添加剂对不同干物质含量的多花黑麦草青贮品质的影响

关 皓，张明均，宋 珊，郭旭生，干友民

(1.四川农业大学动物科技学院，四川 温江 611130； 2.贵州省草地技术试验推广站，贵州 独山 558203； 3.兰州大学生命科学学院 草地农业生态系统国家重点实验室，甘肃 兰州 730000)

添加剂对不同干物质含量的多花黑麦草青贮品质的影响

关 皓1，张明均2，宋 珊1，郭旭生3，干友民1

(1.四川农业大学动物科技学院，四川 温江 611130； 2.贵州省草地技术试验推广站，贵州 独山 558203； 3.兰州大学生命科学学院 草地农业生态系统国家重点实验室，甘肃 兰州 730000)

为分析不同添加剂类型与干物质含量对多花黑麦草(Loliummultiflorum)青贮品质的影响，本研究将3种添加剂处理——甲酸(formic acid，FA)、植物乳杆菌(Lactobacillusplantmentum，LP)、布氏乳杆菌(L.buchneri，LB)添加于3种干物质含量(20%、30%、40%)的多花黑麦草中，青贮60 d后，测定不同处理青贮营养成分和发酵品质的相关指标。结果表明，甲酸处理组在3种干物质条件下，其pH均在4.3以下，氨态氮(NH3-N)均显著低于其他处理组(P<0.05), 而可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)含量则显著高于其他处理组(P<0.05)。在干物质含量为30%、40%的多花黑麦草中添加两种乳酸菌可以获得较好的发酵效果，其中,LB处理组乙酸含量显著高于其他处理组(P<0.05)，LP处理组乳酸含量显著高于其他处理组(P<0.05)。就干物质含量而言，干物质30%和40%时发酵品质均优于干物质20%时同样的添加剂处理组，且在干物质20%时，对照组和乳酸菌处理组均含有大量的丁酸。因此，在制作多花黑麦草青贮时尽量凋萎使干物质含量保持在30%～40%，同时添加乳酸菌类添加剂是保证青贮料品质的关键。当没有条件凋萎，将鲜样直接青贮时，添加一定量的甲酸(4 mL·kg-1)是保证青贮料发酵品质的有效手段。

多花黑麦草；青贮；甲酸；植物乳杆菌；布氏乳杆菌；干物质；发酵品质

青贮是一种常用的能够长期保存牧草或其他青绿原料的方法。其原理为，在厌氧条件下，原料中的可溶性碳水化合物被原料上附着或人为添加的乳酸菌转化成乳酸等有机酸，使得pH降低，进而有效抑制有害微生物的生长繁殖，达到长时间储存青绿饲料的目的[1]。一般在不添加添加剂直接青贮的情况下，植物附生微生物会在发酵过程中使干物质大量损失、蛋白质水解，从而导致青贮失败，故青贮料中添加添加剂已被广泛应用于优质青贮料的制作[2]。乳酸菌添加剂在青贮中发挥着重要作用，植物乳杆菌、肠球菌、乳酸片球菌等作为同型乳酸菌能在青贮时产生大量乳酸，使青贮料pH快速下降。而以布氏乳杆菌为代表的异型乳酸菌在产生乳酸降低pH的同时还会产生大量乙酸，在有氧稳定性中发挥着重要作用[3]。甲酸作为发酵抑制剂会快速降低青贮料pH抑制微生物活动。原料的干物质含量是影响青贮发酵的另一个重要因素，一般而言，干物质含量越低，青贮质量越差，干物质含量过高也会影响微生物发酵进程[4]。

