不同燕麥品種在甘肅中部的營養價值及青貯發酵品質綜合評價

琚澤亮，趙桂琴*，柴繼寬，賈志峰，梁國玲

(1.甘肅農業大學草業學院，草業生態系統教育部重點實驗室，甘肅省草業工程實驗室，中-美草地畜牧業可持續發展研究中心，甘肅 蘭州730070；2.青海省畜牧獸醫科學院，青海 西寧 810016)

燕麥(Avenasativa)是甘肅省牧區和半農半牧區重要的飼草料來源之一，廣泛分布于氣候冷涼的甘南州各縣、定西市南部、武威市天祝縣以及祁連山區，種植面積8萬多hm2。燕麥適口性好，消化率高，青刈的燕麥營養豐富，柔嫩多汁，既可直接飼喂家畜，也可調制干草或青貯[1]。但目前這些地區飼草加工機械化程度低，調制干草仍采用自然晾曬的方式，受天氣影響較大，很難獲得優質干草[2]。青貯通過乳酸菌發酵產生乳酸以長期保存青綠飼料，可有效降低飼草營養損失，提高利用效率[3]。楊云貴等[2]對3個燕麥品種不同收獲期分別進行了青貯和青干草調制研究，結果表明，3個燕麥品種在抽穗期、灌漿期和乳熟期的青貯料營養價值均優于青干草。

青貯作為飼草加工的主要方式之一，已在玉米(Zeamays)、小麥(Triticumaestivum)秸稈和紫花苜蓿(Medicagosativa)等飼草料中得到廣泛研究和利用[4-7]，但有關燕麥青貯的研究報道仍較缺乏，難以指導生產實踐。Shao等[8]研究了不同添加劑對燕麥青貯發酵品質的影響，發現葡萄糖添加改善了燕麥青貯的發酵性能；添加山梨酸可抑制梭菌和其他雜菌的活性，刺激同型發酵類乳酸菌活性。琚澤亮等[9]研究了含水量對燕麥及燕麥與箭筈豌豆(Viciasativa)混合青貯發酵品質的影響，發現65%～70%為燕麥青貯發酵的適宜含水量，且與箭筈豌豆混合青貯效果更佳，粗蛋白(crude protein，CP)含量更高，酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)含量降低。葛劍等[10]研究了萎蔫處理和添加劑對裸燕麥青貯飼料發酵品質和營養成分的影響，發現經萎蔫處理的全株裸燕麥青貯飼料感官評價優于鮮貯，能顯著抑制不良發酵，提高青貯飼料營養價值。趙世鋒等[11]研究認為燕麥適宜青貯的時期為乳熟期接近蠟熟期，抽穗期雖然品質較高，但干物質含量低，不利于青貯。Rezende等[12]發現在干物質含量為65%時，燕麥青貯可滿足馬的營養需求。可見，前人對燕麥青貯的研究主要集中在添加劑、原料含水量和收獲時期及飼喂試驗等方面，在不同品種的青貯效果研究方面尚未見報道。

不同品種在同一生產環境甚至同一生育時期產量和品質也有顯著差異[13]，而原料本身的差異是造成青貯品質變化的根本原因[14]。針對我國西北地區草地畜牧業生產的發展現狀，發展以燕麥為支柱產業的集約化草地畜牧業前景廣闊[15]。而燕麥青貯生產規模的日益擴大，對包括品種在內的各個青貯要素的要求也會逐漸提高。因此，本研究擬對7個燕麥主栽品種進行青貯發酵品質的比較分析，探討品種對燕麥青貯發酵品質的影響，篩選適合于當地種植的優質青貯燕麥品種，為燕麥產業的發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省定西市通渭縣華家嶺鄉，坐標為E 105°12′，N 34°55′，海拔2353 m，年均降水量500 mm，年均氣溫3.4 ℃， ≥0 ℃積溫為2530 ℃，無霜期80 d。試驗地土壤全氮含量0.23% 、速效氮含量141.39 mg·kg-1、速效磷含量38.52 mg·kg-1、速效鉀含量136.92 mg·kg-1、土壤pH值7.92、有機質含量4.67%。前茬作物為胡麻(Linumusitatissimum)。

