含水量和乳酸菌添加劑對(duì)多花黑麥草青貯品質(zhì)的影響

李君臨，張新全，玉柱，郭旭生，孟祥坤，羅燕，閆艷紅＊

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，四川 雅安625014；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)草地研究所，北京100193；3.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州730020；4.加拿大拉曼公司北京代表處，北京100000）

＊多花黑麥草（Loliummultiflorum）又稱意大利黑麥草，是我國(guó)南方種植面積最大的牧草，具有生長(zhǎng)快，產(chǎn)量高，營(yíng)養(yǎng)豐富，適口性好等特點(diǎn)［1］。但多花黑麥草生產(chǎn)具有鮮明的季節(jié)性，4－5月的產(chǎn)草量達(dá)總產(chǎn)草量的80%，供草量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)家畜生產(chǎn)的需要，因此其加工貯存顯得尤為重要［2］。多花黑麥草具有可溶性碳水化合物含量高，纖維素和木質(zhì)素含量低的優(yōu)點(diǎn)，但由于含水量高，直接青貯容易產(chǎn)生大量的滲出液，易引起酪酸發(fā)酵而導(dǎo)致失敗［2］。孔凡德［3］研究表明，高水分黑麥草單一青貯得不到優(yōu)質(zhì)青貯料，凋萎處理可以顯著降低氨態(tài)氮／總氮，顯著抑制丙酸和丁酸發(fā)酵，明顯提高黑麥草青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。楊杰等［4］研究表明，凋萎可以提高多花黑麥草青貯飼料的青貯品質(zhì)，當(dāng)水分含量為64%時(shí)，無(wú)論是否添加復(fù)合添加劑，青貯品質(zhì)均為優(yōu)級(jí)。張靜等［5］研究表明，添加乳酸菌可降低多花黑麥草青貯飼料的pH值和氨態(tài)氮／總氮，增加乳酸含量。蔡義民等［6］在意大利黑麥草添加乳酸菌有效地抑制了絲狀菌（霉菌）、酵母菌及一般細(xì)菌的繁殖，降低了青貯飼料的pH值以及揮發(fā)性氮／全氮（VBN／TN），提高了乳酸的含量，改善了青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。Parvin等［7］研究表明，在凋萎的多花黑麥草青貯過(guò)程中添加乳酸菌可以增加乳酸的含量，改善青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。Li和Nishino［8］研究表明，在多花黑麥草青貯前對(duì)其進(jìn)行凋萎并添加乳酸菌，可提高乳酸的含量，使乳酸發(fā)酵占據(jù)主導(dǎo)地位，并有效地抑制了有害微生物的生長(zhǎng)，提高青貯飼料的品質(zhì)。

本研究旨在通過(guò)添加乳酸菌制劑來(lái)解決高水分多花黑麥草直接青貯不易成功的問(wèn)題，探討在不同含水量條件下添加不同濃度的乳酸菌對(duì)多花黑麥草青貯品質(zhì)的影響，以尋求適合我國(guó)南方地區(qū)的最適含水量與乳酸菌添加濃度，為多花黑麥草青貯提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為第一茬孕穗期的“長(zhǎng)江2號(hào)”多花黑麥草，刈割后對(duì)其進(jìn)行晾曬，使其含水量分別下降到85.23%，74.70%，65.70%。青貯原料化學(xué)成分見表1。

乳酸菌添加劑的主要成分為植物乳桿菌（Lactobacillusplantarum，CNCM MA18／5U），由LALLEMAND公司提供，有效菌數(shù)3.0×1010cfu／g。

表1 多花黑麥草的化學(xué)成分Table 1 The chemical compositions of Italian ryegrass

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年1－3月在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。采用雙因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，一個(gè)因素是原料的含水量，設(shè)3個(gè)水平，分別為85.23%（W1），74.70%（W2）和65.70%（W3）；另一個(gè)因素是乳酸菌添加濃度，設(shè)4個(gè)水平，分別為0（L0，CK），105cfu／g（L1），106cfu／g（L2），107cfu／g（L3），共12個(gè)處理，重復(fù)3次。將切碎至2～3cm的3個(gè)含水量的原料與不同濃度的添加劑混合均勻后，裝入2.5L的圓柱形塑料桶，壓實(shí)、密封。青貯42d開蓋，去掉上、下各5cm樣品，將其余青貯飼料混勻，取樣分析發(fā)酵品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 發(fā)酵品質(zhì)分析 稱取青貯飼料20g，加入180mL蒸餾水，使用家用榨汁機(jī)榨汁1min，依次用4層紗布和中速定性濾紙過(guò)濾，得到浸提液，－20℃保存待測(cè)，用于測(cè)定pH 值、氨態(tài)氮（NH3－N）、乳酸（lactic acid，LA）、乙酸（acetic acid，AA）、丙酸（propionic acid，PA）和丁酸（butyric acid，BA）含量。pH 值用 HANNApH211型pH計(jì)測(cè)定［9］；氨態(tài)氮采用苯酚—次氯酸鈉比色法測(cè)定［10］；取另1份濾液于4000r／min冷凍離心機(jī)中離心15 min，將上清液用0.45μm的微孔濾膜過(guò)濾于5mL的離心管中，使用SHIMADZU－10A型高效液相色譜儀分析濾液中的LA、AA、PA和 BA 含量。色譜條件：色譜柱Shodex Rspark KC－811S－DVB gel Column 30mm×8 mm；檢測(cè)器為SPD－M10AVP；流動(dòng)相為3mmol／L高氯酸溶液；流速為1mL／min；柱溫50℃；檢測(cè)波長(zhǎng)210nm；進(jìn)樣量10μL［11］。

