添加剂对不同茬次混播苜蓿青贮营养品质和发酵特性的影响

秦伟娜，焦 婷，雷赵民，李 飞，冉 福，李雄雄，高雪梅，赵生国

（1. 甘肃农业大学草业学院 / 草业生态系统教育部重点实验室 / 中–美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070；2. 甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃 兰州 730070；3. 兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020）

随着我国畜牧业的发展和农业产业结构的调整，常规饲料已经远远不能满足畜牧业发展的需要，草畜矛盾日渐凸显[1]，饲草料季节性供应短缺与供应不均衡的问题已经成为影响畜牧业可持续发展的关键因素[2]。紫花苜蓿(Medicago sativa)因适口性好、营养丰富、抗逆性强等特点[3]，已成为重要的青贮饲料的重要来源之一。但其适宜的收获期短、干草制作易受天气的影响以及制作过程中营养损失严重等问题，严重制约着养殖业的产业化发展[4]。

青贮作为反刍动物重要的饲料来源，如何最大程度地保存青贮饲料的营养价值并提高家畜的生产性能一直是广大学者们研究的热点，青贮添加剂的出现为这一热点问题迎来了机遇[5-6]。近几十年来，国内外对于添加剂在牧草青贮中的使用进行了大量的探究，理论上根据青贮效果可将添加剂分为发酵抑制型添加剂(抑制甲酸、乙酸、丙酸)和发酵促进型添加剂(乳酸菌、酶制剂、糖类、绿汁发酵液等)两大类，其中发酵促进型添加剂是近年来国内的研究热点。发酵促进剂主要是通过增强乳酸菌(lactic acid bacteria)的活动来产生更多的乳酸，使青贮料的pH 迅速下降并达到成功青贮的目的[7]。相关研究证实乳酸菌对青贮发酵过程中抑制有害微生物、提高有益菌活性及改善发酵品质等方面有明显促进作用[8-10]。随着市场添加剂种类的增多，学者们对添加剂的研究也越来越深入，添加剂青贮在草产品加工业和养殖业方面达成了广泛的共识及应用，魏晓斌等[11]研究得出，添加乳酸菌和纤维素酶可改善苜蓿青贮发酵品质，乳酸菌和纤维素酶组合效果最佳。曹蕾等[12]分别添加葡萄糖、果糖、果渣对紫花苜蓿进行90 d 青贮，结果表明添加葡萄糖对提高紫花苜蓿拉伸膜裹包青贮品质效果较好。王木川等[13]针对添加剂和青贮密度两个因素设计试验，研究表明添加剂对苜蓿青贮品质有显著影响。因此，本研究旨在研究不同添加剂对苜蓿青贮品质的影响，选择生产中广泛适宜的添加剂。

牧草刈割茬次可影响牧草的产量、品质和再生能力，随着紫花苜蓿刈割茬次的递增，蛋白质、矿质元素含量逐渐降低，而纤维素含量则逐渐升高[14]。研究表明，第1 茬苜蓿因为充分积累了根部养分，并且生长时间较长，所以生物量明显高于后茬[15]。刈割茬次对苜蓿粗蛋白的影响表现为第1 茬 ＞ 第2 茬 ＞第3 茬[16]。可见目前很少将不同茬次和添加剂结合起来研究紫花苜蓿青贮品质，为此，通过研究5 种添加剂对3 个不同刈割茬次苜蓿青贮品质的影响，以期筛选出混播苜蓿最优青贮添加剂和青贮品质最佳的茬次，为苜蓿刈割及长期青贮保存提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于甘肃省张掖市民乐县华瑞农业有限公司苜蓿种植基地开展，地理位置100°73′ E、38°66′ N。该地平均海拔1 474 m，年平均气温4.1 ℃，年平均降水量113～120 mm，蒸发量2 047 mm，日照时数3 085 h，无霜期138～179 d，具有日照时间长、昼夜温差大的特点。

