莊益芬 陳鑫珠 廖惠珍 張文昌*

(1.福建農(nóng)林大學動物科學學院，福州 350002;2.華南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，廣州 510642)

水葫蘆與玉米秸稈混合青貯的研究

莊益芬1陳鑫珠2廖惠珍1張文昌1*

(1.福建農(nóng)林大學動物科學學院，福州 350002;2.華南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，廣州 510642)

本試驗旨在利用水葫蘆(water hyacinth)調(diào)制出優(yōu)質(zhì)青貯。試驗共分24(2×3×4)個處理，每個處理3個重復，以2種水分(約40%和50%)的原料，按3種混合比例(晾曬后的水葫蘆與玉米秸稈質(zhì)量比分別為9∶1、8∶2和7∶3)制成共6種原料混合物，每種混合物中不添加或分別添加2 m L/kg綠汁發(fā)酵液、3 m L/kg蟻酸和3 m L/kg四蟻酸銨后進行青貯。常溫發(fā)酵60 d，測定青貯的pH、氨態(tài)氮濃度以及乳酸、乙酸、丙酸和丁酸的含量。結果表明:降低原料水分顯著提高了青貯的pH(P＜0.05)、顯著減少了乳酸生成(P＜0.05);隨玉米秸稈比例的升高，青貯pH有不同程度的下降;3種添加劑也都不同程度地改善了青貯品質(zhì)。綜合而言，原料水分50%、水葫蘆與玉米秸稈混合比例7∶3，并以綠汁發(fā)酵液作為添加劑的青貯的品質(zhì)最優(yōu)。

水葫蘆;玉米秸稈;混合青貯;混合比例;綠汁發(fā)酵液

青貯飼料的研究一直備受關注［1］，尤其是利用添加劑改善青貯發(fā)酵品質(zhì)更是研究的熱點。水葫蘆(water hyacinth)繁殖生長迅速，能在入侵區(qū)域很快形成單一的優(yōu)勢群體，從而阻礙水上運輸、破壞自然景觀、污染水體、減少生物多樣性。因此，控制水葫蘆蔓延倍受重視。在對其進行控制的同時，如果能把其潛在的飼用價值開發(fā)出來，就可以達到一舉兩得的效果。水葫蘆的集中打撈、調(diào)制青貯是一條具有可行性的思路。但是，水葫蘆的水溶性碳水化合物短缺，單獨進行常規(guī)青貯pH難以降至4.2以下［2］，必須采用混合青貯或添加劑青貯等特種青貯的方式。新鮮玉米秸稈的水溶性碳水化合物含量高，易于青貯，制作青貯飼料是種極佳利用方法?？梢?，調(diào)制水葫蘆玉米秸稈混合青貯，既可以綜合利用二者的優(yōu)點，做到取長補短，有助于青貯調(diào)制，既可擴大飼料資源，又可減少環(huán)境的污染源。莊益芬等［3］在水葫蘆中加入30%及以上的玉米秸稈調(diào)制水葫蘆玉米秸稈混合青貯時，其pH下降到了4.0以下。但迄今為止，缺乏多種因素(原料水分、混合比例、添加劑等)對水葫蘆玉米秸稈混合青貯品質(zhì)影響的綜合研究。綠汁發(fā)酵液是一種純天然的生物性青貯添加劑，其顯著改善了青貯品質(zhì)的報道頗多［4－10］;蟻酸和四蟻酸銨同屬化學性青貯發(fā)酵抑制劑，添加蟻酸［11］和四蟻酸銨［12］均能顯著提高青貯水溶性碳水化合物的存留量。青貯原料水分會影響到發(fā)酵過程中乳酸菌的競爭［13］，因此與青貯成敗關系密切。本試驗研究不同水分、不同水葫蘆與玉米秸稈混合比例及不同添加劑對青貯品質(zhì)的影響，以及幾種因素間的交互作用對青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響，以期篩選出水分、混合比例和添加劑的最優(yōu)組合，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水葫蘆玉米秸稈混合青貯提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

青貯原料:水葫蘆為2008年7月3日從福建農(nóng)林大學校園湖水中打撈的普通水葫蘆(Eichhornia crassipes(Mart.)Solms.)，去根只留葉片和葉柄;玉米秸稈為福建農(nóng)林大學園藝學院實驗基地種植的金菲玉米秸稈，2008年7月4日用鐮刀刈割。利用日光晾曬，將2種新鮮原料分別曬制成2種水分的預干原料。

