高丹草与黑麦草适宜混贮比例研究

尤思涵， 都 帅， 周忠义， 格根图， 宛 涛， 贾玉山*

(1. 内蒙古农业大学草原与资源环境学院， 内蒙古 呼和浩特 010019； 2. 浙江大学动物科学学院， 饲料科学研究所， 浙江 杭州，310058； 3. 内蒙古牙克石市草原站, 内蒙古 牙克石 022150)

高丹草(Sorghumbicolor×Sorghumsudanense)为一年生禾本科牧草，杂种优势突出，分蘖能力强，适应性强，产量高且具有良好的适口性和饲用价值[1]。目前，刈割后直接饲喂是高丹草的主要利用方式，但直接饲喂饲用周期短，易造成大量浪费，而调制青贮能有效保存其营养物质并延长使用时间[2]。黑麦草(LoliumperenneL.)为一年生或多年生禾本科牧草，生长快、分蘖多，饲用价值高，各种家畜均喜采食[3]。黑麦草产量较高，在满足家畜生产需求的同时仍有部分剩余可以利用。由于黑麦草本身特性和气候条件等原因，调制青贮成为黑麦草的最佳利用方式之一[4]。但黑麦草刈割后水分含量较高(>80%)，直接青贮不易成功，采取萎蔫处理在降低水分含量的同时还会造成营养物质大量流失，进而降低青贮饲料发酵品质。青贮利用乳酸菌在厌氧条件下发酵产生乳酸，降低pH值，抑制不良微生物生长，使饲草中营养物质得以保存，是饲草保存的重要方式。混合青贮可以综合两种或多种牧草的优良特性，既能克服单独青贮牧草的缺点，又能提高饲用价值，已作为改善饲草营养品质和提高饲用价值的有效手段被广泛应用[5-6]。研究发现苜蓿、花生秧及黑麦草等牧草本身特性(如蛋白质含量高、附着乳酸菌数量少及发酵能力较弱等)会导致青贮难以成功[7]，荞麦与全株玉米、花生秧与全株玉米混合青贮时，水分含量适中，可利用碳水化合物含量较高，为乳酸菌发酵提供了优良底物，促进了发酵，提高了青贮发酵品质[8-9]。此外，饲用大豆与全株玉米/高粱、苜蓿与玉米秸秆、多年生黑麦草与青稞秸秆混合青贮与单独青贮相比，不仅改善了发酵品质，还提高了营养品质和饲用价值[5,10-11]。

目前，关于混合青贮已有诸多研究，但通过混合青贮解决高丹草单独青贮蛋白质含量较低和黑麦草单独青贮水分含量较高的问题未见相关报道。本研究将高丹草与黑麦草进行混合青贮，分析混合比例对青贮饲料营养成分、发酵品质、微生物数量和营养物质体外消化率的影响，通过混合青贮筛选适宜比例，改善青贮发酵品质，为高丹草和黑麦草混合青贮提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

高丹草(‘冀草一号’)和黑麦草(‘绿色精神’)来自内蒙古农业大学牧草试验基地，高丹草收获期为腊熟期，黑麦草为第5茬孕穗期。两种青贮原料营养成分及微生物组成如表1所示。

表1 青贮原料营养成分和微生物数量

1.2 试验设计

试验采用完全随机区组设计，设置5个处理组，高丹草和黑麦草鲜物质比例分别为10∶0，7∶3，5∶5，3∶7和0∶10(A，B，C，D，E)。高丹草和黑麦草切短至1～2 cm，按比例充分混合均匀后装填至聚乙烯青贮袋，每袋150 g，用真空封口机密封，室温下避光存放，每种处理5包。

1.3 测定指标及方法

青贮60 d时开袋测定常规营养成分、发酵品质、主要微生物数量和营养物质体外发酵特性。

1.3.1常规营养成分测定 干物质(Dry matter,DM)采用烘干法测定。可溶性碳水化合物(Water-soluble carbohydrates,WSC)采用蒽酮比色法测定[12]。粗蛋白质(Crude protein,CP)使用FOSS Kjeltec8400全自动凯氏定氮仪测定。酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber,ADF)和中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber,NDF)使用Ankom 220型纤维分析系统进行测定[13]。

