林下三叶草与百喜草的压块影响因素及营养价值对比

冯 燕， 李钟一, 陈丽莉, 丁 科, 张党权, 罗迎社*

(1.中南林业科技大学工程流变学湖南省重点实验室 湖南 长沙 410004;2.中南林业科技大学林业生物技术湖南省重点实验室 湖南 长沙 410004)

林下三叶草与百喜草的压块影响因素及营养价值对比

冯 燕1， 李钟一1, 陈丽莉2, 丁 科1, 张党权2, 罗迎社1*

(1.中南林业科技大学工程流变学湖南省重点实验室 湖南 长沙 410004;2.中南林业科技大学林业生物技术湖南省重点实验室 湖南 长沙 410004)

南方林下饲草作为一种新兴林下经济模式，实现了资源和能源的合理利用和林业的可持续发展。对林下饲草进行干燥压块不仅适于保存、运输及商品化，也利于保证干草的品质，提高林农的经济收入。通过三叶草与百喜草的压块影响因素及其压块后营养价值对比研究，得出了三叶草最优保压时间为60～90s, 百喜草最佳保压时间为80～100s；在饲养价值上三叶草优于百喜草。

林下饲草； 压块； 影响因素； 营养价值

近年来，随着我国国民经济的快速发展和社会进步，南方林下经济产业取得了蓬勃的发展。如位于我国南部的广西国有林场依靠大量的森林资源与广阔的林地空间，大力发展林下经济，探索出了林下种植等多种林下经济的发展模式。2010年第三季度，广西林下经济总产值达到145亿元，经济总量和综合效益领跑全国[1-4]。在林下种植饲草，不仅投入少、见效快，而且易于操作，使得林农近期得利、长期得林，实现了以短养长、长短结合，更是破解了林业生产周期长与林农投入有限的难题[5-6]。同时，林下饲草还可以改善土壤结构，稳定土壤温度，增加土壤微生物种类与数量并防止水土流失，使得林木生长更加旺盛，环境得到保护，实现了能源和资源的充分利用。

1 材料与方法

1.1实验材料

1.1.1 饲草来源 在我国南方地区，常见林下饲草主要为白三叶(TrifoliumrepensL.)、黑麦草(LoliumperenneL.)、百喜草(Paspalumnatatu)、苜蓿(MedicagosativaLinn)、紫云英(Astragalussinicus)、苏丹草(Sorghumsudanense(Piper)Stapf.)、玉米草(DracocephalummoldavicaL.)等。本课题组分别选用湖南宁乡基地2014年6月刈割的枣树(Zizyphusjujube)下套种的百喜草和湖南常德基地2014年9月刈割的樟树(Cinnamomumcamphora(L.)Presl.)下套种的三叶草为实验材料。

1.1.2 干草制备 新鲜饲草刈割后，应及时进行干燥。常见饲草干燥方法有自然干燥法和人工干燥法。自然干燥法包括自然通风晒干和室内通风阴干；人工干燥法包括高温干燥法、鼓风干燥箱干燥法和干燥剂干燥法。由于本试验组后期要对压块后饲草进行营养成分测定，所以排除干燥剂干燥法。考虑操作难易程度及成本，采用自然通风晒干(晴朗天气)与鼓风干燥(阴雨潮湿天气)相结合的方法进行干草制备。

1.1.3 试验仪器 课题组对上述两种南方林下饲草压块均采用萍乡九州精密压块有限公司生产的Y33 — 50型500kN四柱油压机，主缸公称力500 kN，液体最大工作压力20MPa,额定电压380V，额定频率50Hz，控制电路为交流220V，指示灯电路为6.3V,电磁阀控制电压为交流220V。含水率的测定采用MYE — 2070M型海尔家用微波炉，额定电压220V，额定频率50Hz,微波炉输入功率1080W，输出功率700W，振荡频率2450 MHz，能效等级为4级[7]。鼓风干燥时采用ZXFD — A5040曲线控制十段编程鼓风干燥箱，额定电压220V，额定频率50/60Hz，电源功率700 W，温度范围为环境温度+5℃至+200℃，温度波动度≤±1℃，温度分辨精度0.1℃。

1.2压块影响因素研究

对干草饲料进行压缩贮藏能较好的解决草物料体积松散、容易变质且季节性强的特点,使草料得以有效保存、运输和持续供应。西德学者斯卡威特(Skalweit)(1938)最早开始进行了试验研究[8],本课题组分别探究了不同饲草压块时不同压块因素对草块的影响,并通过实验得出了百喜草和三叶草两种林下饲草的最优压块含水率范围、压强、压块温度和保压时间。