多花黑麦草(Loliummultiflorum)又称意大利黑麦草、一年生黑麦草，其喜好温暖潮湿气候，具有生长迅速、产量高、品质好、适口性佳等优点，广受各种家畜喜爱，在我国南方地区被广泛种植。多花黑麦草生产利用期短(4月-7月)，产量集中，供应失衡现象严重[5-6]。而由于多花黑麦草收获季节正是南方地区梅雨季节，多雨潮湿的气候条件极不利于干草的调制，为了减少季节间的失衡和营养物质的损失以及提高其饲喂价值，将多花黑麦草调制成优质青贮饲料是一种可行且有效的方法[7]。目前，多花黑麦草青贮的难点在于水分含量过高，极易造成梭菌的大量繁殖，导致青贮失败。过往的研究主要集中于通过使用同种添加剂的不同添加量、与其他干物质含量较高的材料混合青贮或是直接凋萎降低水分等方法调制多花黑麦草青贮[8-11]，而不同类型添加剂是否都适用于低干物质含量原料的青贮以及在提高干物质含量的情况下添加何种添加剂更适合多花黑麦草青贮的相关研究较少。为此，本研究设置3种添加剂(甲酸、植物乳杆菌Lactobacillusplantmentum、布氏乳杆菌Lactobacillusbuchneri)和3种不同干物质含量(20%、30%、40%)，研究添加剂和干物质含量以及二者的互作对多花黑麦草青贮品质的影响。

1 材料与方法

1.1试验材料

供试品种为“长江二号”多花黑麦草，采自于四川农业大学草学系基地 (30°08′ N、103°14′ E，海拔600 m)，以于2014年4月27日(初花期)第2茬刈割材料作为青贮原料。所用3种添加剂为植物乳杆菌、布氏乳杆菌(Ecocyle，美国进口青贮饲料添加剂)和甲酸(纯度>88%，西陇化工)。

1.2试验方法

1.2.1青贮的制作 将刈割好的多花黑麦用自动切草机切短至2～3 cm，四分法取样后晾晒调制成低(鲜样的含水量80%，即干物质20%)、中(含水量70%，即干物质30%)、高(含水量60%，即干物质40%)3种干物质含量，随即分别分成4份，每份3 kg，再均匀喷洒植物乳杆菌、布氏乳杆菌(×106CFU·g-1FM)以及甲酸(4 mL·kg-1FM)，另设置对照(CK)，每袋500 g，每个处理4个重复，装入密封袋(25 cm×35 cm)中抽真空，室温发酵60 d后开袋取样分析。

1.2.2发酵品质分析 取10 g青贮样品加入90 mL去离子水放入小型搅拌机中搅拌1 min，过8层滤布，滤液用于pH、氨态氮(NH3-N)和有机酸的测定。pH用pH计测定青贮料待测液[12]，NH3-N含量用苯酚-次氯酸纳比色法测定[13]；有机酸(乳酸、乙酸、丙酸、丁酸)含量采用Agilent 1100型高效液相色谱仪测定[12]：待测液在12 000 r·min-1下离心3 min后取上清液，在0.22 μm微孔滤膜过滤后上机测试，色谱柱为RSpak KC-811(Shodex)，流动相为3 mmol·L-1的高氯酸溶液，流速1 mL·min-1，柱温为50 ℃，检测波长210 nm。

1.2.3营养成分及微生物分析 将样品各自混匀后置于鼓风干燥箱中，105 ℃烘0.5 h后在65 ℃烘48 h左右直至恒重，烘干样品用小型植物样粉碎机粉碎后过0.425 mm 筛。干物质(dry matter，DM)采用常规烘干法测定[14]；粗蛋白(crude protein，CP)采用FOSS 8400型全自动凯氏定氮仪蒸馏测定[14]；中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)与酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)采用范氏洗涤纤维法测定[15]。可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)用蒽酮-硫酸比色法测定[14]。乳酸菌厌氧条件下，在MRS培养基中37 ℃培养48 h后计数。酵母菌和霉菌有氧条件下，在马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)中室温培养48 h后进行计数[16]。

