苜蓿干燥过程中质量变化规律研究

王坤龙，王千玉，王迪，宋彦军，刘燕

（1.中国辉山乳业控股有限公司，辽宁沈阳110000；2.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特010019）

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苜蓿干燥过程中质量变化规律研究

王坤龙1，王千玉1，王迪1，宋彦军1，刘燕2

（1.中国辉山乳业控股有限公司，辽宁沈阳110000；2.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特010019）

为研究苜蓿干草田间干燥过程中含水量及营养成分变化规律，本试验以“金皇后”紫花苜蓿为试验原料，测定分析了自然干燥过程中苜蓿含水量、叶茎比及营养物质变化。结果表明：苜蓿干燥过程中，植株含水量呈先快后慢的起伏下降趋势，茎叶比随含水量的降低而降低。中度压扁使苜蓿茎叶干燥速度趋于同步，但夜间叶片返潮程度较大；当植株含水量为40%左右时，叶片开始脱落。刈割后至含水量降到50%过程中，各含水量苜蓿CP、EE含量和相对饲用价值（RFV）降低缓慢，当含水量由50%降到20%过程中，各含水量测定值降低速度加快，在含水量由40%降到30%阶段下降明显。干燥后期，RFV降低速度变缓，CP、EE含量却有一定幅度的上升。

紫花苜蓿；含水量；营养成分；变化规律

紫花苜蓿（以下简称苜蓿）是全球栽培最广泛的优质豆科牧草，其产量高，再生性强，年可多次刈割，且饲用价值高（张春梅等，2005）。干草是苜蓿生产中主要的加工利用手段，优质苜蓿干草的粗蛋白质含量可达18%以上，其营养价值远胜于其他同种类型饲料，是家畜非常喜欢采食的一种优质饲草。但目前我国苜蓿生产标准化、规范化和集约化程度低，干草产量和品质远不能满足国内草食畜牧业发展的需求（刘玉凤等，2014）。苜蓿在干燥过程中，伴随着一系列复杂的生理、生化变化过程，造成营养成分损失，而营养物质的损失程度取决于苜蓿干燥速度的快慢（Edwin等，2003）。研究表明，苜蓿干草调制过程中，干物质损失率为10%～30%，可消化蛋白质损失率达20%～30%（郭江泽，2009）。在实际生产中，由于干草晾晒时间及机械作业时含水量掌握不好，易造成苜蓿干燥时间延长，叶片大量脱落，营养物质损失严重，干草质量下降。为探讨苜蓿田间干燥过程中含水量及营养成分变化规律，本试验以“金皇后”紫花苜蓿为试验材料，测定分析苜蓿田间干燥过程中含水量、叶茎比以及营养成分含量变化，以期为苜蓿干草生产提供理论参考。

1　材料与方法

1.1试验地点及概况试验地点位于辽宁省西南部凌海市沈阳茂源草业有限公司徐河作业区，地理位置介于北纬40°48′～41°26′，东经120°42′～121°45′，属温带季风性气候，雨热同季。年平均气温8.9℃，年平均降水量610 mm，无霜期160～180 d。试验田地势平坦，土壤类型属于砂质壤土。试验期间天气晴朗，白天气温22～31℃，相对湿度65%～76%，东南风≤3级。

1.2试验原料与试验设计

1.2.1试验原料试验材料选用“金皇后”紫花苜蓿，材料种植年限为3年，条播播量为18 kg/hm2，刈割期为初花期，平均株高为86 cm。

1.2.2试验设计为贴近生产，试验采用自走式割晒机（NEW HOLLAND H8040型）刈割，调节机械压辊距离，调整为中度压扁即茎秆被压扁有纵向裂纹，裂纹小部分分开，无汁液流出，刈割留茬高度为5～8 cm。刈割后在田地自然凉晒，草垄厚度为15 cm左右，宽度为110～120 cm。当苜蓿含水量为35%时进行集拢翻晒。苜蓿在干燥过程中，白天每隔2 h取样1次，直至苜蓿达到安全含水量（15%）。用微波炉检测苜蓿含水量，分别在含水量为73%（鲜草）、60%、50%、40%、30%、20%和15%时各取样1000 g，并将叶片、茎秆分开烘干称重，3次重复，烘干粉碎后过40目（孔径0.45 mm）筛，进行营养成分含量测定。