1.2 供試品種

供試燕麥品種：2個皮燕麥品種：隴燕1號(A.sativacv. Longyan No.1，L1)和隴燕3號(A.sativacv. Longyan No.3，L3)，5個裸燕麥品種：定莜7號(A.nudacv. Dinyou No.7，D7)、壩莜9號(A.nudacv. Bayou No.9，B9)、壩莜3號(A.nudacv. Bayou No.3，B3)、白燕2號(A.nudacv. Baiyan No.2，B2)和晉燕17號(A.nudacv. Jinyan No.17，J17)，均由甘肅農業大學草業學院提供。

1.3 試驗設計

采用隨機區組設計，小區面積20 m2(4 m×5 m)，3次重復，小區之間設隔離帶，帶寬50 cm。條播，播種深度4～5 cm，行距20 cm。燕麥均于2015年4月5日播種，皮燕麥播種量為210 kg·hm-2，裸燕麥為150 kg·hm-2。各品種均于乳熟期全區刈割，測定鮮草產量(fresh biomass)后進行青貯調制，青貯60 d后采樣進行測試分析[16]。

1.4 試驗方法

1.4.1原料測試 取20 g鮮樣加入180 mL去離子水于4 ℃冰箱中浸提24 h，4層紗布過濾后采用PHS-3C型數顯酸度計(上海佑科儀器儀表有限公司)測定pH值。采用烘箱干燥法測定干物質(dry matter，DM)含量，稱取200 g青貯樣裝入信封，于105 ℃滅酶15 min，再于65 ℃烘干60 h以上至恒重。烘干樣粉碎后過40目(0.425 mm)篩并用自封袋密封保存，用于常規營養指標測定，測定方法參考《飼料分析及飼料質量檢測技術》[17]。采用凱氏定氮法測定粗蛋白(crude protein，CP)含量；采用蒽酮比色法測定可溶性糖(water soluble carbohydrate，WSC)含量。分別采用MRS培養基(蛋白胨10.0 g，牛肉粉5.0 g，葡萄糖20.0 g，酵母粉4.0 g，乙酸鈉5.0 g，磷酸氫二鉀2.0 g，硫酸鎂0.2 g，檸檬酸三銨2.0 g，硫酸錳0.05 g，吐溫801 mL，瓊脂粉15 g，蒸餾水1 L，pH：6.2±0.2)、普通瓊脂培養基(蛋白胨10.0 g，牛肉膏粉3.0 g，氯化鈉5.0 g，瓊脂15.0 g，蒸餾水1 L，pH：7.3±0.1)和虎紅瓊脂培養基(蛋白胨5.0 g，葡萄糖10.0 g，磷酸二氫鉀1.0 g，孟加拉紅0.033 g，硫酸鎂0.5 g，氯霉素0.1 g，瓊脂18.5 g，pH：6.3±0.1)計數乳酸菌(lactic acid bacteria，LAB)、好氣性細菌(aerobic bacteria)、霉菌(mold)和酵母菌(yeast)[3]。

1.4.2青貯調制 將各小區收獲的燕麥草切短至2～3 cm，混合均勻后稱取3 kg，裝入5 L的聚乙烯塑料桶中，壓實密封后于室溫條件下青貯發酵。60 d后開封取樣，進行營養物質和青貯發酵品質分析。

1.4.3感官評定 采用以嗅覺、結構和色澤為評定指標的德國農業協會(Deutche Lan Dwirtschafts Geseutschaft)評分法，滿分為20分，16～20分為優良，10～15分為尚好，5～9分為中等，0～4分為腐敗，詳見表1[18]。

1.4.4營養成分分析 干物質、粗蛋白和可溶性糖與原料分析方法同；采用Van soest法測定中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)與酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)含量；半纖維素(hemicellulose)=NDF-ADF；采用茂福爐灼燒法測定粗灰分(crude ash，Ash)含量，500 ℃灼燒5 h[19]。

1.4.5發酵品質分析 采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定氨態氮(ammonia nitrogen，AN)含量。取20 g青貯樣加入180 mL去離子水于4 ℃冰箱中浸提24 h，4層紗布過濾后用定性濾紙精濾，獲得青貯浸提液。取其中一部分用酸度計測定pH值；另一部分通過0.22 μm濾膜過濾后，采用安捷倫1260高效液相色譜測定乳酸(lactic acid，LA)、乙酸(acetic acid，AA)、丙酸(propionic acid，PA)及丁酸(butyric acid，BA)含量。色譜條件為：SB-AQ C18色譜柱(4.6 mm×250 mm)；流動相A(甲醇)∶流動相B [0.01 mol·L-1(NH4)2HPO4, pH=2.70]=3∶97，流速1 mL·min-1，進樣量20 μL，檢測波長210 nm，柱溫25 ℃。以上結果按V-Score評分體系進行評分，評分標準見表2，81～100分為優，60～80為一般，<60為差[20]。