添加劑:綠汁發(fā)酵液參照大島光昭等［4］的方法利用金菲玉米秸稈制成;蟻酸為化學純;四蟻酸銨用蟻酸和氨水配制。

1.2 試驗設計

試驗共分24(2×3×4)個處理，每個處理3個重復，以2種水分(約40%和50%)的原料，按3種混合比例(晾曬后的水葫蘆與玉米秸稈質(zhì)量比分別為 9∶1、8∶2 和 7∶3)制成共 6 種原料混合物，每種混合物中不添加或分別添加2 m L/kg綠汁發(fā)酵液、3 mL/kg蟻酸和3 mL/kg四蟻酸銨后進行青貯。

1.3 青貯調(diào)制

原料水分處理采用日光晾曬;晾曬后水葫蘆和玉米秸稈分別切短成1～2 cm，分別混合均勻，按試驗設計比例將2種原料充分混合，6種混合物，以600 g為單位裝入一次性塑料袋中;用添加劑噴灑(對照組噴灑等體積的蒸餾水)，充分混勻后裝入容量1 L青貯塑料瓶內(nèi)，填裝、壓實、密封。室溫發(fā)酵60 d后開封，取樣分析。

1.4 測定項目與方法

采集的樣品65℃干燥48 h、回潮、粉碎。常規(guī)法［14］測定水分和粗蛋白質(zhì)(CP)含量;中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量用文獻［15］中的方法測定;半纖維素(HC)含量為NDF與ADF含量之差;水溶性碳水化合物(WSC)含量用文獻［15］中的方法測定。以上指標均為干物質(zhì)基礎。

使用新鮮青貯的水浸提液測定青貯的pH、有機酸和氨態(tài)氮(NH3-N)含量。pH用pHS－3D型酸度計測定;乳酸(lactic acid，LA)、乙酸(acetic acid，AA)、丙酸(propionic acid，PA)和丁酸(butyric acid，BA)含量測定參照 Han 等［16］采用高效液相色譜法［色譜柱KC-811 column，Shodex，日本島津;柱溫50℃;流速1 m L/m in;210 nm處SPD檢測器)，結果以鮮重基礎表示;NH3-N含量采用苯酚－次氯酸鈉比色法［17］測定，結果用100 g青貯飼料中的毫克數(shù)表示。

1.5 統(tǒng)計分析

采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行方差統(tǒng)計分析。水分、混合比例、添加劑及兩兩間和三者間的交互作用對青貯品質(zhì)的影響采用三因素方差分析;水分、混合比例及添加劑對青貯品質(zhì)的影響(簡單效應)使用單因素方差分析和Duncan氏法進行多重比較。以P＜0.05和P＜0.01作為差異顯著和極顯著的判斷標準。

2 結果

2.1 青貯原料的常規(guī)營養(yǎng)成分

由表1的數(shù)據(jù)可計算得出:水分50%、混合比例為9∶1、8∶2 和 7∶3 的青貯原料混合物的水分含量分別是49.64%、50.13%和50.63%，WSC 含量分別是 8.24%、9.82% 和 11.40%;水分 40%、混合比例為9∶1、8∶2和 7∶3的青貯原料混合物的水分含量分別是 39.27%、39.93% 和 40.60%，WSC含量分別是7.76%、9.36%和10.95%。由此可知，原料混合物中的水分和WSC含量隨玉米秸稈比例的提高而增加。

2.2 原料水分、混合比例和添加劑對青貯品質(zhì)的影響

由表2可知，水分(除對NH3-N濃度)、混合比例和添加劑對青貯品質(zhì)的各指標均有極顯著的影響(P＜0.01);對水分、pH、乳酸、乙酸和丙酸含量的影響，水分與混合比例之間、水分與添加劑之間有極顯著(P＜0.01)或顯著(P＜0.05)的交互作用;對所有指標的影響，混合比例與添加劑均存在極顯著的交互作用(P＜0.01);在對pH、乳酸、乙酸和丙酸含量及NH3-N濃度的影響上，水分、混合比例與添加劑三者間存在極顯著(P＜0.01)或顯著(P＜0.05)的交互作用。上述結果表明青貯的品質(zhì)因水分、混合比例及添加劑的不同而有所差異，且三者之間相互影響。