1.3常规营养成分测定方法含水量：参照《饲料分析及饲料质量检测技术》用烘干法测定（张丽英，2003）；干物质（DM）：利用鼓风干燥箱65℃干燥法冷却称重；粗蛋白质（CP）：凯氏定氮仪（FOSS 8400）进行测定；粗脂肪（EE）：FOSS全自动索氏抽提系统测定；中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）：利用纤维测定仪（ST116A型）测定；叶茎比：叶茎比=叶的烘干重/茎的烘干重。相对饲用价值（RFV）计算公式如下（王坤龙，2014）：

式中：DDM为可消化干物质；DMI为干物质采食量；%BW为占动物代谢体重的百分比。

1.4统计分析试验数据均为3次重复测得的平均值，前期处理利用Microsoft Office Excel 2003软件进行，数据利用SPASS 17.0软件进行方差分析，图利用Sigma Plot10.0软件进行。

2　结果与分析

2.1苜蓿干燥过程中含水量变化规律从图1可以看出，苜蓿茎秆初始含水量较叶片高，各部分含水量变化曲线均随时间呈先快后慢的起伏下降趋势，刈割后至含水量45%苜蓿水分散失迅速，随后变慢；中度压扁后苜蓿茎秆和叶片的干燥速度趋于同步，白天苜蓿含水量逐渐降低，而在夜间苜蓿含水量缓慢增加。在干燥过程中，叶片干燥速度较快，晾晒初期最为明显，在刈割第2天的18∶00即达到安全含水量，此时植株含水量为30%左右，茎秆含水量接近36%左右，茎叶含水量相差较大，但干燥后期叶片夜间返潮程度严重。

图1　自然干燥过程中苜蓿植株、茎、叶含水量变化曲线

2.2苜蓿干燥过程中叶茎比变化规律由图2可知，干燥过程中，苜蓿叶茎比的变化曲线整体上随着植株含水量的降低而降低，且呈先快后慢的起伏下降趋势。第2天10∶00，叶茎比降低明显，说明在干燥前期叶片干燥速度明显快于茎秆。但在第2天18∶00至第3天8∶00叶茎比明显增加，但植株含水量仍在下降，是因为夜间空气湿度大，干燥后期叶片吸收空气中水分，说明叶片返潮现象出现比茎秆早，且较茎秆返潮程度严重。

图2　自然干燥过程中苜蓿叶茎比随含水量变化曲线

2.3苜蓿干燥过程中粗蛋白质、粗脂肪含量变化规律从图3可知，在含水量降到20%过程中，CP、EE含量均呈先慢后快的下降趋势，当含水量由20%降到15%过程中，CP、EE含量均有一定幅度上升。刈割后至含水量降到50%过程中，CP、EE含量降低缓慢，各含水量苜蓿测定值差异不显著（P＞0.05），当苜蓿含水量由50%降到20%过程中，CP、EE含量降低速度加快，且各含水量苜蓿测定值差异显著（P＜0.05），在此过程中，含水量由40%降到30%阶段，CP、EE含量下降较明显。试验结果说明，在苜蓿干燥前期，其CP、EE含量损失较少，CP、EE含量损失多集中在含水量由40%降到30%阶段。

图3　自然干燥过程中不同含水量紫花苜蓿CP、EE含量变化

2.4苜蓿干燥过程中中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量变化规律由图4可知，随着苜蓿含水量的降低，NDF、ADF含量逐渐增加，但干燥过程中各含水量测定值变化幅度不同。刈割后至含水量降到50%过程中，NDF、ADF含量增加缓慢，各含水量苜蓿测定值差异不显著（P＞0.05）。在苜蓿含水量由50%降到20%过程中，随着含水量的下降，NDF、ADF含量增加明显，且各含水量苜蓿测定值差异显著（P＜0.05），在此过程中，含水量由40%降到30%阶段，NDF、ADF含量增加较明显。