1.2 试验材料

1.2.1 青贮原料

试验所用紫花苜蓿3010 (Medicago sativa ‘3010’)和金皇后(Medicago sativa ‘Golden queen’)均来自甘肃华瑞农业股份有限公司，金皇后和紫花苜蓿3010 以4 ： 1 比例混播。不同茬次均采用机械收割，共收割3 茬，2017 年6 月11 日进行第1 茬刈割；第2 茬于7 月27 日刈割；第3 茬于10 月12 日刈割。刈割的苜蓿水分低于65%时，铡短至2～5 cm 长进行桶装青贮，青贮桶系容积为20 L 的带螺旋盖工业用塑料桶。

1.2.2 青贮添加剂

试验所用青贮添加剂为Sila-Max (混合型乳酸菌制剂，购自美国瑞科公司，主要成分是植物乳酸杆菌发酵产物、乳酸片球菌发酵产物、纯化纤维素酶、低聚糖)、Sila-Mix (混合型乳酸菌制剂，购自美国瑞科公司，主要成分是植物乳酸菌、乳酸片球菌、硅酸钙以及黑曲霉)、亚芯生物、百奥民、台湾鲜得利(后3 种青贮添加剂为张掖华瑞农业公司自有)。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

试验采用茬次和添加剂双因子交互设计，对不同茬次(第1 茬、第2 茬、第3 茬)混播苜蓿进行不同添加剂(Sila-Max、Sila-Mix、亚芯生物、百奥民、台湾鲜得利)处理下青贮试验，以不添加任何添加剂作为对照组(CK)，即试验每茬次共6 个处理，3 茬次共18 个处理，每个处理6 次重复，研究不同添加剂对不同茬次混播苜蓿青贮品质的影响。

1.3.2 青贮方法

不同茬次苜蓿粉碎后，按照各添加剂使用说明，按比例均匀喷洒于相应重量的苜蓿中，后紧实地装填入20 L 青贮桶，边装填边压实，装满后用多层封口膜密封保存，装填后的桶重约13 kg。经过60 d青贮发酵，称重后开桶取样，取样时将桶中物料倒出，混合均匀后采用多点随机取样，每个重复约取1.5 kg 样品，真空包装带回实验室测定各处理青贮苜蓿品质。

1.3.3 测定方法

将所取样品的3 个重复于65～70 ℃条件下烘干测定干物质(dry matter, DM)含量，并粉碎过0.45 mm筛。粗蛋白质(crude protein, CP)、中性洗涤不溶蛋白(neutral detergent insoluble protein, NDIP)、酸 性 洗涤 不 溶 蛋 白(acid detergent insoluble protein, ADIP)、可 溶 性 粗蛋 白(soluble protein, SP)、中性 洗 涤 纤 维(neutral detergent fiber, NDF)、酸 性 洗 涤 纤 维(acid detergent fiber, ADF)、粗灰分(crude ash, Ash)、水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates, WSC)、单糖(monosaccharide, ESC)、钙(Ca)、磷(P)、钾(K)含量均寄送于北京Foss 公司进行NIR 近红外光谱扫描测定。取另外3 个重复用于发酵指标的测定，pH 用酸度计测定，乳酸(lactic acid, LA)、乙酸(acetic acid, AA)等使用安捷伦(Agilent1100)液相色谱仪测定[17]，48 h干物质消化率(dry matter digestibility, DMD)和48 h中性洗涤纤维消化率(acid detergent fiber digestibility,NDFD)采用体外产气法测定[18]。

