引用本文
罗颖洁, 陈桂华, 穆麟, 胡龙兴, 张志飞, 高帅, 魏仲珊. 不同稻秸添加比例对紫花苜蓿和麦麸混合青贮的影响. 草业学报, 2019,28(5): 178-184
LUO Ying-jie, CHEN Gui-hua, MU Lin, HU Long-xing, ZHANG Zhi-fei, GAO Shuai, WEI Zhong-shan. Effects on silage quality of mixing different ratios of rice straw with alfalfa and wheat bran. Acta Prataculturae Sinica,2019,28(5): 178-184  
Doi:10.11686/cyxb2018570
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不同稻秸添加比例对紫花苜蓿和麦麸混合青贮的影响
罗颖洁1, 陈桂华1, 穆麟1, 胡龙兴1, 张志飞1,*, 高帅2, 魏仲珊2
1.湖南农业大学农学院,湖南 长沙 410128
2.湖南德人牧业科技有限公司,湖南 常德 415921
*通信作者. E-mail: zhangzf@hunau.edu.cn

作者简介:罗颖洁(1994-),女,湖南岳阳人,在读硕士。E-mail: 328239710@qq.com

收稿日期: 2018-08-31
基金项目:国家重点研发计划 “畜禽饲草型日粮配置与高效转化关键技术研究与示范”(2017YFD0502104)资助
摘要

为探讨不同稻秸添加比例对紫花苜蓿和麦麸混合青贮发酵品质的影响,以紫花苜蓿、麦麸及5个不同比例(0、5%、10%、15%和20%)的稻秸分别进行混合裹包青贮,30 d后测定混合青贮饲料的发酵品质、营养品质和有氧稳定性。结果表明:1)稻秸添加组与不添加的对照组pH、可溶性碳水化合物(WSC)、酸性洗涤纤维(ADF)和NH3-N/TN有显著差异( P<0.05);随着稻秸添加量的增加,pH值、ADF、中性洗涤纤维(NDF)和有氧稳定性递增,粗蛋白(CP)、WSC、相对饲料值(RFV)和V-Score值降低。2)根据V-Score评分可知,0和5%的稻秸添加组发酵品质为优,10%和15%稻秸添加组的发酵品质为良,20%稻秸添加组发酵品质中等。3)青贮30 d开包后,0和5%的稻秸添加组的有氧稳定性分别为64和72 h,10%、15%和20%稻秸添加组的有氧稳定性均大于168 h;有氧暴露4 d后,0、5%、10%和20%稻秸添加组pH值迅速变化,15%稻秸添加组变化相对较小。综上所述,优质混合青贮的推荐稻秸添加比例应小于5%。

关键词: 混合青贮; 水稻秸秆; 发酵品质; 营养品质; 有氧稳定性
Effects on silage quality of mixing different ratios of rice straw with alfalfa and wheat bran
LUO Ying-jie1, CHEN Gui-hua1, MU Lin1, HU Long-xing1, ZHANG Zhi-fei1,*, GAO Shuai2, WEI Zhong-shan2
1. Agricultural College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
2.Hunan Deren Husbandry Science and Technology Ltd., Changde 415921, China
*Corresponding author. E-mail: zhangzf@hunau.edu.cn
Abstract

To investigate the influence of different ratios of rice straw on the fermentation quality of alfalfa and wheat bran mixed silage, this study conducted a series of experiments in which different ratios of rice straw (0, 5%, 10%, 15% and 20%) were added to the mixed silage and its fermentation quality, nutritional quality, and aerobic stability were analyzed after 30 days. It was found that: 1) There were significant differences in pH, water soluble carbohydrates (WSC), acid detergent fiber (ADF) and NH3-N/TN between the control group (0) and the other groups ( P<0.05). When the ratio of rice straw is increased, the pH, ADF, neutral detergent fiber (NDF) and aerobic stability of the mixed silage tended to increase while the values for crude protein (CP), WSC, relative feed value (RFV) and V-Score decreased. 2) As determined from the V-Score, silage quality for the 0 and 5% treatments was superior, quality of the 10% and 15% treatments was fairish and quality of the 20% treatment was considered to be inferior. 3) After 64 and 72 h aerobic exposure, the 0 and 5% treatments were 2 ℃ above ambient temperature, while the aerobic stability times for the 10%, 15% and 20% treatments were all above 168 h. Furthermore, after 4 days of aerobic exposure, the 0, 5%, 10% and 20% treatments exhibited a rapid change of pH, but for the 15% treatment the pH did not change much. In conclusion, the recommended mixing ratio for incorporation of rice straw into mixed alfalfa-wheat bran silage, is not more than 5% rice straw.

