添加劑對不同茬次混播苜蓿青貯營養品質和發酵特性的影響

秦偉娜，焦 婷，雷趙民，李 飛，冉 福，李雄雄，高雪梅，趙生國

（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 / 中–美草地畜牧業可持續發展研究中心，甘肅 蘭州 730070；2. 甘肅農業大學動物科學技術學院，甘肅 蘭州 730070；3. 蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020）

隨著我國畜牧業的發展和農業產業結構的調整，常規飼料已經遠遠不能滿足畜牧業發展的需要，草畜矛盾日漸凸顯[1]，飼草料季節性供應短缺與供應不均衡的問題已經成為影響畜牧業可持續發展的關鍵因素[2]。紫花苜蓿(Medicago sativa)因適口性好、營養豐富、抗逆性強等特點[3]，已成為重要的青貯飼料的重要來源之一。但其適宜的收獲期短、干草制作易受天氣的影響以及制作過程中營養損失嚴重等問題，嚴重制約著養殖業的產業化發展[4]。

青貯作為反芻動物重要的飼料來源，如何最大程度地保存青貯飼料的營養價值并提高家畜的生產性能一直是廣大學者們研究的熱點，青貯添加劑的出現為這一熱點問題迎來了機遇[5-6]。近幾十年來，國內外對于添加劑在牧草青貯中的使用進行了大量的探究，理論上根據青貯效果可將添加劑分為發酵抑制型添加劑(抑制甲酸、乙酸、丙酸)和發酵促進型添加劑(乳酸菌、酶制劑、糖類、綠汁發酵液等)兩大類，其中發酵促進型添加劑是近年來國內的研究熱點。發酵促進劑主要是通過增強乳酸菌(lactic acid bacteria)的活動來產生更多的乳酸，使青貯料的pH 迅速下降并達到成功青貯的目的[7]。相關研究證實乳酸菌對青貯發酵過程中抑制有害微生物、提高有益菌活性及改善發酵品質等方面有明顯促進作用[8-10]。隨著市場添加劑種類的增多，學者們對添加劑的研究也越來越深入，添加劑青貯在草產品加工業和養殖業方面達成了廣泛的共識及應用，魏曉斌等[11]研究得出，添加乳酸菌和纖維素酶可改善苜蓿青貯發酵品質，乳酸菌和纖維素酶組合效果最佳。曹蕾等[12]分別添加葡萄糖、果糖、果渣對紫花苜蓿進行90 d 青貯，結果表明添加葡萄糖對提高紫花苜蓿拉伸膜裹包青貯品質效果較好。王木川等[13]針對添加劑和青貯密度兩個因素設計試驗，研究表明添加劑對苜蓿青貯品質有顯著影響。因此，本研究旨在研究不同添加劑對苜蓿青貯品質的影響，選擇生產中廣泛適宜的添加劑。

牧草刈割茬次可影響牧草的產量、品質和再生能力，隨著紫花苜蓿刈割茬次的遞增，蛋白質、礦質元素含量逐漸降低，而纖維素含量則逐漸升高[14]。研究表明，第1 茬苜蓿因為充分積累了根部養分，并且生長時間較長，所以生物量明顯高于后茬[15]。刈割茬次對苜蓿粗蛋白的影響表現為第1 茬 ＞ 第2 茬 ＞第3 茬[16]。可見目前很少將不同茬次和添加劑結合起來研究紫花苜蓿青貯品質，為此，通過研究5 種添加劑對3 個不同刈割茬次苜蓿青貯品質的影響，以期篩選出混播苜蓿最優青貯添加劑和青貯品質最佳的茬次，為苜蓿刈割及長期青貯保存提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于甘肅省張掖市民樂縣華瑞農業有限公司苜蓿種植基地開展，地理位置100°73′ E、38°66′ N。該地平均海拔1 474 m，年平均氣溫4.1 ℃，年平均降水量113～120 mm，蒸發量2 047 mm，日照時數3 085 h，無霜期138～179 d，具有日照時間長、晝夜溫差大的特點。