图4　自然干燥过程中不同含水量苜蓿NDF、ADF含量变化

2.5苜蓿干燥过程中RFV值变化规律由图5可以看出，随着含水量的降低，RFV值变化曲线呈现慢-快-慢的下降趋势。刈割后至含水量降到50%过程中，RFV值下降缓慢，且各含水量苜蓿RFV值差异不显著（P＞0.05）。当苜蓿含水量降到50%后，随着含水量的下降，各含水量苜蓿RFV值差异显著（P＜0.05）。在此过程中，含水量由40%降到30%过程中，RFV值降低幅度较大（P＜0.05）。在干燥后期，RFV值降低幅度变小，且差异不显著（P＞0.05）。

图5　自然干燥过程中不同含水量苜蓿RFV值变化曲线

3　讨论

3.1苜蓿干燥过程中含水量变化规律王坤龙（2014）研究发现，通过压扁茎秆可显著加快苜蓿水分散失速度，使干燥时间缩短，且苜蓿干燥速度随压扁程度的增大而提高。王常慧等（2004）研究表明，苜蓿晾晒最初阶段含水量降低迅速，但干燥速度随着干燥时间的延长逐渐变缓。本试验发现，苜蓿在干燥过程中，含水量变化曲线均呈先快后慢的起伏下降趋势，中度压扁使苜蓿茎秆和叶片的干燥速度趋于同步，这与上述的研究结果相似。苜蓿在晾晒初始阶段，细胞间隙的自由水逐渐散失，干燥速度较快；随着干燥时间的延长，细胞内的结合水逐渐散失，干燥速度变缓。白天苜蓿含水量逐渐降低，而在夜间苜蓿含水量缓慢增加，在干燥后期，增加程度越加明显。原因是夜间空气湿度较大，苜蓿吸水返潮，含水量上升，在干燥后期湿度差越大，含水量上升幅度越大。在晾晒过程中，叶片干燥速度明显快于茎秆，晾晒初期最为明显，在刈割第2天的18∶00即达到安全含水量，茎秆的角质层和表皮较厚，水分散失阻碍程度较大，而叶片较薄，利于水分散失，但叶片夜间返潮较严重。

3.2苜蓿干燥过程中叶茎比变化规律叶茎比是衡量苜蓿品质的重要指标之一（Lenssen等，2011）。单贵莲等（2008）研究发现苜蓿叶片的干燥速度是茎秆2～3倍。当茎的含水量还很高时叶片已达到安全含水量，此时机械作业极易造成叶片大量脱落（张杰等，2007）。通过缩短干燥时间，减少机械作业次数，可明显降低苜蓿叶片的损失（刘景艳等，2013）。本试验结果表明，叶茎比的变化曲线整体上随着植株含水量的降低而降低，且呈先快后慢的起伏下降趋势，是因为苜蓿叶片在干燥前期叶片干燥速度较快，茎秆干燥速度较慢，叶茎比快速降低。而在干燥中后期，叶片干燥速度变缓，茎秆干燥速度快于叶片，叶茎比有所增加。在第2天10∶00，叶茎比降低明显，说明苜蓿植株含水量为40%左右，叶片开始脱落。但在第2天18∶00至第3天8∶00叶茎比明显增加，但植株含水量仍在下降，是因为夜间空气湿度大，使得叶片与茎秆之间连接的部分变得柔韧，因此叶片脱落程度降低，同时开始吸收空气中水分，说明叶子返潮现象比茎秆早，且较茎秆返潮程度严重。

3.3自然干燥过程中苜蓿营养成分变化规律研究表明，苜蓿干燥时间越长，叶片脱落程度越大，营养和能量损失越严重（Coblentz等，2013；Xu和Shi，2013）。另外，长时间的日光“漂白”作用也会造成苜蓿可溶性养分大量流失（汪春和车刚，2006）。本试验结果表明，刈割后至含水量降到50%过程中，CP、EE含量和RFV值降低缓慢，当苜蓿含水量由50%降到20%过程中，CP、EE含量和RFV值降低速度加快，NDF、ADF含量增加较快，尤其在含水量由40%降到30%阶段，CP、EE含量和RFV值下降较明显。是因为在含水量降到50%过程中，细胞大部分并未死亡，仍处于生理活性状态，可溶性营养物质不易留出，当含水量降到50%以下，大部分细胞死亡，原生质渗透性能提高，可溶性营养物质损失程度逐渐增加。在含水量为35%时，机械搂草作业，也会使部分叶片脱落，造成营养物质的损失。在干燥后期，RFV值降低幅度变小，但CP、EE含量却有一定幅度的上升。其原因可能是干燥过程中，由于呼吸消耗、酶降解等作用使干物质含量下降，使得CP、EE含量相对升高。