2.2.1 原料水分對青貯品質(zhì)的影響

所有處理均未產(chǎn)生丁酸，表明所有青貯的品質(zhì)優(yōu)良。由表2可知，與水分50%相比，水分40%的所有處理pH顯著升高(P＜0.05)，乳酸(除混合比例8∶2、四蟻酸銨處理)和丙酸含量較少，影響的程度有所差異。這表明降低原料水分，不利于青貯pH的下降和品質(zhì)的提升。

表1 青貯原料的常規(guī)營養(yǎng)成分(干物質(zhì)基礎)Table 1 Common nutrient com position of ingredients for silage(DM basis) %

表2 原料水分、混合比例和添加劑對青貯品質(zhì)的影響Table 2 Effects ofmoisture and m ixed ratio of ingredient and additives on the quality of silages

續(xù)表2

2.2.2 原料混合比例對青貯品質(zhì)的影響

由表2可知，2種水分的青貯有一致性變化規(guī)律，即:隨玉米秸稈比例增加，發(fā)酵后的水分上升、pH下降，并且均在混合比例為7∶3時丙酸含量最高。不一致的是:水分50%的青貯中，添加綠汁發(fā)酵液和無添加劑的青貯乳酸含量隨玉米秸稈的增多有增加的趨勢;而水分40%青貯中，混合比例對乳酸含量無顯著影響(P＜0.05)，但添加綠汁發(fā)酵液、混合比例9∶1中的青貯NH3-N濃度顯著高于其他2種混合比例的青貯(P＜0.05)，無添加劑、添加蟻酸和四蟻酸銨的青貯在混合比例8∶2中時最低。可見，水分50%的青貯中，混合比例7∶3青貯的品質(zhì)較優(yōu);水分40%的青貯中，混合比例8∶2和7∶3的青貯品質(zhì)優(yōu)于混合比例9∶1。

2.2.3 添加劑對青貯品質(zhì)的影響

由表2可知，相同水分和混合比例青貯中，無添加劑的青貯水分、pH和NH3-N濃度均呈最高值;與無添加劑青貯相比，添加綠汁發(fā)酵液、蟻酸和四蟻酸銨的青貯pH均顯著降低(P＜0.05);在所有添加綠汁發(fā)酵液的青貯中，NH3-N濃度不同程度的減少，除水分40%、混合比例8∶2外水分顯著降低(P＜0.05)，在水分50%、混合比例7∶3的青貯乳酸含量顯著提高(P＜0.05);在所有添加蟻酸和四蟻酸銨的青貯中，除水分40%、混合比例8∶2外乳酸含量均顯著減少(P＜0.05)，除水分50%、混合比例9∶1外 NH3-N濃度均顯著減少(P＜0.05);此外，除水分 40%、混合比例8∶2外，添加綠汁發(fā)酵液的青貯乳酸含量顯著高于添加蟻酸或四蟻酸銨(P＜0.05);在水分50%和混合比例 9∶1、水分 50% 和混合比例 7∶3、水分 40% 和混合比例8∶2以及水分40%和混合比例7∶3的處理中，添加四蟻酸銨的青貯丙酸含量顯著低于添加蟻酸(P＜0.05);在水分 40%和混合比例 9∶1、水分40%和混合比例8∶2的處理中，添加四蟻酸銨的青貯pH顯著高于添加蟻酸(P＜0.05)。

所有青貯中，水分50%、混合比例7∶3和綠汁發(fā)酵液的青貯pH最低、乳酸含量最高，水分50%、混合比例8∶2和蟻酸以及水分50%、混合比例8∶2和四蟻酸銨的2種青貯NH3-N濃度最低。

3 討論

本試驗中水分、混合比例和添加劑3個因素對青貯品質(zhì)均有顯著的影響，并且任兩兩間及三者間均存在顯著的交互作用，提示兼顧3個因素及相互影響，可選擇出水分、混合比例和添加劑的最優(yōu)組合，有利于指導生產(chǎn)。

3.1 水分對青貯品質(zhì)的影響

原料適宜的水分是青貯乳酸發(fā)酵的重要條件。水分過高會引起酪酸菌等不良微生物的繁殖，致使青貯品質(zhì)不良甚至腐爛。適度地降低水分，可有效抑制青貯的不良發(fā)酵，有利于調(diào)制優(yōu)良青貯。本試驗所設的2種原料水分均為低水分青貯范疇［18］，所有青貯均無丁酸產(chǎn)生。表明植物細胞的呼吸和不良微生物的繁殖作用得到了有效抑制。與水分50%相比，水分40%的相對應混合比例和添加劑的青貯的pH普遍升高，而乳酸普遍降低。這表明水分40%青貯因原料水分的進一步降低，也在一定程度上抑制了乳酸菌的繁殖發(fā)酵。當原料干物質(zhì)含量高于45%時，乳酸菌的繁殖率、代謝能力會明顯減弱［13］。本試驗原料的干物質(zhì)含量均高于45%，這是所有青貯pH未能下降到4.2的主要原因。

