文章信息
- 冯涛, 唐海洋, 杨文祥, 同琳静, 石丽娜, 牛欣祎, 沈益新
- FENG Tao, TANG Haiyang, YANG Wenxiang, TONG Linjing, SHI Lina, NIU Xinyi, SHEN Yixin
- 甜高粱凋萎青贮和混合青贮对发酵品质及营养成分保存效果的影响
- Effects of wilting and mixing straws on fermentation quality and nutrients preservation of sweet sorghum silage
- 南京农业大学学报, 2019, 42(2): 352-357
- Journal of Nanjing Agricultural University, 2019, 42(2): 352-357.
- http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201804052
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文章历史
- 收稿日期: 2018-04-27
2. 兴化市畜牧兽医站, 江苏 兴化 225700
2. Xinghua City Animal Health Supervision Institute of Jiangsu Province, Xinghua 225700, China
甜高粱(Sorghum bicolor L. Moench)是普通高粱的一个变种, 其生长速度快, 生物学产量高, 品质优, 且具有抗旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄等逆境调适能力[1-3]。在华东农区, 饲用甜高粱逐渐成为畜牧养殖上一种极具潜力的青贮饲料作物[4]。但其单独青贮成功率易受多种因素的影响, 其中含水量是重要的影响因素之一[5]。与籽粒高粱相比, ‘大力士’等饲用高粱品种由于营养生长期相对较长, 籽粒所占比例相对较低, 导致刈割时含水量偏高, 直接青贮难度较大, 成功率仅40%左右[6-7]。此外, 甜高粱在高含水量条件下直接青贮, 还会导致大量的汁液流失, 既损失了营养成分, 又增加了环境污染的风险[8]。
针对高含水量材料的青贮, 常采用凋萎青贮和混合青贮的方式提高青贮成功率。凋萎是降低原料水分最简便的方式, 在生产实践中应用较广泛。而混合青贮可以实现材料间营养成分的互补, 改善青贮发酵。诸多研究表明, 甜高粱和苜蓿[9]、甜高粱和扁豆[10]等进行混合青贮均取得了成功。我国秸秆资源丰富, 但有一定比例的秸秆被直接丢弃和焚烧, 造成了资源浪费和环境污染[11]。秸秆直接作为粗饲料利用, 存在营养价值低、纤维含量高、适口性差和消化率低等问题[12]。将牧草与秸秆混合青贮可以改善青贮发酵品质, 又能有效利用秸秆资源。薛艳林等[13]发现, 沙蒿与玉米秸秆混合青贮可改善青贮饲料的发酵品质, 提高体外消化率。于杰等[14]将全株玉米与向日葵秸秆混合调制青贮饲料, 发现发酵品质和适口性均有一定的改善。本试验选择高含水量饲用甜高粱与常见的4种作物秸秆分别混合青贮, 对混合青贮饲料的发酵品质、营养品质及甜高粱养分回收率等指标进行了分析, 为探索甜高粱的高效青贮方法以及秸秆资源化利用提供一定的实践借鉴。
1 材料与方法 1.1 试验材料‘大力士’甜高粱(S)于2016年6月种植于江苏省兴化市华夏畜牧有限公司饲草生产基地, 于9月16日拔节期刈割, 留茬5 cm。玉米秸秆(CS)、小麦秸秆(WS)、水稻秸秆(RS)和大豆秸秆(SS)均来自于周边农区。
1.2 试验设计及青贮料制作试验设凋萎青贮和混合青贮2种处理。其中凋萎青贮设置3个含水量水平(质量分数分别为75%、65%和55%), 混合青贮将甜高粱分别与CS、WS、RS、SS 4种秸秆混合, 混合比例按目标含水量为65%进行设置, 以不凋萎直接青贮作为对照(CK)。
甜高粱凋萎青贮料制作:将新鲜茎叶进行晾晒, 每隔0.5 h称量1次。在水分含量接近试验设定水平时切碎装袋密封青贮。混合青贮料制作:按试验设计的目标含水量(65%)计算新鲜甜高粱和其他作物秸秆的比例, 充分混合青贮。
青贮时取整株甜高粱切段至3~5 cm, 粉碎作物秸秆, 以增大接触面积, 充分吸收甜高粱中的水分。按试验设计将青贮材料充分混合装入20 cm×30 cm的聚乙烯袋中, 抽真空, 密封。室温避光保存。青贮3个月后开袋取样, 测定青贮发酵品质和营养品质。
1.3 分析指标及测定方法 1.3.1 化学成分分析青贮原料和青贮饲料干物质(DM)含量采用烘箱干燥法测定; 粗蛋白(CP)含量采用凯氏定氮法(Foss全自动凯氏定氮仪)测定; 中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量采用范氏洗涤纤维法[15]测定; 可溶性糖(WSC)含量采用蒽酮比色法[16]测定。
