不同干燥方式下高寒区燕麦青干草含水量与营养品质的关系

魏晓丽， 徐成体， 蒲小剑， 段娜宁， 郭常英， 彭 丹， 王 伟

（青海大学畜牧兽医科学院，青海西宁 810016）

燕麦是高寒牧区主要粮饲兼用作物，具有抗病性强、耐贫瘠、粮饲皆可、生产潜力大、质量好、牲畜喜食等优点，是高寒牧区公认的稳产、高产、优质饲草料品种（周青平，2015；徐长林，2015；鲍根生，2008；蔡辉誉，2006）。青海省的燕麦种植面积达到一年生饲草种植面积的70%，燕麦的大面积种植有效地缓解了高寒地区的草畜压力，推动了区域的发展（蔡辉誉，2006；杨海鹏，1989）。因此，针对燕麦的研究成为近几年的热点，但主要集中在引种、抗逆性等方面（苏桐，2008；Jin，2006；Charlene，2004），而关于其青干草调制技术的研究相对较少。

青干草调制是指将天然或人工种植的草本饲用植物在营养价值及草产量最佳的时期刈割，经不同方法调制使其水分达稳定状态，并能长期保存（熊德邵，1955）。优质青干草叶量丰富、颜色青绿、气味芳香、质地柔软、适口性好，并含较多的蛋白质、维生素和矿物质等养分，是草食家畜冬春季节必不可少的饲草，也是各种饲草加工企业的主要原料。青干草干燥方法分为自然干燥法与人工干燥法，人工干燥又分为化学干燥与物理干燥。自然干燥法是简便易行，成本低廉，即在天气状况良好条件下，选择最佳刈割时期割草，然后调制晾晒成青干草，该方法是使用最广泛且成本最低的方法，但在进行自然干燥时气温、日照、风速等不可控因素较多，营养物质最易受损失（王成杰，1999）。人工干燥法中的化学干燥主要是添加干燥剂如K2CO3、防腐剂如氨与丙酸等，改变植物表皮结构，打开气孔，加快失水，降低干草表面附着的真菌数量，有效地防止干草霉变，进而缩短干燥时间（Meredith，2010；Dulcet，2001；Meredith，1996；Narasimhalu，1992；Wittenberg，1990；Rotz，

1987；Tullberg，1978）。而人工干燥中的物理干燥法主要是指采用压扁或压裂茎秆、揉丝、草架晾晒等物理方法来提高饲草的干燥速率，进而减少叶片损失，从而提高青干草品质等（余成群，2010；周卫东，2006）。但有研究表明，直接采用机械烘干较化学干燥及其他物理干燥调制的青干草品质更佳（王伟，2019；裴彩霞，2000）。因此，机械干燥能有效保存牧草的营养价值，提高饲用品质。

综上所述，合理调制青干草能最大程度保存牧草原有品质，而如何合理地调制燕麦青干草对高寒区畜牧业发展较为重要。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验地位于青海省畜牧兽医科学院实验室，海拔2261 m，属大陆性高原半干旱气候，年平均日照为1939.7 h，年平均气温7.6℃，最高气温34.6℃，最低气温-18.9℃。

1.2 试验设计 本试验设计为不同燕麦干燥方式与不同含水量的双因素（表1），每个处理5次重复。以抽穗期相对含水量为84%的全株加拿大燕麦品种为试验材料，分别装入网袋中，每个网袋装入1 kg饲草，按试验设计要求进行不同处理后，挂于干燥通风处晾晒，在其含水量为75%、60%、45%、30%、15%时，分别测定其所需时间与营养品质。

表1 试验设计

1.3 测定项目与方法 相对含水量=（鲜重-干重）/鲜重×100%（Cop，2009）；粗蛋白质（CP）采用凯氏定氮法测定（Van soest，1991）；酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（NDF）采用范式纤维分析法测定（Jonathan，1982）；粗灰分（Ash）采用燃烧法测定（Djavan，1999）；粗脂肪（EE）采用索式提取法测定（张丽英，2003）；可溶性糖（WSC）采用蒽酮比色法测定（张蜀秋，2011）；干物质（DM）将试验样品从105℃杀青30 min，65℃烘干至恒重，测量其干重，从而计算干物质含量（孙建平，2018）；相对饲用价值（RFV）：DDM=88.9-0.779×ADF；DMI=120/NDF（张吉鹍，2006），RFV=DMI（%BW）×DDM（%DM）/1.29。

