随着动物生产的快速发展,常规饲料资源越来越不能满足需要[1]。因此,开发利用各种潜在的非常规饲料资源就成了各国的迫切需要[2, 3, 4, 5]。马铃薯(Solanum tuberosum L.)是我国第4大粮食作物,每年能产生大量的马铃薯茎叶。马铃薯茎叶具有较高的粗蛋白质(crude protein,CP)含量[80~260g/kg干物质(dry matter,DM)]和较低的中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)含量(230~453g/kg DM),是一种潜在的饲料资源[6, 7, 8, 9]。但是由于马铃薯茎叶的适口性差、可能含有有毒物质等因素[10],一直没有被用作饲料,大部分被焚烧掉了,造成了资源浪费和环境污染。青贮是提高粗饲料适口性的方式之一。然而,马铃薯茎叶由于水溶性碳水化合物(water-soluble carbohydrates,WSC)含量低、缓冲能值高、自然萎蔫不容易失水等不能单独调制出高品质的青贮饲料[9, 11, 12, 13],而通过添加助发酵的添加剂后则能够制作成功[6, 7, 8, 9]。另外,短期饲喂试验结果表明,马铃薯茎叶制作成青贮饲料以后可以用做反刍动物的饲料而不会产生毒性[6, 14]。目前,不同品种的马铃薯茎叶在青贮特性上是否存在差异,米糠和小麦麸联用能否提高其青贮特性和品质以及合适的添加量等问题,相关报道较少。所以,本试验将对添加不同比例的米糠和小麦麸对2个品种马铃薯茎叶的青贮特性及青贮品质的影响进行研究,为马铃薯茎叶这一非常规饲料资源的开发利用提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 试验设计本试验采用2×6双因子设计,2个因子分别为马铃薯品种(A)和马铃薯茎叶与米糠、小麦麸的混合比例(B),马铃薯品种为庄薯3号(A1)和青薯169号(A2),各混合比例(鲜重)分别为:马铃薯茎叶单独青贮(B1)、85%马铃薯茎叶+15%米糠(B2)、81%马铃薯茎叶+15%米糠+4%小麦麸(B3)、77%马铃薯茎叶+15%米糠+8%小麦麸(B4)、73%马铃薯茎叶+15%米糠+12%小麦麸(B5)、69%马铃薯茎叶+15%米糠+16%小麦麸(B6)。共12个处理,每个处理4个重复。
1.2 青贮原料的来源2个品种的马铃薯茎叶均采自甘肃省定西市临洮县上营镇的马铃薯田(2013年9月28日),米糠和小麦麸购自武威大恒牧业。
1.3 青贮饲料的调制在马铃薯收获前齐地刈割茎叶,带回实验室。用容积为600 mL的带盖玻璃瓶制作青贮饲料。将马铃薯茎叶切短至1~2 cm,与米糠、小麦麸按设计比例混匀后装填,层层压实,密封,避光保存于室内(16~22℃)。
1.4 样品采集和处理鲜马铃薯茎叶保存在-20℃,待测原料中的DM、CP、NDF、粗脂肪(ether extract,EE)、粗灰分(ash)、钙(calcium,Ca)、磷(phosphorus,P)、WSC含量及缓冲能值。在青贮的第45天打开青贮瓶,取出全部青贮饲料,混合均匀,四分法取样20g,加180 mL去离子水,用组织捣碎匀浆机捣碎,立即测定pH[15]。再用4层纱布和定性滤纸过滤,得到浸提液,于-20℃冷冻保存待测氨态氮(ammonia nitrogen,NH3-N)、有机酸含量。剩余的青贮饲料风干至恒重,用于测定DM、CP、NDF含量。
1.5 测定指标和方法DM、CP、ash、EE、Ca、P含量按照杨胜[16]、NDF含量按照Van Soest等[17]的方法测定。缓冲能值采用滴定法[18]测定。WSC含量采用苯酚硫酸法[19]测定。按照中国农业部青贮饲料质量评定标准[20]中的方法进行感官评定。pH用酸度计(pHS-3C,上海雷磁仪器厂)测定。取青贮原料风干样品2.0g(或鲜样20g),加入250 mL蒸馏水浸提,边搅拌边测定pH,待数值稳定后记录原料的pH[18]。NH3-N含量采用冯宗慈等[21]改进的比色法测定。乳酸含量采用对羟基联苯比色法[22]测定。乙酸、丁酸含量用气相色谱仪(6890N,Agilent,美国)测定。色谱柱为HP-INNOWax(30 m×0.32μm×0.50μm)毛细管柱(Agilent,美国)。色谱条件:进样口温度220℃,氮气流量2.0 mL/min,分流比40∶1,进样量0.6μL,程序升温模式(120℃,3 min然后10℃/min至180℃,保持1 min),氢火焰离子化检测器(FID)250℃,FID空气、氢气、氮气流量分别为450、40、45 mL/min。
