2. 内蒙古农牧科学院草原研究所, 呼和浩特 010031;
3. 中国农业大学动物科技学院, 北京 100094;
4. 沈阳农业大学, 沈阳 110161
2. Institute of Grassland Science, Inner Mongolia Academy of Agriculture and Animal Science, Hohhot 010031, China;
3. College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100094, China;
4. Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China
沙蒿(Artemisia desterorum Spreng)为菊科半灌木，根系发达粗壮，在沙地生草过程中是演替初期的先锋植物，主要分布于我国西北部的腾格里沙漠、毛乌素沙漠、巴丹吉林沙漠地区及青海省等地，在内蒙古西部、陕西北部、甘肃北部及宁夏等地分布的沙蒿面积达3.77×108亩[ 1,2 ]。沙蒿不仅能固定沙丘、用作薪柴，亦可作为反刍动物的粗饲料。研究发现，蒿类植物含有丰富的蛋白质；饲喂干蒿类植物，可以提高家畜腰部眼肌的面积，降低背膘厚度；并且能增加腰部脂肪和大腿脂肪中ω-3脂肪酸含量[ 3,4,5,6 ]。然而，蒿类植物纤维含量高，且含有苦艾素和安艾苦素等物质，使其具有苦涩的气味，导致蒿类植物的消化率低和适口性差[ 7,8 ]，严重影响了蒿类植物作为反刍动物粗饲料的应用。牧草调制成青贮饲料时，纤维被软化，并且在微生物和酶类的作用下部分纤维降解为乳酸菌能够利用的简单糖；而乳酸菌发酵产生的有机酸可部分掩盖牧草的气味，调制青贮饲料可提高牧草的消化率和适口性[ 9 ]。另外，原料的干物质含量可影响青贮饲料的发酵过程和发酵品质[ 10,11 ]，沙蒿由于水分含量较低，刈割后直接调制青贮饲料的品质较差，通过与高水分含量的玉米秸秆混合来调节青贮原料的水分，达到调制出优质青贮饲料的目的。调制青贮饲料时，添加乳酸菌可加快发酵进程，迅速降低青贮饲料pH，达到抑制有害微生物的作用[ 10,12 ]。目前鲜见有关沙蒿作为反刍动物粗饲料加工利用的报道，本试验通过沙蒿与玉米秸秆的混合和添加乳酸菌制剂调制青贮饲料，研究沙蒿与玉米秸秆混合比例和乳酸菌添加量对青贮饲料品质的影响，探讨沙蒿的适宜青贮方法。
1 材料与方法 1.1 原料与添加剂青贮原料：沙蒿取自鄂尔多斯市鄂托克前旗昂素镇，2011年8月30日刈割，结实期；玉米秸秆(corn straw)：取自鄂尔多斯市鄂托克前旗昂素镇，品种为东陵白，2011年6月15日种植，2011年8月30日刈割，开花期。
添加剂：乳酸菌(lactic acid bacteria,LAB)为 天然乳酸菌青贮添加剂，主要成分为乳酸菌、矿物质元素等，活菌数≥5×109 CFU/g。
1.2 试验处理试验设置5个沙蒿与玉米秸秆的混合比例(100%沙蒿、75%沙蒿+25%玉米秸秆、50%沙蒿+50%玉米秸秆、25%沙蒿+75%玉米秸秆和100%玉米秸秆,鲜重)，分别标记为R1、R2、R3、R4和R5。每个混合比例的青贮饲料分别添加0、1、3和5 g/t(鲜重)乳酸菌制剂，分别标记为L0、L1、L3和L5。共计20个处理(表1)，每个处理3个重复。沙蒿和玉米秸秆刈割后，切短至1~2 cm，按试验设计将沙蒿与玉米秸秆混合均匀；再按照比例分别将所需乳酸菌量溶于蒸馏水(青贮原料鲜重的5%)中，均匀地喷洒至青贮原料上并均匀混合，装入聚乙烯袋(食品级，40 cm×30 cm)，每袋约500 g，并用真空包装机抽真空和封口；室温(19~23 ℃)贮藏60 d后开封取样。