1.2 試驗材料

1.2.1 青貯原料

試驗所用紫花苜蓿3010 (Medicago sativa ‘3010’)和金皇后(Medicago sativa ‘Golden queen’)均來自甘肅華瑞農業股份有限公司，金皇后和紫花苜蓿3010 以4 ： 1 比例混播。不同茬次均采用機械收割，共收割3 茬，2017 年6 月11 日進行第1 茬刈割；第2 茬于7 月27 日刈割；第3 茬于10 月12 日刈割。刈割的苜蓿水分低于65%時，鍘短至2～5 cm 長進行桶裝青貯，青貯桶系容積為20 L 的帶螺旋蓋工業用塑料桶。

1.2.2 青貯添加劑

試驗所用青貯添加劑為Sila-Max (混合型乳酸菌制劑，購自美國瑞科公司，主要成分是植物乳酸桿菌發酵產物、乳酸片球菌發酵產物、純化纖維素酶、低聚糖)、Sila-Mix (混合型乳酸菌制劑，購自美國瑞科公司，主要成分是植物乳酸菌、乳酸片球菌、硅酸鈣以及黑曲霉)、亞芯生物、百奧民、臺灣鮮得利(后3 種青貯添加劑為張掖華瑞農業公司自有)。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

試驗采用茬次和添加劑雙因子交互設計，對不同茬次(第1 茬、第2 茬、第3 茬)混播苜蓿進行不同添加劑(Sila-Max、Sila-Mix、亞芯生物、百奧民、臺灣鮮得利)處理下青貯試驗，以不添加任何添加劑作為對照組(CK)，即試驗每茬次共6 個處理，3 茬次共18 個處理，每個處理6 次重復，研究不同添加劑對不同茬次混播苜蓿青貯品質的影響。

1.3.2 青貯方法

不同茬次苜蓿粉碎后，按照各添加劑使用說明，按比例均勻噴灑于相應重量的苜蓿中，后緊實地裝填入20 L 青貯桶，邊裝填邊壓實，裝滿后用多層封口膜密封保存，裝填后的桶重約13 kg。經過60 d青貯發酵，稱重后開桶取樣，取樣時將桶中物料倒出，混合均勻后采用多點隨機取樣，每個重復約取1.5 kg 樣品，真空包裝帶回實驗室測定各處理青貯苜蓿品質。

1.3.3 測定方法

將所取樣品的3 個重復于65～70 ℃條件下烘干測定干物質(dry matter, DM)含量，并粉碎過0.45 mm篩。粗蛋白質(crude protein, CP)、中性洗滌不溶蛋白(neutral detergent insoluble protein, NDIP)、酸 性 洗滌 不 溶 蛋 白(acid detergent insoluble protein, ADIP)、可 溶 性 粗蛋 白(soluble protein, SP)、中性 洗 滌 纖 維(neutral detergent fiber, NDF)、酸 性 洗 滌 纖 維(acid detergent fiber, ADF)、粗灰分(crude ash, Ash)、水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates, WSC)、單糖(monosaccharide, ESC)、鈣(Ca)、磷(P)、鉀(K)含量均寄送于北京Foss 公司進行NIR 近紅外光譜掃描測定。取另外3 個重復用于發酵指標的測定，pH 用酸度計測定，乳酸(lactic acid, LA)、乙酸(acetic acid, AA)等使用安捷倫(Agilent1100)液相色譜儀測定[17]，48 h干物質消化率(dry matter digestibility, DMD)和48 h中性洗滌纖維消化率(acid detergent fiber digestibility,NDFD)采用體外產氣法測定[18]。

