小叶锦鸡儿饲用营养价值及青贮加工

胡鸿姣，刘新平，张铜会，何玉惠，王明明，张腊梅，孙姗姗，程莉

（1. 中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站，甘肃兰州730000；2. 中国科学院大学，北京100049；3. 中国科学院西北生态环境资源研究院皋兰生态与农业综合研究站，甘肃兰州730000；4. 甘肃省通渭县林业和草原服务中心，甘肃定西743300）

随着我国社会经济发展和民众生活水平的提高，人们对优质肉食产品的需求越来越大。而畜禽养殖业的扩增加大了饲草料的需求［1］，从而出现饲草业与畜禽养殖业之间的供需失衡。同时，受农林草种植业发展水平不高和种植规模不足的制约，目前我国饲料资源的利用方式仍停留在以利用常规饲料为主，兼用少量非常规饲料的低效益阶段，导致我国常规饲料的供需缺口越来越大。畜禽养殖业要稳定发展，则必须减少动物与人争粮［2］，大力拓展我国饲料资源。既要充分利用常规饲料，避免其副产物浪费，更要结合高新技术积极探索我国极具开发利用前景的非常规饲料资源。小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）是豆科锦鸡儿属（Caragana）多年生灌木，蛋白质含量较高、富含10 多种氨基酸和微量元素［3−4］，在我国“三北”地区种植数量大、分布面积广，目前已成为内蒙古自治区固沙灌草植物重点开发利用的资源之一［5］，也是我国北方干旱、半干旱区开拓非常规饲料资源的首要选择。

研究表明，在适宜的刈割期［6］进行适当加工［7］有助于充分利用锦鸡儿属非常规饲料的营养价值和改善其饲喂效果。目前，小叶锦鸡儿的加工利用方式呈现多元化，其中自然放牧随着草场禁牧政策的实施已受到限制。近年来以切碎、揉搓及制粒3 种利用方式为主，但其产业化规模及潜力尚待提升。因而许多国内外专家将目光转向了易操作、低成本的青贮加工利用技术［8−10］。青贮技术在我国对非常规饲料资源运用较多，而作为青贮原料，非常规饲料存在可溶性碳水化合物含量低和缓冲能值高等问题［11］，从而导致其常规青贮难以成功。在这种情况下为保证青贮饲料的发酵品质，可考虑应用青贮添加剂。常用的青贮添加剂有乳酸菌类添加剂、甲酸和糖蜜等。其中糖蜜在国外青贮中早已广泛应用［5］，其添加主要是为了在缺乏可溶性糖的饲料（如豆科牧草）进行青贮发酵时，能增加乳酸菌生长所需的有效能的供应［12］。青贮菌剂（silage inoculants bacteria）近年来在我国应用较广，是专门用于饲料青贮的一类微生物添加剂，由1 种或1 种以上乳酸菌、酶和一些活化剂组成，因其无污染、使用方便、对农用机械无腐蚀而优于化学添加剂（如添加氨水、甲酸、丙酸等）［13］。已有前者在研究添加剂对锦鸡儿属植物青贮的影响时表明，添加糖蜜等可溶性糖类物质，可获得发酵品质更好的青贮饲料［14−16］。我国的青贮技术起步较晚，前人的研究又各有侧重，目前小叶锦鸡儿在饲用青贮加工方面尚未形成相对成熟的技术［17］。因此本研究通过比较不同生育期小叶锦鸡儿的营养价值，综合分析生育期及菌剂和糖蜜添加对青贮小叶锦鸡儿营养成分含量的影响，并利用灰色关联度分析法筛选小叶锦鸡儿的最佳青贮加工技术，以期为锦鸡儿属非常规粗饲料的进一步开发和利用提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 研究区概况

