王晓娜,孙启忠 ,韩海波,张晓庆,孙长乐
(1.中国农业科学院研究生院,北京 100081;2.中国农业科学院草原研究所,内蒙古 呼和浩特010010;3.内蒙古锡林郭勒草原国家级自然保护区管理局,内蒙古 锡林郭勒026000)
作为我国最重要的畜牧业生产基地,内蒙古畜牧业得到了突飞猛进的发展,这就要求优质的饲草、饲料为畜牧业的快速发展提供支撑。青贮饲料作为内蒙古畜禽最重要的基础饲草、饲料来源,加之内蒙古草地退化和屡屡遭受自然灾害侵袭,所以在畜牧业的发展中愈来愈受到养殖户的重视,对其质量的要求也越来越严格[1]。青贮是指厌氧条件下经乳酸菌发酵来贮藏牧草的方法,当乳酸发酵占优势并抑制有害微生物活动时就可以获得较佳的青贮饲料[2]。青贮饲料品质的好坏是家畜发挥最佳生长和生产性能的关键因素之一,品质好的青贮饲料只有少部分的粗蛋白质和胡萝卜素损失,其他营养物质均可达到极好的保存,饲草发酵后产生芳香的有机酸,不仅可以增加采食量,提高适口性,而且各种有机酸可参与家畜体内的化合物代谢,合成乳糖等各种有机物,进而提高畜产品的产量和品质[3,4]。腐败变质的青贮饲料,不仅会造成饲料损失、环境污染,更重要的是,家畜采食后会出现代谢紊乱、精神萎靡等症状,最终导致养殖户经济效益下降[5]。优质的青贮饲料可以提供给家畜良好的营养,是确保产奶量、减少疾病的基础,因此,对青贮饲料进行质量评价对畜牧业的发展至关重要。
青贮技术的核心是为了保存原料营养成分、提高青贮品质,而青贮饲料的品质主要决定于原料的营养价值和加工调制条件的好坏,原料的营养价值是提高青贮饲料价值的必要前提条件,而加工调制条件的控制则是影响青贮品质优劣的关键[6]。我国青贮饲料的研究多注重其技术研究,关于青贮饲料的调制以及加工等研究报道较多,且大部分只限于实验室的水平[7-11],而对生产中使用的大量青贮饲料的质量研究尚属少见。国内也有一部分针对生产实践中青贮饲料的研究,如邢杰[12]和梁青[13]分别对乌兰察布市和赤峰市的青贮玉米(Zea mays)生产现状进行了研究,结果表明,青贮玉米在当地得到了大力的发展,并且具有很大的潜力,但是均未对青贮玉米发酵后的品质进行深入的研究;王利琴等[14]对苏尼特右旗的青贮饲料生产现状的研究也只是针对青贮饲料加工调制以及管理过程中存在的问题提出建议,同样未对青贮饲料的品质进行详细研究;康玉凡等[15]和加建斌[16]分别对洛阳市和榆林市的青贮饲料进行了调查研究,对当地青贮饲料的感官品质和霉变情况进行了分析,但未对青贮饲料的品质进行深入细致的研究。内蒙古作为我国重要的畜牧业生产基地,青贮饲料作为其主要的粗饲料来源,其品质的优劣直接影响畜牧业养殖成本与畜牧业发展的重要环节[17,18]。而目前未见对内蒙古地区生产中应用的青贮饲料品质进行全面系统的调查研究。
针对以上问题,本研究就内蒙古青贮饲料加工调制进行了调查,对青贮饲料的品质进行评价,旨在全面了解内蒙古青贮饲料的品质以及影响青贮饲料品质的各种因素,以期为内蒙古青贮饲料的广泛应用提供依据,为推进内蒙古畜牧业的发展贡献力量。
1.1.1 样品采集时间 2008和2009年冬春季进行青贮样品采集。有研究报道,青贮饲料完成发酵时间一般为30~50 d,此后基本趋于稳定[19],所以样品采集工作均在青贮发酵稳定后进行。
1.1.2 取样地点 对内蒙古12个盟市(呼和浩特市、包头市、乌海市、赤峰市、通辽市、鄂尔多斯市、呼伦贝尔市、巴彦淖尔市、乌兰察布市、锡林郭勒盟、阿拉善盟、兴安盟)均进行青贮样品的采集,各盟市的取样地点随机选择,以保证样品的代表性,共采集青贮样品107个。