1.4 灰色關聯度分析

根據灰色系統理論，將不同添加劑處理紫花苜蓿的各指標作為一個灰色系統，對不同處理的青貯苜蓿營養品質進行綜合分析[19]。

首先，確定參考數列。以各指標的最理想值構成參考數列：X0(k) = {X0(1)，X0(2)，X0(3)，···，X0(n)}，各 指標 的測 定 值為 比 較數 列：Xi(k) = {Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，···，Xi(n)}，其中k = 1，2，3，···，n(n 為測定指標數，此處為18)，i = 1，2，3，···，m(m 為添加劑種類數，此處為6)。其次指標的無量綱化。用Xi′(k) =Xi(k)/X0(k)對各指標原始數據進行無量綱化處理。然后計算比較數列Xi與參考數列X0各對應點的絕對差值。△i(k) = |X0(k)－Xi(k)|，此處△i(k)為第i 添加劑青貯苜蓿的指標測定值Xi與理想值X0在第k 個指標上的絕對差值，則理想數列X0和比較數列Xi在k 點的關聯系數εi(k)：

式 中：min min|X0(k)?Xi(k)|為 二 級 最 小 差；max max|X0(k)?Xi(k)|為二級最大差； ρ為分辨系數，本研究中取ρ為0.5，視為同等重要[20]。

最后，計算等權關聯度、加權關聯度。

求出關聯度后，按照關聯度由大到小進行排序，關聯度越大，則說明比較數列越接近參考數列，綜合營養指標越優。

1.5 數據分析

數據分析和圖表制作分別由IBM SPSS statistics 19.0 和Microsoft Excel 2010 完成，數據均以“均值 ±標準誤”表示，通過一般線性模型對茬次和添加劑進行雙因素方差分析(Two-way ANOVA)，并用LSD法對各項指標進行多重比較(P ＜ 0.05)。

2 結果與分析

2.1 添加劑對不同茬次混播苜蓿青貯品質的影響

2.1.1 蛋白類成分的變化

隨著刈割茬次的增加，青貯苜蓿CP 含量先上升后下降，而可溶性蛋白/總蛋白(soluble protein/total protein, SP/CP)含量呈下降趨勢 (表1)，NDIP 含量顯著上升(P ＜ 0.05)，茬次對上述3 個指標影響達極顯著水平(P ＜ 0.01)；茬次和添加劑的交互作用對SP/CP 和ADIP 含 量 也 存 在 極 顯 著 影 響(P ＜ 0.01)。相同茬次不同添加劑處理下，第1 茬亞芯生物處理下青貯苜蓿CP 含量最高(23.91%)，顯著高于Sila-Max 和Sila-Mix 組(P ＜ 0.05)，并 且 較 對 照 組 提 高1.00%；第2 茬對照組CP 含量最高(27.33%)，與臺灣鮮得利和Sila-Mix 處理差異不顯著(P ＞ 0.05)，顯著高于其他處理(P ＜ 0.05)；第3 茬百奧明處理下最高(23.36%)，但各處理間差異不顯著(P ＞ 0.05)。第1 茬百奧明處理下SP/CP 含量最高(66.01%)，但與對照組差異不顯著(P ＞ 0.05)；添加劑對SP/CP 含量有極顯著影響(P ＜ 0.01)。各茬次臺灣鮮得利處理下青貯苜蓿的NDIP 含量均最高，僅第1 茬次顯著高于Sila-Max 和Sila-Mix 組，第2 茬次、第3 茬次與其他處理間均無顯著差異(P ＞ 0.05)。

2.1.2 粗灰分及纖維類成分的變化

茬次、添加劑以及二者的交互作用對青貯苜蓿DM 含量均有極顯著影響(P ＜ 0.01) (表2)。隨著茬次的遞增會積累DM，所以第3 茬的DM 含量顯著高于其他茬次(P ＜ 0.05)；Ash 含量隨著茬次的遞增呈先上升后下降的趨勢；ADF 和NDF 含量則總體呈現逐漸降低的規律。相同茬次不同添加劑處理下，第1 茬DM 含量在百奧明處理最高(41.83%)，各添加劑間差異不顯著(P ＞ 0.05)；第2 茬DM 含量在Sila-Mix 處理最高(47.10%)，與其他處理間差異顯著(P ＜ 0.05)；第3 茬DM 含量在Sila-Max 處理最高(65.78%)，各添加劑間差異不顯著(P ＞ 0.05)。第1 茬亞芯生物處理下Ash 含量最高(11.19%)，Sila-Max處理下Ash 含量最低(9.52%)，第2 茬亞芯生物處理下Ash 含量最高(11.52%)，第3 茬百奧明處理下Ash含量最高(8.37%)，兩茬均為Sila-Mix 最低，且各添加劑處理間無顯著差異(P ＞ 0.05)。ADF 和NDF 含量則在第1 茬亞芯生物處理下最低(32.63%、40.44%)，與對照相比分別降低了1.69%和1.41%(P ＞ 0.05)；第2 茬的Sila-Mix 處理下ADF 和NDF 含量均顯著低于其他處理(P ＜ 0.05)；第3 茬的Sila-Mix 處理下ADF 和NDF 含量均最高，但各添加劑處理間無顯著差異(P ＞ 0.05)。

