不同比例菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮发酵品质及体外瘤胃发酵特性研究

李佳欣; 蔺慧玲; 徐均钊; 胡宗福; 吴白乙拉; 高树新; 牛化欣

doi:10.12418/CJAN2026.503

动物营养学报 >

2026 , Vol. 38 >Issue 8: 6304 - 6316

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.503

研究论文

不同比例菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮发酵品质及体外瘤胃发酵特性研究

李佳欣 ,
蔺慧玲 ,
徐均钊 ,
胡宗福 ,
吴白乙拉 ,
高树新 ,
牛化欣 ^,^*

展开

内蒙古民族大学动物科技学院, 通辽 028000

^*牛化欣,教授,博士生导师,E-mail: niuhx@imun.edu.cn

李佳欣(1995—),女,内蒙古通辽人,硕士研究生,从事反刍动物营养与饲料科学研究。E-mail: 1104567254@qq.com

Office editor: 靳爽

收稿日期: 2025-12-31

网络出版日期: 2026-08-13

基金资助

内蒙古自治区重点研发项目(2023YFDZ0079)

内蒙古自治区重点研发项目(2023YFDZ0068)

内蒙古自治区重点研发项目(2025YFDZ0123)

国家自然科学基金项目(32460813)

内蒙古自治区高等学校青年科技英才支持计划资助(NJYT22054)

收起

Study on Fermentation Quality and in Vitro Rumen Fermentation Characteristics of Mixed Silage of Chicory Stems and Leaves and Corn Stover at Different Ratios

LI Jiaxin ,
LIN Huiling ,
XU Junzhao ,
HU Zongfu ,
WU Baiyila ,
GAO Shuxin ,
NIU Huaxin ^,^*

Expand

College of Animal Science and Technology, Inner Mongolia Minzu University, Tongliao 028000, China

^*professor, E-mail: niuhx@imun.edu.cn

Received date: 2025-12-31

Online published: 2026-08-13

Fold

摘要

本试验旨在探究不同比例菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮对其发酵品质和体外瘤胃发酵特性的影响。将新鲜菊苣茎叶与风干玉米秸秆分别按照质量比100∶0(Ⅰ组)、95∶5(Ⅱ组)、90∶10(Ⅲ组)、85∶15(Ⅳ组)、80∶20(Ⅴ组)的比例进行混合,每组3个重复。青贮60 d后,检测各组样品的感官品质、营养成分、发酵品质和体外瘤胃发酵特性相关指标,并采用隶属函数法进行综合评价。结果表明:1)随着玉米秸秆添加比例的提高,混合青贮干物质(DM)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量逐渐升高,粗蛋白质(CP)和可溶性碳水化合物(WSC)含量逐渐降低。2)各组青贮pH介于3.66~3.76;Ⅰ组丁酸含量、氨态氮/总氮(NH₃-N/TN)显著高于其他各组(P<0.05);Ⅲ组乳酸含量显著高于其他各组(P<0.05),且其发酵品质综合得分达95分,为各组最优。3)体外瘤胃发酵结果表明,随着玉米秸秆添加比例的提高,总产气量、产气速率及甲烷(CH₄)产量、CH₄产气速率逐渐降低,降解每克底物的产气量及降解每克底物的CH₄产量逐渐升高;氨态氮(NH₃-N)、丙酸和丁酸含量逐渐降低;总挥发性脂肪酸(TVFA)和乙酸含量呈先升高后降低的趋势,峰值出现在Ⅲ组;干物质降解率(DMD)、粗蛋白质降解率(CPD)、中性洗涤纤维降解率(NDFD)和酸性洗涤纤维降解率(ADFD)逐渐降低。4)隶属函数综合评价结果显示,各组综合价值排序为Ⅲ组(0.68)>Ⅱ组(0.63)>Ⅰ组(0.55)>Ⅳ组(0.51)>Ⅴ组(0.36)。综上所述,在本试验条件下,菊苣茎叶与玉米秸秆以90∶10比例混合青贮,所得青贮饲料品质较优,体外瘤胃发酵效果较好,具有良好的反刍动物饲用潜力。

关键词： 菊苣茎叶; 玉米秸秆; 混合青贮; 发酵品质; 体外瘤胃发酵

本文引用格式

李佳欣 , 蔺慧玲 , 徐均钊 , 胡宗福 , 吴白乙拉 , 高树新 , 牛化欣 . 不同比例菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮发酵品质及体外瘤胃发酵特性研究[J]. 动物营养学报, 2026 , 38(8) : 6304 -6316 . DOI: 10.12418/CJAN2026.503