1.2.1 含水率范围的确定 在饲草的压块参数中，饲草含水率是饲草压块成功与否的关键性因素之一。内蒙古农业大学李旭英等[9]对可压块饲草的含水率范围进行了研究，发现当含水率小于20%或者大于60%时苜蓿饲草无法压块成形。即只有在一定含水率范围内饲草才能压块成形，含水率过低则会造成无法成形或成形块松散及成形块周边松散，易散开，无法搬运或移动；含水率过高则会造成草内营养物质流出且不易成形，热压时还易糊化。课题组分别对冷压(常温)和热压(70℃)下三叶草和百喜草的可压含水率范围进行实验，发现两种饲草可压含水率范围略有不同，三叶草在热压及冷压时均易成形，成形草块软硬适中，紧实美观，可压范围广。而百喜草相对较难成形，可压含水率范围较小且成形后形状难以持久。在冷压和热压的范围区分上，两种饲草表现一致，即当饲草含水率较低时热压更易成型，但含水率较高时热压则会造成出汁、糊化、与模具粘连，导致压块失败。三叶草和百喜草的可压含水率范围详见表1。

表1 不同饲草可压含水率范围Tab1 Compressiblemoisturecontentrangefordifferentforage(%)饲草及其压制类别三叶草(冷压)百喜草(冷压)三叶草(热压)百喜草(热压)可压含水率范围20～3820～3515～3518～30

1.2.2 压块温度的设定 饲草压块过程中，高温(70～100℃)不仅可以加速饲草中木质素的软化，还可以加速应力松弛。高温可以引起永久的粘塑性变形，还可以增强物料的塑性和流动性，使物料粒子更易结合成形[10]。但是高温会使得部分蛋白质变性，芳香性氨基酸损失严重，从而影响饲草的体内消化率和适口性。因此，在压块时需选用合适压块温度以使饲草压块较易成形且草料营养物质得以最大限度保存。实验证实，三叶草低温时易成形，压块温度可设置为常温或70℃均可。百喜草纤维质量分数高，成形后易松散，可将压块温度设置为70～80℃。

1.2.3 压强的设定 实验选用Y33 — 50型500kN四柱油压机。压强的设定即草饲料表面积所受最大压力的设定，压强的设定也是影响草物料压块成形与否的关键因素之一[3]。压强设定较低时不易成形或成形后[10]松散，不利于保存及运输。压强设定较高时草块密度大，更易成形，但贮藏时高密度草块内部温度较高易滋生霉菌，且耗能高，不符合绿色生产。经实验，三叶草压强可设定为12～15MPa,百喜草压块时压强可设定为15～20MPa。

1.2.4 保压时间的设定 保压时间设定为30～100s。

1.3不同饲草块营养价值分析

1.3.1 评价指标 1860年，德国的Hennerberg和Stohmann创立了包括水分(H2O)、灰分(CA)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维(CF) 与无氮浸出物(NFE)6种营养素的概略养分分析法[11]，并沿用至今。在这种体系下，还可以计算草饲料的总可消化养分(TDN)。本文采用概略养分分析法结合草饲料中的矿物质钙(Ca)和磷(P)的质量分数来综合评价草饲料的营养价值。

1.3.2 测定方法

(1) 样品获取

新鲜饲草经干燥后，压成直径为200mm的圆形压块，见图1。压块机参数设置为压强15MPa，温度70℃，保压时间90s，将草饼放入烘干箱中烘干至含水率小于10%后制取分析样品。

(2) 营养物质测定方法

干物质(DM)和水(H2O)的测定：将样品烘干至恒重，测定干重，计算干物质和水的质量分数。钙(Ca)的质量分数采用高锰酸钾滴定法测定，磷(P)的质量分数采用钼黄比色法测定[12]，灰分(CA)的测定采用马沸炉550℃煅烧法，粗纤维(CF)的测定采用GB/T6434 — 2006过滤法[13-14]，粗蛋白(CP)利用FOSSKjeltec 8400 全自动凯氏定氮仪进行测定，粗脂肪(EE)采用索氏脂肪提取法测定。无氮浸出物(NFE)的计算方法见公式(1)：

a.三叶草压块

b.百喜草压块

图1饲草压块

Fig.1Foragegrassblocks

(1)

总可消化营养成分采用修奈达氏(SCHNEDER)方法[15]，用饲料成分的分析值求总消化营养成分(TDN)。TDN 的计算方法见公式(2)：

Y=c+b1×X1+b2×X2+b3×X3+b4×X4

(2)

式中:Y——总消化养分(TDN)；X——X1,X2,X3,X4分别代表干物质中CP、CF、EE、NFE的百分含量；c——常数；b1,b2,b3,b4分别代表 CP、CF、EE、NFE所对应的系数，见表2。

1.3.3 数据处理 数据处理采用Excel 2007与Ansys11.0进行统计分析。

表2 公式(2)的系数含义Tab2 MeaningofcoefficientinEq2系数名称常数(c)粗蛋白(b1)粗纤维(b2)粗脂肪(b3)无氮浸出(b4)数值2008-1182-26160-0949