1.3数据处理

采用Excel 2010对数据进行初步整理，再使用SPSS 17.0软件进行数据分析。采用双因素方差分析分析添加剂、干物质含量及其二者的互作对青贮所有项目的影响，用Duncan方法对处理间进行多重比较(P<0.05)，同时结合SNK法进行交互作用显著性分析(P<0.01)，再用Excel 2010制图。

2 结果

2.1原料成分

多花黑麦草原料DM为20.11%，CP为10.08%，WSC为12.11%，ADF与NDF分别为65.03%和40.95%，铵态氮占总氮比为1.07%，pH 6.54，乳酸菌和霉菌均小于2 lg(CFU·mL-1)，酵母菌为3.21 lg (CFU·mL-1)。

2.2青贮发酵品质

与原料pH(6.54)相比，各处理pH均呈下降趋势。DM含量为20%时，CK组和两种乳杆菌制剂处理组中均含有大量的丁酸，而FA处理组中除了乙酸外，未检测到乳酸、丙酸和丁酸(表1)。与CK组和乳杆菌制剂处理组相比，添加FA显著降低了青贮饲料的pH(P<0.05)。DM含量为30%时，各处理组均未检测到丙酸和丁酸。FA处理组的pH仍显著低于其他处理组(P<0.05)，LP处理组乳酸的含量显著高于其他处理组(P<0.05)。干物质含量为40%时，LB处理组的乙酸和pH显著高于其他处理组(P<0.05)。

发酵60 d后，各处理NH3-N/TN也呈现显著差异(P<0.05)，两种乳杆菌制剂处理组与原料相比，均有不同程度的升高 (表1)。3种干物质含量条件下，FA处理组的NH3-N/TN均显著低于其他处理组(P<0.05)，均低于3%。添加剂相同的情况下，DM含量为40%的各处理的NH3-N/TN显著低于DM为 30%和20%的处理组(P<0.05)。

除FA处理组外，各处理中乳酸含量在经过60 d发酵后均升高(表1)。在DM含量相同的情况下，各组LP处理组乳酸含量显著高于其他处理组(P<0.05)。其中，DM含量为30%时，LP处理组乳酸含量在各处理组中最高，达100.29 g·kg-1。在DM含量相同的情况下，各组中LB处理组乙酸含量显著高于其他处理组(P<0.05)。其中，DM为30%时，LB处理组的乙酸含量在各处理组中最高，达75.42 g·kg-1。各处理组中只有DM为20%的CK组中检测到丙酸的存在。丁酸则只在DM为20%时的CK、LP、LB处理组中被检测到，其中CK组丁酸含量最高，达到了85.69 g·kg-1。

2.3青贮饲料化学成分

发酵后各处理组的粗蛋白含量(CP)与原料(10.08%)相比略有升高，但总体变化幅度较小(图1)。DM为20%时，CK与LP处理组的CP含量显著低于对照(P<0.05)，其他处理组之间的CP含量差异不显著(P>0.05)。

青贮60 d后，可溶性碳水化合物(WSC)在各处理组间均呈现显著差异(P<0.05)。其中，3种干物质含量条件下，FA处理组均显著高于其他处理组(P<0.05)。DM为30%时，FA处理组的WSC含量最高；DM为40%时，LP处理组WSC含量最低(图2)。

各处理组的中性洗涤纤维(NDF)含量在经过60 d发酵后，变化较小。在DM为20%时，CK组NDF含量高于其他处理组(P>0.05)，也差异不显著(P>0.05)；DM为30%时，CK组DNF含量低于其他处理组，但差异不显著(P>0.05)；DM为40%时，各处理组间的差异不显著(P>0.05)(图3)。

表1 不同添加剂对不同干物质含量多花黑麦草青贮发酵品质的影响Table 1 Effect of different inocula on the fermentation quality of Italian ryegrass silage with different dry matter contents

注：不同小写字母表示同一指标不同处理间差异显著(P<0.05)；*表示显著影响；**表示极显著影响(P<0.01)。下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference of the same parameter among different treatments at the 0.05 level; * indicate significant effect; ** indicate extremely significant effect (P<0.01); similarly for the following figures.