表1 青貯飼料質量感官評定標準Table 1 Sensory evaluation standard of silage quality

表2 V-Score 分數分配計算式Table 2 V-Score evaluation for silage

1.5 數據分析

采用Excel 2010對數據進行初步整理，以SPSS 21.0軟件對青貯前后各燕麥品種的測定指標進行單因子ANOVA模型分析，結合Duncan法進行多重比較(P<0.01)。試驗誤差以平均數的標準誤(standard error of mean)表示。

2 結果與分析

2.1 不同品種燕麥青貯前各項指標比較分析

由表3可知，品種對燕麥鮮草產量、pH、主要營養成分及微生物組成的影響顯著。除WSC差異顯著(P<0.05)外，其他指標均達到極顯著(P<0.01)差異水平。L3鮮草產量達45257 kg·hm-2，其次是J17(41748 kg·hm-2)，比最低的D7(35320 kg·hm-2)分別高出28.13%和18.20%。從燕麥植株的pH值可以看出，7個品種均呈酸性，以D7的pH值為最低(5.77)，B9次之(5.86)，極顯著(P<0.01)低于J17(6.10)。

主要營養成分上，7個燕麥品種在乳熟期的DM含量為31.35%～35.36%，適宜青貯。L1(32.61%)和J17(31.35%)的干物質含量顯著(P<0.01)低于其他5個品種。各品種間CP含量差異較大，最高的D7(11.54%)較B3(8.84%)高出30.54%，其次是L3和B2，分別為11.06%和10.45%。7個燕麥品種的WSC含量均占到干物質的17%以上，遠高于青貯要求的最低WSC含量(2.5～3.5%)，是青貯的理想材料。WSC含量以L3(19.59%)和D7(19.51%)為最高，分別比最低的J17(17.52%)高出11.82%和11.36%。

盡管生長在同一環境，各品種植株上附著的微生物組成情況差異卻非常明顯(表3)。總體來說，測定的4種主要微生物類群數量基本符合霉菌<乳酸菌<酵母菌<好氣性細菌的規律。D7的乳酸菌數量顯著(P<0.01)高于其他各品種，達105cfu·g-1，其次是B3和L3；J17則顯著(P<0.01)低于其他各品種。好氣性細菌數量上，二者表現恰好相反，D7顯著(P<0.01)低于其他各品種，J17則最高。L1、L3、B9和B2的好氣性細菌數量差異不顯著。酵母菌以B3為最高，D7為最低，其他品種間差異不顯著。L1、L3、B2和J17的霉菌數量要顯著(P<0.01)高于D7、B9和B3。綜合來看，D7植株表面附著的微生物總量比其他品種略低，但有益于青貯發酵的乳酸菌數量較高；B3和L3植株表面附著的微生物總量較高。

表3 7個燕麥品種的鮮草產量、pH、營養成分及微生物組成Table 3 Fresh biomass, pH, nutrient, and microbial composition of 7 oat varieties before ensiling

注：同行不同大寫字母或小寫字母分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。下同。

Note： The different capital or small letters within the same row are significant differences at 0.05 and 0.01 levels, respectively. The same below.

2.2 不同品種燕麥青貯60 d后的感官評定

7個燕麥品種青貯發酵60 d后，L3和D7的青貯料感官品質明顯優于其他5個品種，有較明顯的芳香味或芳香果味、莖葉結構保持良好，且色澤與原料較為接近，青貯效果優良，為1級滿分(表4)。其次是B3，也為1級，除芳香味較弱外，質地和色澤表現良好。L1和B2色澤呈黃褐色，均得到15分，與莖葉結構保持較差的B9(13分)被評為2級，青貯效果尚好。表現最差的是J17，有微弱的丁酸味，呈黃褐色，且莖葉結構保持較差，得到7分，評為3級，青貯效果中等。