Keyword: mixed silage; rice straw; fermentation quality; nutritional quality; aerobic stability

混合青贮技术通过不同物料的混合可有效调整青贮料中的含水量和含糖量, 确保适宜的含水量和充足的青贮发酵底物。风干的水稻秸秆资源丰富, 易储运, 且吸水性强, 是常用于混合青贮的原料之一。前人对菠萝(Ananas comosus)皮与稻秸[1]、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)与稻秸[2]、多花黑麦草(Lolium perenne)与稻秸[3, 4]、紫花苜蓿(Medicago sativa)、花椰菜(Brassica oleracea)茎叶与稻秸[5]混合青贮中稻秸适宜的添加比例进行研究, 结果表明适宜的稻秸添加量可获取较好的青贮品质。

紫花苜蓿作为“ 牧草之王” 营养价值高, 适口性好, 在南方种植面积逐年扩大。紫花苜蓿可溶性糖含量和缓冲能值低, 虽然控制含水量并添加乳酸菌的单独青贮可获成功[6], 但紫花苜蓿收割时含水量一般在80%以上, 南方地区多雨, 土壤湿度大, 田间翻晒成本高, 且易造成青贮料带菌率和粗灰分含量高等问题。稻秸虽常用于混合青贮吸收水分, 但其营养价值偏低, 过量稻草添加势必造成混合青贮的营养品质降低。麦麸是我国产量较高的农副产品, 其粗蛋白含量高且富含维生素、膳食纤维等营养物质, 是牛羊养殖中的重要能量来源[7], 但成本较高, 不适宜单独作为混合青贮原料。本试验拟通过不同比例的稻秸与新鲜紫花苜蓿、麦麸进行混合青贮, 通过分析混合青贮的发酵品质、营养品质和有氧稳定性, 筛选出较为合适的稻秸添加比例, 为南方紫花苜蓿不落地混合青贮技术提供可选配方, 为南方紫花苜蓿安全贮藏提供新的思路。

1 材料与方法
1.1 试验材料

青贮材料为常德市西湖管理区试验地种植的紫花苜蓿, 趁晴天使用联合收割机于2017年9月26日现蕾期(第5茬)刈割同时粉碎至12 cm。麦麸为邯郸市锐马面业有限公司产, 执行标准:NY/T119。稻秸为贮藏当年干稻草, 粉碎至23 cm。青贮材料化学成分见表1。

表1 青贮原料化学成分分析 Table 1 Chemical composition of ensilage materials

乳酸菌剂(台湾亚芯生物科技有限公司产), 添加量2 g· t-1, 含有植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)及其他乳酸菌类, 活菌数为1.0× 1011 cfu· g-1, 添加10 mL· t-1糖蜜用于活化菌种。

1.2 试验设计

按照原料含水量计算各组分添加比例, 确保混合后理论含水量在65%左右(表2), 添加2 g· t-1的乳酸菌制剂, 充分混合, 使用聚乙烯真空青贮饲料袋模拟裹包, 每袋青贮包约500 g, 每处理4次重复。避光保存30 d后开包取样进行各项指标分析。