1.4 灰色关联度分析

根据灰色系统理论，将不同添加剂处理紫花苜蓿的各指标作为一个灰色系统，对不同处理的青贮苜蓿营养品质进行综合分析[19]。

首先，确定参考数列。以各指标的最理想值构成参考数列：X0(k) = {X0(1)，X0(2)，X0(3)，···，X0(n)}，各 指标 的测 定 值为 比 较数 列：Xi(k) = {Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，···，Xi(n)}，其中k = 1，2，3，···，n(n 为测定指标数，此处为18)，i = 1，2，3，···，m(m 为添加剂种类数，此处为6)。其次指标的无量纲化。用Xi′(k) =Xi(k)/X0(k)对各指标原始数据进行无量纲化处理。然后计算比较数列Xi与参考数列X0各对应点的绝对差值。△i(k) = |X0(k)－Xi(k)|，此处△i(k)为第i 添加剂青贮苜蓿的指标测定值Xi与理想值X0在第k 个指标上的绝对差值，则理想数列X0和比较数列Xi在k 点的关联系数εi(k)：

式 中：min min|X0(k)−Xi(k)|为 二 级 最 小 差；max max|X0(k)−Xi(k)|为二级最大差； ρ为分辨系数，本研究中取ρ为0.5，视为同等重要[20]。

最后，计算等权关联度、加权关联度。

求出关联度后，按照关联度由大到小进行排序，关联度越大，则说明比较数列越接近参考数列，综合营养指标越优。

1.5 数据分析

数据分析和图表制作分别由IBM SPSS statistics 19.0 和Microsoft Excel 2010 完成，数据均以“均值 ±标准误”表示，通过一般线性模型对茬次和添加剂进行双因素方差分析(Two-way ANOVA)，并用LSD法对各项指标进行多重比较(P ＜ 0.05)。

2 结果与分析

2.1 添加剂对不同茬次混播苜蓿青贮品质的影响

2.1.1 蛋白类成分的变化

随着刈割茬次的增加，青贮苜蓿CP 含量先上升后下降，而可溶性蛋白/总蛋白(soluble protein/total protein, SP/CP)含量呈下降趋势 (表1)，NDIP 含量显著上升(P ＜ 0.05)，茬次对上述3 个指标影响达极显著水平(P ＜ 0.01)；茬次和添加剂的交互作用对SP/CP 和ADIP 含 量 也 存 在 极 显 著 影 响(P ＜ 0.01)。相同茬次不同添加剂处理下，第1 茬亚芯生物处理下青贮苜蓿CP 含量最高(23.91%)，显著高于Sila-Max 和Sila-Mix 组(P ＜ 0.05)，并 且 较 对 照 组 提 高1.00%；第2 茬对照组CP 含量最高(27.33%)，与台湾鲜得利和Sila-Mix 处理差异不显著(P ＞ 0.05)，显著高于其他处理(P ＜ 0.05)；第3 茬百奥明处理下最高(23.36%)，但各处理间差异不显著(P ＞ 0.05)。第1 茬百奥明处理下SP/CP 含量最高(66.01%)，但与对照组差异不显著(P ＞ 0.05)；添加剂对SP/CP 含量有极显著影响(P ＜ 0.01)。各茬次台湾鲜得利处理下青贮苜蓿的NDIP 含量均最高，仅第1 茬次显著高于Sila-Max 和Sila-Mix 组，第2 茬次、第3 茬次与其他处理间均无显著差异(P ＞ 0.05)。

2.1.2 粗灰分及纤维类成分的变化

茬次、添加剂以及二者的交互作用对青贮苜蓿DM 含量均有极显著影响(P ＜ 0.01) (表2)。随着茬次的递增会积累DM，所以第3 茬的DM 含量显著高于其他茬次(P ＜ 0.05)；Ash 含量随着茬次的递增呈先上升后下降的趋势；ADF 和NDF 含量则总体呈现逐渐降低的规律。相同茬次不同添加剂处理下，第1 茬DM 含量在百奥明处理最高(41.83%)，各添加剂间差异不显著(P ＞ 0.05)；第2 茬DM 含量在Sila-Mix 处理最高(47.10%)，与其他处理间差异显著(P ＜ 0.05)；第3 茬DM 含量在Sila-Max 处理最高(65.78%)，各添加剂间差异不显著(P ＞ 0.05)。第1 茬亚芯生物处理下Ash 含量最高(11.19%)，Sila-Max处理下Ash 含量最低(9.52%)，第2 茬亚芯生物处理下Ash 含量最高(11.52%)，第3 茬百奥明处理下Ash含量最高(8.37%)，两茬均为Sila-Mix 最低，且各添加剂处理间无显著差异(P ＞ 0.05)。ADF 和NDF 含量则在第1 茬亚芯生物处理下最低(32.63%、40.44%)，与对照相比分别降低了1.69%和1.41%(P ＞ 0.05)；第2 茬的Sila-Mix 处理下ADF 和NDF 含量均显著低于其他处理(P ＜ 0.05)；第3 茬的Sila-Mix 处理下ADF 和NDF 含量均最高，但各添加剂处理间无显著差异(P ＞ 0.05)。

