旱地栽培小麥及秸稈青貯飼料的發(fā)酵特性、營養(yǎng)成分及體外瘤胃降解特性

吳鵬昊，徐曉明，王成林，李宗澤

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052）

近年來，通過選育高產(chǎn)品種，采用機械、青貯添加劑等保藏技術(shù)，以及作為肉牛、奶牛的粗飼料原料，發(fā)展和建立了以水稻作物的生產(chǎn)體系。這些先進的農(nóng)業(yè)技術(shù)在包括日本、韓國和中國南部內(nèi)的亞洲季風(fēng)地區(qū)促進了冬季飼草種植系統(tǒng)與水稻種植的結(jié)合（鐘小仙，2005）。在飼料作物中，冬小麥作為水稻的對應(yīng)物是極有可能的作物之一，因為冬小麥在水稻種植后季節(jié)產(chǎn)量較高，對低溫、降雨等氣候條件的適應(yīng)性較強（黃青等，2009）。在我國的西北、云貴等高原區(qū)域小麥主要種植在旱地上。在某些情況下，這種作物也經(jīng)常與豌豆或間作，在肉牛和奶牛的飼料中，全珠小麥青貯飼料可以用于部分取代牧草青貯飼料，全谷物青貯飼料也可以替代濃縮飼料和青貯草料來飼喂奶牛。不同產(chǎn)量、不同區(qū)域的旱地栽培小麥作物的干物質(zhì)和營養(yǎng)成分各不相同，主要是由于水稻收獲后播種時土壤條件恢復(fù)的差異，往往會嚴重改變生長條件，這也與稻田土壤排水有關(guān)（史俊通等，1998）。因此，本研究評估了旱地栽培的全珠小麥和小麥秸稈青貯后的發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)特性。

1 材料與方法

1.1 試驗分組 4個不同地點水稻種植后，在農(nóng)田排水良好、干燥的稻田中種植小麥，選擇25包全珠小麥和10包小麥秸稈青貯發(fā)酵后，進行后續(xù)試驗。

1.2 化學(xué)分析 青貯飼料60℃烘干48 h，測定其干物質(zhì)含量。取30 g全珠青貯小麥和20 g青貯小麥秸稈分別加入210和280 mL蒸餾水進行勻漿，過濾后，用pH計測定pH值，濾液-30℃保存，待進一步分析。采用高效液相色譜法和電導(dǎo)率檢測器分析乳酸和乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸的含量。采用水蒸氣蒸餾法測定氨氮，利用揮發(fā)性脂肪酸與氨氮在全氮總氮基礎(chǔ)上的比值，對青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)進行了評價（V-Score），得分分布在0～100分，氨氮和揮發(fā)性脂肪酸比值高的青貯飼料品質(zhì)較差，氨氮和揮發(fā)性脂肪酸比值低的青貯飼料品質(zhì)好。

在進行化學(xué)分析之前，干燥的樣品粉碎過1 mm分析篩。采用常規(guī)養(yǎng)分分析方法測定有機物、粗脂肪、氮和粗蛋白質(zhì)的含量。用洗脫法測定中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和酸性洗滌木質(zhì)素。半纖維素含量用中性洗滌纖維與酸性洗滌纖維含量之差表示，纖維素含量用酸性洗滌纖維與酸性洗滌木質(zhì)素之差表示，非纖維碳水化合物表示為：有機物-（粗蛋白質(zhì)+中性洗滌纖維+粗脂肪）。

表1 全珠小麥和小麥秸稈的發(fā)酵特性

表 2 全珠小麥和小麥秸稈的營養(yǎng)價值???????????????????????g/kg

1.3 瘤胃體外發(fā)酵 參考Uddin等（2010）的研究方法對發(fā)酵全珠小麥和青貯小麥秸稈進行體外瘤胃發(fā)酵特性評估。記錄孵育后 3、6、9、12、24、48和72 h后的產(chǎn)氣量。孵育結(jié)束后，離心，收集殘留物，稱重，-30℃保存。測定體外干物質(zhì)和有機物消化率以及未消化殘留物的干物質(zhì)和有機質(zhì)，并用于計算其體外干物質(zhì)降解性和有機物降解性。

1.4 統(tǒng)計分析 在25包全珠小麥青貯飼料和10包小麥秸稈青貯飼料中，測定的數(shù)據(jù)分別用均值、最大值和最小值表示。計算兩種青貯飼料的標準偏差和方差系數(shù)，確定了兩種青貯飼料之間的差異。用SAS軟件分析化學(xué)成分與氣體產(chǎn)量、可降解性參數(shù)之間的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 全珠小麥和小麥秸稈的發(fā)酵特性 由表1可知，全珠小麥發(fā)酵后的干物質(zhì)含量在301～434 g/kg，平均含量為363 g/kg，但小麥秸稈青貯后干物質(zhì)差異較大，在439～732 g/kg，平均為637 g/kg。全珠小麥發(fā)酵后pH值在3.8～4.95，均值為4.46。乳酸是全珠小麥發(fā)酵后的主要產(chǎn)物，其含量在5.3～41.5 g/kg，乙酸和丁酸的平均含量為10.4和 4.7 g/kg。

2.2 全珠小麥和小麥秸稈的營養(yǎng)價值 由表2可知，全珠小麥發(fā)酵后具有較高的非纖維碳水化合物和較低的中性洗滌纖維含量，均值分別為306和545 g/kg，其具有顯著的負相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。發(fā)酵全珠青貯小麥的有機物、粗蛋白和粗脂肪分為是953、78和24 g/kg。青貯小麥秸稈粗蛋白和非纖維碳水化合物低于發(fā)酵全珠小麥，細胞壁成分高于全珠發(fā)酵小麥。