1.4 数据处理 采用Excel整理数据，利用SPSS 26统计软件对燕麦养分指标进行处理间差异显著性分析和0.05水平的多重比较。

2 结果与分析

2.1 干燥过程中水分及养分变化特征 燕麦平均失水速率整体分为三段变化（图1），前期平均失水速率急速下降，中期平均失水速率趋于平缓，后期平均失水速率再次下降。

图1 不同阶段平均失水速率

图2～图7所示为燕麦干燥过程中养分的变化。燕麦干燥过程中粗蛋白质含量呈下降趋势，并且直线下降；可溶性糖含量呈先平缓后急速下降的趋势；中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维均呈先缓慢上升，后加速上升的趋势；粗脂肪与粗灰分呈下降趋势，前期下降快，后期下降慢。

图2 干燥过程中粗蛋白质含量的变化

图3 干燥过程中可溶性糖含量的变化

图7 干燥过程中粗灰分含量的变化

图4 干燥过程中中性洗涤纤维含量的变化

图5 干燥过程中酸性洗涤纤维含量的变化

图6 干燥过程中粗脂肪含量的变化

2.2 不同干燥方式下燕麦青干草营养品质研究如图8所示，不同干燥方式下燕麦在不同阶段的平均失水速率整体呈先降低后平缓又降低的趋势，这与前面所寻规律一致。同一含水量阶段下不同干燥方式的平均失水速率间又有所差异，其中第一阶段时，A处理显著低于B、D、E处理（P＜0.05）；第二阶段时，不同处理间无显著差异；第三阶段时，D处理显著高于B、C、E处理（P＜0.05）；第四阶段时，D处理显著高于A、B、C处理（P＜0.05）。

图8 不同处理下燕麦不同阶段平均失水速率

2.2.1 粗蛋白质 粗蛋白质（CP）含量是评价饲草营养价值的重要指标之一，也是家畜必不可少的营养物质（侯建杰，2013）。如表2所示，燕麦粗蛋白质含量随着含水量的降低逐渐降低。75%含水量时，不同处理间粗蛋白质含量无显著差异；60%含水量时，C处理粗蛋白质含量显著低于其他处理（P＜0.05）；45%、30%含水量时，B处理粗蛋白质含量显著低于其他处理；15%含水量时，E处理粗蛋白质含量显著高于B处理（P＜0.05），其他处理间无显著差异。达到安全含水量时E处理的粗蛋白质含量最佳，其次是D处理。

表2 不同处理燕麦青干草粗蛋白质含量

2.2.2 可溶性糖 饲草储存的养分主要是可溶性糖（WSC），因此可溶性糖含量的多少影响到饲草的适口性与营养水平（徐炜，2014）。如表3所示，燕麦可溶性糖含量随含水量的降低而降低。75%含水量时，B处理的可溶性糖含量显著高于CK、C处理（P<0.05）；60%含水量时，B、D处理的可溶性糖含量显著高于CK、C处理（P<0.05）；45%、30%含水量时，C处理的可溶性糖含量显著低于其他处理（P<0.05）；15%含水量时，E处理的可溶性糖含量显著高于B、C处理（P<0.05）。达到安全含水量时E处理可溶性糖含量最佳，其次是D处理。

表3 不同处理燕麦青干草可溶性糖含量

2.2.3 酸性洗涤纤维 酸性洗涤纤维（ADF）含量直接影响饲草的消化率，其含量越高，饲草的消化率越低（马春晖，2000）。如表4所示，燕麦酸性洗涤纤维含量随含水量的降低逐渐升高。75%、60%含水量时，E处理的酸性洗涤纤维含量显著低于其他处理（P<0.05）；45%、30%含水量时，C处理的酸性洗涤纤维含量显著高于其他处理（P<0.05）；15%含水量时，D、E处理酸性洗涤纤维含量显著低于A、B、C处理（P<0.05）。达到安全含水量时，E处理的酸性洗涤纤维含量最低，其次是D处理。

表4 不同处理燕麦青干草酸性洗涤纤维含量

2.2.4 中性洗涤纤维 如表5所述，随着含水量的降低，燕麦中性洗涤纤维含量呈上升趋势。75%、60%含水量时，E处理的中性洗涤纤维含量显著低于其他处理（P<0.05）；45%含水量时，C处理的中性洗涤纤维含量显著高于其他处理（P<0.05）；30%含水量时，B处理的中性洗涤纤维含量显著高于其他处理（P<0.05）；15%含水量时，D处理的中性洗涤纤维含量显著低于B、C处理（P<0.05）。达到安全含水量时，D处理的中性洗涤纤维含量最低，其次是E处理。

