天然草地优势草种对其混合草群牧草青贮品质的影响

周天荣,格根图*,贾玉山,侯美玲,王 伟,诺 明,巴达拉呼

(1.内蒙古农业大学生态环境学院,内蒙古 呼和浩特 010019；2.鄂温克旗草原站，内蒙古 鄂温克旗 021100)



天然草地优势草种对其混合草群牧草青贮品质的影响

周天荣1,格根图1*,贾玉山1,侯美玲1,王 伟1,诺 明1,巴达拉呼2

(1.内蒙古农业大学生态环境学院,内蒙古 呼和浩特 010019；2.鄂温克旗草原站，内蒙古 鄂温克旗 021100)

为了探讨天然草地牧草优势种对天然草地牧草青贮发酵品质与养分动态的影响,通过单贮优势种,来探讨优势种对天然草地牧草青贮饲料品质的影响。采用主成分分析方法,在测定天然草地五种优势牧草发酵品质(pH值、有机酸)和对其营养成分分析(干物质、可溶性糖、粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维)的基础上进行综合评价,进一步确认其优势种牧草在混合草群中的重要性。优势种牧草对混合草群的影响力的大小为:羊草、猪毛蒿、贝加尔针茅、黄花苜蓿、马蔺。

天然草地牧草；优势种；发酵品质；营养价值；综合评价

近年来，党中央、国务院高度重视草原工作，国务院多次召开专门工作会议研究部署草原生态保护和促进新时期牧区又好又快发展问题。特别是2015年中央一号文件提出大力发展草牧业，足以说明当前草原工作的大政方针已经确立，草原工作迎来了新的春天〔1〕。由于对草地资源的不合理利用，草地生态系统失调，致使草原退化，天然草地牧草营养成分降低，草地质量严重下降〔2-3〕，国家特别重视传统的牧业向现代畜牧业发展，现代畜牧业是以现代科学技术为支撑，以现代生产方式为手段。目前我国畜产品的需求越来越多，饲料缺口越来越大，传统的霜黄草为收获供给方式已无法满足现代化畜牧业发展对优质饲草量和质的需求。为了解决制约我区畜牧业发展瓶颈，因此提高天然草地牧草利用效率，响应“伏草收获加工”战略和支持草原生态奖补措施，天然草地牧草青贮技术成为适应现代畜牧业发展的重大前沿性科研课题，改变天然草地牧草秋季刈割贮存霜黄草的生产模式。

鄂温克旗天然草地是以羊草为建群种的植被类型,该草地是本地区的主要放牧场和割草场,亦是鄂温克旗发展草地畜牧业主要的自然资源。目前,对该草地的建群种、优势种、次优势种植物已进行了大量的研究,以往对天然草地牧草单一营养成分的研究较多〔4-6〕,应用综合指标研究的较少〔7-9〕。本研究通过对天然草地牧草中选用五种主要优势牧草进行营养价值和发酵品质的综合评价来探索出一种生产实践中切实可行的方法。

本研究应用主成分分析法〔10-12〕对呼伦贝尔市鄂温克旗天然草地牧草青贮发酵品质、营养成分进行更加客观和准确地评价,为牧草品种的选育、生产加工和配制动物日粮、确定适宜的草地载畜量和牧业生产布局,维护草地生态系统的稳定与草地资源的合理利用提供决策依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本论文试验材料均采集于2013年7月末的呼伦贝尔鄂温克旗天然草地牧草(鄂温克旗大地草业公司天然草地试验草场)。根据试验目的和方法的不同,试验采样采集和处理方式不同。牧草原样特性研究类材料,牧草刈割后一部分原料直接烘干用于测定原料的营养成分分析,还有一部分材料与原样同步采集,采集一定数量的天然草地牧草原料,带回野外工作室,按不同试验处理进行小包装青贮试验。

1.2 试验设计

在2013年7月上旬对试验样地进行群落调查。设置30个1m×1m调查样方,调查每个样方,调查群落植物高度、盖度、数量和产量,用于确定群落植物结构特点,并计算优势度。之后对试验样地的天然草地牧草进行刈割,将五种优势牧草(贝加尔针茅、羊草、黄花苜蓿、马蔺、猪毛蒿)进行人工分类并单种草青贮,以混合草青贮作为对照。将牧草切短成2～3厘米,称取150g,装入密封性好的聚乙烯真空袋内贮藏,每个处理设置3个重复,青贮发酵60天以后开封,测定其营养成分和发酵品质来确定优势牧草对天然草地牧草混合草群裹包青贮的影响。