2.1.3 碳水化合物和矿物质成分的变化

茬次对WSC、ESC 以及Ca、P、K 含量均有极显著影响(P ＜ 0.01) (表3)。WSC、ESC 含量均随着茬次的递增呈先下降后上升的趋势，即表现为第3 茬 ＞第1 茬 ＞ 第2 茬。不同添加剂处理下，第1 茬亚芯生物处理下WSC 含量最高，显著高于对照组(P ＜0.05)；第2、3 茬百奥明处理下WSC 含量均最高，第2 茬各添加剂处理间无显著差异(P ＞ 0.05)，第3 茬百奥明WSC 含量与对照组间差异不显著(P ＞ 0.05)；添加剂对WSC 含量有显著影响(P ＜ 0.05)。ESC 含量在第1 和第3 茬百奥明处理下最高，但与对照组相比差异不显著(P ＞ 0.05)；第2 茬以Sila-Mix 最高，不同添加剂处理间无显著差异(P ＞ 0.05)。第2 茬和第3 茬Ca 含量显著高于第1 茬(P ＜ 0.05)，不同添加剂对Ca 含量无显著影响(P ＞ 0.05)。第1 茬亚芯生物和第3 茬百奥明的P、K 含量最高，但与对照组间差异不显著(P ＞ 0.05)。

表1 不同处理混播苜蓿青贮的蛋白组分(以干物质为基础)Table 1 Protein components of alfalfa silage under different treatments (DM basis)

2.2 添加剂对不同茬次混播苜蓿青贮发酵特性和消化率的影响

茬次对pH、乳酸、乙酸、DMD 和NDFD 均有极显著影响(P ＜ 0.01) (表4)。pH 随着茬次的递增显著上升(P ＜ 0.05)，第3 茬显著高于第1、2 茬(P ＜ 0.05)；LA 和AA 浓度以及NDFD 均呈现先升高后下降的趋势，而DMD 则随着茬次的递增呈现先下降后上升的趋势。相同茬次不同添加剂处理下，第1 茬亚芯生物、百奥明、Sila-Mix 处理下青贮苜蓿pH 较低，但与除台湾鲜得利外的其他处理间无显著差异(P ＞0.05)；第2、3 茬不同添加剂处理间pH 无显著差异(P ＞ 0.05)。 第1 茬亚芯生物处理下LA 含量高于其他处理；而第2 茬则是百奥明处理下LA 含量最高，显著高于对照组(P ＜ 0.05)；第3 茬不同添加剂处理间LA 含量无显著差异(P ＞ 0.05)。 第1 茬亚芯生物处理下AA 含量高于其他处理，第2 茬Sila-Max 处理下AA 含量最高，与对照组相同，第3 茬不同添加剂处理间AA 含量无显著差异(P ＞ 0.05)。第1、3 茬青贮苜蓿DMD 和NDFD 在不同添加剂处理间无显著差异(P ＞ 0.05)；第2 茬的DMD 含量则在亚芯生物处理组最高，与对照间差异不显著(P ＞ 0.05)，NDFD 含量在Sila-Max 处理组最低，显著低于对照组(P ＜ 0.05)，其他处理间差异不显著(P ＞ 0.05)。