 | 表1 试验设计 Table 1 The design of experiment |
采用杨胜[ 13 ]方法测定沙蒿和玉米秸秆原料及青贮饲料的干物质(DM)、粗蛋白质(CP)和粗脂肪(EF)的含量，采用Goering等[ 14 ]的方法测定中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和酸性洗涤木质素(ADL)的含量；采用Dubois等[ 15 ]的方法测定可溶性碳水化合物(WSC)的含量，采用Pauly等[ 16 ]的方法测定缓冲能值。
1.4 青贮饲料发酵品质开启青贮袋后，称取20 g青贮饲料鲜样，加入180 mL蒸馏水，搅拌均匀，用组织捣碎机捣碎1 min，先后用4层纱布和定性滤纸过滤，滤出草渣得到浸出液，测定浸出液pH[ 17 ]。将浸出液装入50 mL离心管(每个重复装2只离心管)，保存于-20 ℃冰箱内，待测有机酸和氨态氮含量；剩余青贮饲料鲜样烘干后待测其他指标。
取1份浸出液室温溶解，经4 000 r/min离心后用0.45 μm滤膜过滤，用高效液相色谱仪(KC2811色谱柱；柱温50 ℃；流速1 mL/min；210 nm波段紫外检测)测定乳酸、乙酸、丙酸和丁酸含量[ 18,19 ]。另取1份浸出液溶解后采用次氯酸钠比色法测定氨态氮含量[ 20 ]。
1.5 青贮饲料体外消化率采用两步法测定体外消化率：第1步，在缓冲溶液中添加尿素，将缓冲溶液与瘤胃液(瘤胃液采自内蒙古自治区农牧业科学院实验牧场的瘘管羊)按1 ∶ 1比例配制成混合培养液，加入样品后，39 ℃恒温培养48 h；第2步，胃蛋白酶液消化48 h[ 21,22 ]。测定干物质、粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量，计算体外消化率。
1.6 数据分析用SAS 9.1.3统计软件中的GLM程序对数据进行单因素方差分析和5×4复因子方差分析。
2 结果与分析 2.1 青贮原料特性如表2所示，沙蒿的干物质、可溶性碳水化合物、粗蛋白质和粗脂肪含量、缓冲能值以及干物质体外消化率分别568.58 g/kg、16.86 g/kg DM、67.54 g/kg DM、82.92 g/kg DM、75.45 mE/kg和368.97 g/kg；玉米的干物质、可溶性碳水化合物、粗蛋白质和粗脂肪含量、缓冲能值以及干物质体外消化率分别186.87 g/kg、78.54 g/kg DM、107.49 g/kg DM、40.79 g/kg DM、110.45 mE/kg和713.13 g/kg。
| 表2 原料的干物质及营养成分含量、缓冲能值和体外消化率 Table 2 The contents of dry matter and nutrition composition,buffering capacity and in vitro digestibility of the materials |
如表3所示，青贮饲料的pH随着沙蒿含量的减少而降低，其中，R5各处理显著低于R1、R2和R3(P<0.05)，R5L0、R5L1和R5L3与R4的各处理之间差异不显著(P>0.05)；R4各处理显著低于R1和R2(P<0.05)，与R3之间差异不显著(P>0.05)；R3的各处理显著低于R1、R2L0和R2L1(P<0.05)。青贮饲料为100%沙蒿和75%沙蒿+25%玉米秸秆时，青贮饲料的pH随着乳酸菌添加量的增加而显著降低(P<0.05)；在其他沙蒿与玉米秸秆混合比例的青贮饲料中，pH也随之降低，但差异不显著(P>0.05)。沙蒿与玉米秸秆混合比例与添加乳酸菌对青贮饲料pH有极显著的交互作用(P<0.000 1)。