1.3.2 營(yíng)養(yǎng)成分分析 干物質(zhì)（dry matter，DM）含量的測(cè)定參照王力生等［12］推薦的方法，取鮮樣，在70℃下烘60h后在室溫下冷卻4h，測(cè)得的水分為初始水分，再將樣品粉碎，取粉碎樣在105℃下烘干后測(cè)定DM含量；粗蛋白（crude protein，CP）和總氮（total nitrogen，TN）含量采用凱氏定氮法測(cè)定［13］；中性洗滌纖維（netural detergent fiber，NDF）和酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）含量采用范氏纖維法測(cè)定［13］；可溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）含量采用蒽酮－硫酸法測(cè)定［14］。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 19.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，并用鄧肯氏（Duncan）法對(duì)含水量、乳酸菌添加劑及二者之間的交互作用進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵品質(zhì)

由表2可知，含水量和乳酸菌添加劑對(duì)青貯飼料的pH值影響不顯著（P＞0.05），但兩者的交互作用對(duì)pH值影響極顯著（P＜0.01）。在含水量為 W1的條件下，L3處理的pH值最低，較對(duì)照（L0）低0.32，差異極顯著。在含水量為W2和W3的條件下，pH值隨著乳酸菌添加濃度的增加而降低。在含水量為W2的條件下，L3處理的pH值為3.86，極顯著低于L0；在含水量為W3的條件下，乳酸菌添加組的pH值均顯著低于未添加組（P＜0.05）。

含水量及其與乳酸菌添加劑的交互作用對(duì)青貯飼料的乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量影響極顯著。乳酸含量隨著含水量的降低極顯著增加。在W1的條件下，各處理間的乳酸含量差異不顯著；在W2的條件下，L2、L3處理的乳酸含量極顯著高于對(duì)照，分別較對(duì)照（L0）高1.17%和1.23%；在 W3的條件下，L1、L2、L3處理的乳酸含量高于L0，但差異不顯著。青貯飼料的乙酸、丙酸、丁酸含量隨著含水量的降低而極顯著降低；在同一含水量下，乙酸、丙酸和丁酸含量均隨乳酸菌添加濃度的增加而降低。在W1的條件下，L2和L3處理的乙酸、丙酸和丁酸含量均極顯著低于L0，分別較 L0低0.69%，0.18%，0.18%和1.51%，0.24%，0.24%；在 W2的條件下，L2和 L3處理的乙酸、丁酸含量均顯著低于L0，但各乳酸菌處理間差異不顯著（P＞0.05）；在 W3的條件下，L1、L2、L3處理的乙酸、丙酸、丁酸含量均低于L0，但差異不顯著。

表2 多花黑麥草青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)Table 2 The fermentation characteristics of Italian ryegrass silage

含水量、乳酸菌添加劑以及二者的交互作用對(duì)青貯飼料氨態(tài)氮／總氮有極顯著的影響。氨態(tài)氮／總氮隨含水量的降低而極顯著降低；在同一含水量下，氨態(tài)氮／總氮隨乳酸菌添加濃度的增加而降低。在W1的條件下，L3處理的氨態(tài)氮／總氮極顯著低于L0，為10.67%，較對(duì)照低2.39%；在 W2的條件下，L2、L3處理的氨態(tài)氮／總氮與L0差異極顯著，分別較對(duì)照低1.97%和2.28%；在 W3的條件下，L1、L2、L3處理的氨態(tài)氮／總氮均極顯著低于L0，分別較對(duì)照低1.78%，2.00%和4.05%。