1.3.2 发酵品质分析pH值采用玻璃电极法(HANNA-211型pH计)测定; 氨态氮(NH3-N)含量采用苯酚-次氯酸钠比色法[17]测定; 乳酸(LA)含量采用对羟基联苯比色法[18]测定; 乙酸(AA)、丙酸(PA)、丁酸(BA)等挥发性脂肪酸含量采用Agilent气相色谱仪测定。青贮饲料品质评价采用Fileg ’ s评分方案[19]。
1.4 青贮饲料中甜高粱营养成分回收率和WSC含量对LA产量贡献率的估算(1) |
式中:RN代表青贮饲料中甜高粱营养成分回收率; WSA代表青贮饲料干物质量; NC1代表青贮料营养物质含量; WC代表秸秆干物质量; NC2代表秸秆营养物质含量; WSB代表青贮前甜高粱干物质量; NC3代表甜高粱营养成分。
(2) |
式中:LW表示青贮过程中WSC的损失量; C1表示甜高粱的WSC含量; C2表示秸秆的WSC含量; C3表示青贮饲料的WSC含量。
(3) |
式中:YL是指青贮饲料的LA产量; CL是指青贮饲料的LA含量。
(4) |
式中:EWL代表WSC转化为LA的效率。
1.5 数据处理采用SPSS 22.0进行单因数方差分析, 并用Duncan's新复极差法进行处理间多重比较。
2 结果与分析 2.1 青贮原料的营养成分如表 1所示:刚刈割的新鲜甜高粱水分含量约80%, 与秸秆相比, 其中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量较低, 可溶性糖(WSC)和粗蛋白(CP)含量较高。试验采用的4种秸秆中, 玉米秸秆的NDF和ADF含量最低, CP和WSC含量最高, 其他3种秸秆的NDF含量均在70%以上, ADF含量为42%~54%。
青贮原料Ensilage materials | 营养成分含量/% Content of nutrient component | ||||
DM | NDF | ADF | CP | WSC | |
甜高梁Sweet sorghum(S) | 20.20 | 63.11 | 33.22 | 6.67 | 12.72 |
大豆秸秆Soybcan straw(SS) | 88.28 | 72.56 | 53.83 | 4.39 | 1.06 |
水稻秸秆Rice straw(RS) | 91.34 | 71.15 | 42.22 | 4.99 | 1.54 |
小麦秸秆Wkeat straw(WS) | 91.05 | 78.48 | 52.26 | 3.65 | 2.70 |
玉米秸秆Corn stalk(CS) | 93.04 | 60.86 | 32.14 | 5.83 | 10.16 |
注: DM:干物质Dry matter; NDF:中性洗涤纤维Neutral detergent fiber; ADF:酸性洗涤纤维Acid detergent fiber; CP:粗蛋白Crude protein; WSC:可溶性糖Water soluble carbohydrates.下同。The same as follows. |
如表 2所示:青贮饲料的pH值为4.17~4.78, 各处理间无显著差异(P>0.05)。甜高粱凋萎青贮饲料中的各类有机酸含量均高于CK, 而NH3-N/TN值则低于CK。凋萎青贮饲料中, 65%水分含量的青贮饲料pH值最低, 乳酸、乙酸含量最高, NH3-N/TN值最低。55%水分含量的青贮饲料pH值最高, 乳酸、乙酸含量最低, NH3-N/TN值最高。甜高粱青贮各处理均无丁酸检出, 弗氏评分均较高。
甜高粱含水量/%Moisture contents ofsweet sorghum | pH值pH value | 有机酸含量/(g·kg-1) Content of organic acid | 氨态氮/总氮(%)NH3-N/TN | 弗氏评分Fileg's score | |||
乳酸Lactic acid | 乙酸Acetic acid | 丙酸Propionate acid | 丁酸Butyric acid | ||||
CK | 4.78±0.09 | 29.15±2.23b | 7.39±0.63 | 1.43±0.05b | — | 14.55±0.66a | 98 |
75 | 4.35±0.02 | 48.00±1.34a | 9.91±0.22 | 2.16±0.12a | — | 11.18±1.05b | 99 |
65 | 4.17±0.05 | 48.27±1.28a | 10.19±0.88 | 2.05±0.02a | — | 10.32±0.33b | 99 |
55 | 4.61±0.06 | 32.36±2.31b | 7.51±0.74 | 1.66±0.08b | — | 13.37±0.28a | 98 |