1.3.2发酵品质测定 青贮样品浸提液pH值使用酸度计测定。使用高效液相色谱测定乳酸(Lactic acid,LA)、乙酸(Acetic acid,AA)、丙酸(Propionic acid,PA)和丁酸(Butyric acid,BA)含量，并计算乳酸/乙酸(LA/AA)。氨态氮(Ammonia nitrogen,NH3-N)含量采用苯酚-次氯酸比色法测定[14]。

1.3.3微生物数量及多样性测定 10 g青贮样品和90 mL无菌水用匀质拍打器拍打2 min，稀释梯度分别为10-1，10-2，10-3，10-4和10-5，采用平板计数法计算微生物数量[15]。乳酸菌在乳酸菌固体(De Man,Rogosa and Sharpe，MRS)培养基30℃厌氧培养48 h计数；酵母菌和霉菌在马铃薯葡萄糖琼脂(Potato Dextrose Agar，PDA)培养基30℃培养72 h计数；大肠菌群在大肠菌群液体显色(Blue Light Broth Agar，BLB)培养基30℃培养48 h计数；一般好氧性细菌在营养琼脂(Nutrient Agar，NA)培养基30℃培养48 h计数。

1.3.4营养物质体外消化率的测定 采用一级离体消化试验法，人工瘤胃培养液的配制参照Tilley等的方法[16]。选取3只体重接近且安装永久性瘤胃瘘管的内蒙古半细毛羊成年羯羊，用于瘤胃内容物的采集，基础日粮精料和青干草分别为70%和30%，自由饮水，单笼饲养。使用ANKOM Daisy Incubator仪器进行体外消化试验，干物质体外消化率(Invitrodry matter digestibility,IVDMD)和中性洗涤纤维体外消化率(Invitroneutral detergent fiber digestibility,IVNDFD)计算公式如下[17]：

IVDMD%=[(M1—M2)/M1]×100

式中：M1为放入发酵玻璃罐培养底物的DM质量；M2为发酵残渣DM质量；

IVNDFD(%)=[(NDF1×M1—NDF2×M2)/NDF1×M1]×100

式中：NDF1为发酵前样品NDF含量；NDF2为发酵后残渣中NDF含量。

1.4 数据处理

试验数据利用Excel 2007进行初步整理；利用SigmaPlot 12.5进行相关图表的绘制；利用SAS 9.0统计软件进行方差分析，P<0.05作为差异显著的判断标准。

2 结果与分析

2.1 高丹草与黑麦草混合青贮对营养品质的影响

高丹草与黑麦草混合青贮对营养成分的影响如表2所示。本研究中，ADF和NDF含量在青贮60 d时均随黑麦草比例的增加而呈下降趋势;C，D，E组ADF含量显著低于A和B组(P<0.05)；NDF含量同样表现出下降趋势，且各处理组间差异显著(P<0.05)。青贮饲料中CP含量随着黑麦草比例的增加呈上升趋势，各处理组间差异显著(P<0.05)。在混合青贮中，D组ADF和NDF含量显著低于B和C组(P<0.05)，而CP含量显著高于B和C组(P<0.05)。因此，从营养成分的角度考虑，D组在混合青贮中效果较好。