1.1.3 采样方法 样品的采集均在青贮料面以下15cm未接触空气处取样进行鉴定;青贮取样要力求均匀,采用多点抽样方式获得具有代表性的样品,样品采集严格依照国家饲料标准的青贮饲料样品采集规范进行[20]。样品采集过程中同时进行基本情况调查,调查内容主要包括青贮设备、青贮时间和青贮原料等。
1.2.1 感官评价 因调查中各地区的主要农作物和牧草种类存在差异,所以青贮的原料也有不同,不仅是植物科属不一,且其品种也多种多样。青贮原料中的含糖量、水分以及青贮的时间、青贮的设备都会对青贮的最终品质造成影响。所以考虑以上多种因素的影响,青贮饲料的感官评定主要采用德国农业协会(Deutche Lan Dwirtschafts Geseutschaft)评分法,根据气味、质地、色泽 3项进行评分,然后再按得分分成优、可、中、下4等级[21]。
1.2.2 青贮饲料发酵品质测定 指标测定:准确称取混合均匀的新鲜样品20.0 g于带盖的聚乙烯样品瓶中,立即加入180 mL去离子水,并用封口膜封口,盖紧瓶盖,放入4℃的冰箱中浸提24 h,期间摇晃数次,24 h后4层粗纱布过滤,用雷磁PHS-3C精密pH计测定pH(上海精密科学仪器有限公司)[22]。将上述滤液经滤纸过滤后再通过0.45 μ m微孔滤膜,使用SHIMADZE-10A型高效液相色谱分析乳酸、乙酸、丙酸、丁酸含量,色谱柱:Shodex Rspak KC-811 S-DVB gel Column 30mm×8mm,检测器:SPD-M10AVP,流动相:3 mmol/L高氯酸,流速:1 mL/min;柱温50℃,检测波长210 nm,进样量5 μ L[23]。另取1份上清液参照冯宗慈[24]改良的苯酚-次氯酸钠比色法测定青贮饲料中的氨态氮含量。
评定方法:考虑到内蒙古的青贮饲料均为常规青贮,所以采用德国费氏评分法,以青贮饲料中乳酸、乙酸、丁酸占总酸的比例为基础来评价青贮饲料的品质。其得分数与青贮质量的关系为:0~20分为极差;20~40分为差;40~60分为可;60~80分为良;80~100分为优[25]。
1.2.3 青贮饲料化学成分 干物质(dry matter,DM)含量用烘箱干燥法测定;使用微型植物样品粉碎机粉碎原料,过40目筛,采用索氏浸提法测定粗脂肪(ether extract,EE)的含量,灼烧法测定粗灰分(ash,Ash)的含量,范氏法(Van Soest)测定中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗涤纤维(acidic detergent fiber,ADF)[26]含量,杜马斯燃烧法测定粗蛋白质(crude protein,CP)[27]含量,蒽酮-硫酸法测定可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate,WSC)[28]含量。
采用SAS学生版8.0软件中的GLM程序对数据进行方差分析和多重比较。
青贮饲料的质量品质受到各种条件的影响与限制,品质好的青贮饲料不仅受到青贮原料中水分、可溶性碳水化合物和叶围微生物的影响,而且受到青贮设备、青贮时间以及青贮调制条件等因素的影响。经分析,内蒙古青贮设备、青贮时间以及青贮调制条件对青贮饲料的品质均无显著(P<0.05)影响,而只有青贮饲料种类对青贮饲料的质量品质产生显著(P<0.05)影响。