注:1)CK:收割后未处理材料; 2)同列不同小写字母代表 0.05水平差异显著。下同。 Note: 1)CK:Untreated material after harvest; 2)In the same column, different lowercase letters mean significant difference at 0.05 level. The same below. |
如表 3所示:与CK相比, 凋萎处理均显著增加了青贮饲料中DM含量(P < 0.05), 而对青贮饲料的NDF、ADF和CP含量影响较小。随着水分含量的降低, 青贮饲料中的WSC含量呈上升趋势, 但只有水分含量为55%的青贮饲料WSC含量显著高于CK(P < 0.05)。凋萎青贮饲料中, 75%水分含量的青贮饲料NDF和ADF含量最低, 65%水分含量的青贮饲料CP含量最高, 55%水分含量的青贮饲料WSC含量最高。
甜高粱含水量/%Moisture contents ofsweet sorghum | 营养成分含量/% Content of nutrient component | ||||
DM | NDF | ADF | CP | WSC | |
CK | 15.89±0.65d | 69.67±2.34 | 42.43±1.76 | 6.07±0.01 | 0.82±0.06b |
75 | 23.09±1.56c | 70.24±1.19 | 42.24±1.51 | 6.58±0.18 | 0.84±0.02b |
65 | 31.25±1.78b | 72.85±2.26 | 43.73±2.43 | 6.63±0.14 | 1.40±0.11ab |
55 | 42.31±0.60a | 72.25±1.24 | 42.97±0.58 | 6.43±0.28 | 2.25±0.07a |
如表 4所示:S+CS混合青贮饲料的pH值最低, S+WS混合青贮饲料的pH值最高。S+SS混合青贮饲料的乙酸和丙酸含量最高; S+WS混合青贮饲料的乳酸和丙酸含量最低; S+CS混合青贮饲料的乳酸含量最高, 乙酸含量最低。各处理均未有丁酸检出, 各处理间NH3-N/TN值差异不显著(P>0.05), 弗氏评分均较高。其中S+CS混合青贮饲料的评分最高, S+WS混合青贮饲料的评分最低。
青贮原料Ensilagematerials | pH值pH value | 有机酸含量/(g·kg-1) Content of organic acid | 氨态氮/总氮(%)NH3-N/TN | 弗氏评分Fileg’s score | |||
乳酸Lactic acidt | 乙酸Acetic acid | 丙酸Propionate acid | 丁酸Butyric acid | ||||
S+SS | 4.08±0.21 | 45.89±5.82b | 12.47±2.96a | 2.33±0.15a | — | 10.55±0.73 | 99 |
S+RS | 4.04±0.13 | 44.75±1.02b | 8.34±0.37b | 1.54±0.03b | — | 9.79±0.49 | 99 |
S+WS | 4.23±0.47 | 38.05±1.77c | 8.68±0.67b | 1.04±0.11b | — | 10.19±0.63 | 98 |
S+CS | 3.85±0.02 | 58.67±1.91a | 8.01±0.08b | 1.96±0.09a | — | 9.44±1.09 | 100 |
如表 5所示:甜高粱与4种秸秆混合青贮, 各处理间的DM和NDF含量差异不显著(P>0.05)。S+CS混合青贮处理的ADF含量显著低于其他处理(P < 0.05), 而WSC的含量则显著高于其他处理(P < 0.05)。各处理间的CP含量以S+CS混合青贮处理最高, S+WS处理最低。
青贮原料Ensilage materials | 营养成分含量/% Content of nutrient component | ||||
DM | NDF | ADF | CP | WSC | |
S+SS | 30.44±1.04 | 66.10±0.69a | 45.93±1.00a | 5.49±0.29ab | 1.14±0.05b |
S+RS | 34.78±1.72 | 69.90±1.22a | 42.65±0.68a | 5.06±0.13ab | 1.20±0.07b |
S+WS | 33.70±0.98 | 71.22±3.73a | 46.23±2.52a | 4.74±0.09b | 1.20±0.04b |
S+CS | 34.05±2.41 | 64.12±1.42b | 37.13±0.77b | 5.84±0.65a | 1.41±0.04a |
