天然牧草青貯添加劑研究進展

賈玉山， ， ， ， ，

(1. 內蒙古農業大學草原與資源環境學院，農業部飼草栽培、加工與高效利用重點實驗室， 內蒙古 呼和浩特010019；2. 內蒙古自治區農牧業科學院， 內蒙古 呼和浩特010000)

將天然牧草調制成干草貯藏利用是草原牧區沿襲幾千年的傳統生產習慣，也是目前草原牧區飼草利用的主要方式[1]。徐煒[2]通過對青藏高原牧區的天然牧草研究表明，將天然牧草調制成干草可解決家畜秋冬季日糧不足的問題。周娟娟等[3]研究發現，西藏地區調制干草的質量直接影響當地畜牧業的發展。但是，傳統的干草調制技術會使天然牧草營養成分嚴重流失，飼草料飼用價值大大下降，同時還降低了牧草適口性及家畜的采食量，嚴重制約了牧區畜牧業的發展。Kevin等[4]的研究結果表明，禾本科牧草在枯黃期時，干草粗蛋白(crude protein,CP)含量下降明顯；從抽穗期到成熟期，總纖維含量及中低消化性纖維含量顯著增加，其中木質素含量增加40%，木質素含量的增加使牧草的消化率下降，顯著降低了牧草的有效利用率。

近年來，降低天然牧草調制過程中營養物質的損失，提高干草的轉化利用效率一直是相關管理部門及國內外研究學者探索的熱點，也是當前亟待解決的問題[5]。隨著飼草畜牧業的發展，在廣大牧區得到重視的天然牧草青貯加工技術逐漸替代了傳統干草加工調制技術[6-7]。天然牧草青貯可以緩解我國飼料緊缺的問題，改善飼草的適口性，提高飼草的消化利用率，保存飼草的營養價值，還可以延長飼草料的貯藏時間，提高家畜采食量[8-9]。天然牧草青貯飼料因氣味芳香、柔嫩多汁、適口性好等特點，現已成為國內外奶牛養殖業必不可少的粗飼料之一，也是國內外畜牧產業鏈的一個重要環節[10-13]。目前，國內外對天然牧草青貯的研究主要集中在青貯技術、飼草品質及添加劑等方面。但對天然牧草青貯添加劑的種類、應用效果及應用機理的研究尚不明確，因此，系統的、深入的研究天然牧草青貯添加劑對促進青貯產業發展具有十分重要的意義。

1 天然牧草青貯添加劑的研究現狀

天然牧草青貯后仍有65%～75%的含水量，經青貯調制的天然飼草料的汁液具有酸香味，很受家畜歡迎，既能增強家畜的食欲，還可提高牧草的適口性和消化率[14-16]。天然牧草調制成青貯飼料與天然牧草調制的干草相比，可使其營養成分損失降低15%～20%[17]。孫肖慧等[18]、李海等[19]發現，天然牧草經青貯調制后，其CP含量及可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates,WSC)含量損失低，可較長時間貯存。目前，國外對天然牧草青貯添加劑的研究主要集中在兩個方面：一是能夠抑制青貯飼料中微生物活動的化學添加劑，如無機酸、有機酸等。二是能夠提高青貯過程中乳酸菌附著數量的微生物添加劑，即在青貯過程中人為添加微生物劑(包括菌體、酶等)。美國、英國和德國等紛紛投入大量成本研究青貯添加劑，以期能夠降低青貯成本，提高飼草青貯品質[20]。

我國在天然牧草青貯添加劑領域的研究還剛剛起步，國內對天然牧草青貯添加劑的研究集中在甲酸、乳酸菌、乙酸等對草甸草原及典型草原牧草青貯品質調控及其機理的研究上，旨在通過青貯添加劑補充青貯原料中天然乳酸菌的不足，從而有效改善天然牧草青貯飼料品質，改進天然牧草的貯藏和利用方式，提高牧草的供給水平，促進天然牧草青貯飼料良好發酵，提高青貯的成功率，解決青貯過程中的“三低”問題，進而解決國內春冬季飼料缺乏和營養不足，滿足反芻動物的營養需要，緩解放牧與牧草生長季飼草供應不足之間的矛盾[21-23]。

