西藏青稞秸秆与多年生黑麦草混合青贮发酵品质的研究

原现军，余成群，李志华，下条雅敬，邵涛＊

（1.南京农业大学动物科学技术学院饲草调制加工与贮藏研究所，江苏 南京210095；2.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；3.九州大学生物资源与环境学部动物饲料生产与利用研究室，日本 福冈812－8581）

畜牧业是西藏农业经济的主导产业，在其社会经济中有不可替代的作用［1］。但近年来过度利用、掠夺式的经营导致草地退化、沙化，草地生产水平极低，依赖天然草地的自然生产力已经不能满足家畜的需求，饲草缺乏已成为限制西藏畜牧业发展的瓶颈，因此畜牧业经营方式应从天然草地放牧型向农牧结合型过渡。西藏农区有大量的农作物秸秆，长期以来作为冬季抗灾饲料被广泛利用；但农作物秸秆质地粗硬、粗纤维含量高、可消化养分低、适口性差［2］，直接利用营养价值低，不能满足家畜生长发育及畜产品生产的需要。

农作物秸秆青贮可以改善其适口性，提高消化率，节约牧草资源，解决高寒地区牧草产量低、饲草供应季节性不平衡等问题。青稞秸秆由于其含糖量低单独青贮难以成功，需要通过添加剂来改善发酵品质［3］。Yang等［4］通过添加果糖改善了小麦（Triticum aestivum）秸秆青贮的发酵品质。Yunus等［5］为改善含糖量较低的暖季型牧草象草（Pennisetum purpureum）的发酵品质，将其与含糖量较高的豆科牧草PhaseyBean（Macroptilium lathyroides）混合青贮，显著提高了乳酸含量，降低了pH值、丁酸和乙酸含量。通常禾本科牧草水溶性碳水化合物含量较高，将其与农作物秸秆混合青贮，可以提高秸秆青贮发酵品质，以期解决秸秆因发酵底物不足难以青贮的难题。

本研究旨在结合西藏地区实际，将青稞秸秆与不同比例的多年生黑麦草混合青贮，筛选出适宜的混合比例，为后序研究和生产实际提供理论依据和科学指导。

1 材料与方法

1.1 青贮饲料制作

将种植于日喀则草原站试验地的青稞（Hordeum vulgare）和多年生黑麦草（Lolium perenne）于2009年8月17日刈割，青稞秸秆为去除籽粒后的茎秆；多年生黑麦草刈割时处于抽穗初期，青贮材料化学成分见表1。

试验采用实验室青贮窖，容积为130mL的塑料容器。试验设4个处理，分别为青稞秸秆单独青贮（对照组）、80%青稞秸秆和20%多年生黑麦草混贮（L组）、60%青稞秸秆和40%多年生黑麦草混贮（M组）及40%青稞秸秆和60%多年生黑麦草混贮（H组），将青稞秸秆和多年生黑麦草切成2cm左右后，按试验设计比例（鲜重）将青稞秸秆和黑麦草充分混合，装填至实验室青贮窖中，压实后密封，置于室温保存。分别在青贮后第7，14和30天开窖取样，每个处理各个时间点3个重复。

表1 青稞秸秆和多年生黑麦草化学成分Table 1 Chemical compositions of hulless barley straw and perennial ryegrass

1.2 化学成分分析

打开青贮窖后，取出全部青贮饲料并混匀，称取35g放入100mL三角瓶中，加入70g去离子水，4℃浸提24 h，然后通过2层纱布和定性滤纸过滤，所得液体为青贮饲料浸提液，－20℃保存待测，用于测定pH值、乳酸、氨态氮和挥发性脂肪酸。将剩余部分青贮饲料收集烘干，测定干物质、总氮以及水溶性碳水化合物。干物质含量测定（dry matter，DM）在65℃烘箱中干燥60h；pH 值用 HANNA pH211型pH 计测定；乳酸含量（lactic acid，LA）用对－羟基联苯比色法测定［6］；水溶性碳水化合物含量（water soluble carbohydrate，WSC）采用蒽酮－硫酸比色法测定［7］；氨态氮含量（ammonia nitrogen，AN）采用苯酚－次氯酸钠比色法测定［8］；总氮含量（total nitrogen，TN）采用凯氏定氮法测定［9］；挥发性脂肪酸（volatile fatty acids，VFAs）采用高效气相色谱仪（日本岛津GC－14B）测定［10］。