研究区位于科尔沁沙地东南部奈曼旗境内，地理位置42°55′N、120°42′E，海拔约为360 m，地处中国内蒙古东部大陆性季风与非季风气候的过渡区，属于北温带半干旱大陆性季风气候［18］。年均气温5. 8～6. 4 ℃，一年中5−9 月是日均气温≥10 ℃最集中的时期。年降水量一般在310～500 mm，蒸发能力是降水量的6～7 倍，年内降水分配极不平均，6−8 月降水可占全年降水的70% 以上。土壤以风沙土为主，优势植物以多年生灌木小叶锦鸡儿，半灌木差不嘎蒿（Artemisia halodendron）以及多年生草本黄蒿（Artemisia scoparia）等沙生植物为主［19］。

1. 2 试验材料及设计

本研究选取2018 年冬季平茬的小叶锦鸡儿为试验材料。采用三因素完全随机设计，A因素为生育期，设3 个水平，A1：花期，A2：果期，A3：生长季末期。B 因素为菌剂［20］（植物乳杆菌、戊糖片球菌，添加比例为4∶1，添加量>活菌数100 万CFU∙g−1），设4 个添加水平，B0：不添加，B1：0. 02 g·kg−1，B2：0. 04 g·kg−1，B3：0. 06 g·kg−1。C 因素为糖蜜，设两个添加水平，C0：不添加，C1：10 g·kg−1。以青贮前3 个生育期样品为对照，分别为CK1、CK2、CK3。共27个处理，每个处理3个重复。

1. 3 试验方法

分别于2019 年6 月中旬（花期）、7 月中旬（果期）和8 月中旬（生长季末期）收割基茎粗细基本一致的小叶锦鸡儿枝条约70 kg，用揉搓机加工至无明显茎秆。取适量样品称重后60 ℃烘至恒重，测定样品茎叶含水量。采用袋装密封青贮发酵技术［21−22］。添加菌剂前，先将复合青贮菌剂用温水溶解，并常温放置2～3 h 活化。每个处理称取样品2. 5 kg，将配置好的菌剂溶液和糖蜜溶液均匀地喷洒在称取的样品上，搅拌均匀，并控制样品含水量至60%～65%，装入真空袋，对照喷施等量水。封口时先在真空袋封口处涂抹凡士林，然后进行密封，抽出空气，最后将装好的青贮袋用黑色塑料布包裹进行青贮发酵，60 d 后取样测定营养成分。

1. 4 营养成分测定方法

采用GB/T6432-94 凯氏定氮法测定粗蛋白（crude protein，CP）［23］；采用GB/T6433-2006 索氏脂肪抽提法测定粗脂肪（crude fat，EE）［23］；采用GB/T6434-2006 酸碱洗涤法测定粗纤维（crude fiber，CF）［23］；采用GB/T6438-2007 高温灼烧法测定粗灰分（crude ash，Ash）［23］；采用差减法（饲料中营养成分的总和为100%）测定无氮浸出物（nitrogen free extract，NFE）［23］；采用GB/T6437-2002 高锰酸钾法（仲裁法）测定钙（calcium，Ca）［24］；采用GB/T6437-2002 钼黄分光光度法测定磷（phosphorus，P）［24］。按照《中华人民共和国国家标准GB/T 0805-2006》（饲料中酸性洗涤木质素测定方法）测定酸性洗涤木质素（acid detergent lignin，ADL）。

1. 5 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2016 软件进行初步处理，采用SPSS 26. 0 软件对不同生育期小叶锦鸡儿青贮前及不同青贮处理后营养成分的显著性差异进行了多元方差分析，采用Duncan’s 新复极差法进行多重比较（P<0. 05）。应用灰色关联度理论［25］，以各处理小叶锦鸡儿的营养成分指标为基础，对本试验中27 种处理进行综合评价。把所有参试处理看成一个灰色系统，而每一种处理是该系统中的一个因素。根据青贮目标和生产实际需要，把各处理营养成分指标的最佳值结合起来，构成一个理想的“参考处理”。以“参考处理”各个营养成分指标为参考数列，记作Xo，以参试处理各营养成分指标为比较数列，记作Xi(i= 1，2，3，…，n)，n为营养成分指标数，且X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(n)}，Xi={Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，…，Xi(n)}，计算参试处理与“参考处理”之间的关联系数εi(k)与等权关联度γi。由于各营养成分指标相对重要程度不同，在评价各处理的优劣时还应根据其重要程度赋予不同的权重（ωi），并以加权关联度γ'i对各处理进行评价。根据γ'i的大小，可评价各处理的优劣，γ'i越大，表明该处理与“参考处理”的相似程度越高，反之则越低。同理对3个生育期小叶锦鸡儿青贮前的营养价值进行综合评价，根据γ'i的大小，可评价各生育期小叶锦鸡儿青贮前的营养价值高低，γ'i越大，表明该生育期小叶锦鸡儿青贮前的营养价值越高，反之则越低。