2.3 不同品種燕麥青貯的營養成分比較

7個品種青貯發酵60 d后的常規營養成分見表5。品種間除干物質和半纖維素的差異水平在P<0.05以外，其余各項指標均達到顯著(P<0.01)水平。青貯后各品種的DM含量與青貯前的原料相比略有降低。J17的DM含量最低，為28.81%。 L3和D7的DM含量分別為33.55%和32.29%，顯著(P<0.05)高于B9、B3和J17；L1(30.65%)和B2(31.30%)居中。CP含量與DM含量表現一致，也略有下降，但品種間總體變化不大，仍以L3和D7顯著高于其他各品種。各品種WSC含量與青貯前相比均大幅下降，這與青貯發酵過程中微生物活動有關；B2和D7的WSC含量顯著(P<0.01)高于L1、L3、B9、B3和J17，其中，B2(5.51%)高出J17(4.22%)30.57%。B9和B3的粗灰分含量較高，分別為8.57%和8.49%，顯著高于其他5個品種。

表4 青貯60 d后7個燕麥品種青貯感官評定Table 4 Sensory evaluations of 7 oat varieties after 60 d of ensiling

表5 青貯60 d后7個燕麥品種的營養成分Table 5 Nutrient contents of 7 oat varieties after 60 d ensiling

纖維成分上，B3(55.78%)、L3(54.27%)和D7(52.16%)的NDF含量顯著(P<0.01)高于其他各品種。L3的ADF含量顯著低于B3和D7，半纖維素含量最高。J17的NDF、ADF和半纖維素含量均最低，與B3相比，分別降低了21.85%、27.65%和12.06%。

2.4 不同品種燕麥發酵品質分析

青貯發酵60 d后，7個燕麥品種的發酵品質差異較大(表6)。pH、乳酸、各類揮發性脂肪酸、氨態氮含量及乳酸/乙酸均達到極顯著(P<0.01)差異水平。

從表6中可以看出，發酵后飼草的品質與原料特性緊密相關。發酵后的pH值與青貯前原料上附著的乳酸菌數量存在對應關系，D7的pH值最低(4.13)，其次是L3和B3，分別為4.20和4.21，顯著(P<0.01)低于其他4個品種，J17為最高(4.53)。

乳酸和各類揮發性脂肪酸含量則與pH值對應，D7、L3和B3擁有較高的乳酸含量，較低的揮發性脂肪酸和氨態氮含量，發酵品質良好，尤其是D7，乳酸含量達7.38%，顯著(P<0.01)高于其他各品種，總揮發性脂肪酸和氨態氮含量分別為0.73%和6.60%，顯著(P<0.01)低于除L3以外的其他各品種。B9和J17表現較差，乳酸含量、乳酸/乙酸值顯著(P<0.01)低于其他品種，總揮發性脂肪酸含量和氨態氮含量較高，發酵品質一般。

表6 青貯60 d后7個燕麥品種的發酵品質Table 6 Fermentation quality of 7 oat varieties after 60 d ensiling

7個燕麥品種發酵品質的V-Score評分如表7所示。81～100分的有L3和D7，發酵品質為優，D7 V-Score得分顯著(P<0.01)高于其他各品種。其余5個品種均為60～80分，由高到低依次為B2>B3>L1>B9>J17，發酵品質為一般，這與感官評定結果基本一致。沒有發酵品質差(<60)的品種，可見燕麥是一種比較良好的青貯原料。

表7 青貯60 d后7個燕麥品種發酵品質的V-Score評分Table 7 V-Score evaluations of 7 oat varieties after 60 d ensiling

注：同列不同大寫字母或小寫字母分別表示在 0.05和0.01水平上差異顯著。

Note：The different capital or small letters within the same column are significant differences at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