图1 不同添加剂对不同干物质含量多花黑麦草粗蛋白含量的影响Fig. 1 Effect of different inoculants on crude protein content of Italian ryegrass at different dry matter content

与原料相比，各处理组的酸性洗涤纤维(ADF)含量变化较小，其中DM为20%时，LP处理组ADF含量高于其他处理组,但差异不显著(P<0.05)，DM为40%时，FA处理组ADF含量显著低于对照和LB处理组(P<0.05)(图4)。

图2 不同添加剂对不同干物质含量多花黑麦草可溶性碳水化合物含量的影响Fig. 2 Effect of different inoculants on WSC content of Italian ryegrass at different dry matter content

图3 不同添加剂对不同干物质含量多花黑麦草中性洗涤纤维含量的影响Fig. 3 Effect of different inoculants on NDF content of Italian ryegrass at different dry matter content

图4 不同添加剂对不同干物质含量多花黑麦草酸性洗涤纤维含量的影响Fig. 4 Effect of different inoculants on ADF content of Italian ryegrass at different dry matter content

3 讨论

青贮原料是决定青贮能否成功的基础。前人研究表明，原料的WSC含量大于6%时有利于制成优质青贮饲料[17-18]。本研究中，多花黑麦草WSC含量为12.11%，粗蛋白含量为10.08%，适合做青贮，但含水量高达80%。一般而言，当饲草含水量高达80%时，即使pH降低至4.0，也不能抑制梭菌的增殖[19]。而且，本研究中乳酸菌含量较少，不能满足乳酸发酵为主的青贮中乳酸菌的最低数量(×105CFU·g-1FM)需求[16]，还需要通过人工调制才能制成优质的青贮饲料。

原料中的干物质含量是影响青贮进程和青贮品质的重要因素之一。过高的干物质含量会抑制微生物的生长，减缓或者停止青贮进程。而过低的干物质含量会导致梭菌的大量生长，产生大量丁酸，不仅使青贮料营养成分损失，还会产生臭气从而影响采食量。过往的研究[17-21]均表明，干物质含量是影响多花黑麦草青贮最主要的影响因素，多花黑麦草鲜草中干物质含量一般小于20%，直接青贮会导致大量浸出液的流失，营养成分严重损失。本研究中，干物质含量为20%时，除甲酸处理外，其他处理组发酵品质都差于DM为30%、40%处理组,这与杨春华等[22]的研究结果一致。另外，当DM为40%时，CK组的pH降到了4.2以下，发酵品质与营养成分均优良，表明当多花黑麦草原料DM为40%时，即使不添加任何添加剂依然能保证青贮的成功。

添加剂是影响青贮品质另一个重要因素。本研究中，在DM为20%、30%、40%时，FA处理组均维持了较低的pH、NH3-N/TN和较高的WSC含量，表明FA的处理在原料DM为20%～40%范围内都能有效抑制微生物繁殖与活动，成功保存原料营养成分，这与过往众多研究结果[16-17,19]一致。LP作为最常用的一种乳酸菌添加剂，在前人的研究[21-24]中，均能有较好的青贮效果。本研究中，LP在青贮中的作用则受DM含量的影响较大，在DM为20%时，LP处理组pH均高于4.6，NH3-N/TN升高，WSC含量下降，且有大量丁酸的产生，这与前人研究不一致，可能是由于之前研究DM均在30%～40%，而本研究中多花黑麦草的DM为20%，含水量在80%左右，过高的水分导致梭菌大量繁殖，导致青贮失败。而DM为30%和40%时，LP处理组pH降到了4.3以下，无丁酸产生。LB在3种干物质条件下，pH均高于4.6，产生乳酸比LP处理组要少得多，但产生的乙酸量则是各处理组中最高的，这是由于LB作为异型发酵乳酸菌，在产生乳酸同时还会产生一定量乙酸，乙酸在青贮开窖后有助于维持青贮料的有氧稳定性[25]。