调查发现,内蒙古的青贮饲料主要以全株玉米青贮和玉米秸青贮饲料为主(表1),在乌兰察布市凉城县和赤峰市林西县出现以甜菜为原料的青贮饲料,另外还有一些农作物秸秆的混和青贮方式以及以农业副产品如番茄皮和酒糟等为原料的青贮饲料。各类青贮原料品种均采用本地常见品种,其中青贮专用型玉米品种主要以英红、东陵白和中北410为主;而玉米秸青贮的原料品种则因内蒙古东西部区的气候条件差异而多种多样,但主要是籽实类玉米品种;甜菜类青贮主要为甜菜的副产品,如甜菜叶、甜菜渣、甜菜下脚料等。所有的青贮饲料均未加入添加剂。青贮设备主要有青贮壕和青贮窖2种形式,其规格均因养殖规模而定,一般大型养殖场和大养殖户采用壕贮的方式较多,而小养殖户则多采用窖贮的方式。青贮时间主要依据当地气候条件以及品种的成熟期而定,内蒙古一般在9和10月进行青贮,全株玉米青贮一般在9月中旬,玉米秸青贮在9月下旬和10月上旬,甜菜类青贮在10月上旬进行青贮,此时青贮专用型玉米处于乳熟末期至蜡熟前期,而玉米秸青贮则是在收获籽实后尽量保证植株存有较多绿叶的情况下进行青贮,且西部区调制青贮的时间较东部区晚5~10 d。
2.2.1 青贮饲料的感官评定 内蒙古青贮饲料感官评定效果较好,全株玉米青贮饲料未发现霉变现象,且气味、质地以及色泽均符合优等青贮标准;玉米秸青贮饲料质地略差,水分含量少,较松散,色泽为黄褐色和黄色,其中6%的玉米秸青贮饲料存在不同程度的霉变现象,其色泽为褐色到黑褐色,有粘手现象和腐败气味;甜菜类青贮的含水量较大,无异味,无结块和发粘现象,其色泽呈浅黄色或白色;一些混贮如油菜秸和麦秸混和青贮饲料出现霉变现象,色泽呈黑褐色,有粘手感觉,气味难闻。根据德国农业协会感官评定方法,对内蒙古各盟市采集的全部青贮样品进行感官评分,其中等级为1级的样品占51%,等级为2级的占44%,5%为等级3和4级的青贮样品。
2.2.2 青贮饲料发酵品质 内蒙古各盟市青贮饲料发酵品质差异较大,但总体表现较好,内蒙古青贮饲料pH值为4.28,乳酸占总酸含量为78.10%,丁酸占总酸1.25%,氨态氮占总氮8.70%,但是各指标的测定范围较大,这主要是由青贮种类的差异所致(表2)。
表1 内蒙古青贮饲料种类Table 1 The variety of silage in Inner Mongolia
表2 青贮饲料发酵品质Table 2 The fermentation quality of the silage
甜菜类青贮饲料的pH和氨态氮含量较其他2类要高,但是经分析,不同青贮饲料的pH和氨态氮含量无显著差异;全株玉米青贮中的乳酸含量显著高于玉米秸青贮和甜菜类青贮(P<0.05);全株玉米青贮的乙酸含量较其他2类青贮饲料中的含量要低(P<0.05)(表3);玉米秸青贮饲料的丁酸含量显著高于其他2类青贮饲料(P<0.05)。
表3 不同青贮饲料的发酵品质Table 3 The fermentation quality of different silage
2.2.3 青贮饲料的化学成分 饲料营养物质特性是限定动物生长发育所能利用的物质基础,内蒙古青贮饲料的各营养成分含量(表4)符合合格青贮的标准,牧草、作物秸秆的营养物质能够得到很好的保存,一些工农业副产品也可以得以有效利用,对开发饲料资源起着至关重要的作用。与其他保存饲草的方法相比有明显的优势。因各类青贮饲料原料营养成分含量不同所以测定结果范围较广。
表4 内蒙古青贮饲料化学成分Table 4 Chemical composition of silage in Inner Mongolia
不同青贮原料其营养含量各不相同,所以对发酵后青贮饲料的营养成分造成一定的影响。内蒙古3种青贮饲料的DM、EE、Ash无显著差异(P>0.05)(表5);甜菜类青贮的CP极显著(P<0.01)高于其他2种青贮饲料;玉米秸青贮饲料WSC的含量极显著(P<0.01)低于其他2种青贮饲料;甜菜类青贮饲料中NDF和ADF显著(P<0.05)低于玉米秸青贮中2种物质的含量(表5)。