2.2 營(yíng)養(yǎng)成分

由表3可知，含水量對(duì)青貯飼料的干物質(zhì)含量影響極顯著（P＜0.01），乳酸菌添加劑以及二者的交互作用對(duì)其影響均不顯著（P＞0.05）。多花黑麥草青貯飼料中的干物質(zhì)含量隨著原料含水量的降低而顯著增加。含水量、乳酸菌添加劑及二者的交互作用對(duì)青貯飼料的粗蛋白含量影響顯著。多花黑麥草青貯飼料中的粗蛋白含量隨著含水量的降低呈增加趨勢(shì)；在同一含水量下，粗蛋白含量隨乳酸菌添加濃度的增加而增加。在W1的條件下，L1、L2、L3處理的粗蛋白含量極顯著高于L0，分別較對(duì)照增加了1.71%，1.76%，2.51%；在 W2和 W3的條件下，L1、L2、L3處理的粗蛋白含量與L0差異不顯著。

含水量、乳酸菌添加劑對(duì)青貯飼料的酸性洗滌纖維含量影響極顯著（P＜0.01），對(duì)可溶性糖含量影響顯著，但兩者的交互作用對(duì)可溶性糖、酸性洗滌纖維含量影響均不顯著。青貯飼料中的可溶性糖含量隨著青貯原料含水量的降低而增加；酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量隨著青貯原料含水量的降低而減少。在W1、W2和W3的條件下，添加乳酸菌對(duì)多花黑麥草青貯飼料中的可溶性糖、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量均無(wú)顯著影響。

表3 多花黑麥草青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)成分Table 3 The chemical composition of Italian ryegrass silage

3 討論

3.1 含水量和乳酸菌添加劑對(duì)多花黑麥草青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的影響

隨著多花黑麥草青貯原料含水量的降低，青貯飼料中的pH值呈上升趨勢(shì)，這與Mangan等［15］的研究結(jié)果一致。成功青貯要求pH值達(dá)到4.2以下［16］，在含水量為W1的條件下，L2、L3處理的pH值均達(dá)到4.2以下，分別為4.03和3.69；在含水量為W2和W3的條件下，添加乳酸菌處理組的pH值均低于4.2。郭旭生等［17］指出，pH值不宜作為不同牧草青貯發(fā)酵品質(zhì)評(píng)價(jià)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，其可能受不同牧草、牧草本身的含水量和植物的緩沖能力的影響。隨著原料含水量的降低，青貯飼料中的乳酸含量逐漸升高，這與莊益芬等［18］的關(guān)于含水率對(duì)于紫花苜蓿（Medicagosativa）和貓尾草（Phleumpratense）青貯發(fā)酵品質(zhì)影響的研究結(jié)果一致，但與李平等［19］和劉玲等［20］研究結(jié)果不一致，這可能與牧草的種類等有關(guān)。

丁酸的含量和氨態(tài)氮／總氮是衡量青貯飼料優(yōu)劣的重要指標(biāo)［21］。一般認(rèn)為優(yōu)質(zhì)青貯飼料的丁酸含量應(yīng)低于1%，氨態(tài)氮／總氮應(yīng)低于10%［22］。本試驗(yàn)中，青貯飼料的丁酸含量以及氨態(tài)氮／總氮隨著含水量的降低和乳酸菌添加濃度的增加而呈下降趨勢(shì)。W1L0、W2L0、W3L0的丁酸含量分別為2.19%，0.87%，0.10%；除 W3L0的氨態(tài)氮／總氮低于10%外，W1L0和W2L0的氨態(tài)氮／總氮均高于10%。這可能是由于凋萎降低了青貯原料的含水量，抑制酪酸菌的活性，從而降低了丁酸含量以及氨態(tài)氮／總氮［16］。在含水量為 W1的條件下，雖然添加乳酸菌可降低青貯飼料中的丁酸含量和氨態(tài)氮／總氮，但所有處理的丁酸含量都高于1%，氨態(tài)氮含量均超出了10%總氮，未能達(dá)到優(yōu)質(zhì)青貯飼料對(duì)丁酸和氨態(tài)氮含量的要求，不符合優(yōu)質(zhì)青貯的條件，青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)差，與是否添加乳酸菌以及添加濃度無(wú)關(guān)。這與楊志剛［2］、孔凡德［3］的研究結(jié)果一致，這可能是由于多花黑麥草含水量過(guò)高，青貯過(guò)程中容易產(chǎn)生大量滲出液，植株中原有的汁液也易被擠壓排出，使植株結(jié)成粘塊，引起酪酸發(fā)酵，酪酸菌繁殖分解蛋白質(zhì)生成氨，造成臭味，形成不良的青貯發(fā)酵［23］。在含水量為W2的條件下，乳酸菌添加組的丁酸含量均極顯著低于未添加組，均滿足優(yōu)質(zhì)青貯關(guān)于丁酸含量的要求，乳酸菌添加組的氨態(tài)氮／總氮都低于10%。這與張靜等［5］、蔡義民等［6］研究結(jié)果一致。這可能是由于多花黑麥草青貯前對(duì)其進(jìn)行凋萎并添加乳酸菌，提高了青貯原料的干物質(zhì)含量，增加了原料草附著的乳酸菌數(shù)量，增加了青貯過(guò)程中乳酸的含量，使乳酸發(fā)酵占據(jù)主導(dǎo)地位，促進(jìn)了青貯的有利發(fā)酵，改善了青貯飼料的青貯品質(zhì)。在含水量為W3的條件下，乳酸菌添加濃度的增加，可降低青貯飼料中的丁酸含量以及氨態(tài)氮／總氮，所有處理的丁酸含量均低于1%、氨態(tài)氮／總氮均低于10%，達(dá)到優(yōu)質(zhì)青貯的條件。這與楊杰等［4］、Parvin等［7］、Li和Nishino［8］的研究結(jié)果一致。這可能是由于青貯前通過(guò)凋萎來(lái)降低原料的含水量，提高了青貯原料的干物質(zhì)含量，創(chuàng)造了一個(gè)較為干燥的微生物生理狀態(tài)，抑制了青貯飼料中的酵母菌、酪酸菌等有害菌的生長(zhǎng)，且添加了乳酸菌有利于其的生長(zhǎng)繁殖，使乳酸發(fā)酵占據(jù)主導(dǎo)地位，極大地改善了青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。