2 结果与分析

2. 1 不同生育期小叶锦鸡儿青贮前的营养成分

除P 含量外，其他营养成分含量在不同生育期之间存在显著差异（P<0. 05）。其中CF 含量呈先升高后降低趋势，在生长季末期降至最低（P<0. 05），而CP、Ash 和EE 含量变化与其完全相反，呈先下降后上升趋势，均在果期显著低于其他生育期（P<0. 05）。随生育期推移，NFE、ADL 和Ca 含量增加，生长季末期显著高于花期和果期（P<0. 05）（图1）。各生育期小叶锦鸡儿青贮前的营养价值大小顺序为：生长季末期>花期>果期（表1），与表3中三者排序结果一致。

表1 各生育期的加权关联度及其排序Table 1 Weighting association and its order of each growth period

图1 不同生育期小叶锦鸡儿青贮前的营养成分Fig. 1 Nutrient content of C. microphylla at different growth periods before silage

2. 2 小叶锦鸡儿青贮后的营养成分

2. 2. 1 菌剂和糖蜜对营养成分的影响 方差分析表明（表2），菌剂对花期Ca 含量及生长季末期EE 和Ca 含量存在极显著影响（P<0. 01），对花期P 含量、果期EE、CF 和NFE 含量及生长季末期P 含量存在显著影响（P<0. 05），对其他营养成分无显著影响（P>0. 05）；糖蜜对花期CF、Ash、NFE 和P 含量、果期EE含量及生长季末期P 含量存在极显著影响（P<0. 01），对花期EE 含量、果期NFE 含量及生长季末期CP 含量存在显著影响（P<0. 05），对其他营养成分无显著影响（P>0. 05）；菌剂和糖蜜的交互作用极显著影响花期EE 含量（P<0. 01），同时显著影响花期及生长季末期P含量（P<0. 05），但对其他营养成分无显著影响（P>0. 05）。

表2 菌剂和糖蜜的方差分析Table 2 Variance analysis of silage inoculants bacteria and molasses（F value）

2. 2. 2 不同青贮处理间营养成分的差异 在花期，除B1＋C0、B2＋C0和B0＋C1外，其他处理的EE 含量均显著低于CK1（P<0. 05）；所有糖蜜添加处理的Ash 含量均较高，而CF 含量均较低，且两者含量均随菌剂添加量增大而降低，但不同菌剂添加量间差异不显著（P>0. 05）；各青贮处理的NFE 含量较CK1均有显著提高（P<0. 05），其中B3＋C1处理效果最好，提高了6. 39%；不同青贮处理间P 含量差异较小，仅B2＋C1和B3＋C1处理与CK1存在显著差异（P<0. 05）；B2＋C0、B1＋C1和B2＋C1处理的Ca 含量显著低于其他处理（P<0. 05），含量为0. 97%～1. 01%；各青贮处理的CP 和ADL 含量较CK1均无显著变化（P>0. 05），其中B2＋C0处理的CP 含量最高，达13. 64%，B1＋C1的ADL 含量最低，为13. 89%（图2）。