表5 不同青贮饲料化学成分Table 5 Chemical composition of different silage
2.2.4 青贮饲料费氏评分 对内蒙古青贮饲料有机酸含量进行费氏评分,结果表明,内蒙古青贮饲料达到优良品质的青贮饲料为83%,极差和差青贮饲料占总样品的9%(图1),与感官评定结果基本相符。
对不同青贮饲料中有机酸进行费氏评分(表6)。全株玉米青贮饲料与甜菜类青贮饲料的质量品质评定结果均为优等,玉米秸青贮饲料的质量品质为良。
图1 内蒙古青贮饲料费氏评分Fig.1 Inner Mongolia silage Flieg score
内蒙古的青贮技术宣传范围较广,加上当地政府的扶持与技术部门的相应指导,使得内蒙古的青贮技术无论是青贮设备、青贮时间,还是青贮玉米的种植、收获以及运输贮存都得到很好的规范。所以,在调查中发现,内蒙古青贮饲料基本生产现状在不受自然灾害影响的基础上,都能够按照青贮的调制标准进行规范。国内青贮设备主要有青贮窖、青贮壕、青贮塔,还有塑料袋青贮、堆式青贮和拉伸膜裹包青贮。据调查,内蒙古青贮设备主要有青贮窖和青贮壕,一般小型养殖户采用青贮窖的形式,大型养殖场采用壕贮的形式,其规格主要因养殖规模而定。我国目前虽然在大力推行全株玉米青贮,但是一部分养殖户依然在调制与利用玉米秸青贮[29],内蒙古青贮种类与此相同。从内蒙古各盟市所采集的青贮样品来看,全株玉米青贮在内蒙古推广范围较广,同时有21%玉米秸青贮,养殖户在玉米籽实成熟时,将玉米穗收获后,在尽量保证植株存有较多新鲜茎叶的情况下调制青贮。有研究表明,青贮饲料发酵效果与青贮原料收获时间密切相关,青贮玉米的收获期对青贮饲料的营养价值、蛋白质利用率、消化率和潜在采食量等的影响最大[30]。青贮玉米秸一般在保留1/2的绿叶时青贮效果最佳,青贮专用型玉米则在乳熟末期到蜡熟前期进行青贮[31]。内蒙古各盟市青贮时间为9月,符合上述调制青贮的最佳时间。
表6 内蒙古不同青贮饲料发酵品质费氏评分Table 6 The Flieg score of fermentation quality of different silage in Inner Mongolia silage
青贮饲料的气味、质地与色泽不仅与青贮原料有关,还受到青贮发酵代谢终产物的影响,感官特性与青贮饲料发酵好坏有直接关系。但是青贮饲料的感官评定方法受每个评分者的主观因素影响较大,所以需要训练有素的专业人员进行评分,但是作为最直接和简便的评价方法,不失为一种快速而有实用意义的方法,内蒙古各盟市青贮饲料感官评定结果与发酵品质评定结果基本相符,说明青贮样品在采集和运输的过程中未发生变质。
发酵品质评定结果显示,内蒙古青贮饲料83%达到优良水平,总体表现较好,各发酵品质指标和营养品质指标测定范围均较广,说明青贮样品采集范围广,具有代表性。有研究表明,青贮饲料的pH并非是反映青贮饲料发酵品质优劣的指标,但是高pH值则会导致青贮饲料的有氧稳定性下降,致使其二次发酵能力增强。有研究表明,青贮饲料的pH为4.5以下说明青贮饲料品质良好[32]。据调查,内蒙古青贮饲料的pH测定范围较大,但86%青贮样品的pH为3.8~4.5,处于优良等级范围。玉柱等[33]对青贮饲料的研究指出,乳酸占总酸的比例低于50%,而乙酸在总酸中的比例高于50%时属于乙酸发酵类型,内蒙古地区青贮饲料中91%为乳酸发酵类型,只有7%的样品为乙酸发酵类型,这主要是由于青贮原料所含微生物种类之间的差异所致。