苜蓿干燥過程中質量變化規律研究

王坤龍，王千玉，王迪，宋彥軍，劉燕

（1.中國輝山乳業控股有限公司，遼寧沈陽110000；2.內蒙古農業大學生態環境學院，內蒙古呼和浩特010019）

添加劑

苜蓿干燥過程中質量變化規律研究

王坤龍1，王千玉1，王迪1，宋彥軍1，劉燕2

（1.中國輝山乳業控股有限公司，遼寧沈陽110000；2.內蒙古農業大學生態環境學院，內蒙古呼和浩特010019）

為研究苜蓿干草田間干燥過程中含水量及營養成分變化規律，本試驗以“金皇后”紫花苜蓿為試驗原料，測定分析了自然干燥過程中苜蓿含水量、葉莖比及營養物質變化。結果表明：苜蓿干燥過程中，植株含水量呈先快后慢的起伏下降趨勢，莖葉比隨含水量的降低而降低。中度壓扁使苜蓿莖葉干燥速度趨于同步，但夜間葉片返潮程度較大；當植株含水量為40%左右時，葉片開始脫落。刈割后至含水量降到50%過程中，各含水量苜蓿CP、EE含量和相對飼用價值（RFV）降低緩慢，當含水量由50%降到20%過程中，各含水量測定值降低速度加快，在含水量由40%降到30%階段下降明顯。干燥后期，RFV降低速度變緩，CP、EE含量卻有一定幅度的上升。

紫花苜蓿；含水量；營養成分；變化規律

紫花苜蓿（以下簡稱苜蓿）是全球栽培最廣泛的優質豆科牧草，其產量高，再生性強，年可多次刈割，且飼用價值高（張春梅等，2005）。干草是苜蓿生產中主要的加工利用手段，優質苜蓿干草的粗蛋白質含量可達18%以上，其營養價值遠勝于其他同種類型飼料，是家畜非常喜歡采食的一種優質飼草。但目前我國苜蓿生產標準化、規范化和集約化程度低，干草產量和品質遠不能滿足國內草食畜牧業發展的需求（劉玉鳳等，2014）。苜蓿在干燥過程中，伴隨著一系列復雜的生理、生化變化過程，造成營養成分損失，而營養物質的損失程度取決于苜蓿干燥速度的快慢（Edwin等，2003）。研究表明，苜蓿干草調制過程中，干物質損失率為10%～30%，可消化蛋白質損失率達20%～30%（郭江澤，2009）。在實際生產中，由于干草晾曬時間及機械作業時含水量掌握不好，易造成苜蓿干燥時間延長，葉片大量脫落，營養物質損失嚴重，干草質量下降。為探討苜蓿田間干燥過程中含水量及營養成分變化規律，本試驗以“金皇后”紫花苜蓿為試驗材料，測定分析苜蓿田間干燥過程中含水量、葉莖比以及營養成分含量變化，以期為苜蓿干草生產提供理論參考。

1　材料與方法

1.1試驗地點及概況試驗地點位于遼寧省西南部凌海市沈陽茂源草業有限公司徐河作業區，地理位置介于北緯40°48′～41°26′，東經120°42′～121°45′，屬溫帶季風性氣候，雨熱同季。年平均氣溫8.9℃，年平均降水量610 mm，無霜期160～180 d。試驗田地勢平坦，土壤類型屬于砂質壤土。試驗期間天氣晴朗，白天氣溫22～31℃，相對濕度65%～76%，東南風≤3級。

1.2試驗原料與試驗設計

1.2.1試驗原料試驗材料選用“金皇后”紫花苜蓿，材料種植年限為3年，條播播量為18 kg/hm2，刈割期為初花期，平均株高為86 cm。

1.2.2試驗設計為貼近生產，試驗采用自走式割曬機（NEW HOLLAND H8040型）刈割，調節機械壓輥距離，調整為中度壓扁即莖稈被壓扁有縱向裂紋，裂紋小部分分開，無汁液流出，刈割留茬高度為5～8 cm。刈割后在田地自然涼曬，草壟厚度為15 cm左右，寬度為110～120 cm。當苜蓿含水量為35%時進行集攏翻曬。苜蓿在干燥過程中，白天每隔2 h取樣1次，直至苜蓿達到安全含水量（15%）。用微波爐檢測苜蓿含水量，分別在含水量為73%（鮮草）、60%、50%、40%、30%、20%和15%時各取樣1000 g，并將葉片、莖稈分開烘干稱重，3次重復，烘干粉碎后過40目（孔徑0.45 mm）篩，進行營養成分含量測定。