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of mixed silage of chicory stems and leaves and corn stover at different ratios on silage fermentation quality and in vitro rumen fermentation characteristics. Fresh chicory stems and leaves were mixed with air-dried corn stover at mass ratios of 100∶0 (group Ⅰ), 95∶5 (group Ⅱ), 90∶10 (group Ⅲ), 85∶15 (group Ⅳ) and 80∶20 (group Ⅴ), with three replicates per group. After 60 days of ensiling, indicators related to sensory quality, nutritional components, fermentation quality and in vitro rumen fermentation characteristics were determined, and the membership function method was adopted for comprehensive evaluation. The results showed as follows: 1) with the increase of corn stover proportion, the contents of dry matter (DM), neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) in mixed silage gradually increased, while the contents of crude protein (CP) and water-soluble carbohydrates (WSC) decreased gradually. 2) The pH of all silage groups ranged from 3.66 to 3.76. The butyric acid content and ammonia nitrogen to total nitrogen ratio (NH₃-N/TN) in group Ⅰ were significantly higher than those in other groups (P<0.05). Group Ⅲ exhibited significantly higher lactic acid content than other groups (P<0.05), with a fermentation quality comprehensive score of 95 and the best overall performance. 3) In vitro rumen fermentation results showed that, with the increase of corn stover proportion, total gas production, gas production rate, methane (CH₄) production and CH₄ production rate decreased gradually, while gas production and CH₄ production per gram of degraded substrate increased steadily. The contents of ammonia nitrogen (NH₃-N), propionic acid and butyric acid declined gradually. Total volatile fatty acid (TVFA) and acetic acid contents presented a trend of first increasing and then decreasing, with the maximum value observed in group Ⅲ. Additionally, the dry matter degradation rate (DMD), crude protein degradation rate (CPD), neutral detergent fiber degradation rate (NDFD) and acid detergent fiber degradation rate (ADFD) decreased progressively with the increasing of corn stover proportion. 4) The comprehensive evaluation via membership function method revealed the ranking of comprehensive value as follows: group Ⅲ (0.68)>group Ⅱ (0.63)>group Ⅰ (0.55)>group Ⅳ (0.51)>group Ⅴ (0.36). In conclusion, under the conditions of this experiment, the mixed silage prepared with chicory stems and leaves and corn stover at the ratio of 90∶10 possesses superior silage quality and favorable in vitro rumen fermentation performance, presenting great feeding potential for ruminants.

Key words： chicory stems and leaves; corn stover; mixed silage; fermentation quality; in vitro rumen fermentation

随着我国畜牧产业的迅速发展,饲料资源特别是饲料粮短缺问题日益严峻,发展节粮型畜牧业和开发新型非常规饲料资源是缓解饲料短缺的有效途径^[1]。内蒙古地区绿色农业有机废弃物和低值农作物秸秆等饲料资源种类繁多、数量庞大,但饲用利用率较低^[2-3]。利用地源性农副产品资源开发新型非常规饲料,有助于降低饲料成本、减少资源浪费、减轻环境污染,提高经济及生态效益。菊苣作为药食同源植物,其地下部分含有丰富的菊粉,具有降血糖、降血脂、调节免疫及肠道菌群的功能,目前已被广泛应用于食品和药品生产^[4]。近年来,内蒙古地区大规模种植新兴的根用菊苣,在其肉质根采收用于制作药品、食品、保健品后,会产生大量的菊苣茎叶。这些茎叶作为废弃物直接丢弃在田间地头,尚未得到资源化利用。菊苣茎叶柔嫩多汁、适口性好,且富含粗蛋白质(CP)、可溶性碳水化合物(WSC)、维生素、矿物质及生物活性物质^[5],具备较高的饲用价值与开发潜力。但新鲜菊苣茎叶含水量高,不易储存,田间堆放后极易腐败变质,常规单独青贮难度较大,随意丢弃还会污染土壤,造成资源浪费与环境污染。针对高水分青绿饲料,搭配吸水类原料开展混合青贮,是改善其发酵品质、实现长期储存的有效技术手段^[6]。内蒙古通辽市是我国重要的玉米主产区之一,副产物玉米秸秆产量巨大,但玉米秸秆适口性差、营养价值不高、消化率低,制约了其在反刍动物生产中的高效利用^[7]。张琴琴等^[8]研究证实,高水分尾菜和玉米秸秆混合青贮可制得品质优良的青贮饲料。目前,关于根用菊苣茎叶废弃物混合青贮及其体外瘤胃发酵特性的研究尚未见报道。因此,本试验以新鲜菊苣茎叶与玉米秸秆为原料进行混合青贮,探究不同混合比例对青贮发酵品质及体外瘤胃发酵特性的影响,以期为当地地源性农副产品饲料资源化利用及节本增效提供理论依据,同时为缓解区域反刍动物饲料短缺问题提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用新鲜菊苣(比利时根用菊苣)茎叶采自内蒙古通辽菊苣种植基地,为菊苣肉质根采收后的废弃茎叶;玉米秸秆为当地的风干揉丝玉米秸秆。2种青贮原料的营养成分含量见表1。

表1 2种青贮原料的营养成分含量(实测值)

Table 1 Nutrient contents of two silage raw materials (measured values)

项目 Items	菊苣茎叶 Chicory stems and leaves	玉米秸秆 Corn stover
干物质 DM/% FM	18.64	88.86
粗蛋白质 CP/% DM	16.36	4.66
中性洗涤纤维 NDF/% DM	23.75	71.48
酸性洗涤纤维 ADF/% DM	20.56	45.87
可溶性碳水化合物 WSC/% DM	14.60	3.37

1.2 试验设计

本试验采用单因素试验设计,将新鲜菊苣茎叶切短至2~3 cm,与风干揉丝玉米秸秆分别按照质量比100∶0(Ⅰ组)、95∶5(Ⅱ组)、90∶10(Ⅲ组)、85∶15(Ⅳ组)、80∶20(Ⅴ组)的比例混合均匀后,分别装入30 cm×40 cm的聚乙烯青贮袋中,每袋600 g,每组3个重复。利用真空机将青贮袋抽真空密封,于室温条件下避光保存;青贮14 d后,排出袋内气体并再次抽真空密封。青贮60 d后开袋取样,测定各组青贮饲料的营养成分与发酵品质,并以各组青贮饲料为发酵底物进行体外瘤胃发酵试验。

1.3 体外瘤胃发酵试验

选取3头健康的西门塔尔公牛作为瘤胃液供体动物,按照内蒙古民族大学动物科技学院实验动物福利与伦理委员会批准方案(编号:20250331)进行饲养管理。于晨饲前经口腔采集瘤胃液,置于预先加热至39 ℃并充满二氧化碳(CO₂)的恒温保温箱中,迅速送回实验室。瘤胃液经4层纱布过滤后,置于39 ℃水浴条件下保存,并持续通入CO₂以维持厌氧环境。人工瘤胃缓冲液参照Menke等^[9]的方法配制,并持续通入CO₂备用。

