高寒地区饲草干燥方法研究进展

魏晓丽，徐成体，段娜宁，王伟

(青海大学畜牧兽医科学院，西宁 810016)

青贮与青干草技术是目前人工饲草生产常用的两种调制方法。青贮是指通过微生物发酵降低原料pH值，从而有效抑制不良微生物的生长繁殖，获得能够长期保存的青绿饲料的贮存方法[1]。青干草调制是指将天然或人工种植的草本饲用植物在营养价值及草产量最佳的时期刈割，经不同方法调制使其水分达到稳定状态，并能长期保存的草产品[2]。青贮技术与青干草技术分别有其各自适用的范围，青贮技术能有效减少供试材料营养物质损失并能使材料在较长的贮藏期内保持较好的营养品质，但青贮饲料加工设备投资大、技术要求高，并且不适合长距离运输，所以不适宜小农户饲草生产单元，尤以高寒地区为例，农牧民依然喜欢青干草调制这种简单的草产品加工方式[3，4]。

可用于调制青干草的饲草种类较多，高寒地区主要以燕麦(AvenasativaL)、苜蓿(MedicagosativaLinn)、小黑麦(Triticosecale)为主。燕麦属一年生禾本科植物，有很强的耐寒性，适宜在高寒地区种植。青海省的燕麦种植面积占一年生饲草种植面积的70%。燕麦的大面积种植有效地缓解了高寒地区的草畜压力，推动了区域的发展[5，6]。因此针对燕麦的研究成为近几年的热点，但主要集中在引种、抗逆性等方面[7-10]，针对农艺与农机相融合的现代化生产加工技术领域研究较少。查阅不同饲草青干草研究文献49篇，其中以苜蓿为研究对象开展青干草干燥技术研究的文献占比达到59%，而燕麦占比只有21%,红豆草占比8%,鸭茅4%,紫云英4%,羊草4%。

1 青干草干燥过程及原理

青干草干燥过程要经历生理变化和生化变化两个阶段，伴随着植物体内水分和营养物质的变化。

1.1 生理变化

燕麦青草的初始含水量一般在75%～80%之间，满足贮藏条件的燕麦青干草的含水量为15%～18%之间[11]。刈割后的青草尚有细胞呼吸与代谢活动，所以加速细胞失水与死亡能够有效减少青草干燥过程中营养物质的损失[12]。在天气良好，通风情况下，新鲜饲草刈割后5～8h，豆科饲草含水量能降到 50%～55%，禾本科饲草含水量则能降到40%～45%。此阶段内，饲草体内自由水主要通过气孔散失，因此在天气良好的条件下，水分能快速散失。植物细胞在刈割后进行的代谢活动主要靠植物体内储存的营养物质供应，如部分淀粉转化为二糖或单糖，因呼吸能量而消耗，少量蛋白质被分解成氨基酸为主的氨化物等，此时饲草体内的代谢以氧化作用为主体，称为饥饿代谢[13]。当饲草的含水量降到40%左右时，植物细胞逐渐趋于死亡，代谢活动停止，所以必须加速牧草的失水速度，缩短此阶段的时间，从而保证牧草的营养品质[14-16]。

1.2 生化阶段

经历生理变化之后，干草剩余的大部分水分是保留在细胞内的束缚水，而束缚水从细胞内进入细胞间隙时，细胞壁的阻力降低了干燥速度，此阶段饲草的水分散失方式主要是角质层散失。所以要使饲草含水量由40%～55%降到18%～20%，通常需要两天甚至更长时间[17]。当饲草水分降到40%左右时，植物体内的生化过程逐渐代替生理过程。细胞开始死亡，进入自体溶解阶段，原生质渗透性提高，在潮湿的情况下，维生素及可溶性营养物质损失较多。此外，饲草在强烈的阳光直射和体内的氧化酶作用下，植物体内所含的胡萝卜素、叶绿素和维生素C等大部分会被分解，晾晒时间越长，损失程度越严重[18，19]，并且水溶性糖在酶的作用下变化较大，而淀粉、纤维素等多糖变化较小。随着干燥时间的累积，酶的活性也会增强，溶解大量蛋白质，同时微生物的数量也会增加，造成可溶性碳水化合物的大量损失，从而降低青干草的品质[20]。因此加快干燥速率是减少营养物质损失，调制优质青干草的有效途径。

2 青干草常用干燥方法

青干草的干燥方法分为自然干燥法与人工干燥法，人工干燥又分为化学干燥与物理干燥。化学干燥主要是添加干燥剂、防腐剂等。而物理干燥包括压扁、揉丝、机械烘干等。如图1所示，本文共引用有关青干草干燥方法研究文献30篇，而进行机械烘干方法研究的仅有3篇。

图1 青干草不同干燥方法

2.1 自然干燥法

自然干燥法是国内外许多国家地区主要使用的方法，简便易行，成本低廉。即在天气状况良好的条件下，选择最佳刈割时期割草，然后调制晾晒成青干草。

王成杰等[21]报道，青干草调制时，自然干燥法是使用最广泛且成本最低的方法，但在进行自然干燥时气温、日照、风速等不可控因素较多、营养物质最易受损失。Vaughn等[22]研究发现，牧草在田间的干燥时间与其饲喂价值成反比，植株体内营养成分会随晾晒时间延长而增加损失。Bleeds等[23]通过对不同翻晒次数的苜蓿干草进行营养成分比较后发现，苜蓿干草营养价值与翻晒次数成反比。这可能与其翻晒过程中造成的叶片损失有关，随着翻晒次数的增加，叶片损失也随之增加，所以其营养价值与翻晒次数成反比。

