不同添加剂对库布齐沙漠4种灌木青贮pH值和有机酸的影响

项 乐，蒙仲举，丁 茹，张吉树

(1. 内蒙古农业大学 沙漠治理学院，内蒙古 呼和浩特 010011； 2. 内蒙古库布其沙漠技术研究院，内蒙古 杭锦旗 017400)

我国灌木资源十分丰富，尤其是在干旱、半干旱区的山地、丘陵、沙漠以及荒漠地带，分布有大量灌木，并形成了天然灌木、半灌木草地[1]。灌木因其抗逆性强、青绿期长、利用年限长、生物量大等优点，同等面积上饲料林的产量比草本高3～4倍[2]。发展灌木、半灌木饲料林不仅扩大了饲料原材料来源，同时还有保持水土、防风固沙等生态功能[3]。

利用灌木材料作为饲料饲喂牛羊等反刍动物由来已久，如甘草(Glycyrrhizauralensis)、柠条锦鸡儿(Caraganakorshinskii)、杨柴(Hedysarummongolicum)和花棒(Hedysarumscoparium)等常作为饲喂牛羊的首选植物。但未经处理的灌木材料纤维等含量较高，营养成分偏低，牛羊等反刍动物对其消化和吸收利用率不高，且新鲜枝条存在供应时间受季节限制、采食率低、适口性差、易浪费等问题。因此，对灌木青贮饲料的高效利用技术进行研究非常必要。

工业发达国家，如美国、日本、加拿大、澳大利亚等国都在开发和利用木本饲料资源，并取得了实质性进展，其对木本饲料的加工方式多样，包括了青贮、微贮发酵、叶粉、糖化、膨化和生产水解酵母等。但在我国木本植物饲料的应用处于初期阶段，需要对其营养价值做全方位的评价，对其采集和使用技术做深入研究，逐步建立质量评价方法，并在生产中广泛试用、不断完善，方能使其成为一种新生的饲料资源[4]。

库布齐沙漠具有丰富的灌木饲料资源，可利用豆科灌木资源近 66.67 万hm2，并且随着库布齐沙漠治理面积的扩大，饲用灌木资源日趋增多。研究表明，青贮饲料的有机酸含量和pH值能够直观地反映青贮饲料的品质，是衡量青贮饲料质量的重要指标，其中乳酸含量越高，乙酸、丙酸和丁酸含量越低，青贮品质越好[5]。然而，目前有关沙生灌木类的青贮鲜有报道。因此，本研究结合青贮技术发展状况与库布齐饲料资源开发需求，以库布齐沙生灌木为青贮原料，针对沙生灌木纤维含量和蛋白质含量高，可溶性糖含量低的营养特点，通过在青贮料中添加糖蜜、纤维素酶、乳酸菌制剂等，结合灌木不同加工方式的研究，以期筛选出适合青贮灌木及灌木饲料资源的最佳青贮添加剂，为沙生灌木饲料资源的产业化应用提供技术支撑。

1 试验区概况

试验区位于内蒙古鄂尔多斯市杭锦旗独贵塔拉镇，库布齐沙漠北缘，地理坐标为40°30′38.59″N，108°40′41.61″E，海拔1 000～1 619 m，年平均气温 5.5～ 8.0 ℃，无霜期122～144 d，年降水量 144.6～366.0 mm。研究区有柠条灌木林草场面积 46.67 多万hm2，其中柠条人工种植面积 5.92 万hm2，平均年产饲草 2 563.2 kg·hm-2；杨柴面积 0.63 万hm2，平均单产饲草 2 721.9 kg·hm-2；蒿类 4.39 万hm2，平均单产饲草 2 156 kg·hm-2；北沙柳(Salixpsammophila)3.30 万hm2，年产树叶枝条5 000万t以上；甘草面积 0.20 万hm2[6]。

2 材料与方法

2.1 试验材料

供试样品为北沙柳、柠条锦鸡儿、杨柴、花棒、甘草，所有植物均为4 a生，根据灌木生长状况，于2019年6月底到7月中旬生长旺盛期留茬高度10 cm左右刈割灌木样本，此时灌木正处在花果期，木质化程度低，纤维素含量较低，蛋白质含量相对较高。样品采集后，利用粉碎揉丝机进行切段揉丝，其中较为坚硬粗壮的茎采取多次粉碎揉丝。