将各组青贮饲料粉碎至1 mm,精确称取1 g(精确至0.000 1 g)样品,装入尼龙袋(规格:5 cm×5 cm,300目)中用橡皮筋扎紧,放入100 mL发酵瓶内(设置6、12、24、48 h 4个体外培养时间点,每组每个时间点6个重复),向发酵瓶内持续通入CO₂ 30 s以排尽空气,随后加入80 mL人工瘤胃缓冲液,立即拧紧瓶盖,打开气体采集袋阀门,将发酵瓶转移到空气浴振荡培养箱中,39 ℃、140 r/min培养48 h。体外发酵装置、底物重量和人工瘤胃缓冲液体积的设置参考包文君等^[10]。分别在培养6、12、24、48 h时取出对应时间的发酵瓶,关闭气体采集袋阀门,立即置于冷水浴中终止发酵。测定发酵液pH,记录气体体积,并用玻璃气密注射器抽取10 mL气体贮存于气密铝袋中,用于测定甲烷(CH₄)产量^[11]。同时,从各发酵瓶中分别收集3份15 mL发酵液,装入离心管中并置于-80 ℃冰箱冷冻保存,用于测定挥发性脂肪酸(VFA)及氨态氮(NH₃-N)含量。相同试验条件下,重复进行3次体外瘤胃发酵试验。

1.4 指标测定及方法

1.4.1 感官品质评定

青贮60 d后,参照国际通用的德国农业协会(DLG)感官评价方法^[12],从色泽、气味、质地3个维度对青贮饲料进行感官品质评定。

1.4.2 营养成分含量测定

每袋取100 g青贮样品,置于65 ℃烘箱中烘至恒重,粉碎过40目筛后存放于密封袋中,用于测定营养成分含量。菊苣茎叶和玉米秸秆原料、青贮前混合原料及青贮饲料的干物质(DM)含量采用烘干法^[13]测定,CP含量使用全自动凯氏定氮仪(K9860,海能未来技术集团股份有限公司)测定,中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量采用Van Soest法^[14]测定,WSC含量采用蒽酮比色法^[15]测定。

1.4.3 发酵品质测定

每袋取20 g青贮样品,加入180 mL蒸馏水,用料理机打碎,经4层纱布过滤并挤净残渣中的浸提液,再用定量滤纸过滤。取部分浸提液用于测定样品pH,剩余浸提液分装于2支15 mL离心管中,置于-80 ℃冰箱中保存,用于测定有机酸和NH₃-N含量。pH使用PHSJ-3F pH计(上海仪电科学仪器股份有限公司)测定,乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量采用液相色谱法^[16]测定,NH₃-N含量采用苯酚-次氯酸钠法^[17]测定。青贮发酵品质的综合评定参照《青贮饲料质量评定标准(试行)》^[18],将有机酸占总酸比例的分数除以2,与氨态氮/总氮(NH₃-N/TN)的分数相加,得到发酵品质综合得分。

1.4.4 体外瘤胃发酵特性测定

使用精密注射器分别抽取体外培养6、12、24和48 h各组气体收集袋内全部气体,测定各组总产气量;CH₄产量参照包文君等^[10]的方法,采用高效气相色谱仪(TP-2060,北京北分天普仪器技术有限公司)测定。发酵液pH用PHSJ-3F pH计测定;NH₃-N含量采用苯酚-次氯酸钠法^[17]测定;VFA含量参照Xu等^[19]的方法,采用高效气相色谱仪测定。培养结束后,取出发酵瓶内尼龙袋,用蒸馏水彻底冲洗,将袋内残渣置于65 ℃烘箱中烘48 h至恒重后,测定DM、CP、NDF和ADF含量,并分别计算干物质降解率(DMD)、粗蛋白质降解率(CPD)、中性洗涤纤维降解率(NDFD)和酸性洗涤纤维降解率(ADFD),计算公式为:

某营养物质降解率(%)=100×(a-b)/a。

式中:a为发酵前底物中该营养物质含量(g);b为发酵后残渣中该营养物质含量(g)。

产气速率及降解每克底物的产气量的计算公式为:

产气速率(mL/h)=V_t/(m·t);

降解每克底物的产气量(mL/g)=V_t/DMD_t。

式中:V_t为培养t时刻,扣除空白后的累计产气量(mL);m为发酵瓶中底物的DM质量(g);t为发酵培养的时间点(h);DMD_t为培养t时刻发酵瓶中底物的DMD。

1.4.5 隶属函数综合评价

采用隶属函数法对青贮饲料品质及体外瘤胃降解特性进行综合评价,正向指标包括CP、WSC、乳酸含量及DMD、NDFD,负向指标包括pH、NH₃-N/TN及NDF、ADF、乙酸、丙酸含量,各隶属度求和后将总隶属度排序,得出最佳处理^[20]。相关计算公式如下:

U_X₍₊₎=(X_ij-X_imin)/(X_imax-X_imin);

U_X_(-)=1-U_X₍₊₎。

式中:U_X₍₊₎为正向指标隶属函数值;U_X_(-)为负向指标隶属函数值;X_ij为某样品某指标平均测定值;X_imax为某样品某指标最大测定值;X_imin为某样品某指标最小测定值。

1.5 数据统计分析

采用WPS Office 2020对数据进行初步整理后,利用SPSS 27.0软件进行单因素方差分析,并采用Tukey法进行组间多重比较。结果以平均值±标准差表示,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的感官品质