表2 不同处理混播苜蓿青贮的粗灰分及纤维类成分(以干物质为基础)Table 2 Ash and fiber components of alfalfa silage under different treatments (DM basis)

2.3 灰色关联度综合评价

第1 茬不同添加剂处理下青贮苜蓿的关联值表现为亚芯生物 ＞ 对照组 ＞ Sila-Mix ＞ Sila-Max ＞ 百奥明 ＞ 台湾鲜得利，第2 茬表现为亚芯生物 ＞ Sila-Mix ＞百奥明 ＞ 对照组 ＞ Sila-Max ＞ 台湾鲜得利，第3 茬表现为百奥明 ＞ 对照组 ＞ 台湾鲜得利 ＞ Sila-Max ＞亚芯生物 ＞ Sila-Mix。各添加剂处理下青贮苜蓿的等权关联度排序和加权关联度排序一致(表5)。

3 讨论

3.1 添加剂对不同茬次混播苜蓿青贮营养品质的影响

青贮饲料的蛋白质含量是决定青贮饲料营养价值的最重要因素，粗蛋白含量越高，氨态氮含量越低，说明青贮饲料中蛋白质的分解程度越低，青贮质量越好[21]。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量对牧草的消化率有着直接影响，酸性洗涤纤维含量越高，青贮消化率越低，适口性越差，青贮品质越差[22]。本研究中粗蛋白含量为第2 茬 ＞ 第1 茬 ＞ 第3 茬，其中第2 茬对照组也显著高于第1 茬，与第1 茬相比，第2 茬有更低的纤维含量，这与蒋利芳等[23]的研究结果一致，但尉志霞等[24]的研究指出，第1 茬的苜蓿青贮营养品质优于第2 茬，这可能是由于刈割时期和品种的不同造成的差异。添加剂处理下粗蛋白含量在第1 茬亚芯生物和第3 茬百奥明组高于对照组，可能是亚芯生物和百奥明在苜蓿青贮过程中饲料pH 降低，进而更好地抑制了蛋白水解酶活性，并降低了不良微生物的发酵，从而减少了营养物质的消耗，降低了粗蛋白损失。

表3 不同处理混播苜蓿青贮的碳水化合物和矿物质组分(以干物质为基础)Table 3 Carbohydrates and mineral composition components of alfalfa silage under different treatments (DM basis)

第1 茬亚芯生物处理下中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著低于对照，说明亚芯生物对粗纤维的降解有一定的促进作用，可为乳酸菌提供繁殖环境，有效抑制有害微生物存活。可溶性碳水化合物和单糖作为能量来源保证青贮过程的顺利进行[25]，第3 茬可溶性碳水化合物和单糖含量最高，主要是因为随着刈割茬次的推迟苜蓿木质化程度增大。添加剂处理下，第2 茬宜生贮康、亚芯生物、台湾鲜得利、百奥明与对照相比均显著提高了干物质含量，说明这几类添加剂在苜蓿青贮过程中有效减缓了干物质损失率。青贮过程中钙、磷、钾是饲料中存在可被家畜用于骨骼发育和维护方面有特殊作用的矿物质元素[26]。亚芯生物组钙、磷、钾含量在第1 茬均比对照有所提高，第2 茬钙、磷含量与对照无差异，但钾含量在第2 茬百奥明和宜生贮宝处理下显著高于对照，第3 茬百奥明处理下钾含量较对照有所提高，说明亚芯生物、百奥明和宜生贮宝对保存青贮苜蓿的矿质元素有一定影响。

表4 不同处理混播苜蓿青贮的发酵品质和消化率(以干物质为基础)Table 4 Fermentation quality and digestibility of alfalfa silage under different treatments (DM basis)