在果期，各青贮处理的Ash 含量较CK2均有显著升高（P<0. 05），而CF 和ADL 含量较CK2均有显著降低（P<0. 05），但不同青贮处理间均无明显差异，其中B2＋C0处理的ADL 和CF 含量最低，B0＋C0处理的Ash 含量最高；不同青贮处理间P 含量差异不显著（P>0. 05），其中除B0＋C0和B1＋C1外的其他处理均显著高于CK2（P<0. 05）；各青贮处理的CP 含量较CK2均有升高，其中B3＋C1最高，显著升高了6. 43%（P<0. 05）；添加菌剂但不添加糖蜜处理的EE 含量均较高，但不同菌剂添加量间无显著差异（P>0. 05）；Ca 含量的变化幅度较小，仅B0＋C0和B1＋C0处理与CK2存在显著差异（P<0. 05）；B2＋C0和B2＋C1处理的NFE 含量显著高于CK2（P<0. 05），分别为28. 16% 和29. 37%（图2）。

在生长季末期，各青贮处理间Ash、CF 和NFE 含量差异不显著（P>0. 05），但均与CK3存在显著差异（P<0. 05），其中菌剂和糖蜜均添加处理的NFE 含量较低；所有糖蜜添加处理的Ca 含量均较高，且随菌剂添加量的增加而升高，但不同菌剂添加量间无显著差异（P>0. 05）；随着菌剂和糖蜜添加量的增加，CP 和P 含量变化稳定，表明菌剂和糖蜜对CP 和P 含量无显著作用（P>0. 05）；各青贮处理间ADL 含量差异不显著（P>0. 05），其中仅B1＋C0处理显著低于CK3（P<0. 05）；除B1＋C0外，其他青贮处理的EE 含量均显著高于CK3（P<0. 05），其中B3＋C1最高，较CK3提升了1. 47%（图2）。

图2 不同青贮处理后小叶锦鸡儿营养成分Fig. 2 Nutrients contents of C. microphylla under different silage treatments

2. 3 最佳青贮加工技术的筛选

由公式（3）计算各营养成分指标权重：ωCP＝0. 1372、ωNFE＝0. 1216、ωCF＝0. 1361、ωADL＝0. 1265、ωEE＝0. 1126、ωAsh＝0. 1292、ωP＝0. 1264、ωCa＝0. 1105，判断出各营养成分指标在小叶锦鸡儿最佳青贮加工技术综合评价筛选中的作用大小排序为CP>CF>Ash>ADL>P>NFE>EE>Ca。由表3 可看出，A2＋B1＋C0（果期、添加菌剂0. 02 g·kg−1，但不添加糖蜜）的加权关联度最大，较CK1、CK2和CK3分别高出0. 2233、0. 2654 和0. 1056，为小叶锦鸡儿的最佳青贮加工技术。

表3 各参试处理的加权关联度及其排序Table 3 Weighting association and its order of each treatment

3 讨论

3. 1 生育期对小叶锦鸡儿营养价值的影响

大多数学者认为随着生育期的推移，植株逐渐老化，CP 含量会逐渐下降，而CF 含量会逐渐上升［27］。本试验中，小叶锦鸡儿两者含量的变化趋势仅在生长季末期与其相反，这与许冬梅等［28］的研究结果中锦鸡儿的CP 含量在果后营养期会有所升高，而CF 含量在开花−结果期最高相似。一些学者认为这是由于不同研究人员采集的样本中新生枝条或老枝条所占比重不同［29］。本研究的试验材料选取自前一年冬季平茬的小叶锦鸡儿，已消除生长年限对枝条营养成分的影响，故认为该试验结果尚待进一步的研究与讨论。各生育期小叶锦鸡儿青贮前的营养价值大小排序为：生长季末期>花期>果期，与CP 和CF 含量的变化密切相关，证明CP 和CF 在排序中作用较大。从花期至生长季末期，属于纤维性物质的ADL 含量逐渐增加，这与植株细胞壁成分逐渐增多，茎叶木质化程度加深有关［27］。Ca 含量因其不易移动性［29］，随植株生长而增加。P 和NFE 含量因果实成熟［30］而有所增加。Ash和EE 含量的变化分别与矿质元素在植物体内的分配移动性和为适应气温下降而贮藏更多能量物质有关［31］，所以两者均呈高−低−高的变化趋势。