由表2可知,Ⅰ组单一菊苣茎叶青贮呈黄褐色,茎叶结构受损且有少量渗出液,气味以酸味为主,并带有少量丁酸味;Ⅱ组混合青贮呈黄绿色,茎叶结构轻微受损,有酸香味且存在较轻丁酸味;Ⅲ组混合青贮呈黄绿色,茎叶结构完整,酸味较浓且呈芳香味;Ⅳ组混合青贮呈黄绿色,茎叶结构完整,气味为芳香酸味;Ⅴ组混合青贮呈淡黄色,茎叶结构完整,有较弱芳香酸味。其中,Ⅲ、Ⅳ组混合青贮等级评定为一级优良,其余组别等级评定为二级尚好。

表2 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的感官品质

Table 2 Sensory quality of mixed silage of chicory stems and leaves and corn stover

项目 Items	组别 Groups
项目 Items	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
色泽评分 Color score	黄褐色(1)	黄绿色(2)	黄绿色(2)	黄绿色(2)	淡黄色(1)
气味评分 Smell score	酸味且带有少量丁酸味(10)	酸香味和较轻丁酸味(10)	酸味较浓且呈芳香味(14)	芳香酸味(12)	较弱芳香酸味(10)
质地评分 Texture score	茎叶结构受损且有少量渗出液(2)	茎叶结构轻微受损(2)	茎叶结构保持良好(4)	茎叶结构保持良好(4)	茎叶结构保持良好(4)
总分 Total score	13	14	20	18	15
等级 Grade	二级尚好	二级尚好	一级优良	一级优良	二级尚好

	括号内数值为得分。表5同。
	Values in parentheses were scores. The same as Table 5.

2.2 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的营养成分

由表3可知,随着玉米秸秆添加比例的提高,混合青贮DM、NDF和ADF含量逐渐升高,CP和WSC含量逐渐降低。各组之间DM、NDF和ADF含量差异显著(P<0.05);Ⅰ、Ⅱ组CP含量显著高于其余3组(P<0.05),Ⅲ、Ⅳ组之间CP含量差异不显著(P>0.05),Ⅴ组CP含量最低;Ⅰ组WSC含量显著高于其他各组(P<0.05),Ⅱ、Ⅲ组之间WSC含量差异不显著(P>0.05),二者均显著高于Ⅳ、Ⅴ组(P<0.05)。

表3 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的营养成分

Table 3 Nutritional components of mixed silage of chicory stems and leaves and corn stover

项目 Items	组别 Groups					P值 P-value
项目 Items	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	P值 P-value
干物质 DM/% FM	16.94±0.24^e	21.04±1.06^d	25.23±0.90^c	28.68±0.69^b	31.26±0.36^a	<0.001
中性洗涤纤维 NDF/% DM	22.36±0.53^e	27.17±0.82^d	33.18±0.61^c	39.66±0.32^b	49.38±0.87^a	<0.001
酸性洗涤纤维 ADF/% DM	18.99±0.63^e	21.68±0.48^d	23.84±0.47^c	27.27±0.47^b	33.17±0.34^a	<0.001
粗蛋白质 CP/% DM	15.68±0.28^a	14.87±0.88^a	13.04±0.88^b	12.63±1.08^b	10.51±0.98^c	<0.001
可溶性碳水化合物 WSC/% DM	7.10±0.17^a	5.75±0.02^b	5.49±0.07^b	5.32±0.03^c	5.13±0.07^c	<0.001

	同行数据肩标无字母或相同小写字母表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同(表5和表9除外)。
	In the same row, values with no letter or the same lowercase letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different lowercase letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below (except for Table 5 and Table 9).

2.3 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的发酵品质

由表4可知,各组混合青贮pH介于3.66~3.76;Ⅲ组混合青贮乳酸含量显著高于其他各组(P<0.05),其中Ⅰ组乳酸含量最低;随着玉米秸秆添加比例的提高,混合青贮乙酸和丙酸含量逐渐降低;Ⅰ组丁酸含量和NH₃-N/TN显著高于其他各组(P<0.05),Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组之间丁酸含量无显著差异(P>0.05),Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组之间NH₃-N/TN无显著差异(P>0.05)。

表4 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的发酵品质

Table 4 Fermented quality of mixed silage of chicory stems and leaves and corn stover

项目 Items	组别 Groups					P值 P-value
项目 Items	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	P值 P-value
pH	3.76±0.02^a	3.69±0.03^bc	3.66±0.02^c	3.70±0.02^b	3.71±0.02^b	0.001
乳酸 Lactic acid/(g/kg DM)	20.72±0.42^c	22.66±0.57^b	26.18±0.39^a	23.34±0.25^b	23.50±0.74^b	<0.001
乙酸 Acetic acid/(g/kg DM)	9.85±0.02^a	8.61±0.34^b	6.76±0.28^c	6.45±0.56^c	6.32±0.28^c	<0.001
丙酸 Propanoic acid/(g/kg DM)	1.63±0.14^a	1.30±0.22^b	0.83±0.08^c	0.81±0.14^c	0.72±0.21^c	<0.001
丁酸 Butyric acid/(g/kg DM)	1.99±0.22^a	1.27±0.08^b	0.71±0.13^c	0.70±0.16^c	0.99±0.12^c	<0.001
氨态氮/总氮 NH₃-N/TN/%	1.77±0.06^a	0.84±0.03^b	0.94±0.08^b	0.79±0.05^b	0.78±0.36^b	<0.001