青贮饲料的乳酸含量随着沙蒿含量的减少而增加，其中，R5各处理显著高于R1、R2和R3(P<0.05)，R1、R2和R3的各处理之间差异不显著(P>0.05)。青贮饲料的乙酸含量随着沙蒿比例的减少而升高，其中，R5的各处理显著高于R1、R2和R3(P<0.05)，R1、R2、R3和R4的各处理之间差异不显著(P>0.05)。各青贮饲料处理中只有R1L3和R2L5处理检测出丙酸；R3L0检测出丁酸，其他各处理未检测出。不同乳酸菌添加量对氨态氮占总氮量影响差异不显著(P>0.05)；R1和R3的各乳酸菌处理显著低于R5(P<0.05)。沙蒿与玉米秸秆混合比例对青贮饲料中氨态氮占总氮量影响极显著(P<0.000 1)，其中R1和R3最低，分别为4.56%和5.65%，R5处理的最高，达到21.82%；沙蒿与玉米秸秆混合比例和添加乳酸菌对其有显著的交互作用(P<0.05)。
| 表3 青贮饲料的pH、有机酸含量和氨态氮占总氮量 Table 3 The pH,organic acid contents and ammonia nitrogen/total nitrogen of the silages |
如表4所示，青贮饲料的干物质含量随着沙蒿比例的降低而显著减少(P<0.05)；除R1外，R2、R3、R4和R5的各乳酸菌处理之间差异不显著(P>0.05)。粗蛋白质含量随着沙蒿比例的降低而显著增加(P<0.05)，R2、R3和R4的各乳酸菌处理之间差异不显著(P>0.05)；沙蒿与玉米秸秆混合比例和添加乳酸菌对青贮饲料的粗蛋白质含量有极显著的交互作用(P<0.000 1)。粗脂肪含量随着沙蒿比例的减少而显著降低(P<0.05)，R1、R2、R3和R4的各乳酸菌处理之间差异不显著(P>0.05)；沙蒿与玉米秸秆混合比例和添加乳酸菌对青贮饲料的粗脂肪含量有交互作用(P<0.05)。中性洗涤纤维含量随着沙蒿比例的减少而显著降低(P<0.01)，各乳酸菌处理之间差异不显著(P>0.05)。
| 表4 青贮饲料中干物质含量和营养成分含量 Table 4 The contents of dry matter and nutrition composition of the silages |
如表5所示，青贮饲料的干物质体外消化率 随着沙蒿比例的降低而显著升高(P<0.05)，各乳酸菌处理之间差异不显著(P>0.05)。所有处理青贮饲料的粗蛋白质体外消化率之间差异不显著(P>0.05)。中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维体外消化率随着沙蒿比例的降低而显著升高(P<0.05)，各乳酸菌处理之间差异不显著(P>0.05)；沙蒿比例和添加乳酸菌对青贮饲料的酸性洗涤纤维体外消化率有显著交互作用(P<0.05)。
| 表5 青贮饲料的体外消化率 Table 5 The in vitro digestibility of the silages g/kg |
沙蒿原料缓冲能值较低(75.45 mE/kg)；可溶性碳水化合物含量非常低(16.86 g/kg DM)，干物质含量500 g/kg以上，如直接调制青贮饲料，可能由于可溶性碳水化合物不足、干物质含量过高，影响乳酸菌增殖[ 23 ]，沙蒿刈割后直接调制青贮饲料的pH高达5.40，乳酸含量仅为2.27 g/kg DM；另外，青贮饲料中各类微生物的增殖受到限制，各种酶类物质的活性受到抑制，沙蒿直接青贮饲料中乳酸含量和氨态氮占总氮量显著低于其他比例的青贮，且未检测出丙酸和丁酸。100%沙蒿青贮饲料中乙酸含量高于乳酸含量，与白春生等[ 24 ]试验结果一致，表明沙蒿表面可能主要附着异型发酵乳酸菌进行乙酸型发酵。新鲜蒿类植物较强特殊异味[ 7,8 ]，通过调制青贮饲料可以改善原有的气味[ 8, 9, 25 ]，提高适口性。青贮饲料发酵过程可以软化原料草中的纤维素,在微生物和酶类的作用下部分纤维降解为乳酸菌能够利用的简单糖，提高干物质和有机物质的消化率[ 8,25 ]，沙蒿原料干物质的体外消化率为368.97 g/kg，青贮发酵后体外消化率均高于396.59 g/kg，通过调制青贮饲料可以提高沙蒿的饲料价值。