表2 高丹草与黑麦草混合比例青贮对常规营养成分的影响

2.2 高丹草与黑麦草混合青贮对发酵品质的影响

高丹草与黑麦草混合青贮对发酵品质的影响如表3所示。随着黑麦草比例的增加，青贮饲料中DM含量显著下降(P<0.05)。pH值是反应青贮发酵品质的一项关键指标。青贮60 d时，高丹草和黑麦草单独青贮pH值均为4.40，显著高于混合青贮(P<0.05)；B，C，D组pH值无显著差异。混合青贮改变了单种牧草原料中乳酸菌的种类和数量，导致混合后青贮pH值显著降低(P<0.05)。LA含量随着黑麦草所占比例的增加呈上升趋势，D组中LA含量达到最大值，显著高于A,B,C组(P<0.05)，但与黑麦草单独青贮相比差异不显著；E组AA含量最低，C组含量最高，差异显著(P<0.05)；E组LA/AA显著高于其他各处理(P<0.05)，A组LA/AA最低；C和D组PA含量显著高于其他处理(P<0.05)，但两组间无显著差异；A组NH3-N含量最高，E组最低，各处理差异显著(P<0.05)。在混合青贮组合中，D组LA含量和LA/AA显著高于B和C组(P<0.05)，而NH3-N含量显著低于B和C组(P<0.05)，表明D组发酵效果较好，蛋白质降解少。

表3 高丹草与黑麦草混合比例青贮对发酵品质的影响

2.3 高丹草与黑麦草混合青贮对微生物数量的影响

高丹草与黑麦草混合青贮对微生物数量的影响如表4所示。青贮60 d时，B，C，D组乳酸菌数量显著高于A和E组(P<0.05)，其中A组乳酸菌数量最少，显著低于其他各组(P<0.05)。在酵母菌和一般好氧性细菌数量方面，A组数量显著低于其他各处理(P<0.05)，B和D组酵母菌数量较高，E组一般好氧性细菌数量较高。大肠菌群和霉菌在青贮60 d时均未被检测到。

表4 高丹草与黑麦草混合比例青贮对微生物数量的影响

2.4 高丹草与黑麦草混合青贮对体外发酵特性的影响

本研究中，随着高丹草比例的减少和黑麦草比例的增加，混合青贮饲料IVDMD和IVNDFD呈上升趋势。高丹草单独青贮时IVDMD和IVNDFD最低，黑麦草单独青贮时IVDMD和IVNDFD最高，A和E2组IVDMD和IVNDFD差异显著(P<0.05)；B，C，D组混合青贮IVDMD和IVNDFD显著高于高丹草单独青贮(P<0.05)，显著低于黑麦草单独青贮(P<0.05)。在混合青贮组合中，D组IVDMD显著高于B和C组(P<0.05)，但3组间IVNDFD无显著差异。

图1 高丹草与黑麦草混合青贮对体外发酵特性的影响

3 讨论

3.1 高丹草与黑麦草混合青贮对营养品质的影响

营养成分是反映饲草饲用价值的重要指标。NDF是目前反映纤维质量的最有效指标，其含量是估测家畜日粮精粗比的重要评判标准；ADF是饲料能量的关键指示，其含量越低，青贮饲料饲用价值越高[18]。本研究中，随着黑麦草所占比例的增加，CP含量呈上升趋势，ADF和NDF含量呈下降趋势。混合青贮中，D组CP含量最高，ADF和NDF含量最低，表明D组营养品质较好。混合青贮改变了营养物质的比例可能是造成这一结果的主要原因[19]。如苜蓿和玉米秸秆混合青贮时随着苜蓿添加水平的增加，CP含量呈上升趋势，ADF和NDF含量呈下降趋势[10]；将桑叶与玉米秸秆混合青贮后发现，混贮中桑叶比例的增加提高了CP含量，降低了ADF和NDF含量[20]。混合青贮可以实现资源优势互补，使营养更加均衡，改善青贮饲料营养品质，也可作为改善高丹草与黑麦草青贮品质的有效手段。本研究中，高丹草与黑麦草混合青贮3∶7条件下营养品质最佳。