2.2 试验设计

采用单变量试验设计，准备北沙柳、柠条锦鸡儿、杨柴+花棒和甘草4种灌木青贮，设对照组和4个处理组，每个处理3个重复，各组添加量均以鲜重为基础。添加剂添加量标准：

1. 乳酸菌添加量依据毛翠等[5]在全株玉米青贮饲料中效果最佳的添加量 0.2 g·kg-1，即0.2‰ 乳酸菌；

2. 纤维素酶添加量依据樊莉娟等[7]研究得出，添加1.0‰ 纤维素酶为最佳发酵，品质最好；

3. 糖蜜添加量依据原现军等[8]研究得出最佳添加量为3.0% DM糖蜜；

4. 青贮专用复合酶300～500 g可发酵1 t饲料，本研究选择 0.5 g·kg-1的添加量，即0.5‰ 青贮专用复合酶。

2.3 试验处理方法

用揉丝机分别将青贮原料揉切成2～5 cm的细丝，然后拌匀添加剂，对菌种进行活化，搅拌均匀装入青贮袋(25 cm×35 cm)，每袋约400 g，最后用真空封口机封口，室温下避光存放，贮藏60 d。

2.4 相关指标测定

(1)pH值的测定：取20 g青贮料置于200 mL三角瓶中，加入180 mL去离子水，充分搅拌3 min，用双层纱布过滤后，滤液再用12号滤纸过滤，所得滤液采用PHS-3C型pH仪测定pH值。

(2)乳酸含量：采用羟基苯比色法额定[9]。

(3)挥发性脂肪酸(VFA)含量：采用日本岛津GC-2014气相色谱仪测定。

2.5 数据处理

采用Excel 2010完成数据计算，用SPSS 22.0 进行方差分析。

3 结果与分析

3.1 不同添加剂对4种沙生灌木青贮pH值的影响

如表1所示，北沙柳的4个不同添加剂处理中，添加 0.2‰ 乳酸菌、1.0‰ 纤维素酶、3.0% DM糖蜜和 0.5‰ 青贮专用复合酶的pH值均显著低于对照组(P<0.05)；柠条锦鸡儿的4个处理中，4种添加剂处理组的pH值均低于对照组，其中添加 1.0‰ 纤维素酶青贮比对照组低 0.68，差异显著(P<0.05)；杨柴+花棒的4个不同添加剂处理中，pH值均降低，但是差异性不显著；甘草青贮pH值在这4种添加剂作用下均有所下降，但pH值均大于 4.2，说明这4种添加剂均可改善其青贮品质，但没有达到最优效果。

表1 不同添加剂对4种沙生灌木青贮pH值的影响Tab.1 Effects of different additives on silage pH Value of four sandy shrubs

3.2 不同添加剂对4种沙生灌木青贮乙酸的影响

如表2所示，北沙柳的4个处理组和对照组相比，添加4种不同添加剂均提高了乙酸含量，但差异不显著。柠条锦鸡儿4个处理中，添加 0.2‰ 乳酸菌、3.0% DM糖蜜、0.5‰ 青贮专用复合酶显著提高了乙酸的含量(P<0.05)；杨柴+花棒添加 1.0‰ 纤维素酶、3.0% DM糖蜜、0.5‰ 青贮专用复合酶这3种添加剂显著降低了乙酸含量；甘草4个不同添加剂处理中，均显著提高了青贮中乙酸的含量，与对照组差异显著(P<0.05)。

表2 不同添加剂对4种沙生灌木青贮乙酸的影响Tab.2 Effects of different additives on silage acetic acid of four psammophytic shrubs

3.3 不同添加剂对4种沙生灌木青贮丙酸的影响

如表3所示，北沙柳添加4种不同添加剂青贮的丙酸含量与对照无差异；柠条锦鸡儿添加 1.0‰ 纤维素酶、3.0% DM糖蜜、0.5‰ 青贮专用复合酶青贮的丙酸含量均显著高于对照组(P<0.05)，而添加 0.2‰ 乳酸菌青贮的丙酸含量与对照组无明显差异；杨柴+花棒添加 0.2‰ 乳酸菌丙酸含量显著高于对照组(P<0.05)，其他3种添加剂与对照均无显著差异；甘草的4个处理中，添加 0.2‰ 乳酸菌、1.0‰ 纤维素酶的丙酸含量显著高于对照组(P<0.05)。

表3 不同添加剂对4种沙生灌木青贮丙酸的影响Tab.3 Effect of different additives on silage propionic acid of four psammophytic shrubs