3.2 玉米秸秆对青贮饲料品质的影响玉米秸秆中可溶性碳水化合物含量充分，干物质含量高，有利于乳酸菌等有益微生物快速增殖，直接青贮能够获得优质的青贮饲料；沙蒿与玉米秸秆混合后青贮可以弥补沙蒿中可溶性碳水化合物过低和水分含量不足的缺点，改善发酵环境促进乳酸菌等有益微生物的繁殖，有效抑制其他微生物的活动，获得优质的青贮饲料[ 23 ]，故添加玉米秸秆后青贮饲料的pH显著低于沙蒿直接青贮,乳酸含量显著高于直接青贮。青贮饲料中氨态氮占总氮量随着沙蒿比例的降低而总体呈现升高、降低、再升高的趋势，与薛艳林等[ 23 ]的试验结果相同；可能由于沙蒿青贮时其水分含量(560 g/kg)和可溶性碳水化合物含量较低，各类微生物活动和酶类活性受到抑制；当50%沙蒿+50%玉米秸秆青贮时，其水分含量(640 g/kg)和可溶性碳水化合物含量等指标可能最适合各类微生物的增殖，乳酸菌可迅速有效利用底物进行增殖，产生乳酸快速降低青贮饲料的pH，有效抑制有害微生物的增殖和蛋白质降解酶的活性；故100%沙蒿和50%沙蒿+50%玉米秸秆青贮饲料的氨态氮占总氮量显著低于其他处理。由于玉米秸秆青贮原料的粗蛋白质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维等各营养成分及其体外消化率指标优于沙蒿青贮原料，沙蒿与玉米秸秆混合青贮饲料的各营养成分含量及其体外消化率优于100%沙蒿青贮。
3.3 乳酸菌对青贮饲料品质的影响乳酸菌添加剂的主要作用是有目的地调节青贮料内微生物区系，调控青贮发酵过程，更有效地保存青贮物的营养物质[ 26 ]。研究表明：当原料表面附着的乳酸菌数量少时，添加乳酸菌制剂就可以保证青贮初期发酵所需的乳酸菌数量，使之尽快尽早进入乳酸发酵阶段，使pH迅速下降，抑制微生物对蛋白质的水解作用，提高饲料质量和适口性，减少干物质损失[ 27,28 ]。本试验中，当100%沙蒿和75%沙蒿+25%玉米秸秆青贮时，添加乳酸菌制剂可显著降低青贮饲料的pH；其中，100%沙蒿青贮添加乳酸菌制剂时，pH由5.40降至4.39，表明沙蒿原料上附着乳酸菌数量可能不足。由于同种乳酸菌添加剂用于不同类型青贮原料的效果不同[ 8 ]，沙蒿比例低于50%的青贮饲料，添加乳酸菌制剂对pH、乳酸、乙酸含量和氨态氮占总氮量没有显著影响。各沙蒿与玉米秸秆混合比例的青贮饲料中添加乳酸菌可提高粗蛋白质含量，且氨态氮占总氮量整体呈降低趋势，表明添加乳酸菌可加快青贮饲料发酵进程，减少蛋白质降解，与Meeske等[ 29 ]和Nkosi等[ 30 ]的试验结果一致。添加乳酸菌后，各沙蒿与玉米秸秆混合比例青贮饲料的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量呈降低趋势，但差异不显著，与Meeske等[ 29 ]的试验结果一致，可能由于青贮饲料在发酵过程中纤维被软化，并且在微生物和酶类的作用下部分纤维被降解[ 9 ]。
4 结 论沙蒿调制青贮饲料可改善适口性和提高饲料价值；沙蒿与玉米秸秆混合青贮可改善青贮饲料的发酵品质，提高营养价值和体外消化率；按照100%沙蒿和75%沙蒿+25%玉米秸秆时，添加乳酸菌制剂可改善青贮饲料的pH和提高乳酸含量。
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