1.3 试验测定指标及方法

1.3.1 感官评价指标及方法

目前我国采用的青贮饲料评定方法为德国农业协会(DLG)评分法,通常是以计分的方法在气味、结构、色泽三方面来评价青贮饲料发酵品质,如果经过青贮饲料较好地保持原饲草的清香、茎叶结构以及鲜草颜色则认为天然草地牧草的青贮过程较为成功。对青贮饲草品质的感官测定的具体评分标准如下表所示〔13〕。

表1 青贮饲料感官评定标准

1.3.2 发酵品质测定指标及方法

制作好的青贮带回实验室于-20℃保存。青贮后的两个月，将打开青贮袋儿，首先进行感官颜色、气味、质地的评定，然后将天然草地牧草摊开，之后均匀的混合青贮的不同部位取10g，加入90ml蒸馏水，均质30s(JLL350-B型多功能搅拌机，顺德市科顺塑料电器实业有限公司，杭州)。用滤纸过滤，测pH值(雷磁PHS-3C精密pH计，上海精密科学仪器有限公司)〔14〕。滤液3500r/min离心15min，取上清液，HPLC(KC-811column,Shodex；Shimadzu；日本)测乳酸、乙酸、丙酸、丁酸。

1.3.3 营养成分测定指标及方法

依据《饲料分析及饲料质量检测技术》〔15〕的方法测定天然草地牧草青贮前后的原料干物质(DM)、可溶性碳水化合物(WSC)、粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)。

1.4 数据分析

基础数据的统计分析利用Excel2003软件进行,用SAS9.1软件方差分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 研究区域天然草地牧草群落构成

试验地草群结构主要以羊草(Leymuschinensis(Trin) Tzvel)为建群种,其它伴生种还有贝加尔针茅(StipabaicalensisRoshew)、猪毛蒿(ArtemisiascopariaWaldst)、马蔺(Irislacteavar.chinensis)、黄花苜蓿(MedicagofalcataL)、大籽蒿(ArtemisiasieversianaEhrhartexWilld)、冰草(Agropyroncristatum(L. Gaertn).)、蒙古葱(AlliummongolicumRegel)、大委陵菜(PotentillamudicaulisWilld.exschlecht)和蓼(Polygonum)等其它草种。研究区域天然草地牧草群落数量构成如下图1所示。

图1 研究区域天然草地牧草群落数量构成

通过四度一量计算群落的优势度(SDR4),以SDR4大于0.1的物种确定为优势种,如表2所示。

表2 优势度计算表

从表2可以看出,优势种依次为：羊草、猪毛蒿、马蔺、贝加尔针茅、黄花苜蓿,共5种植物。

2.2 研究五种优势牧草对混合草群的影响

从表2确定的五种优势牧草为试验材料,分析原料的营养成分和青贮饲料的感官评定、发酵品质、营养成分以及综合评价,探讨五种优势牧草对混合草群的影响。

2.2.1 青贮饲料的感官评定

从表3可以看出感官结果分析，对照组混合草呈黄褐色、无霉变现象,酸香味，结构均保持良好。黄花苜蓿的感官评定分数最高，颜色跟原样相似淡褐色，茎叶结构保持良好，质地柔软，有较强的酸味但不刺鼻子。羊草的颜色跟原样相近呈黄褐色，结构保持良好，质地柔软芒针被软化，有酸香味。猪毛蒿的感官评定分数比对照组低，颜色呈淡黄色，结构完整，蒿味变淡有酸香味，芳香味弱不如其他几个处理。总体上天然草地牧草青贮能一定程度上改善青贮效果并能避免各自的不足。从感官上很难分辨出优势草种的好坏。

表3 天然草地牧草单种草青贮的感官评价

2.2.2 五种优势牧草原料的营养成分

五种优势牧草和混合牧草原料的营养成分测定结果均存在显著差异(P<0.05),如表4所示。

表4 五种优势牧草和混合牧草原料的营养成分含量

注：同列数据后标不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，相同字母表示差异不显著(P>0.01)