4　小结

本试验结果表明，苜蓿在干燥过程中，含水量和叶茎比均呈先快后慢的起伏下降趋势，中度压扁使苜蓿茎叶干燥速度趋于同步。叶片干燥较快，但夜间返潮现象早，且返潮程度较重，当植株含水量为40%左右，叶片开始脱落。随着含水量降低，CP、EE含量及RFV值均有不同程度的损失，主要集中在含水量由40%降到30%阶段。

[1]郭江泽.苜蓿青干草在调制和贮藏过程中的质量变化规律研究：[硕士学位论文][D].郑州：河南农业大学，2009.

[2]刘玉凤，王明利，胡向东，等.美国苜蓿产业发展及其对中国的启示[J].农业生产展望，2014，8：49～54

[3]刘景艳，刘伟峰，张欣达，等.提高苜蓿茎秆干燥速率的的试验研究[J].农机化研究，2013，9：194～197

[4]单贵莲，薛世明，徐柱，等.不同调制方法紫花苜蓿干燥特性及干草质量的研究[J].草业学报，2008，4：102～109.

[5]王坤龙.苜蓿干燥机制与营养物质变化相关性研究：[硕士学位论文][D].呼和浩特：内蒙古农业大学，2014.

[6]王常慧，杨建强，董宽虎，等.不同刈割方式对某些草粉营养价值的影响研究[J].中国生态农业学报，2004，31（3）：140～142.

[7]汪春，车刚.干燥过程对紫花苜蓿粗蛋白含量影响规律的实验研究[J].农业工程学报，2006，22（9）：225～227.

[8]张春梅，王成章，胡喜峰，等.紫花苜蓿的营养价值及应用研究进展[J].中国饲料，2005，1：15～17.

[9]张丽英.饲料分析及饲料质量检测技术[M].北京：中学农业大学出版社，2003.

[10]张杰，贾志宽，韩清芳.不同养分对苜蓿茎叶比和鲜干比的影响[J].西北农业学报，2007，4：121～125.

[11]Coblentz W K，Coffey K P，Young A N.Storage characteristics，nutritive value，energy contene，and in vivo digestibility of moist，large rectangular bales of alfalfa or chardgrass hay treated with a propionic acid-based preservative[J]. Journal of Dairy Science，2013，96（4）：2521～2535.

[12]Edwin A A，Greg J S，Phani A，et al.Aerodynamic separation and fractional drying of alfalfa leaves and stems a review and new concept[J].Drying Technology，2003，21（9）：1669～1698.

[13]Lenssen A W，Banfield J D，Cash S D.The influence of trichome density on the drying rate of alfalfa forage[J].Grass and forage science，2011，56（1）：1～9.

[14]Xu W，Shi S L.Effect of different processing methods on the quality of alfalfa hay[J].Journal of Animal and Veterinary Advances，2013，12（6）：689～693.

This experiment was conducted to study the nutrients during the alfalfa hay of drying process in the field.“Gold Express”alfalfa was used as the test material to test the water content，stem-leaf ratio and the nutrient of alfalfa in natural drying process.The results showed that：during the drying process，the moisture content of after alfalfa showed first fast and than slow declined ups and downs.The stem/leaf ratio reduced with the moisture content decreased.Alfalfa stem leaf drying speed synchronized under moderate flattening,but the leaf got damp phenomenon at night，and the degree was heavier.When the water content of the plant was 40%，leaves began to fall off.From cutting to water content of 50%，the content of crude protein（CP），ether extract（EE）and relative feeding value（RFV）reduced slowly.When the water content of plant was from 50%to 20%，the water content reduced fast，the water content decreased significantly in 40%to 30% stage.In the late stage of drying process，the RFV reduced slowly，but the content of CP，EE content had a higher margin.

alfalfa；water content；nutrition；change regulation

S816.5

A

1004-3314（2016）10-0015-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20161005

现代农业国家牧草产业技术体系（CARS-35）