3.2 添加剂对不同茬次混播苜蓿发酵品质和消化率的影响

豆科牧草由于蛋白含量高，碳水化合物含量低，属于难青贮的原料[27]，在青贮时一般需要加入化学添加剂来改善发酵情况。pH 是影响青贮发酵品质的一个重要指标，本研究中第1 茬青贮苜蓿pH 显著低于第3 茬，且第1 茬亚芯生物、宜生贮康和百奥明处理下pH 低于对照，说明青贮发酵过程中，这3种添加剂有效促进了乳酸发酵，使pH 降低。青贮发酵主要在厌氧条件下进行，有利于有机酸的产生，主要以乳酸和乙酸为主，发酵过程中乳酸和乙酸含量越高pH 越低，能使干物质损失降至最低[28]。本研究中第2 茬乳酸和乙酸含量高于其他茬次，其中百奥明处理下乳酸含量最高。第3 茬乳酸和乙酸含量极低，而pH 较高，原因可能是第3 茬苜蓿干物质含量太高(＞ 50%)，发酵过程受到限制[29]。青贮原料水分高时，易出现一种不稳定青贮中的有害菌梭状芽胞杆菌(Clostridium prazmowski)，其生长导致干物质损失增加，青贮适口性变差[30]。青贮原料水分过低时，抑制了腐败菌活性的同时也抑制了益生菌的活性，产生的乳酸含量低，不易降低pH。

日粮干物质消化率和中性洗涤纤维消化率的提高可以让单位时间内动物获得的营养和能量得以提高[31]。决定饲草消化率的主要因素是酸性洗涤纤维含量，它与消化率呈负相关关系[32]。本研究中茬次对干物质消化率和中性洗涤纤维消化率有一定影响，第3 茬干物质含量较高，使其具有更充足的消化底物，并且酸性洗涤纤维含量较低，所以干物质消化率相对较高；而第1、2 茬中不能消化的酸性洗涤纤维含量较第3 茬高，干物质含量相对较低，所以干物质消化率也较第3 茬低[33]。本研究表明，不同添加剂对消化率有不同程度的影响，第2 茬亚芯生物处理下干物质消化率显著高于百奥明和宜生贮宝，与对照无显著差异，这与干物质含量的变化一致，说明干物质消化率与青贮苜蓿所含干物质含量有关，添加剂对干物质消化率的影响不显著。茬次对中性洗涤纤维消化率有极显著影响，且和中性洗涤纤维随茬次的变化趋势相同，说明中性洗涤纤维消化率与中性洗涤纤维含量有关；其次第2 茬各添加剂处理下中性洗涤纤维消化率均低于对照，这说明添加剂的作用抑制了粗纤维的分解，进而降低了中性洗涤纤维消化率。综合考虑粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、发酵指标以及消化率，认为亚芯生物对苜蓿青贮品质的提高最有益。

表5 不同添加剂青贮苜蓿的关联度和排序Table 5 The correlation and rank of alfalfa with different additives

3.3 灰色关联度分析

不同添加剂处理下的青贮苜蓿各指标在营养价值中所占的比重不同，不能直接进行比较，因此需要对各指标进行标准化处理，关联度越大，表明该添加剂处理下的青贮苜蓿与参考数列的相似度越高，综合性状越好。根据关联值排序可知，第1 茬亚芯生物综合表现最好，第2 茬亚芯生物效果最佳，宜生贮康次之，第3 茬百奥明效果最好。所以，综合表现优良的两种添加剂为亚芯生物和百奥明。

4 结论

随着刈割茬次的递增，青贮苜蓿粗蛋白质、乳酸及乙酸含量均表现为第2 茬显著高于第1、3 茬，pH 和干物质含量显著增加，而酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量及粗灰分含量则表现为第3 茬最低；水溶性碳水化合物和单糖含量在第3 茬显著高于其他茬次。添加剂对苜蓿青贮营养品质及发酵特性有显著或极显著影响。灰色关联度分析结果表明，第2 茬次的苜蓿青贮品质相对较好，且所有添加剂中亚芯生物处理的苜蓿青贮品质最好，可在生产实践中推广使用。