表2 混合青贮原料添加比例 Table 2 Proportion of each ensilage material (%)
1.3 现场感官评定分析

开包后首先进行青贮饲料感官鉴定, 根据德国农业协会评分法[8], 根据气味、结构和色泽进行评估并计分, 按照得分评定为优、良、中、下4个等级。

1.4 测定指标及测定方法

感官评价后, 每重复取20 g青贮鲜料(剪碎, 充分混匀)装入250 mL锥形瓶, 加入180 mL去离子水, 用榨汁机(九阳JYL-C012型多功能搅拌机)将其粉碎, 先后用4层纱布过滤, 得到青贮饲料浸提液, 用于pH值、氨态氮(NH3-N)、乙酸、丙酸、丁酸的测定, 各指标3次重复。

采用Spectrum公司SI400型pH计测定pH值; 采用气相色谱仪(Agilent 7890A)测定乙酸、丙酸、丁酸含量; 使用苯酚-次氯酸钠比色法测定氨态氮含量[9]。

其余青贮饲料, 105 ℃杀青15 min后, 65 ℃烘干至恒重, 测定干物质、营养指标、水溶性碳水化合物等指标, 各指标3次重复。采用凯氏定氮法测定粗蛋白(crude protein, CP)含量[10], 采用范氏法测定酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)和中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)含量[10], 采用蒽酮比色法测定可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates, WSC)含量[11]。各指标3次重复。

根据公式RFV=[(88.9-0.779ADF)× 120/NDF]/1.29计算相对饲料值(relative feed value, RFV)[12]。

根据混合青贮料青贮前后重量和干物质含量(dry matter, DM)计算干物质损失率, 干物质损失率=[原料重量× 原料(DM%)-混合青贮重量× 混合青贮(DM%)]× 100%/[原料重量× 原料(DM%)]。式中:DM%为混合青贮烘干后的质量占原混合青贮的含量。

参照日本草地畜产协会制定的青贮饲料发酵品质V-Score评分标准[13], 以鲜物质(fresh matter, FM)中氨态氮/总氮、乙酸、丙酸及丁酸含量计算评分值。

1.5 青贮饲料有氧稳定性分析

开包后除表面1 cm的青贮料, 取完好的青贮料200 g置于12 cm× 12 cm发芽盒中并盖上湿纱布, 防止交叉污染和减少水分损失。发芽盒中心插入量程为100 ℃的普通温度计, 每隔12 h记录一次温度, 连续测定7 d内温度变化, 3次重复[14]。所有样品置于室温中存放, 为防止环境因素引起试验误差, 以装有蒸馏水的发芽盒为空白对照。另外, 分别在青贮料有氧暴露2、4、6 d取样测定pH值, 每处理各时间点3次重复。

1.6 数据分析

采用Excel 2007和DPS 7.05进行单因素LSD多重比较。

2 结果与分析
2.1 混合青贮的感官评价

青贮30 d后(表3), A2、A4和A5处理组开包后茎叶保持良好, 色泽呈黄绿色, 且伴有芳香味, 感官评价为优。而A1和A3处理组开包后有微弱的臭味, 茎叶保持较差, 呈暗褐色, 感官评价为良。

表3 不同稻秸添加比例对混合青贮感官评价的影响 Table 3 Effects of different ratios of rice straw onsensory evaluation of mixed silage
2.2 混合青贮的常规营养成分分析

随着稻秸添加量的增加, CP、WSC含量显著降低(P< 0.05), ADF和NDF含量显著增加(P< 0.05)(表4)。稻秸添加量≤ 10%时, 混合青贮的CP含量大于18%。

表4 不同稻秸添加比例对混合青贮常规营养成分的影响 Table 4 Effects of adding different ratios of rice straw on general nutrient content of mixed silage

混合青贮的相对饲用价值(RFV)随着稻秸含量的增加而降低, A1、A2、A3、A4和A5的RFV值分别为141.68、125.92、104.92、90.60和75.88, 其中A1和A2为一级饲料。

2.3 混合青贮的干物质损失率及pH值

各处理青贮原料初始含水量在64.53%68.00%(表5), 维持在青贮适宜含水量范围。30 d后, 各处理组DM含量均减少, 其中A3处理组干物质损失率最高, 达7.40%。