1.3常規營養成分測定方法含水量：參照《飼料分析及飼料質量檢測技術》用烘干法測定（張麗英，2003）；干物質（DM）：利用鼓風干燥箱65℃干燥法冷卻稱重；粗蛋白質（CP）：凱氏定氮儀（FOSS 8400）進行測定；粗脂肪（EE）：FOSS全自動索氏抽提系統測定；中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）：利用纖維測定儀（ST116A型）測定；葉莖比：葉莖比=葉的烘干重/莖的烘干重。相對飼用價值（RFV）計算公式如下（王坤龍，2014）：

式中：DDM為可消化干物質；DMI為干物質采食量；%BW為占動物代謝體重的百分比。

1.4統計分析試驗數據均為3次重復測得的平均值，前期處理利用Microsoft Office Excel 2003軟件進行，數據利用SPASS 17.0軟件進行方差分析，圖利用Sigma Plot10.0軟件進行。

2　結果與分析

2.1苜蓿干燥過程中含水量變化規律從圖1可以看出，苜蓿莖稈初始含水量較葉片高，各部分含水量變化曲線均隨時間呈先快后慢的起伏下降趨勢，刈割后至含水量45%苜蓿水分散失迅速，隨后變慢；中度壓扁后苜蓿莖稈和葉片的干燥速度趨于同步，白天苜蓿含水量逐漸降低，而在夜間苜蓿含水量緩慢增加。在干燥過程中，葉片干燥速度較快，晾曬初期最為明顯，在刈割第2天的18∶00即達到安全含水量，此時植株含水量為30%左右，莖稈含水量接近36%左右，莖葉含水量相差較大，但干燥后期葉片夜間返潮程度嚴重。

圖1　自然干燥過程中苜蓿植株、莖、葉含水量變化曲線

2.2苜蓿干燥過程中葉莖比變化規律由圖2可知，干燥過程中，苜蓿葉莖比的變化曲線整體上隨著植株含水量的降低而降低，且呈先快后慢的起伏下降趨勢。第2天10∶00，葉莖比降低明顯，說明在干燥前期葉片干燥速度明顯快于莖稈。但在第2天18∶00至第3天8∶00葉莖比明顯增加，但植株含水量仍在下降，是因為夜間空氣濕度大，干燥后期葉片吸收空氣中水分，說明葉片返潮現象出現比莖稈早，且較莖稈返潮程度嚴重。

圖2　自然干燥過程中苜蓿葉莖比隨含水量變化曲線

2.3苜蓿干燥過程中粗蛋白質、粗脂肪含量變化規律從圖3可知，在含水量降到20%過程中，CP、EE含量均呈先慢后快的下降趨勢，當含水量由20%降到15%過程中，CP、EE含量均有一定幅度上升。刈割后至含水量降到50%過程中，CP、EE含量降低緩慢，各含水量苜蓿測定值差異不顯著（P＞0.05），當苜蓿含水量由50%降到20%過程中，CP、EE含量降低速度加快，且各含水量苜蓿測定值差異顯著（P＜0.05），在此過程中，含水量由40%降到30%階段，CP、EE含量下降較明顯。試驗結果說明，在苜蓿干燥前期，其CP、EE含量損失較少，CP、EE含量損失多集中在含水量由40%降到30%階段。

圖3　自然干燥過程中不同含水量紫花苜蓿CP、EE含量變化

2.4苜蓿干燥過程中中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量變化規律由圖4可知，隨著苜蓿含水量的降低，NDF、ADF含量逐漸增加，但干燥過程中各含水量測定值變化幅度不同。刈割后至含水量降到50%過程中，NDF、ADF含量增加緩慢，各含水量苜蓿測定值差異不顯著（P＞0.05）。在苜蓿含水量由50%降到20%過程中，隨著含水量的下降，NDF、ADF含量增加明顯，且各含水量苜蓿測定值差異顯著（P＜0.05），在此過程中，含水量由40%降到30%階段，NDF、ADF含量增加較明顯。