由表4可知,禾本科牧草贝加尔针茅和羊草原料的干物质含量、可溶性糖和中性洗涤纤维含量显著高于其他各科牧草(P<0.05),混合牧草的干物质含量最高,其次为贝加尔针茅,贝加尔针茅的粗蛋白含量最低,仅为4.67%,显著低于其他优势牧草(P<0.05),中性洗涤纤维含量最高,占干物质的61.54%,显著高于其他优势牧草(P<0.05)；羊草的可溶性糖含量最高,为6.24%,显著高于其他优势牧草(P<0.05),粗蛋白含量与豆科牧草和百合科牧草相比较低,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维较高；豆科牧草黄花苜蓿的可溶性糖含量最低,仅为3.68%；粗蛋白含量最高,占干物质的15.22%,显著高于其他优势牧草(P<0.05),中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量较低,与其他优势牧草有显著差异(P<0.05)；百合科牧草马蔺的干物质含量最低,显著低于其他优势牧草(P<0.05),可溶性糖和粗蛋白含量较高,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量较低；蒿属植物猪毛蒿的干物质含量较低,其他指标与混合牧草相似。

2.2.3 五种优势牧草和混合牧草青贮饲料的营养成分

通过对五种优势牧草和混合牧草青贮之后的营养成分进行测定,结果如5所示。

表5 五种优势牧草和混合牧草青贮饲料的营养成分含量

注：同列数据后标不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，相同字母表示差异不显著(P>0.01)

由表5可知,五种优势牧草和混合牧草青贮后,营养成分与原料相比,大体上略有降低。五种优势牧草和混合牧草青贮后干物质含量最高的是混合牧草，干物质含量最低的是马蔺；可溶性糖含量最高的是羊草，占干物质的4.84%,最低的是混合牧草，占干物质的2.71%；粗蛋白含量最高的是黄花苜蓿，占干物质的14.66%，蛋白质含量最低的是贝加尔针茅，仅占干物质的5.52%；NDF含量最高的是贝加尔针茅,占干物质的52.67%，NDF含量最低的是黄花苜蓿，占干物质的42.80%；ADF含量较高的是混合牧草和黄花苜蓿,NDF含量最低的是马蔺；禾本科牧草青贮后干物质、可溶性糖和NDF含量显著高于其他牧草(P<0.05),粗蛋白含量略有降低,ADF含量变化不明显,豆科牧草、百合科牧草和蒿属牧草的干物质含量明显降低,CP含量较高,显著高于禾本科牧草(P<0.05),NDF含量显著降低,ADF含量变化不明显。

综上所述,五种优势牧草青贮后,干物质,可溶性糖和NDF含量与原料相比有所降低,但是粗蛋白含量保存好,损失较低,ADF含量变化不明显。

2.2.4 五种优势牧草和混合牧草青贮饲料的发酵品质

通过对五种优势牧草和混合牧草青贮发酵品质测定,结果如表6所示。

表6 五种优势牧草和混合牧草青贮饲料的发酵品质

注：同列数据后标不同小写字母表示差异极显著(P<0.05)，相同字母表示差异不显著(P>0.05)

由表6可知,混合牧草的pH值和乳酸菌含量较低,无丁酸生成青贮品质中等；贝加尔针茅的pH值最高,乳酸菌含量较低,丙酸含量较高,无丁酸生成,青贮品质中等；羊草的pH值最低,乳酸含量最高,无丁酸生成,青贮品质优良；黄花苜蓿的pH值最低，乳酸菌含量也较低,丙酸含量较高,无丁酸生成,马蔺的pH值较高,与混合牧草、羊草、黄花苜蓿和猪毛蒿相比差异性显著(P<0.05)；马蔺的乳酸含量最低,仅为0.62%,显著低于其它优势牧草(P<0.05),有丁酸生成,品质较差；猪毛蒿的pH值较高,乳酸含量较低,乙酸含量较高,无丁酸生成。总体来看,禾本科牧草青贮后的饲料品质比豆科、百合科和蒿属牧草好,百合科牧草的发酵品质最差。