如表 6所示:S+SS混合青贮饲料的DMR显著低于SD(P < 0.05), S+RS混合青贮饲料的DMR显著高于SD(P < 0.05), S+WS和S+CS混合青贮饲料的DMR与SD差异不显著(P>0.05)。混合青贮处理中, S+RS的DMR最高, S+SS则最低。除S+RS混合青贮饲料外, 其他混合青贮饲料的CPR高于SD。S+WS处理的CPR在混合青贮饲料中最高, S+RS最低。甜高粱与秸秆混合青贮饲料WSC转化为LA的效率均显著高于SD(P < 0.05), S+RS处理的转化效率最高, S+WS处理则最低。
% | |||
青贮原料Ensilage materials | 干物质回收率Dry matter recovery(DMR) | 粗蛋白回收率Crude protein recovery(CPR) | WSC转化为LA的效率Efficiency of the transform from WSC to LA |
SD | 79.75±1.28b | 80.60±0.39b | 33.89±2.40c |
S+SS | 68.83±3.13c | 81.50±1.68b | 78.55±3.25a |
S+RS | 88.93±1.45a | 69.65±0.63c | 80.69±1.47a |
S+WS | 81.45±1.04b | 85.85±1.93a | 62.73±2.26b |
S+CS | 85.74±1.70ab | 82.71±0.66ab | 62.81±2.22b |
注:SD:甜高粱水分含量凋萎至65%。Sweet sorghum air dried to 65% moisture content; LA:乳酸Lactic acid. |
甜高粱含糖量高, 在青贮过程中可以为乳酸菌发酵提供充足的底物; 乳酸菌大量繁殖, 产生较多的乳酸, pH值较低, 容易调制出较好的青贮饲料[20]。本试验结果显示, 甜高粱青贮后, 其青贮饲料的乳酸含量较高, 无丁酸产生, 青贮发酵品质好, 弗氏评分较高。因开始青贮时, ‘大力士’甜高粱仍处于拔节期, 其水分含量在80%左右, 直接青贮时有青贮渗出液产生。凋萎显著增加了甜高粱的干物质含量, 含水量的降低使得水溶性碳水化合物等养分进一步浓缩, 有利于乳酸发酵, 抑制氨态氮的产生, 提高青贮发酵品质[21-22]; 而过低的水分含量则不利于降低青贮饲料pH值[23]。本试验中甜高粱含水量为65%~75%时, 青贮饲料的发酵评分最高, 发酵品质最好。青贮饲料的发酵品质与营养品质呈正相关, 甜高粱含水量为65%时, 青贮饲料中残余的WSC含量较高, CP含量最高。综合甜高粱青贮饲料的发酵和营养品质分析, 甜高粱调制优质青贮饲料的适宜含水量为65%。
将含水量较高的牧草与秸秆混合青贮可以改善其青贮饲料的发酵品质。李君临等[24]发现多花黑麦草与水稻秸秆以7 : 3的质量比混合后, V-score评分为优级, 发酵品质好。梁欢等[25]也有类似的报道。本试验中甜高粱与秸秆混合, 调控混合材料的水分含量在65%时, 青贮饲料的乳酸含量升高, pH值和NH3-N/TN值降低, 发酵品质显著改善。除S+WS混合青贮外, 其余混合青贮饲料的发酵品质与凋萎青贮饲料相当, S+CS混合青贮饲料的发酵品质甚至略优于凋萎青贮饲料, 表明甜高粱与秸秆混合青贮可以取得较好的青贮效果。各混合青贮处理间发酵品质的差异, 则可能是由于秸秆间的营养品质差异造成的。玉米秸秆的WSC含量较高, 其混合青贮饲料的发酵品质高于其他混合青贮。此外, 凋萎过程中伴随营养物质的损失, 还会增加人工成本。高水分材料与作物秸秆混合青贮既避免了原材料凋萎处理的弊端, 还能充分利用秸秆资源, 是一种高水分原料调制青贮饲料的有效手段。
甜高粱与秸秆混合后, 显著增加了混合饲料中的干物质含量。当原料的干物质含量超过30%时, 一般不会有渗出液产生[8]。本试验中混合青贮材料的干物质含量均在30%以上, 无渗出液产生, 青贮饲料的DMR较高。NH3-N/TN值代表青贮饲料中蛋白质和氨基酸的分解程度, 混合青贮显著降低了青贮饲料中的NH3-N/TN值, 也增加了青贮饲料的CPR。混合青贮还省去了甜高粱凋萎这一过程, 避免了该过程中的养分损失, 这也是造成混合青贮饲料DMR和CPR高于凋萎青贮饲料的部分原因。秸秆的WSC含量低, 与甜高粱混合后降低了混合材料中的WSC含量, 但其WSC含量仍高于30 g · kg-1, 可以满足乳酸菌青贮发酵的要求。通过混合秸秆调控青贮原料水分后, 促进了青贮发酵, 产生较多的LA, WSC转化为LA的效率显著提高。
总之, 凋萎降低了甜高粱的水分含量, 有利于增加青贮饲料乳酸含量, 降低NH3-N/TN值, 提升青贮饲料发酵品质。同时还增加了饲料的干物质含量, 饲料中残余的WSC含量增多, 甜高粱的养分回收率提高。甜高粱与秸秆混合青贮, 降低了原料的含水量, 改善青贮发酵品质, 且大部分混合青贮中甜高粱养分回收率高于凋萎青贮。从养分保存和秸秆充分利用的角度出发, 将甜高粱与秸秆混合青贮, 调控混合材料的含水量在65%左右较为合适, 与玉米秸秆的混合青贮效果最好。
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