1.6 数据统计试验数据采用SPSS 19.0软件包中的GLM程序进行双因子方差分析,显著性水平设定为P<0.05。差异显著时用Duncan氏法进行多重比较。结果用“平均值±标准差”表示。
2 结果与分析 2.1 青贮原料的化学组成由表1可见,庄薯3号和青薯169号马铃薯茎叶均含有较高缓冲能值(630.6、453.5 mEq/kg DM)、CP(168.4、132.7g/kg DM)、Ca(18.8、13.6g/kg DM)含量及较低的WSC(23.9、24.0g/kg DM)、NDF含量(371.6、468.8g/kg DM)。随着米糠的添加和小麦麸比例的增加,混合原料的缓冲能值逐渐降低,WSC含量逐渐升高(表2)。
![]() | 表1 青贮原料的化学组成 Table 1 The chemical composition of raw materials |
![]() | 表2 混合原料的特性 Table 2 The characteristics of mixture |
由表3可见,A2青贮饲料的感官评分显著高于A1青贮饲料(P<0.05)。在B处理中,B1青贮饲料的感官评分最低,显著低于B2至B6青贮饲料(P<0.05)。与B1青贮饲料相比,B2青贮饲料的感官评分提高了50%(P<0.05)。B3至B6青贮饲料的感官评分比B2青贮饲料显著提高(P<0.05),分别提高了17.2%、12.1%、13.8%、12.1%,B3至B6青贮饲料间差异不显著(P>0.05)。A2青贮饲料的pH及NH3-N、乳酸、丁酸含量显著低于A1青贮饲料(P<0.05)。与B1青贮饲料相比,B2青贮饲料pH及乙酸、丁酸含量显著降低(P<0.05),感官评分、乳酸含量、乳酸/乙酸显著提高(P<0.05)。与B2青贮饲料相比,B3青贮饲料进一步显著降低了pH及NH3-N、乙酸含量(P<0.05),显著提高了感官评分、乳酸含量、乳酸/乙酸(P<0.05)。B3、B4、B5青贮饲料之间乙酸含量 差异不显著(P>0.05),B6青贮饲料的乙酸含量显著低于B3、B4、B5青贮饲料(P<0.05)。与B3青贮饲料相比,B4、B5、B6青贮饲料显著降低了NH3-N、丁酸含量(P<0.05)。B4青贮饲料的乳酸/乙酸显著低于B6青贮饲料(P<0.05)。在感官评分、乳酸/乙酸及NH3-N、乳酸、丁酸含量上,A、B间存在互作(P<0.05)。混合相同比例的米糠和小麦麸,A2青贮饲料比A1青贮饲料有较高的感官评分、乳酸/乙酸,较低的NH3-N、乳酸、丁酸含量。
![]() | 表3 添加米糠和小麦麸对不同品种马铃薯茎叶青贮品质的影响 Table 3 Effects of adding rice bran and wheat bran on silage quality of potato vines silage |
由表4可见,与A2青贮饲料相比,A1青贮饲料的CP含量显著升高(P<0.05),DM、NDF含量显著降低(P<0.05)。与B1青贮饲料相比,B2青贮饲料的CP含量显著降低(P<0.05),DM、NDF 含量显著升高(P<0.05)。B3至B6青贮饲料的 DM含量显著高于B2青贮饲料(P<0.05)。B5、B6青贮饲料的CP含量显著高于B2、B3、B4青贮饲料(P<0.05)。B4青贮饲料的NDF含量显著高于B2、B5、B6青贮饲料(P<0.05)。在DM含量上A、B间存在互作(P<0.05)。对于相同比例的米糠和小麦麸,A2青贮饲料有较高的DM含量。
![]() | 表4 添加米糠和小麦麸对不同品种马铃薯茎叶青贮饲料营养成分的影响 Table 4 Effects of adding rice bran and wheat bran on nutrient composition of potato vines silage |
马铃薯茎叶的水分含量高,不易萎蔫,WSC含量低,缓冲能值高,单独青贮难以成功[7, 9, 11, 12, 13]。本试验中,添加米糠的主要作用是吸附马铃薯茎叶中的水分,添加小麦麸主要是提高青贮原料的WSC含量和降低缓冲能值。添加米糠后,青贮原料的水分含量分别由单独青贮时的85.5%、78.8%下降到74.4%、71.2%,达到了制作常规青贮饲料的水分要求[23]。添加4%到16%的小麦麸从后,A1青贮原料的WSC含量提高到了35.6、40.5、45.3、50.2g/kg DM,缓冲能值降低到了546.8、531.9、517.0、502.1 mEq/kg DM;A2青贮原料的WSC含量提高到了35.7、40.5、45.4、50.2g/kg DM,缓冲能值降低到了403.3、395.5、387.7、379.8 mEq/kg DM,均改善了马铃薯茎叶的青贮特性。