3.2 混合比例對青貯品質(zhì)的影響

本試驗結果表明隨青貯中玉米秸稈比例的增加，相同的水分和添加劑的青貯pH均呈降低趨勢，水分50%、無添加或添加綠汁發(fā)酵液的青貯乳酸含量有增多的趨勢。提示在這2種水分基礎上，WSC含量對青貯品質(zhì)仍然是很重要的。WSC是青貯中乳酸菌繁殖發(fā)酵的基質(zhì)，在一定范圍內(nèi)提高青貯原料WSC含量，可確保乳酸菌快速地、大量地形成乳酸，促使pH迅速下降，有效地抑制不良發(fā)酵和蛋白質(zhì)的降解，提高青貯的品質(zhì)和成功率［2，19］。

3.3 添加劑對青貯品質(zhì)的影響

本試驗中，無添加劑的pH、水分和NH3-N濃度均呈最高值。與此相比，添加綠汁發(fā)酵液則不同程度的降低了青貯pH、水分和NH3-N濃度，特別是在水分50%、混合比例7∶3的青貯中，它的添加還顯著提高了乳酸含量，這同諸多已有研究結果一致［10，13，20－21］。當青貯原料 WSC 充足時，綠汁發(fā)酵液作為乳酸發(fā)酵的啟動因子［8］，在青貯發(fā)酵初期能使乳酸菌快速地、旺盛地繁殖，產(chǎn)生大量乳酸，加快pH的下降，有效抑制不良微生物的活動，顯著提高青貯品質(zhì)。此外，在乳酸產(chǎn)量的提高和pH下降的效果上，綠汁發(fā)酵液優(yōu)于其他2種添加劑，證實了綠汁發(fā)酵液具有更高的乳酸發(fā)酵有效性［9］。蟻酸在顯著降低了除水分40%、混合比例8∶2外的青貯乳酸含量的同時，還顯著降低了青貯pH以及除水分50%、混合比例9∶1外的青貯NH3-N濃度。這與常規(guī)的青貯變化規(guī)律不同，常規(guī)青貯往往是在提高乳酸含量的條件下才能降低pH和NH3-N濃度。但在増子孝義等［22－23］和郭金雙等［24］的試驗中也得到了類似的結果，増子孝義等［22－23］報道在青貯中添加蟻酸降低了青貯pH、減少了乳酸和酪酸以及NH3-N的產(chǎn)量，得出充足的蟻酸可抑制青貯原料的自然發(fā)酵。四蟻酸銨能抑制真菌、霉菌等生長，是一種較理想的青貯保鮮劑［25］。Cai等［12］證實了四蟻酸銨可抑制玉米青貯好氣菌的不良發(fā)酵。在水分50%的3種混合比例青貯中，添加四蟻酸銨與蟻酸除在混合比例9∶1和混合比例7∶3中的丙酸上有顯著差異外，在其他項目上均無顯著差異，即青貯品質(zhì)基本相同。這2種添加劑同屬發(fā)酵抑制劑，它們均可有效抑制青貯的自然發(fā)酵，甚至在一定程度上抑制了乳酸菌發(fā)酵。作用效果是在減少青貯乳酸產(chǎn)生的同時也會減少抗pH下降產(chǎn)物的產(chǎn)生。但是，添加四蟻酸銨與蟻酸在水分40%的3種混合比例的青貯中，在丙酸含量上有顯著差異，在混合比例9∶1和8∶2中的pH為添加四蟻酸銨的青貯顯著高于添加蟻酸。這2種添加劑的化學性質(zhì)不同，它們抑制青貯自然發(fā)酵的作用效果受原料水分、混合比例的影響也會不同。