表5 不同处理燕麦青干草中性洗涤纤维含量

2.2.5 粗灰分 粗灰分（Ash）是反映饲草中无机物含量的指标（杨耀胜，2009）。如表6所述，随着含水量的降低，燕麦粗灰分含量呈下降趋势，但不同处理不同含水量间差异均不显著。

表6 不同处理燕麦青干草粗灰分含量

2.2.6 粗脂肪 粗脂肪主要包含真脂肪、叶绿素、固醇类物质等，又称乙醚浸出物。饲草中的粗脂肪（EE）能为牲畜提供能量（李陶，2008）。如表7所述，随着含水量的降低，燕麦的粗脂肪含量呈下降趋势。75%、60%含水量时，E处理的粗脂肪含量显著高于其他处理（P<0.05）；45%含水量时，D处理的粗脂肪含量显著高于CK、B、C处理（P<0.05）；30%、15%含水量时，D、E处理的粗脂肪含量显著高于其他处理（P<0.05）。达到安全含水量时，E处理的粗脂肪含量最佳，其次是D处理。

表7 不同处理燕麦青干草粗脂肪含量

2.2.7 相对饲喂价值 如表8所示，随着含水量的降低，燕麦相对饲喂价值降低。75%、60%、45%含水量时，E处理的相对饲喂价值显著高于其他处理（P<0.05）；30%、15%含水量时，D、E处理的相对饲喂价值显著高于其他处理（P<0.05）。达到安全含水量时，D处理的相对饲喂价值最优，其次是E处理。

表8 不同处理燕麦青干草相对饲喂价值

2.3 相关性分析 不同养分之间相关性分析结果表明（表9），CP与Ash之间呈显著正相关（P<0.05），与ADF、NDF之间呈极显著否相关，与其他养分之间呈极显著正相关（P<0.01）；WSC与ADF、NDF间呈极显著负相关，与其他养分间呈极显著正相关（P<0.01）；ADF与NDF呈极显著正相关，与其他养分间呈极显著否相关（P<0.01）；NDF与Ash、EE、RFV、含水量间呈极显著否相关（P<0.01）；Ash与EE、RFV、含水量间呈极显著正相关（P<0.01）；EE与RFV、含水量间呈极显著正相关（P<0.01）；RFV与含水量间呈极显著正相关（P<0.01）。

表9 不同营养成分之间相关性

2.4 综合评价

2.4.1 主成分分析 主成分分析是指将测定指标较多的数据进行整合，通过确定累计贡献率来最终确定选择指标。因此本试验通过对粗蛋白质、可溶性糖、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、粗脂肪、粗灰分、相对饲喂价值进行主成分分析。由表10可知，粗蛋白质、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、可溶性糖含量占总成分的94.348%，所以可选择这4个指标进行隶属函数值分析。

表10 特征值和方差贡献表

2.4.2 隶属函数法分析 采用隶属函数法，对供试不同处理的4个主成分粗蛋白质含量、酸性洗涤纤维含量、中性洗涤纤维以及可溶性糖含量进行隶属函数值计算（表11）。结果表明隶属函数值最大为E处理，达0.906；其次是D处理，为0.569。综合表现排序为：E＞D＞B＞C＞CK，添加干燥剂NaHCO3后燕麦青干草营养品质最佳，其次是添加干燥剂K2CO3。

表11 不同处理燕麦青干草各指标隶属函数值及综合评价值

3 讨论

3.1 燕麦干燥过程中水分及养分变化 本试验研究表明，自然干燥过程中燕麦含水量逐渐降低，且前期变化较快，后期变化较慢；失水速率前期下降较快，中间稳定，后期又快速下降。这与同桑措姆（2017）的研究结果一致，其研究表明刈割后经历不同干燥时间的禾本科牧草、豆科牧草、饲料作物含水量的变化趋势相似：随干燥时间延长，各类牧草的含水量总体呈下降趋势；在刈割后干燥的初期阶段（第0～1天）含水量下降幅度较大，后期阶段（第2～4天及第5～6天）含水量下降幅度逐渐减小。牧草干燥时间的长短一定程度上取决于茎的干燥速度（曹致中，2015）。