2.3 全珠小麥和小麥秸稈體外瘤胃產(chǎn)氣、有機物和干物質(zhì)降解特性 由表3可知，發(fā)酵全珠小麥的干物質(zhì)和有機物體外降解分別是58.2%和56.1%，范圍在48.5%～64.8%和45%～63.2%。青貯小麥秸稈的干物質(zhì)和有機物體外降解分別是33.5%和29.3%，范圍在32.9%～34.5%和28.3%～30.6%，低于發(fā)酵全珠小麥。全珠小麥發(fā)酵后24、48和72 h產(chǎn)氣量分別是141.9、206.1和 229.5 mL/g，青貯小麥是 68.3、112.0和 147.7 mL/g，均低于發(fā)酵全珠小麥。

表3 體外瘤胃產(chǎn)氣、有機物和干物質(zhì)降解特性

2.4 全珠小麥體外瘤胃降解特性與發(fā)酵特性和營養(yǎng)價值的相關(guān)性 由表4可知，體外瘤胃降解對全珠小麥的pH、乳酸和乙酸含量均無顯著影響（P＞0.05），干物質(zhì)和有機物的體外降解與V-score具有顯著的正向相關(guān)性（P＜0.05），但干物質(zhì)和有機物的體外降解與丁酸和氨氮具有顯著的負向相關(guān)性（P＜0.05）。發(fā)酵全珠小麥的非纖維碳水化合物與瘤胃體外降解具有顯著的正向相關(guān)性（P＜0.05）

由表5可知，中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、酸性洗滌木質(zhì)素、半纖維素和纖維素與干物質(zhì)和有機物的體外降解具有顯著的負相關(guān)效應(yīng)（P＜0.05）。瘤胃體外降解與全珠小麥有機物、粗蛋白和粗脂肪無顯著的相關(guān)性（P＞0.05）。

表5 全珠小麥體外瘤胃降解特性與營養(yǎng)價值的相關(guān)性

3 討論

全珠小麥發(fā)酵后的特性顯示出其干物質(zhì)、pH、乳酸和其他揮發(fā)性脂肪酸含量具有較寬泛的范圍，這可能是由于小麥顆粒成熟程度、葉片和莖部干燥程度的差異，而青貯小麥秸稈發(fā)酵特性的的范圍則是由于土壤溫度、濕度和萎蔫條件的差異造成的，發(fā)酵全珠小麥中乳酸與乙酸的比值低，說明在發(fā)酵全珠小麥菌群中，異發(fā)酵乳酸菌或發(fā)酵乳酸與梭狀芽孢桿菌相對活躍（McDonald等，1991）。從V-score值可以看出，全珠小麥的發(fā)酵質(zhì)量在不同的種植區(qū)和同一種植區(qū)內(nèi)之間存在較大差異，范圍為45～98。Moriya等（2008）對青貯飼料進行短切和高密度打包處理后，發(fā)現(xiàn)青貯后pH值較低，乳酸濃度高。不同收獲時間和打捆處理對全珠水稻青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)也有較大影響（Nishino和 Shinde，2007）。全珠水稻和全珠小麥的莖是高度空心狀，它們的這一特點增加了壓實密度，導(dǎo)致密封包或筒倉低氧度強，并可以提高厭氧條件，更好地促進乳酸菌生長。青貯小麥秸稈的干物質(zhì)含量相對較高，但各包的干物質(zhì)含量差異較大，這可能是由于谷物收獲和秸稈打捆時天氣條件的不同造成的，但不同包青貯小麥秸稈中乳酸、乙酸、丁酸和氨氮的濃度差異不大。

全珠小麥發(fā)酵后24、48和72 h產(chǎn)氣量分別是 141.9、206.1和 229.5 mL/g，青貯小麥是 68.3、112.0和147.7 mL/g，均低于發(fā)酵全珠小麥，這與Menke和Steingass（1988）的研究結(jié)果一致，飼料中淀粉和可溶性糖是較易降解的成分，瘤胃發(fā)酵率較高。因此瘤胃發(fā)酵與小麥的籽粒組成和成熟有關(guān)，因為它們會影響可溶性碳水化合物的含量。離體瘤胃培養(yǎng)初期產(chǎn)氣變異系數(shù)較高，可能與中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維等纖維組分相比，非纖維碳水化合物含量變異系數(shù)較高有關(guān)。青貯小麥秸稈的干物質(zhì)和有機物體外降解分別是33.5%和29.3%，這與Tang等（2008）的研究結(jié)果一致。

發(fā)酵全珠小麥干物質(zhì)和有機物的體外降解與V-score具有顯著的正向相關(guān)性，與丁酸和氨氮具有顯著的負向相關(guān)性，而非纖維碳水化合物與瘤胃體外降解具有顯著的正向相關(guān)性。青貯全珠小麥中可溶性碳水化合物和淀粉為瘤胃發(fā)酵和微生物消化提供了較好的條件。McGeough（2010）報道，由于全珠小麥淀粉和可溶性碳水化合物含量較高，細胞壁成分含量較低，隨著小麥從生長期向成熟期的生長，整個作物的可降解性更強。

4 結(jié)論

旱地栽培的冬小麥作為全作物青貯飼料，可以為瘤胃發(fā)酵提供能量。小麥秸可以作為纖維原料進行青貯。但青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)價值存在較大差異，表明其與土壤條件和收獲時間有關(guān)。后續(xù)研究需要進一步考察播種和收獲時間對全珠小麥發(fā)酵特性和營養(yǎng)價值的影響。