2 结果与分析

2.1三叶草与百喜草压块影响因素效果分析

在设定的保压时间30～100s内，保压时间越长，草块密度越大，保压时间过短则成形后形形状不能持久；实验还发现，当保压时间≥120s时，草块密度不再变化；而保压时间<30s时草块松软，边缘蓬松，压块失效。结合试验组实验数据综合分析，三叶草最佳压块温度为常温70℃，最佳压强范围为12～15MPa，最优保压时间为60～90s,而百喜草的最佳压块温度为70℃，最佳压强为15～20MPa，保压时间为80～100s。

2.2压块后三叶草与百喜草营养价值对比检测

在矿物质质量分数中，三叶草钙(Ca)、磷(P)的质量分数均显著高于百喜草,分别高0.98%和0.20%,其中,两种饲草钙(Ca)的质量分数均显著高于磷(P)的质量分数。概略养分上，三叶草粗脂肪(EE)质量分数显著高于百喜草,分别占干物质(DM)的2.91%和0.1%；灰分(CA)质量分数三叶草高于百喜草39.52%；三叶草粗蛋白(CP)质量分数更是显著高于百喜草,高出比例占干物质(DM)的17.21%,且百喜草粗蛋白(CP)质量分数仅为6.29%；粗纤维(CF)质量分数百喜草显著高于三叶草,分别占干物质(DM)的33.8%和18.9%。因此,根据公式

表3 三叶草与百喜草压块后营养物质对比Tab3 Nutritivevalueofthecloverandsweetpotatovine营养成分三叶草百喜草H2O752578DM9348937Ca(DM%)130032P(DM%)023003EE(DM%)29101CF(DM%)189338CA(DM%)124715CP(DM%)235629NFE(DM%)42295266TDN(DM%)83455497

(1)可得出三叶草与百喜草的无氮浸出物(NFE)分别为42.29%和52.66%,根据公式(2)可得出三叶草与百喜草的总消化营养成分(TDN)分别为83.45%和54.97%。由此可见，三叶草的矿物质质量分数及饲养价值均显著高于百喜草,所以应尽量选用三叶草代替百喜草进行饲喂，与此同时，该实验可以为不同喂饲对象优化喂饲配方提供实验依据。

3 结论

(1) 饲草压块时，不同饲草的可压块含水率范围不同，冷压和热压时适用含水率范围也不同,三叶草可压块含水率范围大于百喜草。三叶草最佳压块温度为常温70℃，最佳压强范围为12～15MPa，最优保压时间为60～90s,而百喜草的最佳压块温度为70℃，最佳压强为15～20MPa，保压时间为80～100s；

(2) 百喜草矿物质质量分数略高于三叶草,但三叶草总消化营养成分(TDN)显著高于百喜草,因此从饲养价值上看,三叶草优于百喜草；

(3) 从可压性及营养成分综合考虑，三叶草不仅易成型，且营养价值高，最适合用于饲草及其压块生产。百喜草相对较难成形,且饲养价值偏低。不过，百喜草的亩产量比三叶草要高，种植成本较低且易于生长期的打理。林农可因地制宜组织生产。

[1] 庞革平，谢振华.广西林农不砍树也能致富[N].人民日报，2011-11-14(16).

[2] 庞革平，谢振华.广西林农不砍树也能致富[N].人民日报，2012-03-10.

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(文字编校：杨 骏)

Briquettingfactorsandnutritionalvalueanalysisofunderstorycloverandbahiagrass

FENG Yan1, LI Zhongyi1, CHEN Lili2, DING Ke1,ZHANG Dangquan2, LUO Yingshe1*

(1.Hunan Province Key Laboratory of Engineering Rheology， Central South University of Forestry and Technology， Changsha 410004， China;2.Provincial Key Laboratory of Forestry Biotechnology, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

Southern understory forage, as a new economic model, have achieved the sustainable development and rational use of energy resources and forestry. Understory forage briquetting is not only suitable for storage, transport and commercialization， but also beneficial to the quality of hay and income increases of farmers. This paper explored the different briquetting factors and nutritional value in clover and bahia grass. The experiments showed that the best briquetting holding time for clover was 60s to 90s,while bahia grass was 80s to 100s, and the clover was better than bahia grass on feeding value.

understory forage; briquetting; factors; nutritional value

2014-10-31

国家林业公益性行业科研专项(201204610)；湖南省科学技术厅科技计划重点项目(2014NK2005)。

冯 燕(1988-)，女，河南省驻马店市人，硕士研究生，主要从事工程流变学理论及其应用研究

*为通讯作者

S 541.2；S 543.9

A

1003 — 5710(2014)06 — 0057 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 06. 015