由表5可知,各组混合青贮综合评分等级均为优,其中Ⅰ组丁酸/总酸最高,乳酸/总酸最低,综合得分最低;Ⅲ组综合得分最高,为95分。

表5 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的发酵品质综合得分

Table 5 Comprehensive score of fermented quality of mixed silage of chicory stems and leaves and corn stover

项目 Items	组别 Groups
项目 Items	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
氨态氮/总氮 NH₃-N/TN/%	1.77(50)	0.84(50)	0.94(50)	0.79(50)	0.78(50)
乳酸/总酸 Lactic acid/total acid/%	60.59(20)	66.96(24)	75.91(25)	74.55(25)	74.53(25)
乙酸/总酸 Acetic acid/total acid/%	28.80(20)	25.44(22)	19.60(25)	20.60(24)	20.04(24)
丁酸/总酸 Butyric acid/total acid/%	5.84(34)	3.77(37)	2.08(40)	2.25(38)	3.13(38)
综合得分 Comprehensive score	87	91.5	95	93.5	93
等级 Grade	优	优	优	优	优

2.4 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的体外瘤胃发酵产气量、产气参数及发酵参数

由表6可知,随着玉米秸秆添加比例的提高,混合青贮体外瘤胃发酵总产气量和产气速率逐渐降低,降解每克底物的产气量逐渐升高。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组6 h总产气量显著高于Ⅴ组(P<0.05),且3组之间差异不显著(P>0.05);Ⅰ组12 h总产气量显著高于其他各组(P<0.05),24和48 h总产气量显著高于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组(P<0.05)。Ⅰ、Ⅱ组6和24 h产气速率显著高于Ⅳ、Ⅴ组(P<0.05);Ⅰ组12 h产气速率显著高于其他各组(P<0.05),Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组之间12 h产气速率差异不显著(P>0.05)。降解每克底物的产气量在发酵12 h时达到峰值,随后呈下降趋势。随着玉米秸秆添加比例的提高,CH₄产量和CH₄产气速率逐渐降低,降解每克底物的CH₄产量逐渐升高。其中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组6 h降解每克底物的CH₄产量显著低于Ⅳ、Ⅴ组(P<0.05);Ⅰ组12和24 h降解每克底物的CH₄产量显著低于其他各组(P<0.05);Ⅰ、Ⅱ组48 h降解每克底物的CH₄产量显著低于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组(P<0.05),且Ⅲ组显著低于Ⅳ、Ⅴ组(P<0.05)。

表6 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的体外瘤胃发酵产气量和产气参数

Table 6 In vitro rumen fermentation gas production and gas production parameters of mixed silage of chicory stems and leaves and corn stover

项目 Items	时间 Time/h		组别 Groups					P值 P-value
项目 Items	时间 Time/h		Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	P值 P-value
总产气量 Total gas production/mL		6	90.48±3.86^a	88.68±2.91^a	86.68±2.62^ab	83.43±2.98^bc	81.76±2.26^c	0.001
		12	110.65±3.04^a	104.18±2.78^b	101.45±3.03^bc	98.87±2.79^bc	96.38±3.07^c	0.001
		24	122.87±3.68^a	116.72±3.31^ab	110.63±2.21^bc	103.94±3.22^cd	99.85±2.24^d	0.001
		48	142.30±4.73^a	138.11±3.60^ab	132.48±4.84^b	130.41±5.47^bc	124.19±4.28^c	0.001
产气速率 Gas production rate/(mL/h)		6	15.08±0.64^a	14.78±0.49^a	14.45±0.44^ab	13.91±0.83^bc	13.63±0.38^c	0.001
		12	9.22±0.34^a	8.68±0.48^b	8.45±0.42^bc	8.24±0.48^bc	8.03±0.42^c	0.001
		24	5.12±0.32^a	4.86±0.22^ab	4.61±0.22^bc	4.33±0.22^cd	4.16±0.22^d	<0.001
		48	2.96±0.18^a	2.88±0.14^ab	2.76±0.10^b	2.72±0.11^bc	2.59±0.09^c	<0.001
降解每克底物的产气量 Gas production per gram of degraded substrate/(mL/g)		6	185.87±3.07^e	197.20±2.59^d	210.49±3.96^c	217.10±3.63^b	229.40±4.26^a	<0.001
		12	199.80±2.84^d	204.71±3.24^d	214.21±2.54^c	226.61±3.52^b	240.82±3.96^a	<0.001
		24	181.41±2.67^b	182.77±2.72^b	184.48±2.93^b	185.11±2.67^b	197.92±2.45	<0.001
		48	177.47±2.29^c	180.94±4.82^bc	185.03±3.94^b	193.31±2.85^a	196.13±3.47^a	<0.001
甲烷产量 CH₄ production/mL		6	10.54±0.37^a	9.80±0.21^b	9.02±0.15^c	8.59±0.31^cd	8.23±0.16^d	<0.001
		12	15.21±0.43^a	14.59±0.32^b	14.25±0.41^b	13.29±0.16^c	12.45±0.36^d	<0.001
		24	23.62±0.19^a	22.98±0.41^b	22.58±0.24^b	22.28±0.31^b	20.81±0.39^c	<0.001
		48	30.36±0.11^a	29.02±0.15^b	28.65±0.48^b	26.87±0.32^c	25.52±0.26^d	<0.001
甲烷产气速率 CH₄ gas production rate/(mL/h)		6	1.76±0.03^a	1.63±0.03^b	1.50±0.02^c	1.43±0.05^cd	1.37±0.04^d	0.001
		12	1.27±0.01^a	1.22±0.03^ab	1.19±0.02^b	1.11±0.04^c	1.04±0.02^d	0.001
		24	0.98±0.02	0.95±0.04	0.94±0.03	0.92±0.05	0.86±0.02	0.351
		48	0.63±0.02	0.60±0.01	0.59±0.02	0.58±0.02	0.56±0.01	0.142
降解每克底物的甲烷产量 CH₄ production per gram of degraded substrate/(mL/g)		6	21.65±0.10^c	21.79±0.03^c	21.90±0.07c	22.35±0.06^b	23.09±0.08^a	<0.001
		12	27.46±0.14^e	28.67±0.06^d	30.08±0.04^c	30.46±0.09^b	31.11±0.13^a	<0.001
		24	34.87±0.08^e	35.98±0.05^d	37.65±0.08^c	39.68±0.19^b	41.25±0.11^a	<0.001
		48	37.86±0.12^d	38.02±0.14^d	40.01±0.09^c	41.31±0.12^b	42.50±0.05^a	<0.001