2.2.5 五种优势牧草青贮饲料综合评价

草地评价通常对草地群落中的主要植物种类(如建群种、优势种、次优势种等)进行评价,且只能对各种植物进行鉴定,而对其综合营养价值却没有量化检测,导致结果容易与实际产生较大偏差,而利用主成分分析能结合多方面的评定信息,对草地主要牧草评定结果进行综合评判,可得到客观、可靠的信息,这与生产实践中要求对草地更清晰、更明确的量化指标需求相一致,并可建立营养价值综合评价体系。

2.2.5.1 五种优势牧草的营养成分和发酵品质

从天然草地上选取的5种常见优势牧草的营养指标干物质、可溶性糖、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和发酵品质指标pH值、乳酸、乙酸、丙酸、丁酸进行主成分分析，不同营养成分种类之间无法进行比较，因此需要对营养成分含量和发酵品质指标进行标准化处理，标准化后的结果见表7。

表7 五种优势牧草发酵品质和营养成分指标的标准化结果

2.2.5.2 主成分特征值和累积贡献率

根据主成分特征值大于1的原则，进行主成分提取。通过主成分分析，选取3个主成分。各主成分的方差贡献率分别为52.23%、24.76%和15.85%，累积贡献率达92.84%，代表了各供试样品92.84%的信息，信息损失量7.16%。

表8 五种优势天然草地牧草青贮饲料各处理主成分特征值和累积贡献率

2.2.5.3 特征向量与主成分综合模型

利用主成分载荷矩阵中的数据除以主成分相对应的特征值再开平方即得到3个主成分中每个指标所对应的系数即特征向量A1、A2、A3。从而可以得到3个主成分与原9个指标的线性组合：

F1=-0.07716×ZpH+0.409658×ZLA-0.11418×ZAA+0.364426×ZPA+0.444045×ZMD+0.411442×ZWSC-0.27465×ZCP+0.440759×ZNDF+0.21046×ZADF

F2=-0.5837×ZpH+0.298228×ZLA+0.425384×ZAA-0.11401×ZPA-0.03508×ZMD-0.01049×ZWSC+0.286419×ZCP-0.19286×ZNDF+0.505896×ZADF

F3=0.288938×ZpH+0.409658×ZLA-0.11418×ZAA+0.364426×ZPA+0.167549×ZMD-0.01196×ZWSC-0.56795×ZCP+0.037756×ZNDF+0.091856×ZADF

根据该公式对表7中标准化值进行计算,算出F1、F2、F3。然后,用各主成分得分和方差贡献率相乘的和来计算综合得分并进行排序。就是利用主成分综合得分的大小来评价天然草地五种优势牧草发酵品质和营养成分的高低,主成分综合得分越大发酵品质越好营养成分越高,反之则得分越低，品质营养越差。

表9 主成分综合分值及其排序

本研究表明,羊草的综合得分最高,为139,马蔺的综合得分最低为-175.14(表9)。按单种牧草发酵品质和营养成分综合得分的高低排序为：羊草>贝加尔针茅>猪毛蒿>黄花苜蓿>马蔺。

3 讨论

3.1 天然草地优势种牧草对混合牧草青贮饲料发酵品质的影响

有机酸是青贮饲料中可溶性糖厌氧发酵的主要产物,其含量和组成比例是确定青贮饲料发酵特性和评价青贮品质的重要指标,是对反刍家畜生产影响的重要成分〔16〕。从发酵品质来看，天然草地牧草适合混贮，因为天然草地牧草混贮后有效的降低了原料的NDF和ADF含量。从优势种单贮的发酵结果来看，羊草的pH值最低，乳酸含量最高，乙酸和丙酸含量较低，并未生成丁酸。说明羊草青贮能有利于乳酸菌的生长繁殖，抑制有害微生物的活性，并且能快速的降低pH值；贝加尔针茅和马蔺的pH值较高，乳酸含量较低，贝加尔针茅的丙酸含量较高，马蔺有丁酸生成，说明贝加尔针茅和马蔺的发酵品质较差；黄花苜蓿和猪毛蒿的pH值较高，乳酸含量较低，乙酸和丙酸含量较低，无丁酸，说明黄花苜蓿和猪毛蒿对天然草地牧草青贮饲料发酵过程中影响不明显。