近十年來，伴隨著我國現代畜牧業的迅速發展，牧草青貯也進一步得到推廣，但由于缺乏對天然牧草青貯發酵的基礎理論和機制的系統研究，導致在實際生產中天然牧草青貯添加劑不能充分發揮作用，使得青貯飼料開發利用率低，其應用也未形成產業化模式。WSC含量、乳酸菌數量及含水量是決定青貯發酵品質好壞的最關鍵因素，更是天然牧草青貯過程中保證青貯料品質好壞的關鍵點[8]。但由于天然草原植物群落組成復雜，鮮草WSC含量與乳酸菌數量少，水分含量低，造成了天然牧草的青貯調制較為困難，青貯飼料品質很難保證[24]。

2 天然牧草青貯添加劑種類及作用

2.1 纖維素酶添加劑

纖維素酶屬于細胞壁降解酶的一種，在飼草青貯中應用廣泛。據記載，十九世紀中葉，德國、法國等國家就開始在青貯飼料中添加纖維素酶來提高其營養價值及品質，纖維素酶在禾草青貯中的使用效果也已經在長期實踐中得到廣泛驗證[25]。近年來，有學者發現，纖維素酶能夠有效改善天然牧草青貯品質。在天然牧草青貯感觀方面，添加纖維素酶的青貯飼料具有柔和的酸香味，整體呈青綠色或黃綠色，莖葉保持原狀，結構表觀緊實；在天然牧草青貯發酵品質方面，添加纖維素酶可以顯著增加CP含量和WSC含量，提高青貯飼料的干物質保存率和消化率，降低酸性洗滌木質素、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)的含量[26]。然而，也有一部分研究表明，天然牧草青貯材料不同，纖維素酶的作用存在差異。張曉慶等[27]研究發現，在麻葉蕁麻(Urticacannabina)青貯飼料中添加纖維素酶，顯著降低了青貯pH值。向尖葉胡枝子(Lespedezadysaroides)、山竹巖黃芪(Hedysarumfruticosum)青貯飼料中添加纖維素酶，氨態氮含量、丁酸含量、ADF含量、NDF含量及pH值顯著降低，粗脂肪(ether extract,EE)、粗灰分、CP含量及乳酸含量顯著升高，并有較濃的醇香氣味，發酵品質較優[28-29]。而侯美玲等[30]、Chen等[31]研究表明，在中間錦雞兒(Caraganaintermedia)青貯中添加不同劑量的纖維素酶，對青貯發酵品質的作用微乎其微。Lin等[32]發現，華北駝絨藜(Ceratoidesarborescens)的發酵品質較差，且使用纖維素酶添加劑后對青貯品質無明顯改善。

天然牧草中可溶性糖含量較低，纖維素酶可將飼草中的纖維素生成葡萄糖和麥芽糖，分解出WSC供乳酸菌發酵[33]。周天榮[34]在草甸草原青貯試驗中通過添加纖維素酶顯著提高了天然牧草青貯的營養物質含量。天然牧草中的NDF和ADF含量下降，可以加快發酵速度，縮短青貯周期[35-36]。王偉等[37]研究表明，添加纖維素酶后，呼倫貝爾草甸草原的青貯飼料品質得到有效改善，青貯飼料的pH值、NDF含量及氨態氮和總氮含量顯著降低，而乳酸、CP、WSC含量顯著升高，加快了青貯發酵速度。侯美玲等[38]研究了纖維素酶對草甸草原牧草青貯品質的影響，試驗表明添加纖維素酶更利于青貯成功，并顯著提高了青貯飼料中的營養物質含量。陳雷等[39]、Mao等[40]和候美玲等[38]研究發現，青貯過程中添加纖維素酶分解了細胞壁，使乳酸菌發酵時有足夠的底物，從而有效地抑制了有害微生物的繁殖，促進了青貯的成功。

2.2 酸制劑

青貯酸制劑一般包括甲酸、丙酸及無機酸等。甲酸作為一種青貯添加劑在國內外被廣泛使用，尤其在法國、英國、美國等國家，甲酸在青貯飼料中發揮著重要的作用[41-42]。甲酸不同于硫酸、鹽酸等污染環境的強腐蝕性無機酸，它是強有機酸，具有較強的還原力，因此在青貯中添加甲酸主要是利用甲酸的強酸性，能夠在青貯發酵初期迅速降低青貯料的pH值，為乳酸菌等有益菌的發酵提供良好的生存環境[25]。另外甲酸的強酸性還可以抑制植物呼吸和發酵過程中不良微生物的發酵作用，如：通過抑制梭菌和大腸桿菌等不良微生物的發酵作用，減少青貯飼料蛋白的分解，降低蛋白損失率，產生較少的氨態氮，較好的保存青貯原料的艷綠色等[25]。另外，甲酸的使用也使青貯料在感官評價方面得分較高，相比較常規青貯，添加甲酸的青貯飼料干物質的損失也較少。