由表7可知,混合青贮体外瘤胃发酵48 h后,各组pH介于6.46~6.74。随着玉米秸秆添加比例的提高,NH₃-N、丙酸和丁酸含量逐渐降低;总挥发性脂肪酸(TVFA)和乙酸含量呈先升高后降低的趋势,峰值出现在Ⅲ组。

表7 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的48 h体外瘤胃发酵参数

Table 7 48 h in vitro rumen fermentation parameters of mixed silage of chicory stems and leaves and corn stover

项目 Items	组别 Groups					P值 P-value
项目 Items	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	P值 P-value
pH	6.74±0.27	6.57±0.28	6.53±0.33	6.54±0.28	6.46±0.27	0.667
氨态氮 NH₃-N/(mg/dL)	22.43±0.49^a	21.82±0.81^ab	20.68±0.49^b	18.97±1.52^c	17.99±0.33^c	<0.001
总挥发性脂肪酸 TVFA/(mmol/L)	61.09±0.14^b	61.38±0.08^ab	61.72±0.26^a	60.60±0.34^b	59.48±0.33^c	<0.001
乙酸 Acetic acid/(mmol/L)	36.76±0.26^c	37.53±0.19^b	38.57±0.39^a	37.97±0.25^ab	37.26±0.56^c	<0.001
丙酸 Propanoic acid/(mmol/L)	14.34±0.15^a	14.07±0.09^b	13.82±0.15^bc	13.46±0.37^c	13.35±0.25^c	<0.001
丁酸 Butyric acid/(mmol/L)	7.03±0.48^a	6.63±0.24^ab	6.25±0.06^b	6.16±0.30^b	5.97±0.13^b	0.001
乙丙比 A/P ratio	2.56±0.08^b	2.67±0.05^b	2.79±0.09^ab	2.82±0.04^a	2.79±0.16^ab	0.001

2.5 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的48 h体外瘤胃发酵营养物质降解率

由表8可知,不同比例菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮对48 h体外瘤胃发酵DMD、CPD、NDFD和ADFD均有显著影响(P<0.05);随着玉米秸秆添加比例的提高,DMD、CPD、NDFD和ADFD均显著降低(P<0.05)。

表8 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮的48 h体外瘤胃发酵营养物质降解率

Table 8 48 h in vitro rumen fermentation nutrient degradation rates of mixed silage of chicory stems and leaves and corn stover%

项目 Items	组别 Groups					P值 P-value
项目 Items	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	P值 P-value
干物质降解率 DMD	80.18±1.10^a	76.33±1.34^b	71.60±0.43^c	67.46±0.57^d	63.32±1.27^e	<0.001
粗蛋白质降解率 CPD	82.36±1.72^a	79.18±2.21^b	75.65±2.28^c	73.75±2.73^d	69.18±1.22^e	<0.001
中性洗涤纤维降解率 NDFD	51.48±0.66^a	48.15±0.72^b	45.69±0.36^c	42.61±0.44^d	40.54±0.58^e	<0.001
酸性洗涤纤维降解率 ADFD	37.61±0.68^a	34.37±0.54^b	31.11±0.37^c	29.88±0.43^d	26.17±0.36^e	<0.001

2.6 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮品质及体外瘤胃降解特性的综合评价

采用隶属函数法对11项指标开展综合分析,以隶属函数平均值评判青贮综合价值,数值越高则综合品质越优。由表9可知,各组排序为:Ⅲ组(0.68)>Ⅱ组(0.63)>Ⅰ组(0.55)>Ⅳ组(0.51)>Ⅴ组(0.36)。综合来看,Ⅲ组混合青贮整体表现最优。

表9 菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮品质及体外瘤胃降解特性的综合评价

Table 9 Comprehensive evaluation of quality and in vitro rumen degradation characteristics of mixed silage of chicory stems and leaves and corn stover

项目 Items	组别 Groups
项目 Items	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
粗蛋白质 CP	1.00	0.84	0.49	0.41	0.00
可溶性碳水化合物 WSC	1.00	0.31	0.18	0.10	0.00
乳酸 Lactic acid	0.00	0.36	1.00	0.48	0.51
pH	0.00	0.70	1.00	0.60	0.50
氨态氮/总氮 NH₃-N/TN	0.00	0.94	0.84	0.99	1.00
乙酸 Acetic acid	0.00	0.35	0.88	0.96	1.00
丙酸 Propanoic acid	0.00	0.36	0.88	0.90	1.00
中性洗涤纤维 NDF	1.00	0.82	0.60	0.36	0.00
酸性洗涤纤维 ADF	1.00	0.81	0.66	0.42	0.00
干物质降解率 DMD	1.00	0.77	0.49	0.25	0.00
中性洗涤纤维降解率 NDFD	1.00	0.70	0.47	0.19	0.00
平均值 Average value	0.55	0.63	0.68	0.51	0.36
排序 Rank	3	2	1	4	5