饲料作物中较高的缓冲能值不利于青贮饲料pH的降低[23]。庄薯3号和青薯169号马铃薯茎叶的缓冲能值分别为630.6、453.5 mEq/kg DM,显著高于玉米秸秆的缓冲能值,与苜蓿等的类似甚至还要高。WSC是乳酸菌生长的必要基质,作物中较低的WSC含量会限制乳酸菌的生长[24]。牧草中的WSC含量高于30g/kg DM时才会产生良好的发酵品质[25]。庄薯3号和青薯169号马铃薯茎叶的WSC含量分别为23.9、24.0g/kg DM,低于青贮饲料制作成功的WSC含量标准。所以,本试验从水分含量、缓冲能值、WSC含量这3个指标进一步证明马铃薯茎叶单独青贮不易成功。单独青贮的青贮品质各项指标均比较差的结果也证明了这一点。Muck等[7]、张敏等[9]得到了类似结果。本试验中,2个品种的马铃薯茎叶均含有较高的CP、Ca含量,较低的NDF含量。这与Nicholson等[6]、Muck等[7]、徐亚娇等[8]、张敏等[9]的结果一致。
3.2 品种对马铃薯茎叶青贮品质的影响本试验中,2个品种的马铃薯茎叶具有不同的化学组成和青贮特性,尤其是二者的缓冲能值差异较大,所以,造成了由二者制作的青贮饲料的品质也有显著的差异。从而可以说明,在用来自不同品种马铃薯的茎叶制作青贮饲料时,应根据其青贮特性选用不同的添加剂或添加比例。
尚未见到不同品种马铃薯茎叶制作青贮饲料的比较研究,所以,不好做比较分析。有较高DM含量和较低缓冲能值的作物青贮后通常有较低的乳酸含量[23, 26],因为较高的DM含量提供了乳酸菌快速发酵产酸的物质基础,较低的缓冲能值使得青贮饲料需要相对较低水平的乳酸就能降低pH,达到保存作物的目的[27]。本试验中,庄薯3号马铃薯茎叶青贮饲料的乳酸含量高于青薯169号,这可能与青薯169号有较低的缓冲能值和较高的DM含量有关。当青贮饲料DM含量低于150g/kg时,即使pH低于4.0也不能限制梭菌的活动,梭菌能发酵乳酸、碳水化合物、氨基酸产生丁酸、胺、氨,从而导致青贮饲料pH升高和产生腐烂味[28]。这可能是庄薯3号青贮饲料比青薯169号青贮饲料有较高NH3-N和丁酸含量的原因。
3.3 添加米糠和小麦麸对马铃薯茎叶青贮品质和营养成分的影响当青贮饲料的DM含量高于300g/kg时,梭菌的生长就会受到限制[28]。本试验中,随着米糠和小麦麸比例的提高,DM含量也逐渐升高,NH3-N和丁酸的含量显著降低,在12%、16%小麦麸组,丁酸的含量未检测到,说明梭菌的生长繁殖完全受到限制。随着小麦麸比例的提高,青贮饲料的感官评分、pH、乳酸含量等评价指标没有进一步改善,可能是因为水分和WSC含量等青贮条件在4%混合组即已达到要求。Nicholson等[6]研究表明,添加5%的大麦、0.5%的麦芽或者二者混合添加提高了马铃薯茎叶青贮饲料的乳酸含量,降低了pH,产生了良好的发酵品质。Muck等[7]研究表明,添加33%大麦或苜蓿干草提高了马铃薯茎叶青贮饲料的乳酸含量和乳酸/乙酸,降低了pH及乙酸、丁酸含量。许多研究表明,添加米糠、小麦麸能提高作物的青贮品质。李志春等[29]等研究表明,添加米糠降低了香蕉茎叶的水分含量,产生了良好的青贮品质。程志斌等[30]研究表明,30%小麦麸与水葫芦混合青贮的感官评分为优等。詹湉湉等[31]研究表明,与香蕉茎单独青贮相比,香蕉茎与小麦麸9∶1混合青贮降低了pH、气体损失率、NDF含量。
青贮饲料营养成分的变化是随着原料比例的变化而变化的。本试验中,添加米糠降低了青贮饲料的CP含量,提高了DM、NDF含量,主要是因为米糠含有较高的DM、NDF含量和较低的CP含量。小麦麸含有较高的CP、DM含量,添加小麦麸后提高了青贮饲料的CP、DM含量。小麦麸的NDF含量低于2个品种的马铃薯茎叶,所以青贮饲料的NDF含量随小麦麸比例的升高、马铃薯茎叶比例的下降而呈现先升高后降低的趋势。
3.4 品种和添加米糠、小麦麸间的交互作用本试验的另一个重要目的就是研究马铃薯品种和添加米糠、小麦麸间的互作。结果表明,品种和米糠、小麦麸混合比例间在感官评分、乳酸/乙酸及NH3-N、乳酸、丁酸、DM含量上均产生了互作。这可能是由于2个品种马铃薯茎叶的缓冲能值、DM含量有很大差异造成的,其中A2的缓冲能值比A1的低了28.1%,所以其所需要的米糠和小麦麸的混合比例就低一些,也就是说,在同样混合比例的米糠和小麦麸情况下,其青贮发酵品质更好。
4 结 论从青贮品质和经济成本的角度考虑,本试验所用到的2种马铃薯茎叶,均以混合15%的米糠基础上再配比4%的小麦麸即可获得良好品质的青贮饲料。
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