3.2 含水量和乳酸菌添加劑對(duì)多花黑麥草青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)成分的影響

隨著青貯原料含水量的降低，青貯飼料中的DM和CP含量逐漸增加，NDF和ADF含量逐漸降低，與劉玲等［20］研究結(jié)果一致。說(shuō)明適當(dāng)?shù)亟档颓噘A原料的含水量，可以提高青貯飼料的青貯品質(zhì)［24］。這可能是由于青貯原料含水量的下降，青貯飼料中的DM和WSC含量增加，從而促進(jìn)了乳酸菌的繁殖，改善青貯的品質(zhì)。在含水量為W1的條件下，CP的含量隨著乳酸菌添加濃度的增加呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；WSC含量有所下降；NDF、ADF含量無(wú)顯著差異。在含水量為W2的條件下，隨著乳酸菌添加濃度的增加，青貯飼料中的CP含量有所增加，其中L3處理的CP含量最高，為16.45%，較對(duì)照增加了0.72%；是否添加乳酸菌以及乳酸菌的添加濃度對(duì)青貯飼料中WSC、ADF、NDF含量無(wú)顯著影響。說(shuō)明在在含水量為W2的條件下，添加乳酸菌可以改善青貯飼料的CP含量，且隨著濃度的增加效果更佳，其中W2L3處理青貯品質(zhì)效果最佳。在含水量為W3的條件下，青貯飼料中的CP、WSC的含量隨著乳酸菌添加濃度的增加而增加，DM、ADF和NDF的含量與乳酸菌添加濃度的相關(guān)性不顯著。說(shuō)明在含水量為W3的條件下，無(wú)論是否添加乳酸菌添加劑，青貯飼料均能獲得較好的青貯品質(zhì)，其中W3L3的青貯效果最佳。這與楊杰等［4］、Parvin等［7］、Li和Nishino［8］的研究結(jié)果一致。這可能是由于降低含水量和添加乳酸菌抑制了青貯飼料中的酵母菌、酪酸菌等有害菌的生長(zhǎng)，減少了青貯早期植物呼吸作用對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，更好地保留了青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，從整體上提高了青貯飼料的品質(zhì)。

4 結(jié)論

含水量為W1的多花黑麥草直接青貯，由于水分含量高，易引起酪酸發(fā)酵而導(dǎo)致青貯失敗。通過(guò)晾曬處理，降低原料草的含水量，可以提高青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)，更多地保留青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)成分。含水量為W3的多花黑麥草青貯品質(zhì)優(yōu)于W2。

在含水量為W1的條件下，由于含水量過(guò)高，無(wú)論是否添加乳酸菌，丁酸含量和氨態(tài)氮／總氮均未能達(dá)到優(yōu)質(zhì)青貯的條件，青貯失敗。在含水量為W2的條件下，添加乳酸菌可以提高多花黑麥草的青貯品質(zhì)，且隨著濃度的增加效果更佳。在含水量為W3的條件下，無(wú)論是否添加乳酸菌添加劑，青貯飼料均能獲得較好的青貯品質(zhì)，但添加乳酸菌后效果更佳，且青貯品質(zhì)隨著乳酸菌添加濃度的增加而增加。所有處理中W3L3（含水量65.70%＋107cfu／g鮮樣）的青貯效果最佳。

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