UB-7，美国)测定pH值；另一部分浸提液于-20 ℃冷冻保存。氨态氮(NH3-N)测定采用苯酚-次氯酸钠比色法；乳酸(LA)、乙酸(ACE)、丙酸(PRO)和丁酸(BUT)含量使用气相色谱分析仪(安捷伦 7890A，美国)检测(以干物质为基础)；青贮饲料等级评定依据日本草地畜产种子协会V-Score 评分标准进行。

1.3 常规营养成分检测

原料中干物质(DM)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分(ASH)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量的测定参照张一帆等[6]采用的国家标准；酸性洗涤木质素(ADL)先进行酸洗，再用72%的H2SO4溶解法测定；中性洗涤不溶蛋白(NDIP) 和酸性洗涤不溶蛋白(ADIP)的测定参考AOAC推荐的方法进行；非蛋白氮(NPN)采用三氯乙酸法测定；可溶性蛋白(SP)采用硼酸-磷酸盐缓冲液法测定；水溶性碳水化合物(WSC)含量采用蒽酮-硫酸法测定；淀粉(Sta)含量采用高氯酸水解-蒽酮比色法测定。

1.4 能量价值预测

参照Weiss[7]推荐的公式，由常规养分推算总可消化养分(TDN)：

TDN={0.98×(100-NDFN-CP-Ash-EE) +0.93×CP+2.25×(EE-1) +0.75×(NDFN-ADL) × [1-(ADL/NDFN)0.667]-7}×100%;

NDFN=NDF-NDIP，式中NDFN为氮校正中性洗涤纤维，数值均为干物质基础。

再以TDN为基础，根据NRC(2001)奶牛营养需要提供的公式计算消化能(DE)、代谢能(ME)、维持净能(NEm)、泌乳净能(NEL)和增重净能(NEg)，其中代谢能按照EE含量低于3%的公式计算，具体如下:

DE=0.044 09×TDN；

ME=1.01×DE-0.45；

NEL=0.024 5×TDN-0.12；

NEg=1.42×ME-0.174×ME2+0.012 2×ME3-1.65；

NEm=1.37×ME-0.138×ME2+0.010 5×ME3-1.12。

上式中能量单位均为Mcal/kg，1 cal=4.186 8 J。

1.5 统计分析

使用SAS 9.1软件中使用GLM过程进行方差分析和Duncan氏法多重比较检验，结果以最小二乘均值表示，P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同茬次杂交构树青贮发酵品质评定

由表1可知，随着杂交构树收获茬次的增加，青贮后的pH值、NH3-N、丁酸含量显著降低(P<0.05)；而乳酸、乙酸含量逐渐增加，其中第2茬和第3茬显著高于第1茬(P<0.05)。NH3-N/TN上，各茬次差异显著(P<0.05)，表现为第3茬最低，第1茬居中，第2茬最高。以V-Score评分进行排序，为第3茬>第2茬>第1茬(P<0.05)，仅第3茬大于80分，等级为良好，其他2茬等级为尚可。

表1 不同茬次杂交构树青贮发酵品质评定

2.2 不同茬次构树青贮常规营养成分

由表2可得，不同茬次杂交构树青贮的主要养分含量差异较大。各茬次青贮的 CP、SP、NPN、WSC含量差异显著(P<0.05)，由高到低依次为第3、1、2茬；第1茬的NDIP最高，较第3茬提升28.31%(P<0.05)，较第2茬差异不显著(P>0.05)；第2茬的ADIP最高，为2.40%，较第1、3茬分别提升50.00%(P<0.05)、90.48%(P<0.05)；第3茬的NDIP和ADIP为3.78%和1.26%，均为3个茬次中的最低值。各茬次NDF、ADF含量与CP、SP、NPN、WSC含量的趋势相反，由低到高依次为第3、1、2茬，且第2茬的ADL含量也为最高，达10.00%，较第1、3茬分别提高50.83%(P<0.05)、45.99%(P<0.05)。各茬次DM、Sta含量差异显著(P<0.05)，呈现为第1茬>第3茬>第2茬的趋势，而EE含量相反，表现为第1茬<第3茬<第2茬，其中第1茬较第2、3茬显著降低(P<0.05)。ASH随茬次的增加显著降低(P<0.05)。

表2 不同茬次杂交青贮构树的常规营养成分含量(干物质基础) %

2.3 不同茬次杂交构树青贮能量价值预测

如表3所示，不同茬次杂交构树青贮TDN和各项能值差异较大。由于DE、ME、NEm、NEL、NEg的预测方程均建立在TDN值的基础上，所以TDN和各项能值表现规律一致，即第3茬最高，第1茬居中，第2茬最低，其中第3茬的TDN和各项能值均显著高于第2茬(P<0.05)，第1茬与第2、3茬相比差异均不显著(P>0.05)。3个茬次的TDN平均值为59.11%，DE、ME、NEm、NEL、NEg的平均值分别为10.91、9.13、5.53、5.62、3.12 MJ/kg。

