塑料大棚在苜蓿干燥中的應用研究

尹強，賈玉山，閆志堅，王育青*，常春，王志軍，王慧

(1.中國農業科學院草原研究所，國家牧草產業技術體系鄂爾多斯綜合試驗站，農業部鄂爾多斯沙地草原生態環境重點野外

科學觀測試驗站，內蒙古 呼和浩特 010010；2.內蒙古農業大學生態環境學院，內蒙古 呼和浩特 010019)

塑料大棚在苜蓿干燥中的應用研究

尹強1，賈玉山2，閆志堅1，王育青1*，常春1，王志軍2，王慧1

(1.中國農業科學院草原研究所，國家牧草產業技術體系鄂爾多斯綜合試驗站，農業部鄂爾多斯沙地草原生態環境重點野外

科學觀測試驗站，內蒙古 呼和浩特 010010；2.內蒙古農業大學生態環境學院，內蒙古 呼和浩特 010019)

摘要：以黃淮海地區紫花苜蓿為研究材料，利用塑料大棚進行苜蓿干燥試驗研究，探討其干燥效果及其可利用性。結果表明，1)塑料大棚內的氣溫變化范圍為27~46℃，比大棚外高5~13℃,空氣相對濕度變化范圍為16%~52%，比大棚外低9~24個百分點，其對加快苜蓿干燥和營養保存具有明顯的促進作用，適合進行苜蓿干草調制，而且可在一定程度上降低夜間濕度過大及陰雨天氣對干燥的不利影響，進而生產出優質的苜蓿干草；2)苜蓿在壓扁刈割后置于塑料大棚內干燥效果顯著，只需32 h即可將含水量降至15%以下，干燥時間比對照組縮短了48 h，而且營養物質保存較好，CP和TDN含量為18.64%和66.72%，分別比對照組提高了20.73%和11.00%，NDF和ADF含量為41.89%和29.65%，分別比對照組降低了12.60%和17.87%。因此，塑料大棚干燥是一種較為理想的調制優質苜蓿干草的方法，適合在降雨量偏多地區、苜蓿種植面積相對較小的農戶中推廣應用。

關鍵詞：苜蓿；塑料大棚干燥；壓扁；溫濕度；營養成分

DOI：10.11686/cyxb2014335

Yin Q, Jia Y S, Yan Z J, Wang Y Q, Chang C, Wang Z J, Wang H. Plastic covered sheds for drying alfalfa. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(7): 205-211.

尹強, 賈玉山, 閆志堅, 王育青, 常春, 王志軍, 王慧. 塑料大棚在苜蓿干燥中的應用研究. 草業學報, 2015, 24(7): 205-211.

http://cyxb.lzu.edu.cn

收稿日期：2014-08-20；改回日期：2014-10-15

基金項目：“十二五”國家科技支撐計劃課題(2012BAD13B07)，國家牧草產業技術體系項目(CARS-35)和中央級公益性科研院所基本科研業務費專項資金(中國農業科學院草原研究所1610332015006, 1610332014004)資助。

作者簡介：尹強(1984-)，男，內蒙古鄂爾多斯人，助理研究員，博士。E-mail:yinqiang0477@126.com

通訊作者*Corresponding author. E-mail:wyq1960@sohu.com

Abstract:Alfalfa (cv. Suntoryin) was dried in clear plastic covered sheds to investigate the benefits for alfalfa hay production in the Huanghuaihai region. Air temperatures in the plastic covered shed were 27-46℃ higher than the outside temperature (5-13℃); there lative humidity under plastic was 16%-52% lower than that outside indicating that plastic covered sheds could increase alfalfa drying rate, helping to maintain forage value while eliminating the risk of high night humidity and rain. The moisture content of alfalfa dried under plastic was reduced to 15% after 32 hours, 48 hours less than the control. The crude protein and total digestible nutrient contents were 18.64% and 66.72%, 20.73% and 11.00% higher than the control, respectively; neutral detergent fiber and acid detergent fiber contents were 41.89% and 29.65%, 12.60% and 17.87% lower than the control, respectively. Alfalfa dried under plastic dried more quickly and was of higher quality suggesting that the use of plastic covered drying sheds would be advantageous for farmers with relatively small areas of alfalfa who live in high rainfall areas.