甲酸對青貯發酵的有利作用在以往的研究中已被大量驗證。顧雪瑩等[43]、楊富裕等[44]的研究均表明，在白花草木樨(Meliotusalbus)青貯飼料中添加甲酸可以降低飼草的pH值和氨態氮含量。檸條(C.korshinskii)青貯中添加甲酸可顯著降低其pH值和氨態氮含量[45]。添加甲酸和蔗糖可顯著提高葦狀羊茅(Festucaarundinacea)青貯料的發酵品質，提高其干物質保存率，并降低硝酸鹽含量[46]。天然牧草在青貯發酵過程中易產生腐敗菌及生成丁酸，而甲酸可起到發酵抑制的作用，同時顯著增加了可溶性糖含量，顯著降低了氨態氮含量，有利于提高青貯發酵品質和保存效果[47]。天然牧草青貯中添加甲酸，感官品質得到明顯改善，pH值、氨態氮/總氮顯著低于未添加組[40]。

丙酸添加劑是世界公認的一種經濟實惠、安全有效的礦物質營養強化劑，它自身有效的抗氧菌和霉菌生長均有抑制作用，可抑制黃曲霉素、酵母菌和霉菌[48-49]。Omidi等[50]在天然牧草青貯飼料中添加不同劑量的丙酸后，發現所有處理中乳酸菌含量均顯著增加，青貯飼料的pH值、氨態氮含量顯著降低，表明丙酸可以促進青貯過程中乳酸菌的生成，有效的改善了天然牧草青貯發酵品質[51]。

2.3 乳酸菌劑

乳酸菌是影響青貯發酵的主要菌種，其種類繁多，通常附著于青貯原料表面，是有利于青貯發酵的有益微生物[52-54]。當青貯原料天然乳酸菌不足時，可以通過乳酸菌添加劑擴大其群體數量[55]。乳酸菌制劑能夠在發酵初期為青貯飼料提供充足的乳酸菌種，保證發酵時所需的大量乳酸菌，加速青貯料進入乳酸發酵階段，快速降低pH值，減少梭菌、腐敗菌等有害微生物的滋生，降低蛋白質的損耗，對于生產優質青貯飼料意義重大[39]。張紅梅[56]、邵新慶[57]、玉柱[58]、肖燕子[24]及劉晗璐[59]等研究表明，乳酸菌能夠有效降低內蒙古半干旱山地草原天然混合牧草青貯的pH值，氨態氮含量以及ADF含量，使天然牧草青貯的發酵品質提高。李軍訓等[60]研究表明，在青貯前期加入乳酸菌劑能加快發酵速度、降低青貯飼料中的pH值，有效抑制丙酸、丁酸的生成，改善了天然牧草青貯發酵品質。侯美玲等[38]研究發現，天然牧草青貯過程中添加乳酸菌添加劑，即保證了良好的發酵品質，又保存了天然牧草中的營養價值，綜合甲酸、乳酸菌、乙酸3種添加劑對青貯飼料中微生物的組成和營養成分的影響，添加乳酸菌可得到飼用品質更優的天然牧草。進一步的研究表明，乳酸菌和纖維素酶混合添加不僅提高了青貯飼料中CP和WSC的利用率，還改善了青貯飼料的發酵品質和營養品質，其中，乳酸菌添加劑起到更大的作用[61-62]。王偉等[37]在試驗中發現，添加乳酸菌的天然牧草青貯飼料，CP含量和WSC含量顯著提高。

2.4 無機鹽及其他添加劑

無機鹽添加劑，如Siloguard添加劑，其主要成分為亞硫酸鈉等無機鹽，可以在青貯過程中快速減少青貯容器內的氧氣含量，使其盡快達到厭氧條件，抑制酵母菌和霉菌等好氧微生物的生長，延緩青貯飼料的二次發酵，減少好氧腐敗，提升青貯飼料的品質及有氧穩定性[63]。阮文瀟[64]通過對天然牧草添加蒙藥材添加劑及蒙藥材與乳酸菌混合添加劑的研究表明，其青貯品質均好于添加乳酸菌的效果。但因其藥材成本高，尚不適用于實際生產。

