壓縮密度對天然牧草青貯養(yǎng)分含量的影響

王 偉，格根圖，劉興波，蔡曙光，賈玉山*

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院 農(nóng)業(yè)部飼草栽培、加工與高效利用農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 草地資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)展研究中心,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010017；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)建設(shè)科技開發(fā)推廣中心,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

我國現(xiàn)有草原面積約4億hm2，位居世界第二，草原面積占我國可利用草地面積的77.5%〔1〕。目前，收獲后的牧草主要調(diào)制成為干草飼喂家畜，但在晾曬過程中由于牧草本身呼吸作用、機(jī)械作用、陽光的照射與漂白作用以及微生物作用，極易造成牧草營養(yǎng)物質(zhì)的損失〔4-5〕。有研究報(bào)道在牧草收獲、調(diào)制、貯藏以及飼喂過程中，都會發(fā)生營養(yǎng)流失，經(jīng)濟(jì)損失約為155元/噸〔6〕。天然草地由于群落組成較為復(fù)雜，有益菌附著量較少且繁殖速度緩慢，有害菌滋生速度較快，嚴(yán)重影響了天然牧草青貯的貯成率〔7〕。因此，壓縮密度對天然牧草養(yǎng)分含量保存具有一定的影響，有研究表明，壓縮密度較高時(shí)會造成植物細(xì)胞胞溶現(xiàn)象增強(qiáng)，營養(yǎng)物質(zhì)過多流失，且由于低密度壓縮會破壞裹包青貯變現(xiàn)，破壞了裹包材料的氣密性，造成空氣進(jìn)入裹包青貯內(nèi)部，滋生有害細(xì)菌，造成天然牧草裹包青貯發(fā)酵品質(zhì)的下降〔8〕；壓縮密度過低時(shí)，由于青貯飼料內(nèi)部在短時(shí)間內(nèi)未形成較為封閉的厭氧空間，單位面積內(nèi)好氧細(xì)菌增多，造成天然牧草養(yǎng)分的大量流失，嚴(yán)重影響天然牧草養(yǎng)分含量的保存。目前，對于牧草青貯的研究主要集中在添加劑、裹包材料、切短長度方面，對壓縮密度的研究還鮮有報(bào)道。因此，本研究以赤峰地區(qū)草甸草原天然牧草為原料，結(jié)合對應(yīng)分析統(tǒng)計(jì)，分析天然牧草養(yǎng)分對不同壓縮密度的響應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與草地類型

巴林左旗位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東南部、赤峰市北部，地理坐標(biāo)為118°44′～119°48′E，43°36′～48°48′N。東與阿魯科爾沁旗為鄰，西、南兩面與巴林右旗接壤，北與西烏珠穆沁旗交界。巴林左旗屬中溫帶半干旱氣候，四季分明，年平均氣溫5.3℃，無霜期為110-130d；平均日照時(shí)數(shù)在3000h左右，南部略多于北部，年平均降水量為400mm左右。

試驗(yàn)地類型是以羊草為優(yōu)勢種的草甸草原，土壤主要以栗鈣土為主。試驗(yàn)地天然牧草品種主要有羊草(LeymuschinensiTrin Tzvel.)、蘆葦(PhragmitesaustraliasTrin.)、貝加爾針茅(StipabaicalensisRoshew.)、翠雀(DelphiniumgrandiflorumL.)、中華隱子草(Cleistogeneschinensis(Maxim.) Keng.)、豬毛蒿(ArtemisiascopariaWaldst.)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa(Trin.) Keng.)等。