圖4　自然干燥過程中不同含水量苜蓿NDF、ADF含量變化

2.5苜蓿干燥過程中RFV值變化規律由圖5可以看出，隨著含水量的降低，RFV值變化曲線呈現慢-快-慢的下降趨勢。刈割后至含水量降到50%過程中，RFV值下降緩慢，且各含水量苜蓿RFV值差異不顯著（P＞0.05）。當苜蓿含水量降到50%后，隨著含水量的下降，各含水量苜蓿RFV值差異顯著（P＜0.05）。在此過程中，含水量由40%降到30%過程中，RFV值降低幅度較大（P＜0.05）。在干燥后期，RFV值降低幅度變小，且差異不顯著（P＞0.05）。

圖5　自然干燥過程中不同含水量苜蓿RFV值變化曲線

3　討論

3.1苜蓿干燥過程中含水量變化規律王坤龍（2014）研究發現，通過壓扁莖稈可顯著加快苜蓿水分散失速度，使干燥時間縮短，且苜蓿干燥速度隨壓扁程度的增大而提高。王常慧等（2004）研究表明，苜蓿晾曬最初階段含水量降低迅速，但干燥速度隨著干燥時間的延長逐漸變緩。本試驗發現，苜蓿在干燥過程中，含水量變化曲線均呈先快后慢的起伏下降趨勢，中度壓扁使苜蓿莖稈和葉片的干燥速度趨于同步，這與上述的研究結果相似。苜蓿在晾曬初始階段，細胞間隙的自由水逐漸散失，干燥速度較快；隨著干燥時間的延長，細胞內的結合水逐漸散失，干燥速度變緩。白天苜蓿含水量逐漸降低，而在夜間苜蓿含水量緩慢增加，在干燥后期，增加程度越加明顯。原因是夜間空氣濕度較大，苜蓿吸水返潮，含水量上升，在干燥后期濕度差越大，含水量上升幅度越大。在晾曬過程中，葉片干燥速度明顯快于莖稈，晾曬初期最為明顯，在刈割第2天的18∶00即達到安全含水量，莖稈的角質層和表皮較厚，水分散失阻礙程度較大，而葉片較薄，利于水分散失，但葉片夜間返潮較嚴重。

3.2苜蓿干燥過程中葉莖比變化規律葉莖比是衡量苜蓿品質的重要指標之一（Lenssen等，2011）。單貴蓮等（2008）研究發現苜蓿葉片的干燥速度是莖稈2～3倍。當莖的含水量還很高時葉片已達到安全含水量，此時機械作業極易造成葉片大量脫落（張杰等，2007）。通過縮短干燥時間，減少機械作業次數，可明顯降低苜蓿葉片的損失（劉景艷等，2013）。本試驗結果表明，葉莖比的變化曲線整體上隨著植株含水量的降低而降低，且呈先快后慢的起伏下降趨勢，是因為苜蓿葉片在干燥前期葉片干燥速度較快，莖稈干燥速度較慢，葉莖比快速降低。而在干燥中后期，葉片干燥速度變緩，莖稈干燥速度快于葉片，葉莖比有所增加。在第2天10∶00，葉莖比降低明顯，說明苜蓿植株含水量為40%左右，葉片開始脫落。但在第2天18∶00至第3天8∶00葉莖比明顯增加，但植株含水量仍在下降，是因為夜間空氣濕度大，使得葉片與莖稈之間連接的部分變得柔韌，因此葉片脫落程度降低，同時開始吸收空氣中水分，說明葉子返潮現象比莖稈早，且較莖稈返潮程度嚴重。

3.3自然干燥過程中苜蓿營養成分變化規律研究表明，苜蓿干燥時間越長，葉片脫落程度越大，營養和能量損失越嚴重（Coblentz等，2013；Xu和Shi，2013）。另外，長時間的日光“漂白”作用也會造成苜蓿可溶性養分大量流失（汪春和車剛，2006）。本試驗結果表明，刈割后至含水量降到50%過程中，CP、EE含量和RFV值降低緩慢，當苜蓿含水量由50%降到20%過程中，CP、EE含量和RFV值降低速度加快，NDF、ADF含量增加較快，尤其在含水量由40%降到30%階段，CP、EE含量和RFV值下降較明顯。是因為在含水量降到50%過程中，細胞大部分并未死亡，仍處于生理活性狀態，可溶性營養物質不易留出，當含水量降到50%以下，大部分細胞死亡，原生質滲透性能提高，可溶性營養物質損失程度逐漸增加。在含水量為35%時，機械摟草作業，也會使部分葉片脫落，造成營養物質的損失。在干燥后期，RFV值降低幅度變小，但CP、EE含量卻有一定幅度的上升。其原因可能是干燥過程中，由于呼吸消耗、酶降解等作用使干物質含量下降，使得CP、EE含量相對升高。