1.3 数据处理

采用SAS（8.2）软件对试验数据进行单因子方差分析（ANOVA），并用邓肯氏（Duncan）方法对处理间及青贮天数间平均数进行多重比较（P＜0.05）。

2 结果与分析

整个青贮过程中混贮组干物质含量均显著（P＜0.05）低于对照组（表2），且随着黑麦草混合比例的增加显著（P＜0.05）降低。随着青贮的进行各组乳酸含量逐渐增加，各混贮组乳酸含量始终显著高于（P＜0.05）对照组，且随着黑麦草混合比例的增加显著（P＜0.05）提高。各混贮组乳酸含量在第14天达到最高，此后各组乳酸含量基本趋于稳定，虽略有下降，但30d后乳酸含量仍显著高于（P＜0.05）对照组。相应地pH值随着青贮的进行逐渐下降，各混贮组pH值始终显著低于（P＜0.05）对照组，且随着黑麦草混合比例的增加呈下降趋势。青贮第7天各混贮组pH值已显著低于（P＜0.05）对照组，此后各组pH值继续下降直至青贮第30天达到最低，此时对照组高达5.33，而混贮组pH值均降至4.73以下，其中H组pH值降至4.41。

青贮过程中各组乙酸（表3）含量随着青贮的进行呈上升趋势（P＞0.05），M和H组乙酸含量始终显著（P＜0.05）高于对照组和L组，各混贮组乳酸／乙酸均高于（P＞0.05）或显著高于（P＜0.05）对照组。在整个青贮过程中，各组丙酸含量差异不显著（P＞0.05），青贮第7天各组均未检测到，此后各组丙酸含量均略有上升。各组丁酸含量随着青贮时间延长略有升高（P＞0.05），整个青贮过程中各混贮组丁酸含量始终低于对照组，且14d后随着黑麦草混合比例的增加呈下降趋势（P＞0.05）。总挥发性脂肪酸呈现出与乙酸相似的变化趋势，M和H组总挥发性脂肪酸含量始终高于（P＞0.05）或显著（P＜0.05）高于对照组和L组。

青贮第7天各组AN／TN值已经达到较高值（表4），在青贮第7和30天各混贮组AN／TN均低于（P＞0.05）对照组，其中 H 组显著低于（P＜0.05）对照组，H 组在第30天显示最低的 AN／TN 值（66.89g／kg TN）。青贮过程中混贮组水溶性碳水化合物含量始终显著（P＜0.05）高于对照组，且随着黑麦草混合比例增加显著（P＜0.05）提高。对照组水溶性碳水化合物在青贮第7天已低于10g／kg DM，之后基本趋于稳定，而混贮组水溶性碳水化合物含量从第7天开始显著（P＜0.05）下降，直到第30天各混贮组碳水化合物含量仍显著高于（P＜0.05）对照组。

表2 青稞秸秆与多年生黑麦草混合青贮过程中pH值、干物质和乳酸含量的变化Table 2 Changes in pH，DM and LA contents of mixed silages of hulless barley straw and perennial ryegrass during ensiling

表3 青稞秸秆与多年生黑麦草混合青贮过程中挥发性脂肪酸含量的变化Table 3 Changes in volatile fatty acid contents of mixed silages of hulless barley straw and perennial ryegrass during ensiling

表4 青稞秸秆与多年生黑麦草混合青贮过程中氨态氮／总氮和水溶性碳水化合物含量的变化Table 4 Changes in WSC content and AN／TN of mixed silages of hulless barley straw and perennial ryegrass during ensiling