4 结论

当多花黑麦草青贮原料的干物质在20%～40%范围内时，随着原料干物质含量增加，青贮饲料发酵品质越好。甲酸在干物质20%～40%时均能有效保存青贮料营养成分；而当干物质含量小于30%时，在乳酸菌添加剂接种量为106CFU·g-1FM条件下，乳酸菌类添加剂均不能产生良好的青贮效果。原料干物质含量在30%和40%时，添加植物乳杆菌均能有效的提高青贮品质；同时，添加布氏乳杆菌能显著增加青贮饲料中乙酸的含量。

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Effectofadditivesonthequalityofryegrasssilagewithdifferentdrymattercontent

Guan Hao1, Zhang Ming-jun2, Song Shan1, Guo Xu-sheng3, Gan You-min1

(1.Department of Grassland Science, Sichuan Agricultural University, Wenjiang 611130, Sichuan, China; 2.Station of Grassland Technology Extention of Guizhou, Dushan 558203, Guizhou, China; 3.State Key Laboratory of Grassland and Agro-ecosystems, College of Life Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gaisu, China)

The effects of different types of inocula on the quality of Italian ryegrass with different dry matter content were investigated. Three additives [formic acid (FA),Lactobacillusplantmentum(LP),Lactobacillusbuchneri(LB)] were used to ensile Italian ryegrass with different dry matter content (20%, 30%, and 40%). The results showed that the pH in the FA-treatment of Italian ryegrass with three levels of dry matter content was below 4.3, and NH3-N/TN was significantly lower than that in the other treatments (P<0.05). However, the content of water soluble carbohydrate was significantly higher than that in the other treatments (P<0.05). Two types of lactic acid bacteria treatments (LP and LB) of Italian ryegrass with dry matter content of 30% and 40% led to better ferment quality. The lactic acid content in the LP treatment was significantly higher than that in the other treatments (P<0.05), whereas the acetic acid content of the LB treatment was significantly higher than that in the other treatments (P<0.05). The ferment quality of Italian ryegrass with 30% and 40% dry matter content was better than that of 20% dry matter content in treatments with the same additive. Particularly, when the dry matter content was 40%, the pH of the control group was less than 4.2, which suggested that at this level of dry matter content, high quality silage can be prepared even without adding any additives. Evidently, wilting Italian ryegrass with a dry matter content of 30%～40% treated with lactic acid bacteria can ensure high quality silage production. In unwilted Italian ryegrass, adding formic acid (4 mL·kg-1FM) can preserve silage quality.

Italian ryegrass; silage; inoculants;Lactobacillusplantmentum;L.buchneri; dry matter; fermentation quality

Gan You-min E-mail:ganyoumin1954@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0115

关皓,张明均,宋珊,郭旭生,干友民.添加剂对不同干物质含量的多花黑麦草青贮品质的影响.草业科学,2017,34(10)：2157-2163.

Guan H,Zhang M J,Song S,Guo X S,Gan Y M.Effect of additives on the quality of ryegrass silage with different dry matter content.Pratacultural Science，2017,34(10)：2157-2163.

S816.15

A

1001-0629(2017)10-2157-07

2017-03-17

2017-05-12

公益性行业(农业)专项(201303061)；2015年大学生创新训练计划项目(04053744)

关皓(1991-)，女，四川成都人，在读博士生，主要从事饲料资源开发与利用。E-mail:guan0427@foxmail.com

共同第一作者：张明均(1980-)，男，贵州瓮安人，高级畜牧师，主要从事山地生态畜牧业研究。E-mail：1424336337@qq.com

干友民(1954-)，男，四川温江人，教授，主要从事草地资源与生态教学与研究。E-mail:ganyoumin1954@163.com

(责任编辑 武艳培)

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