3.4 不同添加剂对4种沙生灌木青贮乳酸的影响

如表4所示，北沙柳4种不同添加剂处理中，添加 0.2‰ 乳酸菌、1.0‰ 纤维素酶、3.0% DM糖蜜和 0.5‰ 青贮专用复合酶都能提升青贮的乳酸含量，但差异不显著。其中，添加纤维素酶的乳酸含量比对照组提高了 17.03 mg·g-1。柠条锦鸡儿4个不同添加剂处理中，添加 1.0‰ 纤维素酶、3.0% DM糖蜜、0.5‰ 青贮专用复合酶后乳酸含量明显提高，且与对照组存在显著差异(P<0.05)，添加 0.2‰ 乳酸菌效果不明显。杨柴+花棒4个不同添加剂处理中，添加 1.0‰ 纤维素酶、3% DM糖蜜和 0.5‰ 青贮专用复合酶乳酸含量较对照组显著降低(P<0.05)，添加 0.2‰ 乳酸菌与对照组差异不显著。甘草4个添加剂处理中乳酸含量均下降。

4 讨论

青贮饲料发酵的品质尤为重要，不仅影响动物生理功能和生产性，还影响着养殖户的经济效益。其中，青贮饲料pH值是评定青贮饲料品质的重要指标，pH值越低说明饲料发酵得越好，有利于抑制有害微生物的活性，同时减少蛋白质降解产生的损失，抑制有害酸的产生，更有利于保存。优质的青贮饲料pH值通常在 4.2 以下，4.8 以上为发酵较差，4.2～4.8 之间为良好[10]。在本试验中，北沙柳和柠条锦鸡儿的pH值均在 4.2 以下，杨柴+花棒的pH值在 4.2～4.8 之间，而甘草的pH值均在 4.8 以上，为发酵较差。甘草的这种现象与樊莉娟等[7]研究结果一致，即pH值并不能完全反映出青贮饲料品质优劣，还与有机酸有着密切关系。

表4 不同添加剂对4种沙生灌木青贮乳酸的影响Tabl.4 Effects of different additives on silage lactic acid of four species of sand shrubs

在本试验中，添加 1.0‰ 纤维素酶和 3.0% DM糖蜜能较好的提升北沙柳、柠条锦鸡儿的青贮效果，增加了乳酸含量，这可能是因为添加剂为青贮饲料提供了更多的发酵底物，使得乳酸菌大量繁殖从而产生了更多乳酸，有效降低了pH值，但对杨柴+花棒、甘草没有明显的提升效果。添加 1.0‰ 纤维素酶、3.0% DM糖蜜、0.5‰ 青贮专用复合酶能显著降低杨柴+花棒青贮的乙酸含量，而北沙柳、柠条锦鸡儿和甘草添加不同添加剂后乙酸含量有所增加，可能是因为乙酸抑制了酵母菌的生长，提高了青贮饲料的有氧稳定性[11]。在添加4种添加剂后，柠条锦鸡儿、杨柴+花棒、甘草部分丙酸含量显著高于对照组，丙酸含量的提高有利于抑制有害微生物的活性，减少丁酸的生成，降低了微生物对青贮中水溶性碳水化合物的利用，从而保存较多的水溶性碳水化合物[12]。

5 结论

(1)各处理方法均使青贮pH值降低，添加纤维素酶制剂和糖蜜制剂后北沙柳、柠条锦鸡儿青贮效果明显，杨柴+花棒、甘草青贮效果不明显。

(2)添加纤维素酶制剂和糖蜜制剂后北沙柳pH值较对照组分别降低 0.97(P<0.05)、0.51(P<0.05)，乳酸含量较对照组分别增加 17.03 mg·g-1、7.64 mg·g-1、乙酸含量较对照组分别增加 0.43 mg·g-1、1.11 mg·g-1；添加纤维素酶制剂和糖蜜制剂后柠条锦鸡儿pH值较对照组分别降低 0.68(P<0.05)、0.51(P<0.05)，乳酸含量较对照组分别增加 74.22 mg·g-1(P<0.05)、74.92 mg·g-1(P<0.05)、乙酸含量较对照组分别增加 2.64 mg·g-1、4.35 mg·g-1。

综上所述，在北沙柳、柠条锦鸡儿青贮中添加 1.0‰ 纤维素酶制剂和 3.0% DM糖蜜制剂能够明显降低青贮的pH值，提高乳酸和乙酸的含量，能保证青贮饲料良好的发酵品质。但对于杨柴+花棒、甘草而言，这4种添加剂均不能显著降低青贮pH值和提高青贮中的乳酸含量，这可能是单一的添加剂对于上述2种青贮饲料没有明显效果，有待采取不同组合添加剂进行进一步试验，从而筛选出最适添加剂的用量和灌木组合。