Plastic covered sheds for drying alfalfa

YIN Qiang1, JIA Yu-Shan2, YAN Zhi-Jian1, WANG Yu-Qing1*, CHANG Chun1, WANG Zhi-Jun2, WANG Hui1

1.InstituteofGrasslandResearchofCAAS,ErdosComprehensiveResearchStationForageIndustrializationTechnologicalSystemofPRC,ErdosKeyResearchStationforFieldObservationofEcologicalEnvironmentonSandyGrasslandMOAofPRC,Hohhot010010,China; 2.CollegeofEcologyandEnvironmentScience,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot010019,China

Key words: alfalfa; plastic shed drying; flattening; temperature and humidity; nutrient content

近年來，隨著我國舍飼養殖業的興起，牲畜飼養規模逐年擴大，草畜矛盾逐漸凸顯，成為制約我國畜牧業可持續發展的瓶頸，而建植人工草地是解決飼草短缺問題，保證飼草均衡、充足供應的重要途徑。苜蓿(Medicagosativa)作為世界上種植面積最大、經濟價值最高的優質豆科牧草，在現代草業的可持續發展中占據突出的地位[1-3]，是人工草地建植的首選牧草。然而，由于苜蓿在干草調制過程中的營養損失較大，致使其產品質量仍處于較低水平。引起苜蓿營養物質流失的因素很多，包括呼吸作用、機械作業、陽光照射、發熱霉變及雨淋等。研究表明，呼吸作用造成的干物質損失一般為2%~8%[4]，機械作業的葉片損失一般為20%~30%[5]，陽光照射引起的胡蘿卜素損失約為75%[6-7]，而由連續陰雨導致苜蓿發熱霉變的營養物質損失甚至可達50%以上[8]。因此，如何縮短干燥時間、避免遭受雨淋是減少苜蓿營養物質流失，防止干草發霉變質，進而生產出優質干草的關鍵。

在生產實踐中，可通過為苜蓿創造干燥條件，以達到加快苜蓿干燥、減少營養損失的目的，如改變干燥環境的溫濕度、空氣流動速度或減小植株內部水分擴散阻力等，主要包括壓扁莖稈干燥、化學干燥劑干燥及塑料大棚干燥等[9-11]。盡管壓扁莖稈及使用化學干燥劑的干燥效果顯著，但在降雨量偏多的地區仍面臨遭受雨淋的風險，塑料大棚干燥可以較好地解決這一問題。國內外關于塑料大棚干燥的報道相對較少，辻久郎和肖文一[12]針對日本西南溫暖多雨地區的干草生產，提出一種利用太陽能而隨時調制干草的方法，即利用塑料大棚的干燥設備。楊洪才[13]的試驗結果表明，當秋季晴天氣溫為15~25℃時，塑料大棚內溫度可上升12~22℃，熱空氣溫度可達到27~47℃。崔日順等[14]利用塑料大棚調制苜蓿干草的試驗研究得出，在干燥期間，塑料大棚內最高溫度和濕度分別為52℃和69%，最低溫度和濕度分別為21℃和21%。與自然干燥相比，塑料大棚干燥的干草含葉較多，顏色綠，有芳香味，粗蛋白含量提高了14.97%，其他營養成分含量有不同程度的提高。

本研究以“三得利”紫花苜蓿品種為試驗原料，通過對塑料大棚的干燥條件、干燥時間及干燥效果等的研究，探討適合降雨量偏多地區小農戶種植苜蓿的干草調制技術條件，為解決當地苜蓿干草生產中存在的關鍵問題提供可借鑒的理論依據和技術支持。

1材料與方法

1.1　試驗設計

試驗紫花苜蓿品種為“三得利”，取自山東省膠州市膠萊鎮青島農業大學試驗基地。隨機選取生長狀況良好的苜蓿地(單茬鮮草每hm2產量約為14.25 t)，于2011年7月4日上午9:00使用壓扁割草機(型號為FC202R)刈割處于初花期的苜蓿，留茬高度5~6 cm，通過調節機械參數將刈割苜蓿分為未壓扁和壓扁兩部分。刈割后苜蓿分別置于苜蓿地和塑料大棚中進行干燥，草條厚度約為15 cm，寬度約為50 cm，每天上午人工翻曬1次。試驗所用的塑料大棚是規格為10 m×5 m×2 m的簡易塑料大棚，試驗地通風條件良好，地表土壤稍潤。具體試驗設計如表1。

表1　苜蓿干草調制試驗設計

苜蓿在干燥過程中，分別于每天7:00至21:00每隔2 h對塑料大棚內外的溫濕度進行測定，每隔4 h取樣1次進行含水量的測定，干草含水量約為15%時停止測定；每天于19:00取樣1次進行苜蓿營養成分的測定。每次采集的干草樣品重量約為500 g，重復3次。