甲醛也是常用的青貯添加劑，能改善青貯品質。Waldo[65]研究表明，加入甲醛能降低青貯飼草的pH值。Sangines等[66]也指出，加入甲醛可顯著降低天然牧草青貯的pH值，增加WSC含量。

3 問題與展望

天然牧草青貯添加劑是青貯研究領域的新軍，國內外研究較少。傳統方法調制天然牧草在技術上的局限性，使得草原地區畜牧業多年來一直受到季節性飼草發展不平衡和年度間飼草發展不平衡的困擾，這嚴重制約了草原地區畜牧業的可持續發展。而天然牧草青貯能夠有效的避免牧草的營養物質流失，保存鮮汁嫩葉，改善飼草的適口性，提高家畜采食量和消化率，有助于解決飼草發展不平衡，促進綠色畜牧業健康發展[38]。盡管在青貯飼料中加入添加劑可有效改善青貯發酵品質，提高飼草的適口性，延長飼草的貯備時間，但對于水分、CP含量及WSC含量相對較少的牧草，其青貯添加劑在其發展過程中的應用仍然存在一定問題。

3.1 天然牧草青貯添加劑的推廣應用少

天然牧草青貯添加劑不僅能夠有效的改善天然牧草青貯飼料的品質、降低青貯成本，還能夠為畜牧業可持續發展提供保障。目前，天然牧草青貯添加劑的應用較少，天然牧草青貯的宣傳和推廣工作仍有待加強。積極推廣天然牧草青貯添加劑的應用技術，提高天然牧草青貯品質，進而提高生產效率和經濟效益勢在必行。深入研究天然牧草青貯調制技術和機理，更加廣泛的應用青貯添加劑，豐富天然牧草青貯添加劑種類，能夠為提供優質草飼料奠定基礎[67]。

3.2 天然牧草青貯專用添加劑的研究

天然牧草群落組成復雜，乳酸菌附著數量少且繁殖緩慢，有害菌容易滋生，青貯原料水分含量低，WSC含量少，屬于調制難度較大的原料。目前，國內關于天然牧草青貯添加劑的研究僅為纖維素酶、乳酸菌及酸等一些常規青貯添加劑，缺少有效的天然牧草青貯專用添加劑[63]。此外，由于一些添加劑的成本較高，不適宜應用在天然牧草青貯實際生產過程中，因此，開發低成本，高回報的青貯添加劑，成為了天然牧草青貯產業的迫切需要。根據天然牧草青貯特性研制專用的添加劑，優化天然牧草青貯添加劑性能，控制生產成本成為今后天然牧草青貯產業發展的關鍵因素。在實際生產中，研究可用的專用添加劑種類及如何選取添加劑，如何擴大天然牧草青貯添加劑的適應性還有待探討，對天然牧草青貯專用添加劑的進一步研究將成為未來天然牧草青貯研究的重要內容。

3.3 天然牧草青貯混合添加劑的研究

目前，乳酸菌等常用的青貯添加劑能夠改善青貯品質，使天然牧草青貯添加劑的發酵品質達到優等水平，但仍有不足與缺陷。將添加劑混合使用能補足單一添加劑的不足與缺陷，使天然牧草青貯發酵品質達到更優的水平，進一步改善天然牧草青貯特性，提高天然牧草青貯利用效率，延長飼草貯備時間，解決牧區畜牧業春冬季飼料營養不足的問題，保證畜牧業健康發展。因此，混合添加劑為今后天然牧草青貯添加劑研制的重要方向。

4 總結

天然牧草青貯添加劑的應用受很多因素影響，不同草地類型、不同牧草種類甚至相同的草地類型下不同的植物群落構成，其青貯添加劑的響應效果都存在很大差異。因此在生產中，青貯添加劑的效益和特點可能無法得到充分發揮，不能通過現有的研究成果來判斷添加劑在天然牧草青貯中的適用性。只有通過結合天然牧草青貯原料，對天草牧草青貯添加劑進行更深層次的研究，篩選出添加劑的合適劑量才能夠更好的開發利用天然牧草青貯飼料，優化天然牧草青貯調制工藝，才能為天然牧草青貯的調制與應用提供理論依據，促進我國天然牧草青貯飼料產業的綜合發展。