3 讨论与结论

本试验中各混贮组干物质含量均显著低于对照组，这是由于多年生黑麦草水分含量远高于青稞秸秆致使各混贮组随着黑麦草混合比例增加干物质含量显著下降。

从青贮过程中pH值和乳酸含量变化可知，与不同比例黑麦草混合青贮均一定程度改善了青稞秸秆发酵品质。在整个青贮过程中，随着黑麦草混合比例的增加乳酸含量显著提高，相应地pH值始终低于青稞秸秆单独青贮组。各混贮组pH值虽然都没有降至常规成功青贮要求的pH值［10］（4.2以下），但有研究表明，干物质含量较高的材料青贮时pH值不必降到4.2以下也可使青贮饲料保存良好，Meeske等［11］对干物质含量为317和328 g／kg的燕麦（Avena sativa）青贮时pH值分别达到4.56和4.52也能很好地保存，本试验中对照组、L组、M组和H 组青贮时干物质含量分别为562.78，511.97，461.16和410.36g／kg FW，青贮30d后各混贮组pH 值均显著低于对照组的5.33，其中M组和H组pH值降至4.50左右。青贮原料的水溶性碳水化合物含量和可有效利用程度是决定青贮成功与否的关键因素之一［12］，青稞秸秆水溶性碳水化合物含量低，难以满足乳酸菌活动的需要，而黑麦草水溶性碳水化合物含量较高，可以为乳酸菌提供较多的发酵底物，促进乳酸生成和pH值下降，使青贮饲料快速达到稳定状态。各组碳水化合物含量变化也印证了这一点，在青贮早期各组水溶性碳水化合物含量快速下降，到第7天对照组已降至8.93g／kg DM，而混贮组分别依次为19.23，32.32，43.87g／kg DM，此后对照组碳水化合物含量保持基本不变，而混贮组继续下降，直至青贮结束，表明随着青贮时间延长各混贮组乳酸发酵仍在进行，而对照组在7d后乳酸发酵基本停止，这是由于在青贮过程中各混贮组黑麦草为青贮发酵提供了较多的发酵底物，促进了乳酸发酵，一定程度上弥补了青稞秸秆含糖量低的缺陷。

青贮过程中乙酸生成的主要途径有2个：一是异型乳酸发酵在产生一分子乳酸的同时，产生一分子乙酸；另一方面乙酸可以由乳酸异化产生。本试验前14d乳酸和乙酸均呈上升趋势，乙酸可能由部分异型乳酸发酵产生，乳酸产生的同时伴随着乙酸的生成，导致各混贮组乙酸含量均高于对照组，且随着黑麦草比例增加呈上升趋势。而14d后乳酸含量基本趋于稳定，乙酸含量继续呈上升趋势，表明青贮后期乙酸可能来自乳酸的异化作用。乳酸／乙酸变化趋势表明，在整个青贮过程中同型乳酸发酵占主导地位，在青贮7d后各混贮组乳酸／乙酸略有下降，可能是由于后期乙酸生成速度快于乳酸生成速度所致。

丁酸和氨态氮／总氮是衡量青贮饲料优劣的重要标准，一般认为［13］优质青贮饲料的丁酸含量和氨态氮／总氮值应低于10g／kg DM和100g／kg TN，本试验中，虽然各组丁酸含量和氨态氮／总氮均低于这一标准，且各混贮组丁酸含量和氨态氮／总氮值始终低于对照组，但各组均有较高氨态氮／总氮值，且在青贮发酵的第7天已经显示较高值，表明青贮早期较多的蛋白质可能被好氧性微生物降解为氨态氮［14］，并伴随着少量丁酸的产生，本试验中由于青稞秸秆物理结构粗糙，茎杆中空，难以压实，青贮早期青贮窖中有较多的空气残留，导致好氧性微生物活跃与乳酸菌竞争发酵底物，使本来发酵底物不足的青贮原料发酵底物更少，无法产生较多的乳酸，降低pH值，进而不能有效地抑制有害微生物的活性。

综上所述，青稞秸秆与多年生黑麦草混合青贮显著提高了乳酸含量，降低了pH值，但各组并未能完全抑制丁酸和氨态氮的生成，说明青稞秸秆与黑麦草混合青贮一定程度上改善了青贮发酵品质，要进一步提高发酵品质，需添加糖蜜、酶制剂等发酵促进剂，增加发酵底物，促进乳酸发酵。从秸秆利用最大化的角度出发，建议以60%青稞秸秆和40%多年生黑麦草混合青贮作为下一步研究的基础较为适宜。

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