1.2　測定指標及方法

測定的主要指標為氣溫、空氣相對濕度、苜蓿含水量、粗蛋白(crude protein, CP)、粗灰分(crude ash, CA)、粗脂肪(ether extract, EE)、粗纖維(crude fiber, CF)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)、鈣(Ca)、磷(P)及胡蘿卜素(carotene)，計算指標為干物質(dry matter, DM)、無氮浸出物(nitrogen free extract, NFE)和總消化營養成分(total digestible nutrient, TDN)。

氣溫和空氣相對濕度利用干濕球溫度計(BKW7-ZD20094)測定；苜蓿含水量、DM、 CA和EE的測定參照楊勝[15]主編的《飼料分析及飼料質量檢測技術》，即含水量采用減重法進行測定，DM通過含水量計算，CA采用GB6439-92燃燒法測定，EE采用索氏脂肪提取法測定；CP利用FOSS Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀進行測定，CF、NDF和ADF利用FOSS Fibertec 2010全自動纖維分析系統進行測定；Ca含量采用乙二胺四乙酸鈉(EDTA)絡合滴定法測定，P含量采用鉬黃比色法測定[16]；胡蘿卜素含量采用紙層析法測定。

無氮浸出物(NFE)的計算方法為：NFE(%)=1-(CP%+CF%+CA%+EE%)

總消化營養成分(TDN)采用修奈達氏(SCHNEDER)方法，計算公式為：

TDN(%)=200.8-1.182×(CP%)-2.616×(CF%)-0.949×(NFE%)

1.3　數據分析

應用Microsoft Excel 2003軟件進行數據前期處理和圖表制作，應用SAS 9.0軟件進行數據的方差分析。

2結果與分析

2.1　塑料大棚內外的溫濕度差異

苜蓿干燥期間，試驗地的天氣狀況分別為：晴、晴轉多云、多云轉陰和多云轉晴。對塑料大棚內外溫濕度的測定，得出其變化曲線(圖1、圖2)。

圖1　苜蓿在干燥過程中塑料大棚內外的溫度變化曲線Fig.1　The change curve of temperature both inside and outside of plastic shed in drying process of alfalfa

圖2　苜蓿在干燥過程中塑料大棚內外的空氣相對濕度變化曲線Fig.2　The change curve of air relative humidity both inside and outside of plastic shed in drying process of alfalfa

苜蓿在干燥過程中，隨著晝夜的更替及天氣的變化，試驗地田間和塑料大棚內的溫濕度變化均表現為白天氣溫升高，濕度降低，夜間氣溫下降，濕度增加；第3天由于天氣的原因，氣溫較低，濕度較大，同時晝夜的溫濕度變化較小。由圖1可看出，苜蓿干燥期間塑料大棚內外的氣溫差異較大，大棚外氣溫的變化范圍為22~33℃，平均氣溫26.6℃；而大棚內氣溫的變化范圍為27~46℃，平均氣溫34.5℃，晝夜氣溫均顯著高于大棚外氣溫(P<0.05)，晴天時一般在中午13:00時大棚內氣溫最高，在凌晨5:00時最低。由圖2可得，大棚外空氣相對濕度的變化范圍為25%~76%，平均相對濕度53.7%；而大棚內空氣相對濕度變化范圍為16%~52%，平均相對濕度37.8%，晝夜空氣濕度均顯著低于大棚外空氣濕度(P<0.05)，晴天時一般在中午13:00時大棚內空氣濕度最低，在凌晨5:00時最高。因此，相比較而言，塑料大棚內的氣溫更高，比大棚外高5~13℃，而空氣相對濕度更低，比大棚外低9~24個百分點，而且受晝夜變化和天氣的影響較小，適合進行苜蓿干草調制，對苜蓿干燥和營養保存具有積極的促進作用。

2.2　不同干燥處理對苜蓿干燥速率的影響

通過對不同干燥處理的苜蓿樣品在干燥過程中含水量的監測，得到各處理苜蓿含水量的變化曲線(圖3)。

圖3　不同干燥處理苜蓿在自然干燥過程中的含水量變化曲線Fig.3　The change curve of moisture content of alfalfa with different drying treatment in the natural drying process

苜蓿在自然干燥過程中，其含水量變化呈起伏下降趨勢，在白天總體呈遞減趨勢，為苜蓿的干燥過程，而在夜間總體呈遞增趨勢，為苜蓿的吸潮過程。其主要原因是白天太陽輻射強烈，氣溫較高，空氣濕度較小，風速較大，苜蓿植株體內水分向大氣中擴散，含水量逐漸下降；而夜間由于沒有太陽輻射，氣溫較低，空氣濕度較大，風速較小，大氣水分向苜蓿體內遷移，苜蓿含水量逐漸上升。