3 讨论

3.1 不同比例菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮对感官品质的影响

青贮饲料感官评价是通过对青贮饲料的色泽、气味和质地进行直观评分,从而快速、简便地鉴定青贮饲料品质优劣的方法^[21]。本试验中,Ⅰ组(混合比例100∶0)的单一菊苣茎叶青贮色泽较深,茎叶结构受损并伴有少量渗出液,气味呈酸味及少量丁酸味;Ⅲ组(混合比例90∶10)和Ⅳ组(混合比例85∶15)混合青贮色泽呈黄绿色,茎叶结构保存完整,酸味较浓且呈芳香味。这可能是由于添加适量玉米秸秆可吸附高水分菊苣茎叶析出的渗出液,而秸秆吸附的渗出液富含WSC,降低了混合青贮的缓冲能力,能有效促进乳酸发酵,增强青贮饲料的芳香酸味,降低pH,更好地抑制有害菌对菊苣茎叶和玉米秸秆混合青贮质地完整性的破坏。

3.2 不同比例菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮对营养成分的影响

DM和WSC含量是决定青贮能否调制成功的关键因素^[22]。当WSC含量占DM 6%以上时,有利于制成优质青贮饲料^[23]。本试验中,随着玉米秸秆添加比例的提高,混合青贮的DM含量逐渐上升,显著高于单一菊苣茎叶青贮,为青贮发酵提供了更充足的底物基础。与此同时,混合青贮的WSC含量逐渐降低,原因在于玉米秸秆的WSC含量低于菊苣茎叶,其添加比例增加导致原料中WSC总量减少。CP含量是衡量青贮饲用品质的主要指标,直接影响动物采食后的营养状况。本试验中,混合青贮CP含量随玉米秸秆添加比例的提高逐渐降低,这是由于玉米秸秆CP含量远低于菊苣茎叶,秸秆比例增加降低了青贮原料CP含量;同时,原料携带的酶和微生物也会促进蛋白质分解^[24]。粗饲料的ADF和NDF含量与家畜消化率呈负相关。特级粗饲料品质分级标准中对NDF和ADF含量的要求分别为小于40%和31%^[25]。本试验中,除Ⅴ组(混合比例80∶20)外,其余各组NDF和ADF含量均满足特级粗饲料标准,与孙颖超等^[26]和梁小玉等^[27]的研究结果相符。

3.3 不同比例菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮对发酵品质的影响

pH是衡量青贮发酵品质的重要指标^[28]。一般认为青贮pH维持在3.8~4.2时,乳酸菌能够大量繁殖并产生足够的乳酸,从而抑制其他有害微生物,使青贮饲料得以良好保存。本试验中,各组混合青贮的pH均低于4.2,其中Ⅲ组的pH最低,为3.66。这可能是由于青贮发酵过程中消耗WSC为乳酸菌发酵提供了底物,促进了乳酸菌的快速增殖和乳酸积累,从而降低了pH^[21]。有机酸含量同样影响青贮发酵品质。其中,乳酸含量越高,营养物质损失越少,青贮发酵品质越好^[29]。本试验中,相较于单一菊苣茎叶青贮,其他各组混合青贮的乳酸含量均有所提升,这可能是由于新鲜菊苣茎叶含水量过高,单独青贮易出现汁液渗出和原料间隙积水等问题,导致局部厌氧发酵环境不稳定,乳酸菌活性受到抑制;同时,高水分环境会促进丁酸菌和酵母菌繁殖,消耗发酵底物WSC,造成乳酸生成量减少。乙酸与丙酸可有效抑制好氧微生物的繁殖代谢,防止青贮饲料腐败,提高青贮发酵品质和有氧稳定性^[30]。本试验中,随着低水分玉米秸秆添加比例的提高,青贮体系厌氧环境趋于稳定,混合原料中可供合成乙酸、丙酸的底物减少;同时,适宜的发酵环境更利于同型乳酸菌增殖,该类菌群可优先利用底物合成乳酸,有效抑制异型乳酸菌的代谢与繁殖,导致乙酸和丙酸含量下降。丁酸是不良微生物分解蛋白质、糖类和乳酸的产物,其含量越低,青贮发酵品质越好^[31]。本试验中,Ⅰ组丁酸含量显著高于其他各组,可能是青贮原料水分含量较高导致不良微生物活性增强所致^[32]。NH₃-N含量是反映青贮发酵过程中蛋白质降解程度的重要指标^[33]。本试验中,Ⅰ组NH₃-N含量显著高于其他各组,表明菊苣茎叶单独青贮易发生蛋白质过度降解产生NH₃-N,导致青贮发酵品质下降,而添加玉米秸秆混合青贮可有效缓解这一问题。

3.4 不同比例菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮对体外瘤胃发酵产气量、产气参数及发酵参数的影响