表5 混合青贮原料含水量、混合青贮的干物质损失率和pH值 Table 5 The water content of mixing raw materials, dry matter loss rate and pH in mixed silage

青贮30 d后不同处理组的pH值均降低; 随着稻秸添加量的增加, pH值呈递增趋势; 不同处理组间pH值有显著差异(P< 0.05), A1、A2和A3处理组的pH值均低于4.4。

2.4 混合青贮的挥发性有机酸含量和V-Score评分

随着稻秸添加量的增加, 混合青贮的乙酸含量显著递增(P< 0.05), A5处理组的乙酸含量最高, 达到0.95%; 各处理组中丙酸含量均较低, 处理间没有显著差异; 混合青贮中没有检测到丁酸含量; 随着稻秸添加量的增加, 氨态氮/总氮值增加(表6)。

表6 不同稻秸添加比例对混合青贮挥发性脂肪酸含量及V-Score评分的影响 Table 6 Effects of different ratios of rice straw on volatile fatty acids content and V-Score of mixed silage

用V-Score评分体系对青贮30 d后各处理组的青贮饲料发酵品质进行打分(表6), A1和A2处理组青贮质量为优, 总分大于90分; A3和A4处理组得分接近, 分别为86.44和87.03, 青贮质量为良; A5处理组得分最低, 仅73.76, 青贮质量中等。

2.5 混合青贮的有氧稳定性分析

有氧暴露4 d后, A1、 A2、A3和A5处理组的pH值迅速上升, 而A4处理组pH变化相对较小(图1)。A1和A2处理组分别在64和72 h时高于室温2 ℃, 其余处理组有氧稳定性均大于168 h; 可见添加稻秸可增加混合青贮的有氧稳定性。

图1 不同稻秸添加比例对混合青贮有氧暴露环境下稳定性的影响Fig.1 Effects of different ratios of rice straw on stability of mixed silage after aerobic exposure

3 讨论
3.1 添加稻秸对麦麸和紫花苜蓿混合青贮发酵品质的影响

本研究采用不同比例的稻秸和麦麸作为紫花苜蓿的水分平衡材料进行混合青贮, 结果发现, 不添加稻秸的紫花苜蓿和麦麸混合青贮的青贮品质和营养品质、V-Score评分以及相对饲料值均最佳; 随着稻秸添加比例增加, 混合青贮料的pH呈上升趋势, 同时青贮料的CP、WSC含量降低, ADF、NDF和NH3-N/TN含量增加, 这与稻秸本身ADF和NDF含量高, 而CP和WSC含量低密切相关; 可见为保证混合青贮料的青贮品质和营养品质, 控制适当的稻秸添加比例非常重要。刘蓓一等[4]对稻草和多花黑麦草混合青贮试验中发现青贮31 d时, 50%稻草添加组的pH值较其他低含量稻草添加组更高; 李君临等[3]研究发现, 混合青贮饲料的CP、WSC随稻秸添加比例的增加而减少, pH、ADF和NDF含量随之上升, 本试验的结果与其一致; 但在其试验中, 含水量较高的混合青贮中丁酸含量亦较多; 而本研究中混合青贮的含水量控制在65%左右, 发酵后没有丁酸产生。可见含水量过高会促进丁酸生成, 进而影响青贮发酵品质[15]。不添加稻秸的混合青贮料虽然获得较好的青贮品质和营养品质, 但有氧稳定性较差; 根据《青贮和半干青贮饲料紫花苜蓿》(T/CAAA 003-2018)中紫花苜蓿青贮饲料的质量分级标准[16], A1、A2、A3处理的混合青贮中pH值(≤ 4.4)达到一级; A1、A2、A3和A4处理的混合青贮中NH3-N/TN含量达到一级(≤ 10%); A1、A2处理的混合青贮中CP含量(≥ 20%)达到一级; A1、A2处理的混合青贮中ADF (≤ 30%)达到一级; 但所有青贮料的NDF值均偏高, 这与秋季刈割紫花苜蓿原料及麦麸中的NDF含量高密切相关。今后应考虑混合青贮过程中添加氮源或利用纤维素酶制剂、枯草杆菌制剂降低原料中的纤维含量。此外, 由于原料中WSC含量较低, 发酵底物不足, 会影响青贮品质, 今后可考虑添加适量糖蜜以提高混合青贮发酵品质。