1.2 試驗(yàn)方法

在內(nèi)蒙古赤峰市巴林左旗草甸草原選擇代表性樣地10 hm2，試驗(yàn)小區(qū)面積為100 m2(10 m × 10 m)，3次重復(fù)，通過草原調(diào)查選取樣地內(nèi)5種主要牧草，分別記為貝加爾針茅(SB)、馬藺(IL)、黃花苜蓿(MF)、羊草(LC)、豬毛蒿(AS)、混合青貯(OS)。人工刈割，收獲時(shí)5種天然牧草生育期均為抽穗期，參照當(dāng)?shù)厥斋@技術(shù)，留茬高度為5～8 cm。將收獲后的5種牧草進(jìn)行單貯，不添加任何添加劑，包膜采用塑料膜，裝填完畢后真空壓縮青貯，待青貯成功后分別取樣3份，測定營養(yǎng)物質(zhì)指標(biāo)。

1.3 營養(yǎng)品質(zhì)測定

參照GB 6432-86〔9〕測定青貯樣品中粗蛋白質(zhì)(CP)指標(biāo)；利用全自動纖維分析測定青貯樣品中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)指標(biāo)〔10〕；參照索氏脂肪提取法測定青貯樣品的粗脂肪(EE)指標(biāo)〔11〕；參照GB 6439-92測定青貯樣品中粗灰分(Ash)指標(biāo)〔12〕。

1.4 數(shù)據(jù)分析

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)利用Excel進(jìn)行分析，利用SAS 9.4對數(shù)據(jù)進(jìn)行對應(yīng)分析。對應(yīng)分析方法也叫關(guān)聯(lián)分析或R-Q型因子分析方法，是通過將定量的指標(biāo)值與定性的觀測值相互交疊，形成對應(yīng)的分析圖與分析表，分析圖可以直觀的表現(xiàn)出指標(biāo)值與觀測值之間的相關(guān)性；分析表則可將指標(biāo)值與觀測值進(jìn)行了量化。

2 結(jié)果與分析

2.1 壓縮密度對天然牧草青貯養(yǎng)分含量的對比分析

圖1 壓縮密度變化對天然牧草青貯后養(yǎng)分含量的影響Fig.1 Effect of compression density on nutrient content of natural grass silage

壓縮密度的變化對天然牧草青貯后粗灰分含量的影響情況如圖1，與牧草原樣比較，壓縮青貯后牧草的粗灰分含量隨著壓縮密度的增加呈下降趨勢，壓縮密度382kg/m3條件下粗灰分含量下降最多；粗脂肪含量隨著壓縮密度的增加均呈下降趨勢，壓縮密度127kg/m3條件下粗脂肪含量下降最多，其中壓縮密度382kg/m3條件下的粗脂肪含量略低于原樣；粗蛋白質(zhì)含量隨著壓縮密度的增加均呈下降趨勢，壓縮密度127kg/m3條件下粗蛋白質(zhì)含量下降最多；壓縮密度255kg/m3條件下青貯飼料中性洗滌纖維最低。

總體來看，在不同壓縮條件下各營養(yǎng)指標(biāo)表現(xiàn)的規(guī)律是，隨著壓縮密度的增加CA和EE含量逐漸減小，CA的最小值出現(xiàn)在壓縮密度382kg/m3條件下，說明青貯飼料密度越大灰分越小，CP和EE的最大值均出現(xiàn)在127kg/m3條件下；ADF和NDF：變化趨勢不明顯，最小值均出現(xiàn)在255kg/m3條件下。

2.2 壓縮密度變化對天然牧草青貯后養(yǎng)分含量影響的對應(yīng)分析

2.2.1 壓縮密度的特征向量分析

從表1壓縮密度的特征向量分析結(jié)果來看，5個(gè)不同梯度的壓縮密度在兩個(gè)公因子上的載荷用第一坐標(biāo)、第二坐標(biāo)表示為：127kg/m3梯度在兩個(gè)公因子上的結(jié)果可表示為127kg/m3=0.0787Dim1-0.0089Dim2，其它水平梯度荷載信息見表38。由此可以看到，5個(gè)梯度下的青貯飼料除255kg/m3梯度外，其在第一公因子(第一坐標(biāo))所承載信息量均較大，除255kg/m3處理在第一公因子所承載的信息與第二公因子相當(dāng)；由此我們可以將第一坐標(biāo)的變化情況看作是不同梯度的變化趨勢。