叶片是牧草储存营养物质的主要器官，牧草叶量所占的比例在很大程度上决定了营养物质含量，且粗蛋白质含量与叶量呈正相关（Fick，1988），王桃等（王桃，2011）研究发现，燕麦的叶片粗蛋白质含量约为秸秆的2.5倍左右，粗脂肪含量为秸秆的3倍左右。本试验表明燕麦干燥过程中养分随含水量的变化而变化，其中粗蛋白质、可溶性糖、粗脂肪、粗灰分含量随含水量的降低而降低；其原因包括干燥过程中前期活细胞对养分的消耗以及后期叶片掉落后营养物质的损失；这也导致酸性和中性洗涤纤维随含水量的降低而升高。

根据本试验的研究结果可知，燕麦45%含水量时是一个分界点，45%含水量前与后饲草的养分变化趋势是不同的。45%含水量前燕麦进行生理变化，自由水的散失，45%含水量后燕麦进入生化阶段，束缚水的散失。由此可知饲草在刈割后不同的失水阶段养分损失是不同的。

3.2 不同干燥方法对燕麦青干草营养品质的影响 将刈割后的牧草含水量降至安全含水量所用的时间称为牧草干燥速度，牧草干燥速度决定了被调制牧草的干草质量及营养品质，不同的干燥方式导致干燥后的牧草水分及营养成分含量差异很大（汪春，2006）。本试验研究表明，采用化学干燥的燕麦干燥速度高于物理干燥，而物理干燥速度高于对照。这是由于喷施干燥剂破坏了牧草的角质层和蜡质层，能加速水分散失（高彩霞，1997），而压扁茎秆使牧草茎、叶的干燥速度趋于一致（张秀芬，1987）；Grncarevic（1993）通过对刈割前的苜蓿喷洒K2CO3溶液试验发现，喷洒2%的K2CO3溶液可显著提高苜蓿干燥速率。本研究表明2%的K2CO3溶液不但对豆科饲草有用，对禾本科饲草也同样有用。前期物理干燥与化学干燥均加快了干燥速度，而后期只有化学干燥加快了干燥速度，物理干燥速度变慢；是因为压扁茎秆燕麦含水量仅在前期迅速降低，压扁茎秆将植株中胞内汁液挤出，使其初期水分散失加快（郭江泽，2009）。本研究与李鸿祥等（1999）的研究结果一致，即喷干燥剂在整个干燥过程均起作用，压扁茎秆仅在第1阶段起加速水分散失的作用。

本试验研究表明，不同处理下粗蛋白质含量均随含水量的降低呈下降趋势，但燕麦达到安全含水量时，化学干燥的粗蛋白质含量高于其他处理，压扁处理的粗蛋白质含量最低；这与王成杰的研究结果不同。王成杰（2005）研究认为，苜蓿粗蛋白质含量随晾晒时间的延长而明显下降，且未压处理的粗蛋白质的下降幅度要高于压扁处理，造成这一差异的原因可能是牧草种类不同，也可能是干燥过程中没有进行翻晒，压扁与揉丝的牧草草间空隙小，延缓其干燥速度从而降低粗蛋白质含量。不同干燥处理对燕麦青干草可溶性糖的含量影响较大，本试验表明达到安全含水量时化学干燥的燕麦可溶性糖含量优于对照组优于物理干燥；这一结果与陈文贤（2010）研究结果一致。陈文贤（2010）认为，不同干燥方法对饲草可溶性糖含量影响极其显著。本试验不同处理下燕麦酸性和中性洗涤纤维含量均随含水量的降低而升高，达到安全含水量时，物理干燥的酸性和中性洗涤纤维含量大于对照组大于化学干燥。造成这一结果的原因可能是物理干燥过程中损失的叶片较多，所以纤维含量较高，而化学干燥可破环细胞壁从而降低纤维含量。自然干燥过程中，含水量逐渐降低，叶片逐渐损失，所以粗脂肪含量逐渐降低；而物理干燥过程中压扁揉丝虽加快干燥速度，但仍造成大量叶片损失，导致粗脂肪含量显著低于化学干燥。本试验中粗灰分含量随含水量降低有轻微降低趋势，但并不显著；这一结果与杨耀胜等（2009）研究一致。

4 结论

本试验研究表明，物理干燥和化学干燥相对自然干燥加快了饲草干燥速度；尤其化学干燥较自然干燥显著提高了燕麦青干草的营养品质，其中粗蛋白质含量提高了21%，可溶性糖含量提高了15%。根据隶属函数值综合评价得出，就本试验5种干燥方法中，喷洒NaHCO3溶液最适宜高寒区燕麦青干草的调制，其次是喷洒K2CO3溶液。