3. 2 菌剂和糖蜜对小叶锦鸡儿营养价值的影响

菌剂在果期和生长季末期对小叶锦鸡儿青贮料的营养成分影响较大，而糖蜜在花期影响较大。可能是因为小叶锦鸡儿在花期糖蜜含量较低，缺乏发酵底物，而在果期生长繁茂［28］及在生长季末期发育成熟，营养物质丰富［32］，含有大量的糖类物质，为微生物发挥作用提供了良好的环境，保证了乳酸菌等青贮有益菌的生长代谢与繁殖［33−35］。菌剂和糖蜜几乎不存在交互作用，可能与两者作用方向不同有关［36］，加糖主要是提供充足的发酵底物，而加菌剂主要是消耗底物，加快形成酸性的环境。随着菌剂添加量的增加，营养成分含量无明显变化规律，表明只有适宜的菌剂添加量才能够保证青贮小叶锦鸡儿的品质，这与于浩然等［37］添加过量和少量的甲酸添加剂都不能保证苜蓿（Medicago sativa）的品质的研究结果相似。不同生育期小叶锦鸡儿青贮后的各营养成分含量较青贮前变化显著，但其无明显变化规律。例如EE 和Ash 含量在果期较对照显著下降，而在其他生育期较对照显著上升，NFE 含量的变化又与其完全相反，表明在选择适宜青贮添加剂时要考虑生育期的影响，这与李菲菲等［38］的研究结果苜蓿青贮在不同刈割茬次和生育期发酵品质差异较大相似。

3. 3 最佳青贮加工技术的评价

经A2＋B1＋C0（果期、添加菌剂0. 02 g·kg−1，但不添加糖蜜）处理后，小叶锦鸡儿CP、EE、NFE 和Ash 含量较青贮前各生育期样品均有提高，分别为15. 67%、2. 08%、28. 16% 和5. 59%，CF 和ADL 含量均有下降，分别为40. 65% 和11. 83%。与王玉魁等［39］研究的沙生灌木花棒（Hedysarum scoparium）、羊柴（Hedysarum scoparium）、梭梭（Haloxylon ammodendron）和沙拐枣（Calligonum mongolicum）及沙区传统饲料沙竹（Psammochloa villoa）、芦苇（Phragmites communis）、玉米（Zea mays）秸秆、小麦（Triticum aestivum）秸秆和米糠相比，其CP、CF 和Ash含量均处于较高水平。王亮［40］的研究结果表明锦鸡儿属植物的适宜刈割利用时期为7−9 月，本研究筛选结果在果期（7 月中旬）对小叶锦鸡儿进行青贮加工最佳与其相符。本试验中，最佳菌剂添加量为0. 02 g·kg−1，可能是原材料小叶锦鸡儿自身的缘故，适宜的添加量即可满足其青贮的需要。根据权重比较可知，在评价各处理的营养成分指标中，CP 的权重最高，是间接反映小叶锦鸡儿青贮饲料营养价值的主要因子之一。主要是因为CP 是畜禽日粮中最主要的物质之一和生命的物质基础，且豆科锦鸡儿属植物本身CP 含量较高［40］。

4 结论

各生育期小叶锦鸡儿青贮前的营养价值大小排序为：生长季末期>花期>果期。菌剂和糖蜜均对青贮小叶锦鸡儿的营养成分有显著影响，但影响大小随生育期推移而变化，其中菌剂在果期和生长季末期对其影响较大，而糖蜜在花期对其影响较大，两者几乎不存在交互作用。小叶锦鸡儿的最佳青贮时期为果期，添加菌剂0. 02 g·kg−1，但不添加糖蜜为最佳青贮技术措施。采用此青贮加工技术可使小叶锦鸡儿营养价值明显提升，其中CP、EE、NFE 和Ash 含量较青贮前各生育期样品均有提高，分别为15. 70%、1. 79%、28. 16% 和5. 40%，CF 和ADL含量均有下降，分别为40. 65% 和11. 83%。本研究表明准确控制小叶锦鸡儿青贮原料的收获期及青贮添加剂的种类和用量可提高其营养价值，也为其饲用青贮加工及资源化利用提供了理论和技术支撑。