3.2 天然草地牧草优势种对混合牧草青贮饲料营养成分的影响

本研究发现与原料相比，各优势种单贮后原料中的DM值均有下降，这是由于微生物发酵过程中干物质降解所致。黄花苜蓿的CP含量与原料相比有所增加，NDF和ADF含量与原料相比有所降低，说明黄花苜蓿青贮后在微生物的作用下促进纤维素的降解，减少了蛋白质的分解，因此蛋白质保存较高，对混合草青贮的正面影响比较大；贝加尔针茅的CP含量最低，NDF和ADF含量最高，说明贝加尔针茅青贮饲料营养价值保存较差，对混合牧草青贮有较大的负面影响。部分处理的优势种牧草青贮饲料的NDF和ADF含量偏高，但混贮后适当的下降，说明天然草地牧草混合青贮能适度的提高纤维素的降解；所以粗蛋白的保存率高，残留碳水化合物较多。

3.3 天然草地牧草优势种对混合牧草青贮饲料的综合影响

从天然牧草综合评价的结果可知贝加尔针茅的综合评价分数较高，说明贝加尔针茅青贮之后总体上营养成分保存较好，且能提高发酵品质，还可以避免芒针的危害，但是贝加尔针茅在混合草群里所占的比例较少，因此对混合牧草的青贮影响较小；优势种羊草和猪毛蒿的综合评价得分较高，在天然牧草中所占比例也较大，说明羊草和猪毛蒿青贮后不仅能有效的保存牧草的营养成分还能改善牧草的发酵品质，所以对混合牧草青贮品质有较大的正面影响；虽然马蔺在混合草群里所占比例较大，但是马蔺的综合评价得分最低，所以马蔺对混合草青贮后的营养成分和发酵品质的负面影响较大。黄花苜蓿的综合评价得分和在混合草群里所占的比例都较低，然而混合牧草青贮后对其营养成分和发酵品质的影响不明显。

4 结论

4.1 天然草地牧草优势种单贮有效的降低原料的NDF和ADF的含量。

4.2 天然草地牧草优势种单贮可以有效的防止大针茅芒针的危害，并且还能有效的消除蒿属植物的蒿味，提高饲草的适口性和饲用价值。

4.3 天然草地牧草植物组成复杂，不同的植物组成牧草对混合草群的影响不同，天然草地五种优势牧草综合评价得分为：羊草>贝加尔针茅>猪毛蒿>黄花苜蓿>马蔺；兼顾优势种综合评价得分和在混合草群里所占的比例，优势种对混合草群的影响力的大小依次为：羊草>猪毛蒿>贝加尔针茅>黄花苜蓿>马蔺。

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The effect of advantage natural grassland onmixed grass group of silage quality

ZHOU Tian-rong, Ge-Gentu, JIA Yu-shan,HOU Meiling,Wangwei, Nuoming,Badalahu

1.College of Ecology and Environment Science, Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot, Inner Mongolia 010019, China；2. Grassland station of Ewenki banner, Hulun Buir, Inner Mongolia 021100,China)

To explore the influence of different grass on natural pasture grass silage fermentation quality and nutrient dynamics, through singling mainly grass seed to explore the effect of different grass on natural pasture grass silage quality. On the basis of determinate five major natural grassland pasture's fermentation quality (pH, organic acid) and for its nourishment composition analysis (dry matter, soluble sugar, crude protein, neutral detergent fiber and acid detergent fiber), using principal component analysis method to further confirm the importance of a single forage in the mixed grass group. The influence of dominant species for mixed grass group in order is: Leymus chinensis, Artemisia scoparia, Stipa baicalensis Roshev ,Medicag falcate,Iris lacteal var.chinensis.

nature grass; Single grass; fermentation quality; Nutritive value; Comprehensive evaluation

2015-03-17

内蒙古自然科学基金“内蒙古矿业废弃地土壤环境条件的改善对植被恢复的影响”(2014MS0405)

春 风(1981-)，女，蒙古族，在职博士生，内蒙古兴安盟人，讲师，主要从事地理信息系统和遥感应用方面的研究工作。chunfeng07@126.com。

白海花(1971-)，女，蒙古族，博士后，内蒙古兴安盟人，主要从事水土保持与荒漠化防治工作。1098281951@qq.com。

S812

A

2095—5952(2015)02—0019—08