综上所述，对于青干草自然干燥方法的研究表明，自然干燥是所有干燥方式里面成本最低的干燥方式，但其营养损失较大，不利于青干草营养品质的保存。

2.2 人工干燥

2.2.1化学添加剂干燥法 饲草刈割后，水分从植物体内向外散失。水分散失的第一个阶段相对容易，但第二阶段由于角质层的影响相对较慢，而使用化学添加剂则可改变植物表皮结构，打开气孔，加快失水，缩短干燥时间。贾玉山等[24]通过研究苜蓿干草捆复合型天然防霉剂发现，组分为氧化钙(CaO)1%、陈皮0.3%、沸石粉2%的复合型天然防霉剂的添加可在90d 的贮藏期内更好地保存苜蓿干草的营养成分。张晓娜[25，26]研究发现，在苜蓿干草调制过程中添加复合型天然防腐剂虽然能较好保存苜蓿干草营养成分含量，但对苜蓿干草中矿物元素的保存有影响；喷施K2CO3+压扁处理的苜蓿干草营养损失最少，其蛋白质(CP)和总可消化养分(TDN)均显著高于其他处理。韩明通[27]用物理方法及化学干燥剂法对西藏地区紫花苜蓿的青干草调制技术进行了研究，结果表明紫花苜蓿青干草贮藏一年后营养物质及体外干物质消化率明显降低，纤维素含量则相应升高。Tullberg等[28]研究表明，化学干燥剂K2CO3配置成溶液用于紫花苜蓿的干燥过程中可显著加快其干燥速度。而Grncarevic[29]通过对刈割前的苜蓿喷洒K2CO3溶液发现，喷洒2%的K2CO3溶液可显著提高苜蓿干燥速率并降低生产加工过程中的叶量损失。Wittenberg等[30，31]研究添加氨与丙酸均可降低干草表面附着的真菌数量，有效地防止干草霉变。国内外学者关于干燥剂的研究均证实使用干燥剂能够缩短牧草的干燥时间[32-37]。

青干草化学干燥法的研究开展多年，其中常用的试剂主要有干燥剂、防腐剂等。但化学干燥法的研究对象主要以豆科牧草为主，关于燕麦饲草化学干燥法的研究相对较少。

2.2.2物理干燥法 物理干燥法主要是指采用压扁、揉丝、草架晾晒等一些物理方法来提高饲草的干燥速率。高彩霞等[38-40]通过研究不同收获期、不同干燥方法对头茬苜蓿干草营养成分的影响发现，压扁处理可明显缩短田间干燥时间、减少叶片损失，从而提高青干草品质，重度压扁较轻度压扁干燥时间缩短20h以上，但重度压扁其营养损失较多。汪玺等[41]研究发现，压裂茎秆只对初次刈割的苜蓿干燥速度具有较大影响，对多次刈割的苜蓿干燥速度影响不大。徐炜等[42]通过不同晾晒地、不同晒制方法对青藏高原高寒牧区初花期紫花苜蓿青干草品质的影响研究表明，在120d的贮藏期内，物理干燥方法较传统晾晒方式更能有效保存紫花苜蓿青干草的营养成分。裴彩霞等[43]研究发现，不同干燥方法下青干草的水溶性碳水化合物(WSC)损失量与干物质、粗灰分、无氮浸出物损失量之间呈显著相关。刘忠宽等[17]进一步研究表明，从可溶性糖(WSC)营养上看，采用人工快速干燥饲草营养最佳。刘英丽[44]通过研究不同干燥方法对紫云英(Astragalussinicus)草粉营养价值的影响发现，缩短干燥时间能显著提升紫云英草粉中粗蛋白含量。

2.2.3机械烘干法 有研究表明，自然晒制的干草营养品质保存率较低，尤其是在雨季，遭受雨淋或者持续湿度过大的饲草会发生霉烂，损失较大，而采用人工机械烘干可将牧草快速干燥，减少营养损失，干草品质较好[45]。裴彩霞、王伟[46，47]进一步研究表明，直接采用机械烘干较化学干燥及其他物理干燥调制的青干草品质更佳，说明机械干燥能有效保存牧草的营养价值，提高饲用品质。物理干燥法较自然干燥法而言能缩短干燥时间，保存饲草营养品质。传统的物理干燥法会造成一部分植株或营养物质损失，但机械烘干能在短时间达到青干草的有效保存条件，损失较小。

3 小结

有关饲草的干燥方法研究已有大量报道，不同干燥方法都有其优缺点，自然干燥法成本低方法简单易操作，但营养损失较大；物理干燥法与化学干燥法较自然干燥法缩短了干燥时间并提高了饲用品质，但干燥过程中还是会造成一定程度的营养损失，需要一定成本；机械烘干能较好地保存饲草营养品质，但成本投入较大。同时通过对查阅的文献进行归类分析，发现青干草调制方法的研究较多集中在苜蓿上，数量占比为59%，燕麦青干草的研究只占21%，高寒地区的研究更少，这就需要我们进一步研究，为高寒地区燕麦青干草调制提供更多科研数据。

4 展望

青海由于其独特的气候环境，很多牧民依靠畜牧业为生，而燕麦在青海高寒地区已拥有悠久的种植历史，是人工饲草占比最多，也是基地建植和圈窝种草重要的饲草品种，如何进行有效的农机农艺融合，开展先进饲草加工技术研究将成为现阶段的研究热点。我们将进一步开展高寒地区燕麦机械化烘干技术研究，充分挖掘燕麦在高寒地区草牧业可持续发展中的重要作用。