有研究报道,随着青贮饲料中氨和丁酸的提高,奶牛对青贮饲料的采食率降低。玉米秸青贮饲料丁酸和氨态氮含量较高,严重影响青贮饲料的品质,由于丁酸和氨的作用,会使青贮饲料的气味难闻,进而使得家畜对青贮饲料的采食量下降。玉米秸青贮饲料各营养成分含量与张文举等[34]研究结论基本一致,但是与其他2类青贮饲料相比,品质要差,甚至出现了霉变现象,这与余汝华[35]研究结论一致。这主要是由于内蒙古的玉米秸青贮均是在玉米籽实收获后进行,此时整个玉米植株大部分营养成分已经由营养体转移到生殖体,从而导致玉米秸水分含量与供微生物生长的可溶性碳水化合物含量不足,进而导致其发酵后的质量品质显著(P<0.05)低于其他2类青贮饲料。虽然与其他2类青贮饲料相比,玉米秸青贮饲料品质较差,但是,张海棠等[36]对玉米秸进行不同的处理后,用青贮、微贮、氨化与干玉米秸饲喂48头改良去势公牛育肥牛70 d,增重效果表明,青贮组的增重效果最好,经济效益最高。孙小龙等[37]研究证明,用苜蓿与玉米秸进行混贮可以明显提高玉米秸的饲用价值。所以有效地利用玉米秸进行青贮加工仍然是保存和开发饲料资源、发展“节粮型”畜牧业的有效手段。
限制饲料的饲养价值不仅决定于营养物质的含量,而且也取决于青贮饲料的发酵品质。内蒙古的全株玉米青贮饲料无论发酵品质还是营养品质均显著优于玉米秸青贮饲料,较高的CP和WSC含量能够提供奶牛营养和能量所需,较低的NDF和ADF可以改善奶牛的采食率和适口性。许庆方等[29]和王洋[38]的研究表明,全株玉米青贮饲料可以提高和改善饲草的营养品质,进而利于饲料的营养转化。这主要是由于全株玉米青贮不仅含有营养丰富的玉米籽实,而且绿色植株含有合理的水分和较多的叶围微生物利于微生物的生长代谢,经青贮后能够保存大量的营养。
本研究结果表明,内蒙古出现的甜菜类青贮饲料的品质较好,其CP含量显著(P<0.05)高于其他2种青贮饲料,NDF和ADF含量显著(P<0.05)低于其他2种青贮饲料,各化学成分含量与于艳冬等[39]结论基本一致。大量研究表明,甜菜含水量高,不易青贮成功,易发生腐烂和霉变现象,但是调查中未出现此类现象,只有部分青贮饲料出现积水情况。甜菜是我国的主要糖料作物之一,目前我国甜菜种植的省(区)多达10余个,每年种植面积达45~60万hm2,为甜菜渣的青贮加工提供了巨大的资源基础,经工业制糖后的甜菜渣营养丰富,适口性好,是家畜良好的多汁饲料,但甜菜渣含水量较高,不能长期保存,尤其在高温条件下易腐烂变质,加工成成型饲料虽保质期长,但投入大,成本高,我国现有条件下不能大面积推广应用。有研究表明,甜菜经过青贮后,不仅可以提高奶牛的产奶量,还会去除牛奶的异味,因此青贮(尤其是添加剂青贮)成为长期有效保存甜菜渣营养物质的较好方法之一[40]。内蒙古每年种植面积就达到了10多万hm2,在收获和加工后还可获得大量的甜菜茎叶、甜菜渣等副产品,可以对其进行发酵,从而达到保存营养物质与开发饲料资源的双重作用。
内蒙古青贮饲料生产技术基本规范,青贮品质较好,达到优良等级的青贮样品占总样品的83%。
全株玉米青贮饲料在发酵品质以及营养品质方面存在较明显的优势。玉米秸青贮饲料的质量较差,为了更有效的利用玉米秸秆等农作物秸秆资源,应该在育种和青贮调制工艺上进行更深入的研究。甜菜类青贮效果较好,发酵品质与全株玉米青贮相当,其营养品质较其他2类青贮饲料好,在内蒙古部分地区具有极大的开发潜力,应对其进行合理开发利用。
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