從圖3可以看出，經不同干燥處理的苜蓿干燥速率之間也存在較大差異。總的來看，壓扁苜蓿的干燥速率顯著大于未壓扁苜蓿(P<0.05)，塑料大棚內干燥的苜蓿干燥速率顯著大于田間自然干燥的苜蓿(P<0.05)。此外，田間自然干燥的處理(A1和A2)受晝夜變化和天氣的影響較大，在夜間和陰雨天氣容易發生嚴重的吸潮現象，苜蓿含水量迅速上升，在干燥過程中由吸潮引起的含水量增加值最大時可達近20個百分點，嚴重阻礙了苜蓿的干燥進程，同時造成了營養物質的大量流失；而塑料大棚干燥處理B1和B2受其影響較小，干燥過程中由吸潮引起的含水量增加值最大時也不超過10個百分點，促進了苜蓿的干燥進程。各處理苜蓿干燥速率的大小順序依次為：B2>B1>A2>A1，其中B2的干燥速率最快，只需要32 h即可將苜蓿含水量降至15%以下，比對照組A1縮短近48 h，大大縮短了干燥時間。因此，從加快苜蓿干燥進程的角度來看，塑料大棚干燥可顯著提高其干燥速率，縮短干燥時間，并可在一定程度上降低夜間濕度過大及陰雨天氣對干燥的不利影響。

2.3　不同干燥處理對苜蓿營養成分的影響

苜蓿干草品質的優劣取決于其營養物質的保存情況，如何減少干燥過程中營養物質的流失是獲得優質干草的關鍵。測定苜蓿干燥處理后的營養成分含量如表2。

由表2可以看出，苜蓿的各營養成分含量在干燥前后均發生了顯著的變化(P<0.05)。當苜蓿的含水量降至14%~15%時，與原樣相比，CP、TDN和胡蘿卜素等營養成分含量顯著降低(P<0.05)，纖維類物質顯著增加(P<0.05)。不同干燥處理組中，各營養指標也存在不同程度的差異，其中B2的CP、EE、P、NFE和TDN含量最高，分別為18.64%，5.42%，0.214%，39.73%和66.98%；A2的Ca、胡蘿卜素含量最高，為1.025%和36.90 mg/kg；B2的CA、CF、NDF和ADF均為最低，分別為7.89%，28.32%，41.89%和29.65%。因此，B2是各處理中營養價值最高的組，與其他處理組差異顯著(P<0.05)，其次為B1和A2；與對照組A1相比，B2的CP和TDN含量分別提高了20.73%和11.00%，CF、NDF和ADF含量分別降低了13.79%，12.60%和17.87%。以上結果表明，塑料大棚干燥對苜蓿營養物質的保存好于自然干燥，主要原因是其不僅大大加快了苜蓿的干燥速率，而且可以防止露水對營養成分的淋溶作用，減少了干燥過程中營養物質的流失，營養物質保存較好；此外，經壓扁處理的苜蓿由于干燥速率大大快于未壓扁苜蓿，干燥過程中的營養物質損失也明顯少于未壓扁苜蓿。

表2　不同干燥處理苜蓿在干燥后的營養成分含量

注：1.表中出現的“原樣”指刈割后未進行干燥的苜蓿新鮮樣品；2.表中數據為3次重復測得數據的平均值，同列數據后標注不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note: 1.Original sample in Table means fresh sample of alfalfa before drying. 2.Data in Table are the mean value of three samples, data followed by different letters in a same column indicate significant difference at 0.05 level.

然而，從表中還可以得出，僅從胡蘿卜素含量來看，壓扁苜蓿高于未壓扁苜蓿，自然干燥苜蓿高于塑料大棚干燥苜蓿，其原因可能是導致胡蘿卜素分解的主要是太陽直射引起的光化學作用，由于壓扁處理可大大縮短干燥時間，因而胡蘿卜素分解相對較少，而使用塑料大棚干燥雖也可縮短干燥時間，但也在一定程度上增強了太陽輻射強度，促進了胡蘿卜素的進一步分解，因而胡蘿卜素含量相對較低。