在体外瘤胃发酵过程中,产气量、产气速率和CH₄产量是评估青贮饲料饲用价值的重要指标。产气量越高,表明饲料被微生物分解利用得越充分,能为反刍动物提供更多能量^[34];产气速率越快,说明饲料被微生物利用的速度越快,可使动物更快地获取能量。本试验中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组的产气量和产气速率在各个发酵时间点均高于Ⅳ、Ⅴ组,可能是由于Ⅳ、Ⅴ组玉米秸秆添加量较多,秸秆中粗纤维含量高,导致体外瘤胃DMD降低,产气量下降,该变化规律与魏学盛等^[35]和郁万瑞等^[36]的研究结果一致。在瘤胃微生物发酵过程中,CH₄主要由产甲烷菌利用瘤胃细菌、真菌及原虫降解底物所产生的CO₂和氢气生成^[37]。CH₄产量越高,能量损失越大,进而抑制动物生产性能^[38]。本试验中,随着玉米秸秆比例的提高,青贮体系纤维含量上升,CH₄产量和CH₄产气速率逐渐降低,但降解每克底物的CH₄产量有所升高。这可能是由于菊苣茎叶占比高时,其富含的WSC、菊粉等底物能快速被微生物分解产生大量氢气,为产甲烷菌合成CH₄提供了关键底物,从而促进CH₄生成;而玉米秸秆占比提高后,WSC含量降低,木质素含量增加,营养物质更不易被产甲烷菌获取,抑制了产甲烷菌的增殖与活性,导致CH₄产量减少、生成速率降低。

pH是反映瘤胃发酵状态的关键指标,健康瘤胃pH处于6.0~7.3,过高或过低均会严重影响瘤胃内微生物的组成和丰度,降低机体对营养物质的分解与吸收效率^[39]。本试验中,各组发酵液的pH维持在6.46~6.74。pH的稳定可能是缓冲液与其他因素协同作用的结果。Menke等^[9]研究表明,人工瘤胃缓冲液能适配瘤胃微生物的常规产酸速率,使pH在整个发酵周期维持在6.2~6.8的适宜范围。此外,菊苣茎叶中的黄酮类物质、单宁、倍半萜内酯及绿原酸等生物活性成分也可能调控和改善瘤胃微生物代谢^[40],对瘤胃内环境产生特定影响,改变酸碱平衡,从而维持瘤胃内环境的相对稳定。瘤胃NH₃-N主要来源于饲料中蛋白质在瘤胃内的代谢分解,是瘤胃微生物合成菌体蛋白的重要氮源,其含量维持在5~30 mg/dL时,可保证瘤胃内微生物群落的稳定与正常代谢^[41]。本试验中,各组NH₃-N含量为17.99~22.43 mg/dL,均处于正常范围;随着玉米秸秆添加比例升高,CP含量降低,瘤胃CPD下降,导致NH₃-N含量逐渐降低,为微生物提供的氮源也随之减少。

VFA是瘤胃微生物发酵碳水化合物的代谢终产物,能被瘤胃上皮吸收,为机体生命活动提供70%~80%的能量,其中乙酸、丙酸和丁酸约占瘤胃TVFA含量的95%。研究表明,乙丙比可反映饲料在瘤胃中的发酵模式,比值大于3为乙酸型发酵,小于3为丙酸型发酵^[42]。本试验中,随着玉米秸秆添加比例的提高,TVFA和乙酸含量呈先升高后降低的趋势,丙酸和丁酸含量逐渐减少,Ⅲ组乙酸和TVFA含量达峰值,此时WSC与NDF协同效应最强。当玉米秸秆比例过高时,WSC供给不足,乙酸合成量减少,最终造成TVFA含量下降;随着菊苣茎叶比例降低,WSC含量降低,结构性碳水化合物在瘤胃中发酵效率较低,使得丙酸、丁酸的生成受到抑制。各组乙丙比均小于3,说明添加玉米秸秆不会影响瘤胃发酵类型和饲料能量利用率。

3.5 不同比例菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮对体外瘤胃发酵营养物质降解率的影响

营养物质瘤胃降解率是影响青贮饲料能量供应与动物生产性能的关键指标。其中,DMD反映饲料中可被瘤胃微生物快速分解利用的碳水化合物含量。本试验中,随着混合青贮中菊苣茎叶比例降低,DMD逐渐降低,与体外产气试验结果相吻合;CPD同样呈下降趋势,原因在于菊苣茎叶中CP含量较高且降解率高于玉米秸秆。NDFD和ADFD能够反映饲料中纤维素在瘤胃内的降解效率,直接影响反刍动物的生产性能。本试验中,随着混合青贮中菊苣茎叶比例降低,NDFD和ADFD随之降低,这可能是由于随着玉米秸秆比例增加,青贮中NDF和ADF含量增加,其木质素部分几乎不会被瘤胃微生物所利用,进而降低了粗纤维的降解率,这与郁万瑞等^[36]的研究结果一致。目前,关于菊苣茎叶青贮瘤胃消化特性的研究仍较少,未来需进一步开展体外与体内消化研究,以促进菊苣茎叶青贮在反刍动物生产中的应用。

3.6 不同比例菊苣茎叶与玉米秸秆混合青贮品质及体外瘤胃降解特性的综合评价

不同混合比例青贮饲料在不同指标上的表现有所差异,仅依靠单一指标评价易产生偏差。为真实、客观地反映饲料营养价值并筛选最优混合比例,本研究综合青贮品质与体外瘤胃降解特性各项指标进行分析,结果表明,菊苣茎叶与玉米秸秆混合比例为90∶10时,青贮饲料的饲用价值最为丰富、效果最佳。通过隶属函数分析进行全面综合排序,减少了单一指标评价结果的偏差及争议,使评价结果更加准确可靠。这进一步说明,菊苣茎叶与玉米秸秆以适宜比例混合能够提高青贮品质和瘤胃发酵特性,合理混贮能够实现青贮原料水分、营养成分、物理结构的优势互补,从根本上弥补了单一原料青贮的缺陷。

4 结论

相较于菊苣茎叶单独青贮,添加适量玉米秸秆混合青贮可有效改善菊苣茎叶青贮品质,减少营养损失,且能优化体外瘤胃发酵特性,提升TVFA含量,降低CH₄排放。综合各项指标来看,菊苣茎叶与玉米秸秆以90∶10比例混合青贮效果最优。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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