4　小結

本試驗結果表明，苜蓿在干燥過程中，含水量和葉莖比均呈先快后慢的起伏下降趨勢，中度壓扁使苜蓿莖葉干燥速度趨于同步。葉片干燥較快，但夜間返潮現象早，且返潮程度較重，當植株含水量為40%左右，葉片開始脫落。隨著含水量降低，CP、EE含量及RFV值均有不同程度的損失，主要集中在含水量由40%降到30%階段。

[1]郭江澤.苜蓿青干草在調制和貯藏過程中的質量變化規律研究：[碩士學位論文][D].鄭州：河南農業大學，2009.

[2]劉玉鳳，王明利，胡向東，等.美國苜蓿產業發展及其對中國的啟示[J].農業生產展望，2014，8：49～54

[3]劉景艷，劉偉峰，張欣達，等.提高苜蓿莖稈干燥速率的的試驗研究[J].農機化研究，2013，9：194～197

[4]單貴蓮，薛世明，徐柱，等.不同調制方法紫花苜蓿干燥特性及干草質量的研究[J].草業學報，2008，4：102～109.

[5]王坤龍.苜蓿干燥機制與營養物質變化相關性研究：[碩士學位論文][D].呼和浩特：內蒙古農業大學，2014.

[6]王常慧，楊建強，董寬虎，等.不同刈割方式對某些草粉營養價值的影響研究[J].中國生態農業學報，2004，31（3）：140～142.

[7]汪春，車剛.干燥過程對紫花苜蓿粗蛋白含量影響規律的實驗研究[J].農業工程學報，2006，22（9）：225～227.

[8]張春梅，王成章，胡喜峰，等.紫花苜蓿的營養價值及應用研究進展[J].中國飼料，2005，1：15～17.

[9]張麗英.飼料分析及飼料質量檢測技術[M].北京：中學農業大學出版社，2003.

[10]張杰，賈志寬，韓清芳.不同養分對苜蓿莖葉比和鮮干比的影響[J].西北農業學報，2007，4：121～125.

[11]Coblentz W K，Coffey K P，Young A N.Storage characteristics，nutritive value，energy contene，and in vivo digestibility of moist，large rectangular bales of alfalfa or chardgrass hay treated with a propionic acid-based preservative[J]. Journal of Dairy Science，2013，96（4）：2521～2535.

[12]Edwin A A，Greg J S，Phani A，et al.Aerodynamic separation and fractional drying of alfalfa leaves and stems a review and new concept[J].Drying Technology，2003，21（9）：1669～1698.

[13]Lenssen A W，Banfield J D，Cash S D.The influence of trichome density on the drying rate of alfalfa forage[J].Grass and forage science，2011，56（1）：1～9.

[14]Xu W，Shi S L.Effect of different processing methods on the quality of alfalfa hay[J].Journal of Animal and Veterinary Advances，2013，12（6）：689～693.

This experiment was conducted to study the nutrients during the alfalfa hay of drying process in the field.“Gold Express”alfalfa was used as the test material to test the water content，stem-leaf ratio and the nutrient of alfalfa in natural drying process.The results showed that：during the drying process，the moisture content of after alfalfa showed first fast and than slow declined ups and downs.The stem/leaf ratio reduced with the moisture content decreased.Alfalfa stem leaf drying speed synchronized under moderate flattening,but the leaf got damp phenomenon at night，and the degree was heavier.When the water content of the plant was 40%，leaves began to fall off.From cutting to water content of 50%，the content of crude protein（CP），ether extract（EE）and relative feeding value（RFV）reduced slowly.When the water content of plant was from 50%to 20%，the water content reduced fast，the water content decreased significantly in 40%to 30% stage.In the late stage of drying process，the RFV reduced slowly，but the content of CP，EE content had a higher margin.

alfalfa；water content；nutrition；change regulation

S816.5

A

1004-3314（2016）10-0015-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20161005

現代農業國家牧草產業技術體系（CARS-35）