貢獻(xiàn)率之和表示不同梯度的壓縮密度信息在公因子上的分析結(jié)果，由表1可以看到，兩公因子所代表的5個(gè)不同梯度的壓縮密度信息排序?yàn)?18kg/m3>382kg/m3>127kg/m3>255kg/m3>191kg/m3，由于承載信息量均較高，可以采用公因子承載信息代替原信息。和占百分比指標(biāo)表示原始數(shù)據(jù)中各列數(shù)據(jù)之和占總合計(jì)的百分比(%)，數(shù)據(jù)顯示信息結(jié)果均為191kg/m3>127kg/m3>382kg/m3>318kg/m3>255kg/m3，5個(gè)不同梯度的壓縮密度處理承載的信息分析，總體上變化規(guī)律基本為191kg/m3>127kg/m3>382kg/m3>318kg/m3>255kg/m3。變量占特征值比表示各利用強(qiáng)度對總特征值貢獻(xiàn)百分比，本實(shí)驗(yàn)的貢獻(xiàn)率為318kg/m3>382kg/m3>127kg/m3>255kg/m3>191kg/m3。

表1 壓縮密度的特征向量分析Table1 Eigenvector analysis of compression density

2.2.2 壓縮密度的歐氏距離分析

壓縮密度之間歐氏距離的遠(yuǎn)近代表了天然牧草養(yǎng)分相關(guān)程度，例如127kg/m3和191kg/m3兩個(gè)梯度之間的距離=((0.0787-0.0352)2+((-0.0089)-(-0.0318))2)1/2=0.0492，其它指標(biāo)間的歐氏距離見表2。由表中數(shù)據(jù)可知，127kg/ m3和191kg/m3兩個(gè)梯度之間的距離最近，其次為191kg/m3和255kg/m3、127kg/m3和255kg/m3;距離最遠(yuǎn)的是127kg/m3和191kg/m3兩個(gè)梯度。總體來看，127kg/m3、191kg/m3和255kg/m3三個(gè)梯度之間距離較近且相差不大，318kg/m3、382kg/m3和其他壓縮密度處理之間相差甚遠(yuǎn)。

表2 壓縮密度的歐氏距離分析Table2 Euclidean distance analysis of compression density

2.2.3 壓縮密度的貢獻(xiàn)率及信息量分析

由表3可以看出，分析結(jié)果顯示數(shù)據(jù)公因子上變量的貢獻(xiàn)率的變化規(guī)律基本是，127kg/m3和318kg/m3兩個(gè)梯度在第一公因子上的貢獻(xiàn)率較大，在第二公因子上的貢獻(xiàn)率也相對較??；191kg/m3、255kg/m3、382kg/m3在第二公因子上的貢獻(xiàn)率相對較大，在第一公因子上的貢獻(xiàn)率相對較小。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)，因?yàn)楸?中“貢獻(xiàn)率之和”變量就是雙公因子上的貢獻(xiàn)率，由此看出，變量在公因子上的貢獻(xiàn)率規(guī)律是壓縮密度變化對第一公因子上的貢獻(xiàn)率影響明顯低于第二公因子的影響。這充分說明第二公因子可以代表壓縮密度變化的信息。分析信息量情況綜合來看，0、1和2是各變量的坐標(biāo)(公因子)對特征值貢獻(xiàn)大小的標(biāo)志，0、1和2依次代表貢獻(xiàn)量的少、中、多，因此，基本判斷是191kg/m3、255kg/m3、382kg/m3三個(gè)梯度的坐標(biāo)對特征值貢獻(xiàn)較多，而坐標(biāo)對特征值的貢獻(xiàn)較少的是127kg/m3和318kg/m3兩個(gè)梯度。