3.2 添加稻秸对麦麸和紫花苜蓿混合青贮有氧稳定性的影响

青贮30 d后开包发现, A1和A2的有氧稳定性分别为64和72 h, A3、A4和A5的有氧稳定性均大于168 h; 稻秸的添加有助于增强青贮饲料有氧稳定性, 这可能与青贮30 d后混合青贮中的乙酸含量升高有关。Wilkinson等[17]研究发现乙酸较乳酸解离程度更低, 可以在有氧暴露阶段更好地抑制酵母菌、真菌和霉菌的生长繁殖。李君风等[18]和邱小燕等[19]在各自试验中也发现添加适量的乙酸可以改善青贮的发酵品质并提高其有氧稳定性。这与本试验中随稻秸添加比例的增加, 混合青贮饲料的乙酸含量增加, 有氧稳定性上升表现一致。

3.3 添加稻秸对麦麸和紫花苜蓿混合青贮实际应用的影响

黄勤楼等[20]在85%杂交狼尾草(Pennisetum americanum)与15%麦麸混合青贮中添加各类添加剂后, 混合青贮料中CP含量在6.60%7.86%, NDF含量在50.66%61.57%, ADF含量在34.01%38.73%, 且研究结果表明日粮中加入混合青贮料可提高肉猪饲喂效果和经济效益, 其中添加了纤维素酶的混合青贮经济效益最高。黄伟等[21]在山羊日粮中添加30%的水葫芦(Eichhornia crassipes)渣和麦麸粉(8:2)混合青贮料, 研究发现山羊的平均日增重和平均日采食量较对照显著增加。可见粗饲料中添加精料进行混合青贮, 可降低日粮中精料的使用量, 虽然单独计算混合青贮成本提高, 但养殖过程中青贮饲料作为发酵饲料对提高饲喂价值有益。本试验中添加5%的稻秸可在保证较好的发酵品质和营养品质的同时, 增强混合青贮的有氧稳定性, 在延长混合青贮存放时间的同时降低混合青贮的成本; ≥ 10%的水稻秸秆添加会显著增加NDF和ADF的含量, 降低混合青贮CP含量、RFV以及V-Score评分, 从而影响混合青贮的青贮品质和营养品质; 而不添加稻秸的紫花苜蓿和麦麸混合青贮发酵品质和营养品质极佳, 有氧稳定性也可维持68 h。本研究中78%紫花苜蓿+22%麦麸或5%稻秸+78%紫花苜蓿+17%麦麸混合青贮中CP含量超过20%, NDF和ADF含量较低, 后续研究可尝试添加纤维素酶或者糖蜜等进一步降低纤维素含量, 提高青贮品质; 另外鉴于麦麸价格近乎为稻秸3倍, 混合青贮成本较高, 可针对性地开发适用于饲喂妊娠母畜或单胃家畜的优质青贮饲料。

4 结论

随着稻秸添加比例的增高, 紫花苜蓿与麦麸混合青贮的pH值上升, ADF、NDF含量增加, CP含量、RFV值及V-Score评分降低。0和5%稻秸添加的混合青贮处理组较其他稻秸混合青贮处理组发酵品质更好, V-Score评分更高; 而添加10%以上的稻秸可提高混合青贮的有氧稳定性。综合考虑, 推荐优质的混合青贮比例是78%紫花苜蓿+22%麦麸或5%稻秸+78%紫花苜蓿+17%麦麸。

The authors have declared that no competing interests exist.

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