3討論

3.1　苜蓿干草調制工藝條件的探討

由于苜蓿在干燥過程中莖的干燥速率遠遠慢于葉片、嫩枝和花序，直接導致大量的葉片、嫩枝和花序等營養豐富的部分在機械作業時損失掉。研究表明，苜蓿在干燥過程中因葉片脫落導致的營養損失達到15%~20%，而當苜蓿葉片損失為12%時，其蛋白質的損失約占總蛋白質含量的40%[17]。采用機械壓扁處理可有效加快苜蓿莖稈干燥速率，使苜蓿莖、葉的干燥速率盡可能保持同步[18-20]。崔日順等[14]通過對塑料大棚干燥的試驗研究得出，使用塑料大棚干燥可大大提高苜蓿干燥速率，進一步保存營養物質，與自然干燥相比，塑料大棚干燥的苜蓿干草所含葉片較多，顏色綠，有芳香味，CP、TDN和胡蘿卜素含量分別提高了14.97%，4.81%和2.56%，但CF含量僅下降了1.17%。

本試驗結果表明,塑料大棚干燥+壓扁的處理不僅可大大縮短干燥時間，提高干燥速率，而且可在一定程度上降低夜間濕度過大及陰雨天氣對干燥的不利影響，可生產出優質的苜蓿干草，與對照組相比，干燥時間縮短了48 h，CP和TDN含量分別提高了20.73%和11.00%，CF、NDF和ADF含量分別降低了13.79%，12.60%和17.87%。因此，該處理的苜蓿干燥效果較好，是較為理想的調制優質苜蓿干草的方法，適合在降雨量偏多、苜蓿種植面積相對較小的農戶中推廣應用。

3.2　塑料大棚干燥效益分析

本試驗在青島地區進行，苜蓿刈割由機械完成，翻曬由人工完成，因而與自然干燥相比，增加了塑料大棚成本和一定的勞動力成本，但同時節省了部分機械使用成本。試驗所用的大棚為竹木結構的簡易塑料大棚，使用竹片、粗竹竿、塑料薄膜和鐵絲等原材料制作而成，規格為10 m×5 m×2 m，面積為50 m2，按照當時當地材料價格，大棚總成本約為460元。

苜蓿蛋白質含量的高低是決定苜蓿銷售價位的重要質量指標，按照國內當時當地的行情，蛋白質含量為18%的苜蓿草捆售價為1800元/t，蛋白質含量每降低1個百分點，干草價格相應降低100元/t。苜蓿在壓扁使用塑料大棚干燥后，CP含量可達18.64%，比田間直接干燥提高了3.2個百分點，可達到二級干草的標準。若按照每年每hm2產苜蓿干草14.25 t計算的話，相當于每hm2比原來多獲利4560元。

使用塑料大棚調制苜蓿干草時，需根據天氣狀況選擇轉移牧草的具體時間。一般情況下，先將苜蓿的含水量預干到40%左右時再轉移到塑料大棚進行后續干燥。若將含水量40%的苜蓿轉移到大棚進行干燥，堆積高度一般為1 m，在不太壓緊的情況下，每m2可堆放30 kg，因而該大棚每次總堆放量可達1500 kg，相當于每次可調制含水量為80%的鮮草約4500 kg，可制成含水量為20%的干草約1125 kg。在青島地區，若按每年生產5茬苜蓿計算，一個大棚每年可生產干草5625 kg，因而由干草品質的提高可多獲利1800元。由于試驗用塑料大棚較為簡易，使用壽命應在1年左右。若只按使用1年計算，除去大棚總成本460元，使用塑料大棚生產相同產量的苜蓿干草，每個大棚每年可比自然干燥多獲利1340元。重要的是，塑料大棚干燥還可防止雨水、露水淋溶，適宜在多雨潮濕的地區使用，能夠降低雨淋帶來的風險。在生產實踐中，可在塑料大棚內安裝排風機，促進棚內空氣的流通，可進一步提高苜蓿干燥速率，并防止干草發熱霉變。

試驗用塑料大棚為簡易竹木結構塑料大棚，雖然取材方便、造價低、建造容易，但存在使用壽命短、抗風載性能差、作業不夠方便等弊端，其結構還有待進一步改進。

4結論

塑料大棚內的氣溫比大棚外高5~13℃，而空氣相對濕度比大棚外低9~24個百分點，因而塑料大棚對加快苜蓿干燥和營養保存具有明顯的促進作用，而且可在一定程度上降低夜間濕度過大及陰雨天氣對干燥的不利影響，進而生產出優質的苜蓿干草。

苜蓿在壓扁刈割后置于塑料大棚內干燥效果顯著，干燥時間大大縮短，營養物質保存較好，與對照組相比，干燥時間縮短了48 h，CP和TDN含量分別提高了20.73%和11.00%，NDF和ADF含量分別降低了12.60%和17.87%，是一種較為理想的調制優質苜蓿干草的方法。

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