表3 壓縮密度的貢獻(xiàn)率及信息量分析Table3 Contribution rate and information analysis amount of compression density

2.2.4 壓縮密度影響下養(yǎng)分含量的特征向量分析

不同壓縮密度影響下養(yǎng)分含量的特征向量分析結(jié)果見表4，不同壓縮密度影響下養(yǎng)分含量在兩個(gè)公因子上的載荷用第一坐標(biāo)、第二坐標(biāo)表示，其為：CP在兩個(gè)公因子上的結(jié)果可表示為CP=0.1453Dim1-0.1044Dim2，其它營養(yǎng)荷載信息見表4。由此可以看到，不同壓縮密度處理下的青貯飼料5種營養(yǎng)成分，除EE和ADF外，其在第一公因子(第一坐標(biāo))所承載信息量均較大，EE和ADF在第一公因子所承載的信息與第二公因子相當(dāng)；由此我們可以第一坐標(biāo)的變化情況看做是青貯飼料青貯后養(yǎng)分的變化趨勢。

貢獻(xiàn)率之和表示青貯飼料養(yǎng)分含量信息在公因子上的分析結(jié)果，由表4可以看到，兩公因子所代表的牧草5種營養(yǎng)成分信息排序?yàn)镃P > CA >NDF > ADF > EE，由于承載信息量均較高，可以采用公因子承載信息代替原信息。和占百分比指標(biāo)表示原始數(shù)據(jù)中各列數(shù)據(jù)之和占總合計(jì)的百分比(%)，數(shù)據(jù)顯示信息結(jié)果均為ADF >NDF >CP > EE > CA，這說明牧草5種營養(yǎng)成分承載的信息分析，總體上變化規(guī)律基本為ADF >NDF >CP > EE > CA。變量占特征值比表示不同壓縮密度對總特征值貢獻(xiàn)百分比，本實(shí)驗(yàn)的貢獻(xiàn)率為CP> CA>NDF> ADF > EE。

表4 壓縮密度影響下養(yǎng)分含量的特征向量分析Table4 Euclidean distance analysis of nutrient content under compression density

2.2.5 壓縮密度影響下養(yǎng)分含量的歐氏距離分析

不同壓縮密度青貯飼料5種營養(yǎng)成分在雙公因子上的載荷信息，可以代表5種營養(yǎng)成分在平面直角坐標(biāo)系里的位置，歐氏距離就是坐標(biāo)系內(nèi)兩點(diǎn)間的直線距離，歐氏距離數(shù)值的大小就可以反映出不同壓縮密度青貯飼料5種營養(yǎng)成分間的相似程度。如下表5可知，CP和EE之間的距離=((0.1453-(0.0230))2+((-0.1044)-(0.0401))2)1/2=0.1893，數(shù)據(jù)分析表明，CP和CA在青貯中的含量以不同壓縮密度青貯為觀測變量，EE和ADF之間的距離最短，即EE和ADF兩種養(yǎng)分含量在不同壓縮密度青貯條件下較為接近；其他養(yǎng)分間距離從ADF和NDF、EE和NDF依次加大。

表5 壓縮密度影響下養(yǎng)分含量的歐氏距離分析Table5 Euclidean distance analysis of nutrient content under compression density