表3 不同茬次杂交构树青贮能值预测

3 讨论

3.1 不同茬次杂交构树青贮发酵品质评价

本试验中，杂交构树青贮的pH值随收割茬次增加而降低，但均大于5，反映出其在青贮过程中未能达到抑制有害菌的酸性条件，内环境并不稳定。青贮pH值的变化主要由乳酸产生速率和产量决定[8]，而乳酸则是由同型乳酸菌分解葡萄糖和果糖等水溶性碳水化合物生成。本试验中构树青贮的乳酸浓度与pH值的变化相对应，随收割茬次增加而升高，其中第3茬最高。结合养分分析结果，推测可能是由于第3茬中WSC含量显著高于其他2茬，WSC含量的提升为同型乳酸菌发酵提供较为充足的底物，从而生成较多的乳酸[9]，维持青贮过程中较低的pH水平；第2茬居中，可能是其低蛋白属性降低了它的缓冲能值，使其相对较少的乳酸生成量也可维持较低的pH，同时较低pH环境抑制有害菌的活性，有利于乳酸的生成。

乙酸作为乳酸菌异型发酵产物，是进入厌氧阶段最早酸化青贮的有机酸，可抑制青贮初期植物酶对蛋白质的降解[10]；并且乙酸作为抗酵母菌的有效因子，是维持有氧稳定和防止有氧变质的生物屏障[11]。本试验中，相比第3茬，第1、2茬青贮中乙酸含量较少，不能有效抑制青贮初期蛋白质的酶解，这可能是造成第1、2茬氨态氮/总氮比值高的原因之一。此外，第1、2茬较易受腐败菌酵母菌的入侵，从而分解乳酸、氨基酸、蛋白质和水溶性碳水化合物，产生氨气、二氧化碳和水等产物并释放热量。较高的pH值和热量积聚为梭菌的繁殖创造适宜的环境，梭菌将青贮料中已生成的乳酸或原料中的糖分解而成丁酸，造成能量的损失，还引发蛋白质分解生成大量的胺或氨[12]，这可能是本试验中第1、2茬NH3-N/TN比例和丁酸含量高的主要原因。本试验中的不同茬次青贮的pH值、乳酸、乙酸、NH3-N浓度范围均与付锦涛等[13]一致。

3.2 不同茬次杂交构树青贮常规营养成分特点

在常规养分中，CP含量和纤维品质是较为关键的指标。本试验中构树青贮CP、SP、NPN的含量表现为第3茬>第1茬>第2茬的趋势，而NDF、ADF、ADL与之相反，呈现为第3茬<第1茬<第2茬的规律。这样的变化规律同田雨佳[4]、马艳艳等[14]、孟凯等[15]对刈割第3茬的苜蓿养分测定结果一致，这可能是由不同茬次的生长环境造成的。由吴良[16]采用Maxent生态位模型结合ArcGis技术对构树在国内的潜在适生分布区域进行模拟预测的结果可知，降雨和温度可能是影响构树分布的因素，这表明构树的生长受降雨和温度的影响。本试验中，第1茬构树的收获期在6月份，生长过程中温度适宜，且较大的昼夜温差可形成较高的积温，有利于构树养分的累积[17]。而第2茬构树的生长处于1年中温度最高的阶段，高温致使植物的蒸腾作用大于本身的光合作用，高温提高碳同化物质比例，限制生物量与蛋白质积累[7]；并且在第1茬刈割后叶面积指数大大降低，需水量降低[18]，但此阶段也是降雨最为集中的时期。第3茬的生长处于夏末秋初，温湿度均适宜生长，昼夜温差大，有利于养分的累积。此外，不同茬次构树在DM、淀粉含量也呈现“V”型变化，其中第1茬的DM、淀粉含量最高。引起差异的原因除上述提到的降雨和温度外，可能受生长期的影响，3个茬次的生长期中第1茬最长，第2茬最短，第3茬居中。生长期的延长使得干物质不断积聚，相应地淀粉含量提升；此外第2茬在收获时适逢雨季，雨水的混杂也提高了本身水分的含量，稀释DM。但也有相关报道与本试验结果相反，如杜书增等[17]、宋书红等[19]在苜蓿上，丁成龙等[20]在多花黑麦草上，伊斯拉依·达吾提等[21]在苏丹草上的茬次养分对比上结果不一，可能是牧草的品种、遗传差异、生长期气候特点以及施肥管理上的差异引起的，有待进一步研究。

3.3 不同茬次杂交构树青贮能值预测

饲料的能值评估对饲料评价和饲料配方设计有重要意义。各茬次的TDN和各项能值指标变化趋势一致，即第3茬>第1茬>第2茬。据报道，TDN含量与NDF含量呈显著负相关[22]，本试验中TDN的差异可能是各茬次NDF的变化引起的；此外，由于各项能值的预测方程均建立在TDN值的基础上，所以上述能值的变化与TDN变化规律一致。此外，3个茬次构树青贮的NEm、NEL、NEg同苜蓿青贮和全株玉米青贮[23]对比，分别比苜蓿青贮高出9.20%、11.16%、62.44%；较全株玉米青贮分别低25.06%、21.25%、39.47%。由于化学成分构建的有效能预测回归方程针对不同家畜的变异系数通常很大，所以该能值只能为生产应用提供参考。