2.1.3 碳水化合物和礦物質成分的變化

茬次對WSC、ESC 以及Ca、P、K 含量均有極顯著影響(P ＜ 0.01) (表3)。WSC、ESC 含量均隨著茬次的遞增呈先下降后上升的趨勢，即表現為第3 茬 ＞第1 茬 ＞ 第2 茬。不同添加劑處理下，第1 茬亞芯生物處理下WSC 含量最高，顯著高于對照組(P ＜0.05)；第2、3 茬百奧明處理下WSC 含量均最高，第2 茬各添加劑處理間無顯著差異(P ＞ 0.05)，第3 茬百奧明WSC 含量與對照組間差異不顯著(P ＞ 0.05)；添加劑對WSC 含量有顯著影響(P ＜ 0.05)。ESC 含量在第1 和第3 茬百奧明處理下最高，但與對照組相比差異不顯著(P ＞ 0.05)；第2 茬以Sila-Mix 最高，不同添加劑處理間無顯著差異(P ＞ 0.05)。第2 茬和第3 茬Ca 含量顯著高于第1 茬(P ＜ 0.05)，不同添加劑對Ca 含量無顯著影響(P ＞ 0.05)。第1 茬亞芯生物和第3 茬百奧明的P、K 含量最高，但與對照組間差異不顯著(P ＞ 0.05)。

表1 不同處理混播苜蓿青貯的蛋白組分(以干物質為基礎)Table 1 Protein components of alfalfa silage under different treatments (DM basis)

2.2 添加劑對不同茬次混播苜蓿青貯發酵特性和消化率的影響

茬次對pH、乳酸、乙酸、DMD 和NDFD 均有極顯著影響(P ＜ 0.01) (表4)。pH 隨著茬次的遞增顯著上升(P ＜ 0.05)，第3 茬顯著高于第1、2 茬(P ＜ 0.05)；LA 和AA 濃度以及NDFD 均呈現先升高后下降的趨勢，而DMD 則隨著茬次的遞增呈現先下降后上升的趨勢。相同茬次不同添加劑處理下，第1 茬亞芯生物、百奧明、Sila-Mix 處理下青貯苜蓿pH 較低，但與除臺灣鮮得利外的其他處理間無顯著差異(P ＞0.05)；第2、3 茬不同添加劑處理間pH 無顯著差異(P ＞ 0.05)。 第1 茬亞芯生物處理下LA 含量高于其他處理；而第2 茬則是百奧明處理下LA 含量最高，顯著高于對照組(P ＜ 0.05)；第3 茬不同添加劑處理間LA 含量無顯著差異(P ＞ 0.05)。 第1 茬亞芯生物處理下AA 含量高于其他處理，第2 茬Sila-Max 處理下AA 含量最高，與對照組相同，第3 茬不同添加劑處理間AA 含量無顯著差異(P ＞ 0.05)。第1、3 茬青貯苜蓿DMD 和NDFD 在不同添加劑處理間無顯著差異(P ＞ 0.05)；第2 茬的DMD 含量則在亞芯生物處理組最高，與對照間差異不顯著(P ＞ 0.05)，NDFD 含量在Sila-Max 處理組最低，顯著低于對照組(P ＜ 0.05)，其他處理間差異不顯著(P ＞ 0.05)。