3 討論

成功獲得優質青貯不僅要求原料含水量適宜，還應有充足的WSC含量。原料含水量過高會引起梭菌發酵，過低則不易壓實，容易引發霉變，而WSC是乳酸菌生長繁殖的底物[20]。研究表明，新鮮材料含水量應控制在55%～65%，WSC含量達到25～35 g·kg-1，是成功青貯的最低條件[18]，而優質青貯的獲得則需要60%～70%的含水量[21]，40 g·kg-1以上的WSC含量[22]。本試驗中，7個燕麥品種在乳熟期收獲時，干物質含量為31.35%～35.36%，WSC含量均超過170 g·kg-1，是優質的青貯原料。當原料WSC含量較低時，一般采用添加糖基質的方式改善青貯發酵條件。Bilal[23]在象草(Pennisetumpurpureum)中按梯度添加了1%、3%和5%的玉米粉，結果表明青貯發酵品質顯著提高，NDF、ADF含量明顯下降。本試驗中，所有品種都青貯成功，未出現腐爛情況，這得益于各品種較高的WSC含量。但發酵60 d后，LA含量除L3和D7外，均在6.0%以下，pH值未降至4.2以下，尤其是J17，感官評定等級和V-Score評分都最低。可能的原因，一是燕麥秸稈的中空結構使得原料壓實效果欠佳，青貯早期桶內空氣殘留較多，好氣性微生物與乳酸菌競爭發酵底物，消耗了部分WSC，無法產生大量的LA以降低pH；二是原料附著的乳酸菌數量有限，不能在短時間內大量繁殖，抑制有害微生物活動，成為優勢菌群。琚澤亮等[24]在燕麥和箭筈豌豆混合青貯中復合添加了玉米粉和乳酸菌制劑，更好地促進了乳酸發酵，降低了pH值。青貯是一個復雜的過程，受多種因素控制，在進行青貯調制時需綜合考慮各種因素才能獲得優質的青貯。

植物葉圍附著或寄生了大量的微生物，它們與植物長期共存，因植物葉表蠟質層及分泌物等的組成不同，不同作物、同一作物不同品種和成熟階段都具有獨特的微生物群落[25]。施清平等[4]在增城研究了10個玉米品種的種植和青貯潛力，發現不同玉米品種葉表面附著的好氣性細菌和酵母菌沒有差異，但乳酸菌和霉菌差異顯著(P<0.05)，對青貯效果影響較大。本試驗也得到了類似的結果各品種間附著的乳酸菌數量差異顯著(P<0.01)，D7高于1×105cfu·g-1，青貯效果最優，pH降至4.13，LA含量占干物質的7.38%，有較明顯的芳香果味，感官評定為1級，V-Score評分為90.48。pH值是反映青貯發酵品質優劣的一個重要指標，一般認為成功青貯的pH應降至4.2以下，pH能否降低與青貯飼料中乳酸菌的數量直接相關[26]。而郭旭生等[27]研究認為，將pH作為不同牧草青貯發酵品質評價的統一標準欠妥，青貯料的pH受牧草種類及不同化學成分的影響。本試驗中，供試燕麥品種的pH值均呈酸性，對青貯發酵有利，雖然青貯完成后除D7外，其余品種的pH≥4.2，但都青貯成功，未發生腐爛霉變，進一步驗證了郭旭生等[27]的觀點。

NDF和ADF是反映飼草纖維品質最主要的指標，ADF與動物消化率呈負相關，是指示飼草能量的關鍵，其含量越低，飼草的消化率越高，飼用價值越高[28]。本試驗供試材料中，B3的ADF含量(35.05%)顯著高于其他各品種；L3的ADF含量比較低(30.51%)，NDF和半纖維素含量最高(54.27%和23.76%)，飼用價值較高。氨態氮含量被廣泛用于衡量青貯品質的好壞，是V-Score評分體系中的主要指標之一，氨態氮含量越大，說明氨基酸和蛋白質分解越多，青貯質量越差[18]。Kaiser等[29]指出，青貯飼草中的氨態氮含量不僅與青貯發酵過程有關，也與飼草種類及飼草的化學成分含量有關，發酵品質好的青貯料氨態氮含量應低于10%。本試驗中，L3和D7的氨態氮含量較低，分別為6.90%和6.60%，其他各品種雖有差異，但均在10%以下，說明飼草中蛋白質沒有大量分解，營養物質保存較好。

4 結論

1)原料本身的差異是造成青貯品質變化的主要原因。不同燕麥品種在同一生產環境、同一生育時期產量和品質不盡相同，在DM、WSC含量和附著乳酸菌數量等方面均有顯著差異。

2)不同品種間青貯發酵品質有顯著差異。定莜7號pH值(4.13)最低，其次是隴燕3號(4.20)；WSC含量以白燕2號(5.51%)最高，定莜7號次之(5.43%)。V-Score評分由高到低依次為D7>L3>B2>B3>L1>B9>J17，D7和L3得分在81～100，發酵品質為優。

3)綜合考慮產量、營養成分和發酵品質，7個品種中，以隴燕3號鮮草產量最高(45257 kg·hm-2)，NDF較高(54.27%)，ADF較低(30.51%)，半纖維素含量最高(23.76%)，發酵品質最佳，適宜作為青貯專用品種在通渭縣及類似地區種植，生產優質青貯料。