2.2.6 壓縮密度影響下養(yǎng)分含量的貢獻(xiàn)率及信息量分析

由表6可以看出，數(shù)據(jù)公因子上變量的貢獻(xiàn)率的變化規(guī)律基本是CP、NDF和CA在第一公因子上的貢獻(xiàn)率較大，在第二公因子上的貢獻(xiàn)率也相對較?。籈E和ADF在第二公因子上的貢獻(xiàn)率相對較大，在第一公因子上的貢獻(xiàn)率相對較小。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)，因?yàn)楸?中“貢獻(xiàn)率之和”變量就是雙公因子上的貢獻(xiàn)率，由此看出，變量在公因子上的貢獻(xiàn)率規(guī)律是不同壓縮密度對第一公因子上的貢獻(xiàn)率影響明顯低于第二公因子的影響。這充分說明第二公因子可以代表不同壓縮密度的信息。分析信息量情況綜合來看，0、1和2是各變量的坐標(biāo)(公因子)對特征值貢獻(xiàn)大小的標(biāo)志，0、1和2依次代表貢獻(xiàn)量的少、中、多，因此，基本判斷是，EE和ADF的坐標(biāo)對特征值貢獻(xiàn)較多，而坐標(biāo)對特征值的貢獻(xiàn)較少的是CP、NDF和CA。

表6 壓縮密度影響下養(yǎng)分含量的貢獻(xiàn)率及信息量分析Table6 Contribution rate and information analysis amount of nutrient content under compression density

2.2.7 壓縮密度對應(yīng)分析

如圖2所反映的是壓縮密度與青貯后牧草養(yǎng)分的對應(yīng)分析結(jié)果?？梢钥闯?，壓縮密度坐標(biāo)都分布在橫坐標(biāo)軸較近(第一坐標(biāo)軸)的兩側(cè)；青貯后牧草養(yǎng)分CA和ADF的變化相對較大。

圖2 壓縮密度與青貯后牧草養(yǎng)分的對應(yīng)分析Fig.2 Correspondence analysis of nutrient content under compression density and silage

不同壓縮密度青貯飼料養(yǎng)分指標(biāo)中CP、CA、EE、ADF與壓縮密度變化間表現(xiàn)明顯。從壓縮密度來看，在五種不同密度條件下，191kg/m3、255kg/m3兩個(gè)梯度的坐標(biāo)對特征值貢獻(xiàn)較多，青貯飼料的營養(yǎng)成分的效果較好。由圖2顯示，左面的圓形區(qū)域包含318kg/m3、382kg/m3兩個(gè)梯度和ADF、NDF兩個(gè)營養(yǎng)指標(biāo)，表明壓縮密度在318kg/m3、382kg/m3兩個(gè)梯度水平下青貯飼料的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量關(guān)系密切；右面的橢圓區(qū)域包含，127kg/m3、191kg/m3、255kg/m3三個(gè)梯度和CP、CA、EE三組營養(yǎng)指標(biāo)表明127kg/m3、191kg/m3、255kg/m3三個(gè)梯度條件對青貯飼料CP、CA、EE的含量影響較明顯。

3 討論

天然牧草經(jīng)過青貯的方式進(jìn)行加工時(shí)，壓縮密度是決定青貯飼料能否成功的關(guān)鍵因素，如果壓縮密度過低，天然牧草原料間隙較大，會殘存較多的空氣，使得青貯飼料在發(fā)酵前期好氧細(xì)菌需要很長一段時(shí)間才能消耗完氧氣發(fā)酵才能使內(nèi)部形成厭氧的環(huán)境〔13-16〕。在本次試驗(yàn)中，裝填密度為200kg/m3時(shí)，粗蛋白含量較高，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量較少，說明200kg/m3的壓縮密度對營養(yǎng)保存具有較好的效果。

通過對應(yīng)分析結(jié)果可以看出，各壓縮處理與EE指標(biāo)值之間的距離較遠(yuǎn)，而且距離坐標(biāo)軸的直線距離較遠(yuǎn)，說明壓縮密度對于EE指標(biāo)的影響較小，由此可以得出EE指標(biāo)值的大小對于養(yǎng)分荷載信息和貢獻(xiàn)率較小，在壓縮過程中，外界的物理手段對EE指標(biāo)的變化影響較小〔15〕。因此，這種影響在EE指標(biāo)上未能得到明顯表現(xiàn)。

4 結(jié)論

利用青貯窖進(jìn)行天然牧草青貯時(shí)，壓縮密度為200kg/m3可調(diào)制出優(yōu)質(zhì)青貯飼料。