表2 不同處理混播苜蓿青貯的粗灰分及纖維類成分(以干物質為基礎)Table 2 Ash and fiber components of alfalfa silage under different treatments (DM basis)

2.3 灰色關聯度綜合評價

第1 茬不同添加劑處理下青貯苜蓿的關聯值表現為亞芯生物 ＞ 對照組 ＞ Sila-Mix ＞ Sila-Max ＞ 百奧明 ＞ 臺灣鮮得利，第2 茬表現為亞芯生物 ＞ Sila-Mix ＞百奧明 ＞ 對照組 ＞ Sila-Max ＞ 臺灣鮮得利，第3 茬表現為百奧明 ＞ 對照組 ＞ 臺灣鮮得利 ＞ Sila-Max ＞亞芯生物 ＞ Sila-Mix。各添加劑處理下青貯苜蓿的等權關聯度排序和加權關聯度排序一致(表5)。

3 討論

3.1 添加劑對不同茬次混播苜蓿青貯營養品質的影響

青貯飼料的蛋白質含量是決定青貯飼料營養價值的最重要因素，粗蛋白含量越高，氨態氮含量越低，說明青貯飼料中蛋白質的分解程度越低，青貯質量越好[21]。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量對牧草的消化率有著直接影響，酸性洗滌纖維含量越高，青貯消化率越低，適口性越差，青貯品質越差[22]。本研究中粗蛋白含量為第2 茬 ＞ 第1 茬 ＞ 第3 茬，其中第2 茬對照組也顯著高于第1 茬，與第1 茬相比，第2 茬有更低的纖維含量，這與蔣利芳等[23]的研究結果一致，但尉志霞等[24]的研究指出，第1 茬的苜蓿青貯營養品質優于第2 茬，這可能是由于刈割時期和品種的不同造成的差異。添加劑處理下粗蛋白含量在第1 茬亞芯生物和第3 茬百奧明組高于對照組，可能是亞芯生物和百奧明在苜蓿青貯過程中飼料pH 降低，進而更好地抑制了蛋白水解酶活性，并降低了不良微生物的發酵，從而減少了營養物質的消耗，降低了粗蛋白損失。

表3 不同處理混播苜蓿青貯的碳水化合物和礦物質組分(以干物質為基礎)Table 3 Carbohydrates and mineral composition components of alfalfa silage under different treatments (DM basis)

第1 茬亞芯生物處理下中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量顯著低于對照，說明亞芯生物對粗纖維的降解有一定的促進作用，可為乳酸菌提供繁殖環境，有效抑制有害微生物存活。可溶性碳水化合物和單糖作為能量來源保證青貯過程的順利進行[25]，第3 茬可溶性碳水化合物和單糖含量最高，主要是因為隨著刈割茬次的推遲苜蓿木質化程度增大。添加劑處理下，第2 茬宜生貯康、亞芯生物、臺灣鮮得利、百奧明與對照相比均顯著提高了干物質含量，說明這幾類添加劑在苜蓿青貯過程中有效減緩了干物質損失率。青貯過程中鈣、磷、鉀是飼料中存在可被家畜用于骨骼發育和維護方面有特殊作用的礦物質元素[26]。亞芯生物組鈣、磷、鉀含量在第1 茬均比對照有所提高，第2 茬鈣、磷含量與對照無差異，但鉀含量在第2 茬百奧明和宜生貯寶處理下顯著高于對照，第3 茬百奧明處理下鉀含量較對照有所提高，說明亞芯生物、百奧明和宜生貯寶對保存青貯苜蓿的礦質元素有一定影響。

表4 不同處理混播苜蓿青貯的發酵品質和消化率(以干物質為基礎)Table 4 Fermentation quality and digestibility of alfalfa silage under different treatments (DM basis)