3.2 高丹草与黑麦草混合青贮对发酵品质的影响

本研究中，与高丹草单独青贮相比，混合青贮降低了青贮中干物质含量，即提高了水分含量；与黑麦草单独青贮相比，混合青贮提高了青贮中乳酸菌的数量。混合青贮改善了发酵条件，有利于厌氧发酵，提高了发酵品质。青贮原料中水分含量和乳酸菌数量是青贮发酵成功的关键因素[21-22]。本研究中，青贮原料水分含量均低于80%，无需再进行萎蔫处理[23]。青贮后，各处理DM含量与原料相比均表现下降趋势，WSC被乳酸菌分解是DM含量降低的主要原因。此外，酸类水解作用下半纤维素被分解也使得DM含量下降[24]。混合青贮pH值显著低于高单草和黑麦草单独青贮，LA，AA含量及LA/AA也随着黑麦草所占比例的增加呈上升趋势。一方面，混合青贮充足的乳酸菌数量和水分含量促进了发酵；另一方面，WSC是乳酸菌发酵的重要前体物质，充分的WSC在同型发酵和异型发酵乳酸菌的共同作用下产生LA和AA，降低了pH[24]。混合青贮中，D组LA含量和LA/AA较高，发酵品质较好。NH3-N含量的高低反应青贮饲料中氨基酸和蛋白质的分解程度，数值越大表明越多氨基酸和蛋白质被梭菌等腐败菌分解为NH3-N，青贮饲料品质变差[25]。A组与E组青贮60 d时pH值接近，但A组青贮原料中大肠菌群数量高于E组，梭菌等腐败菌生命代谢活动可能是造成A组中NH3-N含量显著高于E组的主要原因[15]。随着黑麦草在混合青贮中所占比例增加，青贮原料中水分含量升高，乳酸菌的生命活动增强，pH值降低，梭菌等腐败菌生命代谢活动被抑制[26-27]，NH3-N含量呈下降趋势。混合青贮中，D组NH3-N含量显著低于其他两组，表明CP降解较少，营养品质保存较好。

3.3 高丹草与黑麦草混合青贮对微生物数量的影响

青贮原料中乳酸菌数量直接影响青贮品质，乳酸菌的生命代谢活动是青贮发酵的关键因素[28-29]。研究结果表明，青贮原料中乳酸菌数量少于105cfu·g-1时青贮不易成功[30-31]。本研究中，高丹草与黑麦草原料中乳酸菌数量均小于105cfu·g-1，低于青贮饲料所要求最低乳酸菌数量。混合青贮60 d时各处理乳酸菌数量均大于105cfu·g-1，且与pH值呈负相关，混合青贮使微生物的数量和种类发生改变可能是造成这一结果的主要原因[19]。大肠菌群和霉菌是评价青贮饲料品质的重要指标，其次级代谢产物会影响家畜和人体健康[32]。本研究中，青贮60 d时各处理组未检测到霉菌和大肠菌群，这与前人研究结果一致，即青贮60 d时不存在大肠菌群和霉菌[33]。乳酸菌将WSC转化成LA，使pH值下降，抑制大肠菌群和霉菌的生命代谢活动[34-35]和AA抑制霉菌的产生[36]可能是造成这一结果的主要原因。

3.4 高丹草与黑麦草混合青贮对体外发酵特性的影响

饲草中各营养物质含量只代表其本身的特性，不能代表饲草在动物体内的消化吸收利用情况[37]。IVDMD大小反应了饲料的消化难易程度。本研究中，青贮60 d时，IVDMD和IVNDFD随着黑麦草比例的增加而呈上升趋势。混合青贮中，D组IVDMD显著高于其他两组，在混合青贮中干物质利用率较高。不同青贮原料的自身特性可能使IVDMD和IVNDFD出现差异；青贮过程中微生物和酸类物质的水解作用破坏了纤维结构，将纤维类物质转化为可消化利用的营养物质，提高了干物质和纤维类物质的利用率，使IVDMD和IVNDFD升高[23]。

4 结论

与单独青贮相比，高丹草与黑麦草混合青贮能增加乳酸菌数量，降低pH值；与高丹草单独青贮相比，混合青贮降低了氨态氮含量，与黑麦草单独青贮相比，混合青贮降低了乙酸含量，有效改善了发酵品质，更有利于青贮饲料营养物质的保存。混合青贮高丹草和黑麦草比例为3∶7时青贮效果和饲用价值较优。