綜合而言，在青貯的pH、乳酸含量2個指標上，以水分50%混合比例7∶3綠汁發(fā)酵液的效果最好。原料適宜的水分和充足的WSC含量是青貯乳酸發(fā)酵的重要條件。提示綠汁發(fā)酵液作為乳酸發(fā)酵的啟動因子，要在適宜水分和充足WSC含量的條件下才能發(fā)揮最佳的有效性，水分過高或過低以及WSC含量不足均無法保證綠汁發(fā)酵液的添加效果。此外，同水分50%、混合比例7∶3中添加蟻酸和四蟻酸銨與綠汁發(fā)酵液的pH無顯著差異。這說明蟻酸、四蟻酸銨與綠汁發(fā)酵液在水分50%、混合比例7∶3的青貯中對pH的影響一致。水分50%、混合比例8∶2和蟻酸處理以及水分50%、混合比例8∶2和四蟻酸銨處理的NH3-N濃度最低、與水分40%、混合比例8∶2和蟻酸處理以及水分40%、混合比例8∶2和四蟻酸銨處理的差異不顯著。NH3-N濃度越低，說明被不良發(fā)酵和植物呼吸作用分解的蛋白質(zhì)越少，青貯的品質(zhì)越好，營養(yǎng)價值也越高。也說明蟻酸和四蟻酸銨在2種水分、混合比例8∶2的青貯中對不良發(fā)酵和植物呼吸的抑制作用較強。另外，如果玉米秸稈水分過低，外皮堅硬、內(nèi)部松軟，在青貯裝填時則不利于空氣排除［3］，混合比例7∶3較其他2種混合比例的青貯的玉米秸稈多，青貯裝填時設備中殘留空氣相對較多，對不良發(fā)酵和植物呼吸的抑制作用相對較差。綜合考察得出:原料水分50%、水葫蘆與玉米秸稈混合比例7∶3，并以綠汁發(fā)酵液作為添加劑的青貯的品質(zhì)最優(yōu)。

4 結論

①水分50%青貯的品質(zhì)優(yōu)于水分40%青貯。

②隨玉米秸稈比例的增加，青貯pH有顯著降低的趨勢。

③綠汁發(fā)酵液、蟻酸和四蟻酸銨對改善青貯品質(zhì)均有顯著效果。

④本試驗條件下，原料水分50%、水葫蘆與玉米秸稈混合比例7∶3，并以綠汁發(fā)酵液作為添加劑的青貯的品質(zhì)最優(yōu)。

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*Corresponding author，professor，E-mail:zw cfz@163.com

(編輯 王智航)

Use of Mixed Silage of W ater Hyacinth and Corn Straw as Feed Sources

ZHUANG Yifen1CHEN Xinzhu2LIAO Huizhen1ZHANG Wenchang1*
(1.College of Animal Science，F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University，F(xiàn)uzhou350002，China;2.South China Agriculture University，Guangzhou510642，China)

The study was conducted to produce high quality silagewith water hyacinth.It consisted of 24(2×3×4)treatmentswith 3 replicates in each，six kinds ofm ixtureweremade from ingredientswith twomoistures(about40%and 50%)according to threem ixed ratios(mass of water hyacinth and corn straw after dried in the sun were 9∶1，8∶2 and 7∶3).A fter supplemented with no additive，2 m L/kg fermented green juice，3 m L/kg form ic acid and 3 m L/kg foraform，respectively，themixture were fermented.The fermentation lasted for 60 d in normal temperature.Silages were determ ined for pH，ammoniacal nitrogen(NH3-N)concentration，contents of lactic acid，acetic acid，propionic acid and butyric acid.The results showed as follows:the decreasing ofmoisture of ingredients significantly increased the pH(P＜0.05)，but significantly decreased the production of lactic acid(P＜0.05)in silages;with the increasing of corn straw’s rate，the pH of silage decreased at different levels;supplementation of the three additives also improved the quality of silages in varying degrees.In conclusion，them ixed silage with 50%moisture，7∶3 mass ratios of water hyacinth to corn straw and supplemented with 2 m L/kg fermented green juice has the best silage quality.［Chinese Journal of Animal Nutrition，2011，23(9):1615-1621］

water hyacinth;corn straw;m ixed silage;m ixed ratio;fermented green juice

S816.5+3

A

1006-267X(2011)09-1615-07

10.3969/j.issn.1006-267x.2011.09.022

2011－03－16

福建省教育廳科技項目(JK2009010)資助

莊益芬(1959—)，女，內(nèi)蒙古通遼人，碩士，教授，主要從事青貯飼料品質(zhì)調(diào)控研究。E-mail:yfzfz@163.com

*通訊作者:張文昌，教授，碩士生導師，E-mail:zw cfz@163.com