3.2 添加劑對不同茬次混播苜蓿發酵品質和消化率的影響

豆科牧草由于蛋白含量高，碳水化合物含量低，屬于難青貯的原料[27]，在青貯時一般需要加入化學添加劑來改善發酵情況。pH 是影響青貯發酵品質的一個重要指標，本研究中第1 茬青貯苜蓿pH 顯著低于第3 茬，且第1 茬亞芯生物、宜生貯康和百奧明處理下pH 低于對照，說明青貯發酵過程中，這3種添加劑有效促進了乳酸發酵，使pH 降低。青貯發酵主要在厭氧條件下進行，有利于有機酸的產生，主要以乳酸和乙酸為主，發酵過程中乳酸和乙酸含量越高pH 越低，能使干物質損失降至最低[28]。本研究中第2 茬乳酸和乙酸含量高于其他茬次，其中百奧明處理下乳酸含量最高。第3 茬乳酸和乙酸含量極低，而pH 較高，原因可能是第3 茬苜蓿干物質含量太高(＞ 50%)，發酵過程受到限制[29]。青貯原料水分高時，易出現一種不穩定青貯中的有害菌梭狀芽胞桿菌(Clostridium prazmowski)，其生長導致干物質損失增加，青貯適口性變差[30]。青貯原料水分過低時，抑制了腐敗菌活性的同時也抑制了益生菌的活性，產生的乳酸含量低，不易降低pH。

日糧干物質消化率和中性洗滌纖維消化率的提高可以讓單位時間內動物獲得的營養和能量得以提高[31]。決定飼草消化率的主要因素是酸性洗滌纖維含量，它與消化率呈負相關關系[32]。本研究中茬次對干物質消化率和中性洗滌纖維消化率有一定影響，第3 茬干物質含量較高，使其具有更充足的消化底物，并且酸性洗滌纖維含量較低，所以干物質消化率相對較高；而第1、2 茬中不能消化的酸性洗滌纖維含量較第3 茬高，干物質含量相對較低，所以干物質消化率也較第3 茬低[33]。本研究表明，不同添加劑對消化率有不同程度的影響，第2 茬亞芯生物處理下干物質消化率顯著高于百奧明和宜生貯寶，與對照無顯著差異，這與干物質含量的變化一致，說明干物質消化率與青貯苜蓿所含干物質含量有關，添加劑對干物質消化率的影響不顯著。茬次對中性洗滌纖維消化率有極顯著影響，且和中性洗滌纖維隨茬次的變化趨勢相同，說明中性洗滌纖維消化率與中性洗滌纖維含量有關；其次第2 茬各添加劑處理下中性洗滌纖維消化率均低于對照，這說明添加劑的作用抑制了粗纖維的分解，進而降低了中性洗滌纖維消化率。綜合考慮粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、發酵指標以及消化率，認為亞芯生物對苜蓿青貯品質的提高最有益。

表5 不同添加劑青貯苜蓿的關聯度和排序Table 5 The correlation and rank of alfalfa with different additives

3.3 灰色關聯度分析

不同添加劑處理下的青貯苜蓿各指標在營養價值中所占的比重不同，不能直接進行比較，因此需要對各指標進行標準化處理，關聯度越大，表明該添加劑處理下的青貯苜蓿與參考數列的相似度越高，綜合性狀越好。根據關聯值排序可知，第1 茬亞芯生物綜合表現最好，第2 茬亞芯生物效果最佳，宜生貯康次之，第3 茬百奧明效果最好。所以，綜合表現優良的兩種添加劑為亞芯生物和百奧明。

4 結論

隨著刈割茬次的遞增，青貯苜蓿粗蛋白質、乳酸及乙酸含量均表現為第2 茬顯著高于第1、3 茬，pH 和干物質含量顯著增加，而酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量及粗灰分含量則表現為第3 茬最低；水溶性碳水化合物和單糖含量在第3 茬顯著高于其他茬次。添加劑對苜蓿青貯營養品質及發酵特性有顯著或極顯著影響。灰色關聯度分析結果表明，第2 茬次的苜蓿青貯品質相對較好，且所有添加劑中亞芯生物處理的苜蓿青貯品質最好，可在生產實踐中推廣使用。